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在科学的入口处:30位化学家的贡献

在科学的入口处:30位化学家的贡献

作者:袁振东
出版社:湖北少年儿童出版社出版时间:2008-01-01
开本: 03 页数: 168
本类榜单:少儿销量榜
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在科学的入口处:30位化学家的贡献 版权信息

  • ISBN:9787535340214
  • 条形码:9787535340214 ; 978-7-5353-4021-4
  • 装帧:暂无
  • 册数:暂无
  • 重量:暂无
  • 所属分类:>

在科学的入口处:30位化学家的贡献 本书特色

  马克思说:“在科学的人口处,正像在地狱的人口处一样,
必须提出这样的要求:‘这里必须根绝一切犹豫;这里任何怯
懦都无济于事。”’
    1 9世纪道尔顿提出的原子论使许多化学现象和经验规
律得到理论解释,为20世纪化学的发展提供了理论基础;三
大科学发现(×射线、放射性和电子)揭开了20世纪化学发展
的序幕;化学理论研究获得重大突破;化学发展深化了人们对
物质世界的认识;以化学为依托的化学工业焕发出勃勃生机。
    在20世纪化学发展的历史长河里,涌现出30个作出了
重大贡献的科学家或科学家群体。他们发现了核磁共振技
术,解开了DNA的遗传之谜,从化学的角度揭示了生命的
起源…本书将带你来到20世纪科学的入口处,在这里回望
20世纪化学发展的历史,了解你想知道的20世纪化学发展
的一切。

