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一生平庸

2000年诺贝尔化学奖简介







    瑞典皇家科学院于10月10日决定，将2000年诺贝尔化学奖授予美国科学家艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树，以表彰他们有关导电聚合物的发现。

在人们的印象中，塑料是不导电的。在普通的电缆中，塑料就常被用作导电铜丝外面的绝缘层。但本年度三名诺贝尔化学奖得主的成果，却向人们习以为常的“观念”提出了挑战。他们通过研究发现，经过特殊改造之后，塑料能够表现得像金属一样，产生导电性。


所谓聚合物，是由简单分子联合形成的大分子物质，塑料就是一种聚合物。聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合，同时还必须经过掺杂处理——也就是说，通过氧化或还原反应失去或获得电子。


黑格、马克迪尔米德和白川英树等在70年代末就作出了一些原创性的发现，由于他们的开创性工作，导电聚合物成为物理学家和化学家研究的一个重要领域，并产生很多有价值的应用。利用导电塑料，人们研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑屏保以及可除去太阳光的“智能”窗户。除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池和移动电话显示装置等产品上不断找到新的用武之地。


黑格1936年出生于美国衣阿华州苏城，目前担任加利福尼亚大学圣巴巴拉分校聚合物和有机固体研究所所长；艾伦·马克迪尔米德目前担任美国宾夕法尼亚大学化学教授，他1927年出生于新西兰的马斯特顿；白川英树1936年出生于东京，目前任日本筑波大学材料科学研究所化学教授。


三位科学家私交甚好，他们之间的合作传为佳话。70年代，白川英树与马克迪尔米德在东京一次讨论会休息间歇偶然相识，随后两人开始合作研究，并邀请黑格加盟。1977年，三位科学家联合发表题为“导电聚合物的合成”的论文，被认为是该领域的一个重大突破。

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2001年诺贝尔化学奖简介







瑞典皇家科学院于2001年10月10日宣布，将2001年诺贝尔化学奖奖金的一半授予美国科学家威廉·诺尔斯与日本科学家野依良治，以表彰他们在“手性催化氢化反应”领域所作出的贡献；奖金另一半授予美国科学家巴里·夏普莱斯，以表彰他在“手性催化氧化反应”领域所取得的成就。威廉·诺尔斯的贡献是，他发现可以使用过渡金属来对手性分子进行氢化反应，以获得具有所需镜像形态的最终产品。他的研究成果很快便转化成工业产品，如治疗帕金森氏症的药L-DOPA就是根据诺尔斯的研究成果制造出来的。而野依良治的贡献是进一步完善了用于氢化反应的手性催化剂的工艺。巴里·夏普莱斯的成就是开发出了用于氧化反应的手性催化剂。


许多分子具有两种形态，这两种形态互为镜像，我们可以将这两种形态比喻成人的左手和右手，因此具有这样形态的分子被称为“手性分子”或“手征性分子”。在自然状态下，其中一种镜像形态通常居支配地位。


但是，手性分子所具有的两种形态，在毒性等方面往往存在很大差别。比如，在人体细胞中，手性分子的一种形态可能对人体合适有用，但另一种却可能有害。


药物中常常含有手性分子，这些手性分子两种镜像形态之间的差别甚至关系到人的生与死，如20世纪60年代就曾因此造成过酞胺哌啶酮（一种孕妇使用的镇定剂，已被禁用）灾难，导致1.2万名婴儿的生理缺陷。因此，能够独立地获得手性分子的两种不同镜像形态极为重要。


而今年诺贝尔化学奖三名得主所作出的重要贡献就在于开发出可以催化重要反应的分子，从而能保证只获得手性分子的一种镜像形态。这种催化剂分子本身也是一种手性分子，只需一个这样的催化剂分子，往往就可以产生数百万个具有所需镜像形态的分子。据瑞典皇家科学院评价说，这三位获奖者为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。现在，像抗生素、消炎药和心脏病药物等许多药物，都是根据他们的研究成果制造出来的。

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2002年诺贝尔化学奖简介







瑞典皇家科学院于2002年10月9日宣布，将2002年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰·芬恩、日本科学家田中耕一和瑞士科学家库尔特·维特里希，以表彰他们在生物大分子研究领域的贡献。


2002年诺贝尔化学奖分别表彰了两项成果，一项是约翰·芬恩与田中耕一“发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”，他们两人将共享2002年诺贝尔化学奖一半的奖金；另一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”，他将获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金。


他们三人的这些研究成果对于研究包括蛋白质在内的大分子具有“革命性”的意义。在这3位科学家所开创的新的研究方法的基础上，今天的研究人员已能迅速并且简单地揭示一个物种包含多少种不同的蛋白质，能用三维照片显示蛋白质分子溶解状态的样子，从而使人类可以通过对蛋白质进行详细的分析而加深对生命进程的了解，使新药的开发发生了革命性的变化，并在食品控制、乳腺癌和前列腺癌的早期诊断等其他领域也得到了广泛的应用。

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导电塑料







在人们的印象中，塑料是不导电的。而2000年诺贝尔化学奖的获得者美国科学家艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树却打破了人们的常规意识，向人们习以为常的“观念”提出了挑战。他们通过研究发现，经过特殊改造之后，塑料能够像金属一样，具有导电性。


所谓聚合物，是由简单分子联合形成的大分子物质，塑料就是一种聚合物。


构成塑料的无数分子通常都排成长链并且有规律地重复着这种结构，要使塑料能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合，同时还必须经过掺杂处理——也就是说，通过氧化或还原反应失去或获得电子。这样，这些额外的电子才能够沿着分子移动，塑料才能成为导体。


