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40岁的李天乐目前供职于美国施贵宝制药公司,担任化学研究员迄今已有10年。其39岁的丈夫王晓业则是一名电脑工程师。据知情人称,李天乐当年在北大曾有一位男友,后来王晓业“横刀夺爱”,随后两人赴美,并在美国结婚。2008年,儿子出世后,他们搬到一处高档社区。按理说生活质量日益提高,一家人的日子应该更和美才是。然而两人的婚姻在一年之后便出现问题。邻居们经常能听到这对夫妻吵架的声音,妻子的声音往往比丈夫的声音大,警察几乎每周都要上门调查。
多次发生家庭纠纷,李天乐和王晓业下决心开始办理离婚手续。1月14日,王晓业出现疑似流感症状,于是自己开车前往普林斯顿大学医疗中心检查,经过两个星期治疗,情况不但未见好转,反而趋于严重。25日,医院经过反复检验,证实王晓业系放射性金属铊中毒,并随即向联邦调查局(FBI)举报。26日,王晓业不治身亡。
两天后,李天乐因涉嫌投毒谋杀丈夫遭逮捕。调查人员发现,2010年12 月至2011年1月期间,身为施贵宝制药公司研究员的李天乐先后数次向公司申请领取铊,且剂量一次比一次大。李天乐被捕后,2岁的儿子即被当局带走,由新泽西州青年与家庭服务处监护,并安置到寄养家庭。
李天乐为何要投毒杀夫?缘于性格的偏执。她原本是个活泼聪明又能干的女孩,可是性格很强势,特爱较真,因此做过很多出格的事。比如,她曾骚扰昔日男友的老婆,工作上的矛盾不闹到公司领导那里不甘心,生活中的琐事不闹到法院和警察局不罢休。而她一直认为自己是正确的、是受害者,觉得这世道对她不公正。
王晓业则与之相反,他性格开朗活泼,善于为人处事,爱说爱笑,爱玩爱热闹,认识的女孩很多,并陆续有了绯闻。可能正是这一点,让李天乐无法容忍。
今天,化学已经几乎在每一种可以想到的产品中发挥着作用。在美国,制造商注册的化学制品已超过83000种,其中的一些用途十分广泛,从食品到塑料,从卡车到电子产品,几乎无所不包。
然而不论是对人还是对环境,制造、使用和处理化学制品都是有风险的,毕竟有些化学制品的原材料是有毒的,例如汞和铅。而另外一些化学制品则可能非常耗费能源、水或者其他自然资源,而人们在使用或抛弃它们时,一些物质又会污染空气、水或者土壤。
例如一种高科技滑板,它是用一种坚固的聚碳酸酯塑料制造的,然而,这种物质的“构件”是一种名为双酚A的分子,一旦进入到水中就会给环境带来麻烦,它们会污染食物,还引发其他的问题。
好在人们面对这种状况并不是无能为力的,有些人专门从事应对环境风险的化学研究,他们的目标就是保证消费品的安全性和对环境的“友好性”。这些人就是“绿色化学家”。
从洗衣粉中滋生的水网“毒瘤”
“绿色化学家”现身于上世纪90年代早期,当时,美国化学家保罗・阿纳斯塔斯(Paul Anastas)正在为美国环境保护署工作,他发现,化学家们通常在产品问世很久以后才开始调查其中的化学品会带来怎样的环境风险。鉴于此,阿纳斯塔斯呼吁改变这种状况,他倡议化学家们在设计产品时从一开始就考虑安全和环保的问题。
绿色化学家很关注的一种化学物质叫表面活性剂,这种物质帮助液体混合,例如水和油。每个表面活性剂的分子都有两端,一端表现为亲水性,这意味着它吸收水,另一端表现为斥水性,表明它排斥水。
表面活性剂是洗衣粉中的重要材料,它帮助人们除去衣服的污垢,这些污垢常带有油污的成分。在美国,洗衣粉中的表面活性剂通常由一种名为“壬基酚聚氧乙烯醚”的化学物质充当,它是很优秀的表面活性剂。由于这个名字太长,化学家们一般称它为NPEs。
一旦NPEs完成了使命,它们会进入污水处理厂,但污水处理厂并没有将NPEs从污水中完全清除掉,于是它们便随着处理过的水排放到了江河或者湖泊中。这时的NPEs依然保留着部分功能,它们会分解成另外一种名为“壬基苯酚”的化学物质,而这种化学物质对鱼和绿色植物是“剧毒”的。
正是因为这个原因,加拿大和欧盟都禁止在洗涤剂中使用NPEs。但在美国,每年依然有几千吨这种化学物质被使用,这样一来,研究人员在北美水网中查出高水平的NPEs就不足为奇了。
找到了一种“替代品”
拉马斯瓦米・纳卡拉占(Ramaswamy Nagarajan)是美国麻省理工大学的塑料工程师,他和他的学生们研发了一种NPEs的取代物,他们使用一种绿色资源――水果皮制造这种环保的物质,而他们这样做的灵感来自于一种生活在墨西哥湾的微生物。
2010年4月20日,位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆炸并引发大火,沉没的钻井平台泄漏了大约500万桶原油。这以后,海中的微生物便开始分解这些原油。纳卡拉占发现,那些微生物制造了一种自然的表面活性剂,这种物质含有连接糖分子的长链,称为多糖体。于是,这些科学家产生了将自然的多糖资源转变成新的绿色表面活性剂的想法。
他们想到的制造NPEs取代物的原料是果胶。果胶是可食用的多糖体,水果皮和其他食物残渣中就含有这种物质。事实上,罐头制造商也在果酱和果冻中添加果胶以使食物凝成胶状。更为重要的是,纳卡拉占注意到,微生物能够分解它们。由于自然的果胶是无害的,它们会消失在环境中,这和不降解又污染环境的壬基苯酚是不一样的。
为了将果胶转变成表面活性剂,化学家们需要在每一个果胶分子中添加一组原子,这要用上一种特殊的实验用微波炉,处理过程大约30分钟。这个过程完成后,每个果胶分子的一端便有了一群亲水的原子,即亲水的化学基团,而另一端则是亲油的化学基团。
但在表面活性剂广泛被果胶取代以前,绿色化学家们还有很多事情要做,其中一个有待解决的问题是果胶的分子太大,难以溶解于水,所以纳卡拉占和他的研究小组正在攻克这个难题。另外一个问题就是效果,和目前市场上的洗衣粉相比,以果胶为原料的新产品去油和去污的能力还是稍逊一筹,这是因为它们缺乏斥水的化学基团。假若解决了这些问题,效果就会好起来。
装扮成荷尔蒙的抗菌剂