在科学的入口处:30位化学家的贡献 节选


    科学素质是公民素质的重要组成部分。根据有关调查,我国公民科学素
质水平与发达国家相比差距甚大。公民科学素质建设是坚持走中国特色的自
主创新道路,建设创新型国家的一项基础性社会工程,是政府引导实施、全民
广泛参与的社会行动。根据党的十六大及十六届三中、四中、五中全会精神,
依照《中华人民共和国科学技术普及法二》和《国家中长期科学和技术发展规划
纲要(2006--2020年)》(国发【2005】44号),国家制定了《全民科学素质行动计
划纲要(2006---2010--2020)》。《科学素质纲要》提出了全民科学素质行动计划
在“十一五”期间的主要目标、任务与措施和到2020年的阶段性目标。
    化学是一门关系到国计民生的重要自然学科,是科学素质教育必不可少
的内容。刚刚过去的20世纪是科学技术革命的世纪。科学技术在20世纪的
迅速发展不仅为人类带来了巨大的物质财富和精神财富,也为2l世纪科学技
术的发展奠定了坚实的基础。化学作为自然科学中的一门重要学科,在20世
纪也得到前所未有的大发展。在全民科学素质行动计划的实施中,20世纪化
学的发展是青少年必须了解的重要内容。
    化学在20世纪的发展是以19世纪的发展成果为基础的。在19世纪以
前,化学还是以经验为主的描述性学科。进入19世纪后,道尔顿提出的原子
论使许多化学现象和经验规律得到理论解释;阿伏伽德罗提出的分子假说又
使原子论进化为科学的原子一分子论,这使化学有了坚实的理论基础。门捷
列夫发现的元素周期律揭示了化学元素之间的内在联系,从而促进了无机化
学和分析化学的迅速发展。此外,有机结构理论的提出使种类繁多的有机化
合物呈现出一个有序的整体。有机合成从实验室研究发展到工业生产,不仅
是第二次技术革命的组成部分,还充分展示了科学对生产力的能动作用。尤
值一提的是,19世纪末的三大科学发现(X射线、放射性和电子)揭开了20世
纪化学发展的序幕。
    进入20世纪,伴随着物理学革命,科学家们逐渐揭开了原子的内部结构,
并通过研究电子在分子、原子中的分布和运动规律,更深刻地认识到物质的
各种性质及其化学变化的本质。随着原子结构理论的不断深入发展,化学家
 们逐渐弄清了许多化学疑难问题,如化学元素周期律的本质、光谱的秘密、原
子价概念的本质等。伴随着原子结构理论的发展,同位素理论、元素蜕变理
论、化学键理论也相继被提出和完善。这一切革命性的发展使化学家头脑中
的观念也发生了根本的改变。原子和分子的存在已经被实验证实,不再是人
们头脑中的科学假设;而且,原子不再是不可分的、元素也不再是不可变的。
    随着化学理论体系的逐渐成熟,以及新化学元素和事实的不断被发现,
现代化学的各分支学科都得到长足的发展。在无机化学方面,随着科学家对
元素周期律实质的阐明,人们不仅对自然界存在的元素有了更深刻、更系统
的认识,还研制合成了一些自然界不存在的元素,从而扩展了无机化学的研
究领域。化学键理论和量子化学的发展使化学家们对化学反应和电子运动的
理解日渐深刻。X射线衍射法等一系列的新实验手段和方法使人们能观察到
许多晶体或分子的内部结构。化学家可借助扫描隧道显微镜直接观察到原子
在物质表面的排列状态。在有机化学方面,化学家借助现代研究手段和方法
对各种有机化合物的组成、结构及反应机理有了更加深入的理解,并在新的
理论的指导下取得了丰硕的成果。例如,关于天然有机化合物的研究,人们从
简单的单糖、氨基酸、核苷酸等开始,逐渐深入到肽类、蛋白质、维生素、甾族
激素、胰岛素等生物大分子,从而使人们对构成生物体的物质有了深入的认
识,并促进了生物化学和生物学的发展。至于19世纪下半叶才兴起的物理化
学,伴随着物理学的深入发展,该学科也逐渐分化为化学热力学、化学动力
学、结构化学、量子化学、电化学、光化学等分支学科,并逐步完善。在分析化
学方面,由于20世纪的工业生产和科学研究不断对分析化学提出新的要求,
这使传统的化学分析方法越来越不能胜任。于是,一些建立在物理学*新成
就和新的物理实验技术基础上的仪器分析方法逐渐兴起。至20世纪70年代,
计算机技术的引入使分析化学步入计算机时代。传统的化学分析法和光学分
析技术、电化学分析技术、色谱法、质谱法及化学计量学的搭配联用,使分析
化学能够提供更全面、更准确的结构和成分的表征信息。现代分析化学可以
满足工业生产和科学研究中不同种类和不同层次的需求,从常量到微量及微
粒分析、从组成到形态的分析、从总体到微区的分析、从破坏试样到无损试样
 的分析等。
    事实上,科学技术是由各门学科构成的一个系统,其各组成部分的发展
不是各自孤立的,而是相互联系。在20世纪,化学与物理学、生物学、地学、天
文学等的相互渗透和相互促进,导致了许多交叉学科和边缘学科的产生。例
如,计算化学、化学物理、宇宙化学、地球化学、海洋化学、药物化学、食品化
学、环境化学等等。这使化学的学科体系和研究前沿都得到丰富和扩展。
    由于化学与生产生活密切相关,世界各国均很重视本国化学和化工事业
的发展。在20世纪内,化工产品为人类社会提供了极大的物质享受,例如,高
分子合成材料工业所生产的塑料、合成纤维、合成橡胶等在人们的经济生活
中可以说是无处不在;药物化学工业所提供的各种医药不仅保证了人类的健
康,而且延长了人类的平均寿命。此外,对于材料工业、原子能工业、电子工
业、生物工程及宇航事业等而言,化学研究是必须的基础研究和应用研究。然
而,科学技术是一把双刃剑,它虽然提供了无尽的有用产品,却也给自然环境
带来前所未有的破坏。人类和其他生物赖以生存的大气、水、土壤等都受到了
严重污染。至20世纪末,尽管研究环境化学的专家解决了许多化学污染问题,
但随着化学工业的迅速发展,环境问题依然非常严峻。特别是,不少发展中国
家为了发展经济常常以牺牲环境为代价来发展化学工业,致使环境问题日趋
严重。因此,进入2l世纪,环境化学问题仍然是重要的研究课题。
    总之,化学在20世纪的大发展解决了许多化学问题,同时,化学家们在研
究的过程中又发现了比以往更多的研究课题,这就为化学在21世纪的发展奠
定了坚实的基础。