黑格、马克迪尔米德和白川英树等在70年代末就开始了研究，并作出了一些原创性的发现，通过他们及许多物理化学家对导电聚合物的研究，使导电聚合物有了大有用武之地。现在，利用导电塑料，人们研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑保护屏幕，以及可除去太阳光的“智能”窗户。而近来研发的一些半导体聚合体甚至可以应用在发光二极管、太阳能电池以及移动电话和迷你电视的显示屏当中。

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宝石何以绚丽多彩

宝石，七彩纷呈，质朴秀雅。例如，水晶的紫色，孔雀石的绿色、蓝宝石的蓝色，等等。实际上宝石的许多夺目的颜色，从化学的角度来说，就是宝石中含有有颜色的离子。下面列出一些宝石颜色对应所含的离子的颜色。 宝石 所含离子 离子颜色 绿宝石 铬（III）离子Cr3+ 绿色 翡翠 铬（III）离子Cr3+ 绿色 紫水晶 锰（III）离子Mn3+ 紫色 橄榄石 铁（II）离子Fe2+ 浅绿色 黄玉 铁（III）离子Fe3+ 黄色 绿松石 铜（II）离子Cu2+ 蓝绿色

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人为什么不能呼吸纯氧



周天泽



人不能长时间呼吸纯氧，你知道这是为什么吗？


人体各组织均不能承受过多的氧，这是因为氧本身不靠酶催化就能与不饱和脂肪酸反应，并能破坏贮存这些酸的磷脂，而磷脂又是构成细胞生物膜的主要成分，从而最终造成细胞死亡，这个过程叫做脂质过氧化。此外，氧对细胞的破坏还在于它可产生自由基，诱发癌症。实验证明，毁灭细胞培养物的办法就是将它置于过饱和氧的环境中。


从地球的历史角度看，人适应现在的大气成分是生物长期进化的结果。地球上的大气成分经历了很多变化阶段，现在是第三代，迄今已有3亿年，远久于人类史（200万年）。第一代大气为46亿年前，相当于原始大气，即地球刚形成时的还原气，氢和氦共占90％；第二代大气约在20亿年前，以火山气为主，其中水气占80％；第三代大气，叶绿素形成以后变为含氧空气，当氧达1%时，生物开始繁殖，曾经历过含氧60％的超氧阶段，由于恐龙繁殖，毁坏了大量植物，造成氧量下降变成现在的富氧阶段。其中氮作为惰性稀释剂，调节氧在血液中的溶解度，并和二氧化碳一起，控制着氧参与的全部生化反应的速率。这就是大气中各成分含量稳定的巨大意义。

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火是怎样烧起来的



周天泽



从原始人用的天火到今天熟食用的煤气火以及科威特的油田大火，其化学机制都是链式反应。前苏联的谢苗诺夫和英国的欣舍伍德由于这方面的杰出研究，获得1956年诺贝尔奖。


链式反应是在引发可燃物生成游离基后产生并得以维持的。例如天然气中的甲烷和空气中的氧混合（形成可燃物）点火（即引发）产生游离基H、O、OH等。游离基是含有未成对电子的电中性实体，其特点是有很高的反应活性，并且在与别的分子反应时产生新的游离基，即形成游离基转移，这就是燃烧链的模式。


产生游离基的方法有光照（光化学反应）、电子转移（常温氧化还原反应如塑料老化、油脂酸败）及热裂等，其中热裂即点火，用得最多，就是把化学键能较低的物质在日常方便的温度（50 ℃～150 ℃）分解为活性物以引发游离基。这类物质都是着火点低的如白磷（40 ℃）、硫化磷（100 ℃）、打火石（一种含铈、镧的合金，150 ℃）和三硫化锑（195 ℃）等，它们是构成日用火柴的主要材料，在轻微摩擦下即能着火。新的喷气机则在喷口安装白金丝，只要开启气体燃料，通过管口便很快被催化燃烧，可在温度很低时不致熄火。


大多数有机物着火点较低，容易燃烧．常见的易燃物有乙醚（约30 ℃）、纸张（130 ℃）、棉花（150℃）、草（200 ℃）、松木〔250 ℃〕、木材（190 ℃～266 ℃）、，涤纶（390 ℃），席梦斯床垫多用天然乳胶和聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料制成的，着火点不超过400 ℃，但点着的烟头表面温度为300 ℃，而其中心温度可达700 ℃～800 ℃，因此火灾的隐因是生活中随处可见的。


要使火烧起来，必须有氧气或氧化剂与可燃物共在。以煤气燃烧为例，当空气供给不当时会发生飘火、脱火及回火现象。“飘火”指火焰的上部出现黄色发亮光的无力飘焰，这是燃烧不充分，生成碳粒（锅底将出现一层炭黑）所致，应加大通入空气量。“脱火”指煤气或本生灯焰悬空，而且发出吼声，原因是空气量太大，煤气压力太高或火口周围风太大，应予适当调整。“回火”火焰缩进火眼，其原因是煤气压力太低，燃烧器内油污太多或燃烧管道内温度太高。


火对人类有巨大贡献，可是火灾却是人们的心腹大患之一。据日本技术发展未来30年预测，火灾报警及灭火技术研究是2015年以前与月球移民问题并列的重大课题，目前美国专设有防火研究中心，正用激光研究火焰结构以探索新的阻燃途径。

除了预防由于面粉、煤尘、坑道煤气、烟花、堆放的煤及木材等可燃物的着火，以及用水、干冰和四氯化碳、酸碱和泡沫灭火器等仍是实用、有效的手段外，近20年来有多种泡沫（氟蛋白、水成膜，合成和抗溶）灭火剂问世，并有红外监视、飞机巡航及卫星探测报警，还在研制新的吸火式灭火器、消防机器人、空中消防巡逻队、喷气空中消防等。