以果胶为原料的表面活性剂引起了人们很大的兴趣,科学家们也为这种产品申请了专利。美国环境保护署向科学家们提供了一笔资金,他们希望绿色化学家们能研发更多类似的绿色产品。
在化学制品中,有些会对生物体造成伤害,例如洗手液和肥皂,它们含有抗菌剂,是杀菌的化学物质,但长期使用会有副作用。例如,使用后的化学物质会进入湖泊和河流中,对环境造成损害。现在,有些绿色化学家注意到了这个问题,他们要设法解除这样的环境风险。
三氯生(triclosan)能杀死手上的细菌,它是大量厨房洗涤产品的化学原料,然而有数据显示,在自然环境中,三氯生正在起着损害环境的作用。为什么呢?原来,这种化学物质有可能帮助细菌产生针对于抗菌药物的抗药性。
除此之外,三氯生还可能发挥着内分泌干扰物的作用,这意味着这种物质有时会模仿荷尔蒙影响机体的生理活动。荷尔蒙是一种重要的化学物质,机体通过它们控制重要的生理活动,例如生长、睡眠、繁殖等等。当身体遭遇了一种装扮成荷尔蒙的化学物质后,身体就有可能不适当地启动或者关闭一些重要的细胞活动,从而改变身体的发育,或者引发疾病。例如,由于三氯生的活动很像荷尔蒙,它们就能影响动物的生长发育。在一些实例中,雄鱼被雌性化了,装扮成荷尔蒙的内分泌干扰物使雄鱼的外表和行为变得和雌鱼相似了。
三十年打造降解利器
绿色化学家们很想清除这样的内分泌干扰物,然而这很难做到,因为拥有这种特性的化学物质太多了,何况它们中的很多还发挥着重要的工业作用,所以最可行的解决办法就是在大自然中降解它们。美国卡耐基梅隆大学的科学家柯林斯经过30多年的研究,研发了一种能降解内分泌干扰物的化合物,他将这种化合物称为TAMLs,这是“四氨基大环配位体”(tetra-amido macrocyclic ligands)的简称,是一种催化剂,有启动或加速化学反应的作用。当它们和过氧化氢化合后,就能非常迅速地分解其他化学物质,只需要很少的量就能引发多种反应,整个过程不产生有害污染。
TAMLs能分解三氯生以及其他对水生植物和动物带来风险的污染物,但科学家们担心,TAMLs本身也会成为一种内分泌干扰物。于是,柯林斯和另外一位生物化学家,美国俄勒冈州立大学的罗伯特・坦圭(Robert Tanguay)一起用鱼测试了TAMLs的效果。坦圭的工作对象是斑马鱼,这种小热带鱼是非常理想的实验动物。科学家们将斑马鱼的胚胎暴露在经过TAMLs处理的水环境中,他们发现,水中高水平的TAMLs对斑马鱼的正常生长没有产生影响。科学家们还在水中加入TAMLs、过氧化氢和那些导致了雄鱼雌性化的微量污染物,然后让斑马鱼在这种水中活动,结果那些鱼依然是健康的。科学家们表示,接下来的实验将转向哺乳动物,他们要进一步搞清楚,TAMLs是否对哺乳动物也同样有效。假若结果是肯定的,那么这种催化剂就有望广泛运用于分解水污染物中的毒素了。
节能减排,绿色化学家不辱使命
即使你坐在家中,一种名为二氧化钛的化学物质也有可能环绕在你的周围,这种简单的白色化合物具有很好的反光性,所以油漆制造商们使用这种物质“加白”或者“加亮”他们的产品。这种物质还会出现在其他产品中,包括食物类的布丁。然而,假若在产品中加入的二氧化钛过多,产品就不“绿色”了。
钛是地球上最丰富的元素之一,也是很多矿物的重要组成。一些企业开采这种材料,将其压碎后加入其他化学物质,然后用900摄氏度的高温予以加热,这个过程耗费大量能源,并产生了很多污染物。
2013年,美国环境保护署在陶氏化学公司设立了一项“总统绿色化学挑战奖”,目的是鼓励企业减少油漆中二氧化钛的使用量。
那么企业的解决方案又是什么呢?是一种新化学物质,名为Evoque。将这种东西混合在油漆里,就能使二氧化钛的使用量减少20%。绿色化学家追求的目标之一是材料价值的最充分利用。由于减少了二氧化钛的使用量,人们便达到了节约能源和减少污染的目的。
墨翟是先秦时期著名思想家,著有典籍《墨经》。在该书中,他说道:“端,是无间也。”就是说物质若没有了可分的条件,就不能再往下分了。墨子同时认为“端”是组成世界的最小单位,有现代“原子”的意味,这说明了他在当时对物质构造的独特认识。所以说,墨子早已有原子概念的思想。
二、刘安
刘安是著名的西汉文学家和炼丹家。在他所著的《淮南万毕术》中记有“曾青得铁,则化为铜”,就是说铜盐溶液遇到铁单质时,就会有铜单质生成,即铁与铜盐溶液发生的置换反应。到宋朝时,采用这种方法冶铜已占当时世界冶铜量30%,已具相当规模。刘安在《淮南子》中有“老槐生火,久血为磷”的记载,即黄磷的自燃,西汉时能有这样的记载说明刘安对多种元素的性质和转化已相当熟悉。而近代布朗特(德国化学家)在1660年才发现磷元素,比刘安晚了一千多年。
三、魏伯阳
他是我国东汉时期炼丹家,生卒年代不详。著有《周易参同契》,此书是现存世界上最早的一部炼丹术著作,所涉及的化学知识非常丰富。记载了“丹鼎”化学反应装置,描述了汞容易挥发,汞和硫可发生化学反应生成丹砂(硫化汞)、铅汞齐(汞铅合金)等化合物。
四、葛洪
晋代炼丹家及医学家葛洪的学问很丰富,他毕生的著作比班固和司马迁的著作还多。葛洪研究各种药方为民治病的同时,进行了大量的化学实验,了解了许多无机物和一些简单的化学反应。仅从《抱朴子》里,我们就可看到葛洪已具备丰富的化学知识。
①“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂。”说的是丹砂(硫化汞),加热分解即得到单质汞。汞与硫磺接触又得到黑色的硫化汞。用丹砂可制水银,在我国公元前就是常识,而葛洪是最早详细记录这一化学反应的人。
②“以曾青涂铁,铁赤色如铜。”曾青指含硫酸铜的胆矾,以曾青涂铁即以铁和硫酸铜的溶液起置换反应,因为采用涂敷的方法,所以硫酸铜只在铁表面发生作用。葛洪进而说:“外变而内不化。”可见,对于这一金属置换反应,葛洪是作了仔细观察的。