 海洛夫斯基与极谱分析
    1925年,极谱分析法诞生了,经过数十年的发展,这一分析法的应用
范围已经大大扩展了。可以说,极谱分析法是电化学在20世纪的发展中
取得的*重要的成果。如今,极谱分析法的类型的日益增多,不仅在痕量
组分的分析中得以广泛应用,而且在电化学的基本理论研究上也成为一
种重要手段。
极谱分析的创始人
    极谱分析的创始人是捷克化学家海洛夫斯基。由于
发明和发展了极谱分析法,海洛夫斯基荣获了1959年诺
贝尔化学奖。
    海洛夫斯基于1890年12月20日出生于捷克首都布
拉格的一个知识分子家庭,父亲是布拉格大学的法学教
授。海洛夫斯基在中学时代就表现出在物理和数学方面
的才能。1909年他考入布拉格大学(后改为查尔斯一费
迪南德大学)。在学习期间,他深受物理学教授扎维什卡
以及化学教授布劳纳等人的影响,因而选读了数学、物理
和化学等课程。1910年,海洛夫斯基进入伦敦大学学习,
1913年获理学士学位。1913~1 914年,海洛夫斯基在著
名的物理化学及电化学家唐南手下担任物理化学实验员。其后,海洛夫
斯基又在唐南指导下准备撰写博士论文——铝的电化学研究。
知识链接
    极谱分析法是通过测定电解过程中所得的电流一电位(或电位一时
间)曲线,来确定溶液中被测成分浓度的电化学分析法。
     1 91 4年夏天,在海洛夫斯基回布拉格休假时,**次世界大战爆发了。
他无法返回英国,只好在查尔斯一费迪南德大学暂时工作了一段时间。1918
年,他完成了博士论文《铝的电亲和势》。当时,他决定先在母校查尔斯一
费迪南德大学申请博士学位。凭着新成果和原来的博士论文,海洛夫斯基
于1921年又申请获得伦敦大学的理学博士学位。
主考官的建议
    海洛夫斯基之所以能够创立极谱分析法是与前人的研究工作分不开
的。19世纪末,关于“双电层”的概念和理论帮助人们对金属一溶液界面的
状况和许多电现象有了更多的了解。特别是“双电层”的概念和理论推动
了科学家对电毛细现象和滴汞电极特性的研究,而这两项研究为极谱分析
的创立奠定了基础。
知识链接
    “双电层”现象就是指固相和液相发生相对运动时,在其界面上有
  电运动现象产生。
    对于滴汞电极的研究可以追溯到1 873年,这一年法国物理学家李普曼
在制作毛细管电量计时,研究了玻璃毛细管汞电极与电解质溶液的接触面
上的表面张力与外加于汞电极上的电压之间的
关系,结果发现表面张力先是随外加电压的降低
而加大,当电压降到某一定值时,表面张力出现
极大值,而当电压继续降低时,表面张力则逐步
下降。描述出的毛细管电荷曲线呈抛物线状。
对此,李普曼利用亥姆霍兹的双电层概念作了解
释:滴汞与溶液界面上的双电层及其变化改变着
滴汞表面的性质,体现在表面张力的相应改变。
至1903年,捷克物理化学家库切拉把电毛细现
 象的研究发展到对滴汞电极的深入
研究。他通过称量从毛细管中滴出
的汞重量来进一步测定不同电压下
汞的表面张力的变化。这种方法也
能得到毛细管的曲线图。1918年,
库切拉的学生海洛夫斯基向母校查
尔斯一费迪南德大学申请学位时,库
切拉是主考官之一。当时,库切拉建
议海洛夫斯基对上述实验中的反常
现象进行研究。正是这个建议使海洛夫斯基*终完成了一项重大发明。



在科学的入口处:30位化学家的贡献 作者简介

p>=作者简介
    袁振东,1964年3
月20目生于河南安阳,
中国科学院

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