③“铅性白也,而赤之以为丹,丹性赤也,而白之以为铅。”铅单质可氧化为低价铅白,铅白又可氧化成高价的赤红色的铅丹。铅丹又可还原为铅白,最后还能还原为铅。这表明葛洪对铅的化学性质进行过深入考察和实验。
④“取雌黄雄黄烧下其中铜,铸以为器,覆之三岁淳苦酒上,百日,此器皆生赤乳,长数分。”雌黄指As2S3,雄黄指As2S2,这段话就是对它们升华试验的生动描述。
五、陶弘景
他是南北朝时的炼丹家。在他所著的《本草经集注》中已记载了焰色反应:“先时有人得一种物,其色理与朴消大同小异,胐胐如握盐雪不冰。强烧之,紫青烟起,仍成灰,不停沸,如朴消,云是真消石也。”朴消指的是Na2SO4,消石指的是KNO3(“消”和“硝”同义)。直到1854年,德国化学家本生才发现焰色反应,比陶弘景晚了一千多年。可以说,陶弘景是最早发现运用焰色反应的人。
六、马和
马和是唐朝著名炼丹家,在常年的炼丹试验中,他最早发现记录了空气成分。他在典籍《平龙认》中记载:空气有复杂的成分,主要由“阳气”(氮气)和“阴气”(氧气)组成,其中的氮气比氧气要多。并指出阴气还在青石(氧化物)、火硝(硝酸盐)等物质中大量存在,如果加热就能释放出来;水中也存在大量的阴气,但性质稳定,很难再把它提取出来。
马和著作一直流传到清代,后来清廷昏弱被西方侵略者掠走。不过,后来的西方很多化学家在多部西方著作中都提到了马和以及他的伟大发现。像克拉索夫就声称亲眼见到了《平龙认》,还赞赏地记录:“早在8世纪,中国科学家马和就已明确指出了空气成分的复杂,提出了制备氧气(阴气)的方法,并发展了燃烧的理论。”西方科学家要比马和的发现晚一千年。
七、孙思邈
唐代医学家孙思邈在他的著作《丹经内伏硫磺法》中,最早详细记录了黑火药的具体配置方法。发展到宋朝时,黑火药的生产和应用已经相当广泛。十三世纪中叶,中亚商人才将黑火药传入了阿拉伯世界和欧洲等地区。
八、沈括
沈括是北宋人,我国历史上卓越的科学家。为了纪念他的贡献,1979年国际上曾以“沈括”命名了一颗小行星。他的《梦溪笔谈》是世界科技史上的重要著作,被李约瑟称为“中国科技史上坐标”。他最早记录了石油的出产、用途,并大胆预言“此物后必大行于世”,还第一个提出了“石油”这个命名,后来世界各国都基本沿用了“oil”这一名称。
九、宋应星
明代著名科学家宋应星的著作《开工天物》曾在全欧洲引起轰动,在当时日本也被称为“开物之学”,记载的化学知识相当丰富。例如,关于锌的冶炼和铜锌技术作为文献是世界上首次记载,他这样描述磷火:“暮夜鬼火游烧……直待日没黄昏,此火冲隙而出……”说明宋应星生前已发现了白磷的自燃现象并有了深入了解。
作者v.a.帕瑟根是美国国家儿童健康和人类发展研究所物理与结构生物实验室的主任。曾担任《生物物理杂志》的编辑和生物物理协会的主席。
分子间的范德华力是十分微弱的,但可以说普遍的存在着,在很多体系中起着巨大的作用,在物理学、化学、生物学等学科中得到了广泛的研究。但怎样计算范德华力?如何考虑各种条件对范德华力的影响?
当水爱上化学
今年的活动以“当水爱上化学”为主题,带来“水的研究”、“水的净化”和“水的储存”三个有关水的趣味小实验。据了解,其中“水的研究”是在中国首次亮相,它与IUPAC(国际纯化学和应用化学联合会)化学教育委员会推出的“垒球实验”有直接关联,旨在让孩子们理解化学在水资源保护中起到的重要作用。同时,它与“联合国千年发展目标”相呼应,如在2015年前大幅改善安全饮用水供应状况等。在“水的研究”这一实验中,孩子们亲手配制出高浓度糖溶液,将其置于纯水层之下,观察到塑料珠子和彩色溶液在自制“密度塔”水中的分层和表现。
据悉,在今年7月25日至8月2日的活动期间,“巴斯夫小小化学家”将在中国科技馆迎接小朋友们的到来,提供免费化学实验活动。
小小化学家,10年11万
胡亚东最近一次欣赏音乐会,是半年前参加老同学资中筠的钢琴音乐会,现场有一位12岁小朋友拉小提琴为她伴奏。
资中筠以82岁的年龄,钢琴弹得这么棒,让胡亚东感概、叹服。
“音乐在我生命中是伴随我时间最长的,甚至胜过我的专业化学。” 一谈到音乐,胡亚东便兴致盎然。他中学就读于一所很有名的教会学校,从那时开始,他就迷恋上了音乐,70多年一直没停。
早在1942年,年仅15岁的他就同几个朋友组建了一个四重奏团。其中,现已经是中央音乐学院作曲系教授的杨儒怀当时曾担任大提琴手,杨儒怀的哥哥杨周怀担任中提琴手,胡亚东则担任小提琴手。他们这个四重奏团参与了好几次公演。
痴迷音乐的他在报考大学时,曾打算踏入音乐系大门,但一想到“玩音乐挣不到钱,难以维持生计”,还是忍痛而选择了化学研究这条路。
尽管后来是搞化学了,但同时有了更多的机会来满足他对音乐的浓厚欲望。胡亚东后来的人生岁月,化学研究、玩音乐并驾齐驱,还不时互相促进互相影响着。
谈起音乐欣赏,胡亚东滔滔不绝,评起音乐家他头头是道。他对音乐不仅是爱好,而且有较深的研究。他是享誉京城的乐评人,极富音乐造诣和天分。他写过60多篇音乐评论文章,他还出版了一本《听,听勃拉姆斯》的音乐欣赏随笔。这些音乐随笔言简意赅、画龙点睛、丰富优美、见地新颖,具有独特魅力。
上世纪50年代,胡亚东到苏联留学,有机会就去听音乐会,贝多芬的“交响乐”、施特劳斯的“圆舞曲”,以及苏联那些有名的演奏家的音乐会大部分都听了。他还到列宁格勒冬宫等处参观著名的雕塑和美术作品,真是大开眼界。这使他的课余生活丰富多彩。
在圣彼得堡他曾有一年听数十场音乐会的经历,收藏的各类音乐唱片3000多张。20世纪80年代,中央乐团的指挥石叔诚准备去西班牙演出,到处寻找一张莫扎特的钢琴四重奏唱片,最后是在胡亚东家里找到的,石叔诚颇感意外。
15年,和陆卓明的知音岁月
谈到他的爱好音乐的经历,胡亚东就不能不提到陆卓明。陆卓明是北京大学经济学院教授,我国著名的世界经济地理学家和教育家,是原燕京大学校长陆志伟之子。
他俩保持了15年的音乐友谊,一直到1994年陆卓明离世,这段音乐友谊不得不戛然而止。那段时间两人都认为找到了真正的知音,共同欣赏、探讨、评论音乐。
“十几年,太短了,但是这也是很难得的机遇,人生能有几个知音!几个十年!从短短十几年的交往中,我们都深深体会着音乐的友谊,为我们的生活增添了无数的光彩。”
胡亚东说,对于喜欢音乐的人甚至音乐家,广泛聆听不同演奏家演奏不同作曲家的作品,不但是必须而且是必然的。
上世纪80年代末的十多年中,陆卓明和胡亚东几乎把西方巴洛克、古典主义、浪漫主义、印象派、新古典主义、民族风格等19世纪以前的名曲都听遍了。而且某些名曲还收集了多种演奏风格的录音反复聆听。
“卓明的音乐修养比我高,他的钢琴弹得很好,”胡亚东说,他见到过陆卓明的学生们称赞陆卓明讲课之美,“这大概也和他深厚的音乐修养有关。曾听说他招考研究生时,甚至除了专业地理外,必须喜欢音乐,否则不收!真是妙极了。”
1983年胡亚东到巴黎任职于联合国教科文组织。在巴黎他享受了音乐。巴黎的音乐生活是非常丰富的,歌剧、交响乐、室内乐,几乎天天数场,但胡亚东却因为阮囊羞涩,几年也没听过几次。但唱片可多次聆听,选择余地又广阔,他便选择了后者,几乎每星期都得买几张。就是在这段时间,他差不多跑遍了巴黎的唱片店,两年多时间收集了上千张唱片。而且几乎把每张唱片都录成盒式录音带,分期分批托人带回北京给陆卓明欣赏。那时候他们每月会书函往来,通信的内容都是对这上千种录音的分析和讨论。
爱乐人生趣事多
在胡亚东的爱乐人生中,自然还有不少趣事。一次,他随中国科学院代表团出访以色列,当时的以色列外交部副部长雅戈尔博士设宴招待代表团。席间,胡亚东和雅戈尔闲聊起了音乐。令雅戈尔吃惊的是,“一个中国科学家竟然对犹太籍的音乐家了如指掌”。饭吃到一半,雅戈尔竟然邀请他一起去听当晚的一场莫扎特的音乐会,他俩硬是把十多位中、以双方客人包括中国科学院副院长孙鸿烈等人丢下,“这的确是一次非常有趣的遭遇。”
“音乐的确可以净化人的心灵,如果兼之有丰富的文化素养,一般不会做坏事,强大的美可以抑制丑的滋长。”胡亚东感慨,音乐的美是难以名状的,那强烈的可以震撼人心,委婉的可以催人泪下,悠长的可以令人深思。
不仅喜欢音乐,胡亚东还是一位“杂学家”,爱好广泛,文化情趣浓厚。他喜欢诗词,是中关村诗社的创始人之一;他喜欢摄影,数码相机就有很多,荷花、牡丹、月季、仙人掌、郁金香等各种花卉照片有上万张;他喜欢养花、收藏奇石瓷器;他对书法绘画、评酒品茶也颇感兴趣;他喜欢读书,古今中外他感兴趣的书刊尽收囊中,书柜直到天花板。
胡亚东是自然科学家,但对文学、历史、哲学、美学以及图书情报学等多有涉猎。他是高分子化学家,但对其他化学领域和化学交叉学科甚至一些不搭界的学科也比较熟悉。
谈到科学和艺术,胡亚东认为,自然科学家在接触文学和艺术时,可在他们的思想中注入更多的感情和激情,他会从另一个角度开阔自己的思路。
就教育而言,以前在中国曾强调过“通才教育”,后来受苏联的影响,更多培养“专才”,在胡亚东看来,其实工程师也不是机械的,没有艺术素质的工程师难以做出一流的工作。
胡亚东认为文化素质是中华美的灵魂。他说中国科学院作为科学文化机构,文化气息是每个科研机构应该具备的。为此他曾主张在化学所大楼设一个类似沙龙似的咖啡厅,让大家在这种宽松、和谐、高雅、友好的氛围中谈科学、谈文化、谈艺术,以文会友,以情会友。
今天,胡亚东仍然在享受着他多样爱好的人生:“有人说我不好好研究化学,却热衷于那么多爱好,看上去有点另类,其实正是这种另类,使我不但在化学上取得了成功,而且业余生活丰富多彩。用‘另眼’看世界,你将体会到海阔天空的美好。”
胡亚东说,对一个人来说有广博的知识和多种爱好,无疑对生活和工作都能起到丰富的作用。
他写过一首自题诗很令人玩味:
专业未探深,杂学似精通。
喜交天下客,聪颖不超人。
谈笑生风趣,笔下有深情。
才情来众生,任随你我评。
(责编:萧茵)
事业与爱情兼收的美梦,
北大才女转爱清华才子
今年43岁的李天乐是地道的北京人,外表温婉清丽,骨子里却十分争强好胜。在聚集了中国最顶尖人才的北大,身材高挑、成绩优秀的她仍然非常出众。
学业精进的同时,李天乐也收获了爱情:读本科时她就与同班同学陈华相恋,其后双双考上了研究生。两人都是对方的初恋,李天乐性格强势,但陈华事事迁就她,两个人关系融洽。他们一起到图书馆看书,在实验室里做实验,感情单纯而专一。
然而这段感情却因王晓晔的出现陷入了危机。王晓晔就读于清华大学精仪系,成绩优秀。在北大和清华的学生会共同举办的一次学生联谊活动中,王晓晔对秀丽的李天乐一见钟情,舞会上,他径直走到李天乐面前邀她共舞。两人默契的配合、曼妙的舞姿,赢得了阵阵掌声。
之后,王晓晔对李天乐展开了疯狂的爱情攻势。得知李天乐“名花有主”,王晓晔并没有退却,在这位清华才子看来,他有信心赢得这场爱情战役。
为了追上李天乐,王晓晔努力创造机会。当他了解到李天乐想出国后,王晓晔兴奋地说:“天乐,我和你一样也有出国的想法,我支持你!”二人在出国留学的话题上聊得很投机。李天乐很早就有了出国的想法,但父母不放心她一人异国闯荡,而且陈华一直反对,让她十分郁闷。王晓晔抓住这个机会,乘胜追击。为了李天乐,王晓晔到北大上选修课,帮她占座甚至抢着为她洗脏衣服。一次,李天乐上楼时扭了脚,王晓晔二话不说,连着几天背着李天乐上下楼。
可是,虽然李天乐对陈华不愿出国深造、安于现实不满意,但除此之外,陈华是个无可挑剔的男朋友。王晓晔知道李天乐的矛盾纠结,他和李天乐一起上托福考试辅导班,一起查阅国外学校信息,一起投递申请自荐表。王晓晔一再向李天乐保证:美国有世界顶尖的学术环境,他们一定会拥有辉煌的事业,而且会一辈子爱她。令人憧憬的美好事业和爱情,让李天乐动摇了。
1997年底,李天乐和王晓晔收到了宾夕法尼亚大学发来的录取通知书。1998年2月,两人坐上了飞往美国的国际航班。在机场候机时,李天乐突然泪雨潸然,她直视王晓晔:“现在我放弃了初恋,别离了父母,跟着你到美国去闯荡,你不会让我失望吧?”王晓晔坚定地承诺:“相信我,我们一定会成功,而且我会把你放在手心里,爱你一辈子!”
刚开始,王晓晔与李天乐作为留学生,不能在美国正式就业,经济压力非常大。他们只能租住在地下室。为了改善生活条件,王晓晔利用课余偷偷到中餐馆打工。由于他打的是“黑工”,中餐馆给的工钱很低,但免费管饭。王晓晔每次只吃一点点,余下的饭菜全部打包,带回去给李天乐吃,这让李天乐十分感动。虽然生活困苦,他们的爱情却很甜蜜,王晓晔总是乐观地安慰李天乐:“困境会很快过去的,总有一天,我们会在美国拥有温暖的家!”
现实婚姻打碎爱情憧憬,
丈夫改变令娇妻失望不满
2000年秋,王晓晔与李天乐同时从美国宾夕法尼亚大学毕业。不久后,王晓晔在华尔街一家电脑公司谋到了电脑软件工程师的职位,而李天乐也被美国一家知名企业录用为化学研究员。
这个时候,他们在美国的生活跟初来美国时的艰苦已经大相径庭。但此后,王晓晔和李天乐的感情却没有越来越好,相反,矛盾越来越多,越来越大。李天乐骨子里的争强好胜和锱铢必较,在王晓晔忙于工作、疏于情感照顾之后越来越明显地表现出来。
2001年9月,王晓晔和李天乐举办了简朴的婚礼。婚后不到3个月,他们的绿卡申请就批下来了。拿到绿卡的那一天,两个人都很兴奋。王晓晔搂着李天乐说:“下一步我们尽快生个孩子吧。”李天乐泼了冷水:“要是我怀孕成了全职太太,凭你一个人的薪水养家糊口,买房子那是猴年马月的事啊。”王晓晔想想妻子的分析有道理,于是没再说话。
王晓晔的公司人才济济,竞争压力非常大,每次回家,他都累得精疲力竭,原先由他“大包大揽”的家务活越做越少。李天乐很不满,常常“特意”把一些家务活留下来,等王晓晔回家后完成。一天晚上,李天乐叮嘱王晓晔把衣服洗了,王晓晔推说过一会再干,李天乐忍不住埋怨:“以前都是你做家务,现在你干得越来越少了。”王晓晔盯着电脑没抬头,随口说:“你没看我忙着吗?”他的漫不经心一下子激怒了李天乐:“就你工作忙,我的工作不忙吗?你太自私了!”“我自私?我这么忙你就不能体谅我一下吗?”听了王晓晔的话,李天乐提高了音量,“你结婚之前是怎么答应我的?现在你完全变了!”“恋爱能和结婚一样吗?生活是平淡的,你应该更现实一些。你看,我们的生活条件不是越来越好吗?”想到王晓晔以前处处让着自己,现在不但不如原来对自己那么好了,竟然还敢跟自己吵架,李天乐又生气又委屈。吵了一阵后她忍不住哭了起来,王晓晔见状赶紧赔礼道歉,并表示以后多做家务、多陪妻子。
但此后,王晓晔的许诺并未兑现,他依然忙于工作,这让李天乐对婚后的生活越来越失望。2006年农历正月初一,王晓晔被公司安排到洛杉矶出差。李天乐不满地阻止:“今天是大年初一,中国人讲究合家团圆,你就不能为我推迟一下出差的时间吗?”王晓晔解释:“这是老板的安排,我也没办法。”听了王晓晔的话,李天乐一边向屋外走去一边说:“那我到你们公司找你们老板当面说理去!”车子刚发动,王晓晔冲过去一把关掉了引擎,夺过车钥匙说:“公司正要裁员,你这么一去,说不定理讨不到,还会给老板留下坏印象!”“是我重要还是老板重要?”李天乐恼怒地说。王晓晔没理会妻子,边走边说:“天乐,咱们夫妻共同生活的时间长着呢,作为妻子,你应该大度一些不要这么斤斤计较。”说完,他开着车绝尘而去。王晓晔走后,李天乐伤心地哭了半天,她觉得王晓晔对自己越来越冷漠。
2007年5月,李天乐的一位同学从国内到美国进行商务考察,从同学口中得知,陈华在她出国不久后就娶妻生子了。相恋多年的初恋情人转眼就把自己忘了,李天乐心里很难受,想到现在的婚姻更加失落。男人都一样,恋爱时甜言蜜语,不过是为了得到,其实根本不在乎。那天晚上,李天乐对王晓晔发了一通脾气,王晓晔觉得李天乐没事找事,也就顶了几句。这无疑是火上浇油,李天乐声嘶力竭地哭喊:“王晓晔,你是个负心汉,我抛弃爱情、顶着父母的压力跟你来到美国,你给了我什么?当初你是怎么说的?我真恨瞎了眼嫁给你!”这些话让王晓晔很受伤,他负气地回敬:“你要后悔那就回去找陈华吧。”说完,他就开车出去找朋友喝酒了。
李天乐内心苦闷,可在美国又没有闺蜜倾诉,想打电话回家,但她在美国一直是报喜不报忧,不忍心让年迈的父母再替自己担心。实在找不到发泄口,李天乐竟怨恨起陈华来,如果当初他同意跟自己一起出国,现在的日子一定不会变成这样。她越想越气,最后拨打从同学那要来的陈华的电话,向陈华发泄了一通,把他骂得莫名其妙,还没等陈华缓过神来,李天乐就挂了电话。挂了电话,她想想还是不解气,又发短消息对陈华侮辱了一番。
投铊杀夫,
针锋相对激怒强势妻子引爆悲剧
2008年3月,王晓晔和李天乐决定买房。李天乐要强的个性不想仰人鼻息,她提出购房款采取“AA”制,各拿一半。
装修期间,大到窗帘沙发,小到小摆件,两人都精心挑选。他们仿佛又回到了当初恋爱阶段,王晓晔处处尊重李天乐的意见,对她极尽体贴温柔。住进新房后,王晓晔刻意放慢了工作节奏,推辞了一些出差安排,想修补出现裂痕的夫妻关系。
此时,李天乐的年纪已经不小了,她决定生个孩子,满足丈夫长久以来的期待,也希望孩子能让丈夫多关心家庭,婚姻生活更好地改善。几个月后,李天乐怀孕了。得知李天乐怀孕的消息,王晓晔当即表示:“天乐,买房装修咱们的积蓄都花光了,以后养孩子花钱的地方更多,我要为你和孩子努力工作。”王晓晔再次忙碌起来,他主动承接了更多的工作,早出晚归,根本没时间照顾李天乐。而李天乐是高龄怀孕,妊娠反应特别大,还患上了严重的抑郁症。李天乐多次在丈夫面前抱怨,觉得王晓晔总是借口工作忙,不关心自己。大腹便便的她只好忍着,希望孩子出生后,王晓晔会有所改变。
2009年1月,李天乐和王晓晔的儿子出生了。但孩子出生后,夫妻间的关系并未好转矛盾反而愈发激化。李天乐认为王晓晔应该花时间和精力分担照顾孩子的责任,并在儿子满月后提出要回公司上班。但王晓晔坚持认为李天乐应该做全职妈妈,安心照顾孩子。两人因此事争吵不休。
李天乐恢复上班后不久,在主管竞争中落败,她认为原因是王晓晔把孩子和家务都推给自己拖了后腿。她甚至觉得家庭就是牢笼,她就像被笼子囚禁的鸟,失去了自由。
对李天乐的抱怨和责备,起初,王晓晔还能忍着,时间长了,他索性也豁出去,不甘示弱地针锋相对。就这样,他们的争吵频率迅速上升到每周一次甚至几次,因争吵的声音过大,引起邻居报警,最后,警察几乎每周都要登门平息他们夫妻的争吵。这年年底,夫妻俩决定回国探亲。谁知刚上了飞机,两人就为先到谁家去争吵起来。结果,下了飞机后,他们各自打的,各回各家。
2010年5月,两人又因家庭琐事发生了争吵。李天乐再次数落王晓晔浪费了她的青春和爱情,让她失望透顶。王晓晔烦透了,干脆地说:“我们这样生活下去一点意义都没有,离婚吧!”“离婚?”李天乐暴跳如雷:“当初是谁说会爱我一辈子的?现在你翅膀硬了,想把我甩了?那好,我成全你!”
按照美国的法律规定,夫妻离婚须分居一段时间。他们本打算把房子卖掉,但因金融危机的波及,房价下跌,此时卖房得亏一大笔钱。最后二人达成协议,房子暂且不卖,两人屋内分居。
从内心,李天乐并不想离婚,但性格强势的她却不愿低头,也不想像王晓晔希望的那样放弃事业。她在财产分割及孩子的抚养费上,寸步不让,不希望离婚协议达成。而王晓晔认为是李天乐的“骄横专制”导致了婚姻破裂,他觉得自己根本没有错,虽然在财产分割和孩子抚养费上斤斤计较,但对离婚的态度十分坚定,令李天乐更加怨恨。
两人签订离婚协议后不久,王晓晔就带着一个美国女孩回来过夜。这行为狠狠刺痛了李天乐,她愤怒地对那个女孩说:“这是我的家,你给我出去!”王晓晔却挡在女孩面前大声说:“以前我处处让着你。现在我要让你知道,除了你李天乐,多的是女人愿意嫁给我!这房子有我一半,而且我们已经签了离婚协议,你没有权力再管我了!”
后来,李天乐哭了一个晚上。此后,王晓晔连谈了几个女朋友,每个都带回了家。有一次,王晓晔带回的一个女友把家中搞得一片狼藉。带着屈辱和愤怒,李天乐指着王晓晔的鼻子狠狠地说:“你别得意得太早,我会让你付出代价的!”王晓晔对此却没放在心上,依然我行我素。
2011年元旦过后,王晓晔经常感到疲劳乏力,治了一段时间后,王晓晔的病情不断加重,还出现了恶心、掉头发等现象。医院的一位护士感觉他的病情有点像金属元素中毒,在她的提示下,医院对其进行了医学检验。1月25日,检验报告显示王晓晔系铊中毒。此时王晓晔已处于昏迷状态,院方立即向当地警方和中情局(FBI)报案。就在报案后的第二天,王晓晔因病情加重在医院去世。
但由于乙炔是极不稳定的气态烃,与空气混合容易爆炸即使对其加压,也容易发生爆炸分解,所以与氢相比要更为危险,因此,以前设计到的乙炔反映都限于常压。
1928年左右,列培开始大胆尝试将乙炔从几个气压压缩到数十大气压、并使之与各种有机化合物进行反的方法。这虽然在过去被认为办不到的事情,但他经过仔细研究,设计出一些十分安全可靠的装置,并将其造出来。而且通过认真研究的结果,明确了过去被认为是乙炔爆炸原因之一的乙炔铜之类的化合物,还是乙炔反映的有效催化剂。他根据这些研究成果很容易得地从乙炔制得与过去完全不同的一些有机物,这给合成橡胶、合成树脂(塑料)、合成纤维等领域带来了显著的进步。
所谓列培反映就是将各种能够有机物和催化加如高压釜(耐压容器),在高温高压条件下使之与乙炔发生反应,但从反应看来,大体可分为以下4种类型:乙烯化反应(Vinylation)、乙炔(Cyclization)。以下实用简单加以说明:
(1)乙炔化反应:即乙炔能与含活性氢的醇、流醇、胺羧酸等在加压、加热(150℃~200℃)及碱性催化剂(如氢氧化钾、醇钠、醇钾等)存在下起加成反应,生成乙炔醚,乙烯胺及乙烯酯类,此类产物可用做有机合成的原料。
从1928年左右,列培着手于乙炔醚(Vinylether)的研究,这是使氯乙烯和醇碱(金属钠的究竟溶液)在加压釜内进行反应,由此首次开发了乙烯醚的合成法①通过进一步研究发现,若该反映的副产品一生产的少量乙炔在反应中长时间保持高温且在碱存在下就显著减少,由此正式了乙炔也可于醇碱发生反应的设想,并完成了由乙炔与醇在20~22大气压、160℃~165℃、苛性钾为催化剂合成乙烯醚的工业制造方法。
HCCH+ROHCH2=CHOP
并且将得到的乙烯醚在BF3催化剂存在下聚合,合成了各种聚乙烯醚,特别是由此开发了具有粘着性的热可塑性物质一聚丁烯异丁醚(Polyvinylisobutylether)其商品名称为聚异丁烯橡胶(OppanilC)。并且在后来还开发了将乙烯醚(主要是甲基或乙基醚)用烯酸水来制造乙醛。
H2C=CH-OP+H2OCH3CHO+ROH
该方法作为不用汞盐催化的乙醛合成法,在1937年以来加以研究,并在路德维希港(Ludwigshafen)进行了半工业试验。并且还研究了使乙炔在有机酸盐(环烷酸锌)存在下、在20大气压、230℃与p-叔丁基苯酚(p-Tertiarybuylphenol)反映,合成了被称为Koresin的聚合体②,由此开发了布纳橡胶在粘合剂、涂料、可塑剂等方面的应用。
(2)乙炔化反映:即乙炔在乙炔金属(如铜、银、镍、钴)催化剂存在下,次甲基(CH)上的氢与羰基化合物起加成反应,生成物中仍保留三键结构。
1937年,列培发现有醇胺与乙炔合成丙炔胺的反应,这是由三甲胺和甲醛缩合的(Dimethymethylolamine)与乙炔用乙炔铜催化合成的。
在工业上,制造出了快速硬化剂(酚醛树脂用)的炔化物。并且Diethylaminopentyol③被用于合成抗疟剂扑疟喹啉(Plasmochin)、疟涤平(Atebrine)的中间体。
1937年,列培又发现了使乙炔与甲醛在5~10大气压、90℃~100℃条件下,用乙炔铜催化加成后合成了丙炔醇(Propargyl alcohol)④,进行得到了丁乙炔二醇⑤(Butynediol)的方法。
HCCH+HCHOHCCCH2OH
HCHOHOCH2CCCH2OH(收率92%)
对该反应进行深入研究发现:比甲醛高级的醛也发生同样的反应,但随着碳原子数的增多,二醇的收率下降,并且在相同条件下,可以将氨甲基醇的羟基取代为乙炔基。
R2NH HCCH R2HCHR2NCH2CCH
而且使乙炔与胺作用后,生成氨基丁炔类化合物。
R2NH HCCH R2NCH=CH2
HCCH R2NCH(CH3)CCH
在二站中,列培还开发了四氢呋喃用Ni(CO)4(含少量碘)催化合成已二酸(尼龙6,6的原料)的方法。 之后不久,列培又开发了由四氢呋喃⑥。并且还进行了使氨与丁二醇脱氢后得到的γ-丁内脂作用制得a-吡咯烷酮,在钾化合物存在、15大气压、100℃~140℃的条件下与乙炔反应N-乙烯基-a-吡咯烷酮(Nvinyl-a-Pyrrolidone),再用过氧化氢催化聚合后,合成了聚乙烯吡咯烷酮:
它的用途十分广泛。涉及到化妆品乳化剂、染料的分散剂、酒类的澄清剂等。
(3)羰基化反应:即乙炔在镍催化剂存在及加压条件下与一氧化碳作用,生成不稳定的环丙烯酮(Cycolpropenone)中间产物、后者与含活性氢化物(如醇、水、酸、胺、硫醇等)作用,产生多种有用的产物。如应用Ni(CO)4为催化剂(缺点:有剧毒,强酸存在下有腐蚀作用)则反应可在较低温条件下(45℃~50℃)下进行。
1938年,列培将划时代的方法引入一氧化碳化学工业中。如羰基金属[Ni(CO)4]那样作为非常有效的催化剂,在一氧化碳与乙炔(链)烯(烃)、醇等具有活性氢化合物反应中,被用于合成羧酸几其衍生物。
HCCH+CO+HYCH2=CH-COY(HY=H20、ROH)
列培所用的方法是将乙炔溶于四氢呋喃中,用溴化镍代替Ni(CO)4,即用0.1%%NiBr2为摧毁剂,在100大气压,200℃~240℃,使水、一氧化碳反应合成丙烯酸,然后进行酸催化酯催化一高压列培法。为了避免该法中的高压,列培又发明了在低温下将CO一Ni(CO)4的形式使用的方法-列培改良法(也称化学计量合成法)。
4HCCH+4ROH+Ni(CO)4+2HCI4CH2=CHCOOR+NiCI2+H2
并且,一取代乙炔,二取代乙炔也发生同样的反应。
经深入研究上面反应后得出结论:在一取代乙炔反应中,羰基是连接在第二号碳上,在二取代乙炔反应中,氢原子和碳基是顺式加成。另外,在由乙炔、CO、水生成对苯二酚的反应中,是以碳基铁[Fe(CO)5]作为CO供给源或催化剂
Fe(CO)5+4CHCH+2H20 0H
1939年,,列培虽常识了由乙炔与CO合成乙炔醛(Acetylene aldehyde HCC-CHO、OHC-CC-CHO),但发现在水存在时得到丙烯酸。
该反应中的CO的供给源是Ni(CO)4,在盐酸存在下40℃时反应顺利进行。
1940年左右,列培根据由乙炔、CO、水合成丙烯酸的经验,开发了由甲醇和CO合成醋酸的方法。
CH3OH+COCH3COOH
该反应是在250℃、650大气压,用磷酸、磷酸盐、过度金属碘化物(CoI2)、BF3等催化剂的条件下合成的。
(4)环化反映:即乙炔在Ni(CO)4若其他催化剂存在及加压条件下聚合生成环锌四烯 -1,3,5,7(Cyclo-Octaterene,简称COT)等环多烯烃类化合物(Cyclo-polyyolefins)
将乙炔加热到高温后生成少量的苯及其他芳香烃,这是由法国化学家贝特罗(Pierre Eugene Marcelin Berthelot 1827~1907)发现的。如果将该热聚合反应在碳话铝上进行,收率将有所提高。即使这样,也是多种同系物的混合物。1940年列培与O.Schlichting、K.Klager共同发现,使压缩乙炔(12~20大气压)在环氧乙烷溶于氢呋喃的混合溶剂中,用??的卤化物,(或氨基氰、Ni、(CN)2)为催化剂,在60℃~70℃条件下聚合成环状多烯经(Cyclopolyolefin),例如环锌四烯⑦(Cyclooctaterene)。
如果将其用镍或泊进行催化加氢即可得到环辛烷,若将其氧化就得到辛二酸(聚酰胺树脂原料)。并且还可由环辛烯经环锌(烷)醇(Cycloocatanol)、环锌(烷)酮(Cycloocantone)、环锌酮肟(Cycloocatanone-oxime)合成Caprylo-lactum(聚酰胺纤维原料)。
化学史是化学科学研究、产生、形成和发展过程中的真实记载,它向人们展示了科学家们揭开神秘化学现象背后的规律所进行的系统研究方法,以及他们所具备的优秀科学研究精神。化学史有许多充满价值的小事例,这些事例中蕴含了了人与人、人与自然、人与社会的关系。化学史的研究价值就在于这些事例背后所暗藏的巨大教育价值。挖掘好化学史的巨大潜在价值并应用于中学课堂教学中将是我国化学教育教学中一个不可或缺的组成部分。本文将对化学史的教育价值提出一些见解。
一、化学史教学有助于学生理解化学知识
学习贵在得法,很多一线教师会发现在平时的教育教学中许多学生掌握化学知识的方法不合理,学生总习惯机械地记忆一些物质名称、元素符号以及化学方程式,不加总结思考地做练习题,以为这样所谓的刻苦努力就能取得好成绩。但实际上学生可能有时常常事倍功半,他们并不能真正地掌握这些知识,其原因在于学生没有真正理解所学知识,只是机械记忆。此时若能在课堂上融入一些化学史小故事,会有助于学生理解每个化学知识点存在的背景,让学生体会到化学离我们并不遥远,它与生活息息相关,使化学以更加饱满的形象出现在学生的视野中。高中人教版教材融入了很多化学史资源,如舍勒氯气的发现,侯德榜研究的“侯氏制碱法”,门捷列夫绘制出的元素周期表等等。因此,教师在进行相应章节的教学时就可以适时引入一些化学史资料,这样对学生理解化学知识会起到重要作用。
二、化学史有助于学生认识真实的科学家
教给学生知识是一方面,平时教学中要渗透学生要有理想有远大的抱负,有目标才有动力。化学史的每一个主角都是人,每一个人都有自己的日常生活、行为习惯和职业操守,化学家也不例外。教师在授课中把化学家当成普通人,当成朋友,这样能寻找到更多的教学灵感和教学内容。通过化学史的教育让学生认识到化学家并不是遥不可及的,当学生产生这样的意识:科学家也是普通人,也是通过后天努力成为的,他们只不过是第一个吃螃蟹的人。这样学生才有可能走近他,并且有可能在以后也成为科学家。所以在平时教学中教师应当给学生补充全面真实的化学知识,教师起的作用很关键,也许是一个不经意的介绍都会让学生产生巨大的心理变化。化学史所展现的优秀化学家的人格魅力,所体现出来的对科学事业的执著追求,以及百折不挠的意志品质,都会使学生在耳濡目染中受益匪浅。
三、化学史有助于学生树立正确的辩证唯物主义世界观
每一个人都要有正确的世界观和人生观,在教学中教师要注意正确引导学生。正确的世界观和人生观对科学家的科学研究成败有重大影响。古人提倡以史为鉴、以史明理。化学发展史本身就是一部优秀的历史教科书,我们要深入挖掘其中的教育价值。任何一门学科的发展都是一个逐渐积累和不断完善的过程,这本身体现了辩证否定观,我们必须树立创新意识,做到“尽信书不如无书”。比如,现在有些学校可能受条件限制学生很少做化学实验,所以学生在学习化学时经常会重理论轻实验,只会纸上谈兵。为了纠正学生的这种想法,教师可以适当补充有关化学实验的化学史小故事,如波义尔不小心把盐酸沾到紫罗兰使之变色从而发明酸碱指示剂。让学生在故事中体会到化学是一门以实验为基础的学科,任何化学知识的发现都是建立在实验的基础之上的。
四、化学史有助于进行美育教育,培养学生良好的心理素质
化学史发展本身就是一首首美丽的诗篇,从古代的钻木取火到新时代的清洁燃料,从古时的树叶遮身到当下各种新型环保面料……化学在发展,社会在进步,化学家的发明创造为人类带来了美好的生活。比如,1965年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有生命活力的蛋白质――结晶牛胰岛素。化学家的发明创造为我们的生活增添了色彩,每一种新物质的创造诞生都给人类带来了惊喜,为我们的生活提供了更多的方便。化学家们创造的美会深深震撼着学生的心灵,带给学生美的享受。素质教育强调德、智、体、美劳全面发展,因此,进行化学史教育可以对学生进行美育教育,可以培养学生对生活充满热爱,形成乐观向上、积极进取的良好心理素质。
总之,化学史有着丰富的教育价值,作为化学教师应该不断学习,努力去挖掘化学史这块巨大的“宝藏”。在化学教学中恰当引入化学史,可以帮助学生更好地理解化学知识,激发学生学习兴趣;有助于学生树立正确的辩证唯物主义世界观;同时可以学习科学家坚韧不拔、吃苦耐劳的品质,培养学生良好的心理素质。
化合价概念从提出到现在,已经一个半世纪,随着人们对分子及分子结构的认识越来越深入,早期那种认为可用整数定量量度化学元素性质的化合价概念已经过时,化学家的注意力已转向用分子轨道理论来讨论化学键的本质。从历史发展的角度来看,化合价概念的演变与发展经历了四个重要阶段:化合价的提出、化合价概念的发展、化合价的电子理论阶段和分子轨道理论阶段。
1、化合价概念的提出。 1852年,英国化学家弗兰克兰在研究金属有机化合物时提出了化合价的思想,认为金属或其他元素的每一个原子在化合时具有一种特殊的性质——化合力,即任何一个原子都有和一定数目的其他原子结合的性质。“化合力”概念的提出揭示了元素化合力与基团化合力之间的联系,“化合力”后来被德国化学家凯库勒翻译为“价”,得到欧洲各国的普遍认可;我国早期使用的术语是“原子价”,1991年公布的《化学名词》中译为化合价,并给出定义:一定数目的一种元素的原子只能跟一定数目的其他元素的原子化合,这种性质叫做化合价。
2、“化合价”概念的发展。 化合价的概念提出后,在较长的时间内并没有相应的理论去解释原子间结合的原因,直到化学家们把研究重点从化合价的本质转移到原子结合的数量关系上。21世纪,原子结构理论的建立为揭示化合价的本质奠定了基础。1861年,俄国有机化学家特列洛夫首先提出“化学架构”的概念,并指出物质的化学性质决定于它的化学结构,通过化学性质的研究可以推测化学结构,反之,根据化学结构又可预见物质的化学性质。随着有关分子结构理论的不断充实,原子间结合为分子的空间取向等问题逐步被解释了,但是人们无法回答分子间作用力的实质问题,1916年美国化学家路易斯在《原子和分子》中阐释了化合价的电子理论,解释了分子间作用力的实质,提出:原子失去或获得电子后形成稳定的电子结构,金属原子易失电子,非金属原子易得电子形成负离子,正、负离子间的静电库伦力是离子间形成化合价的本质。
二、化合价的学习困难分析
通过对化合价概念的演变与发展的历史回顾,我们可以看到,在第一阶段的化合价概念仅仅回答了原子间相互化合的数量关系。第二阶段则将化合价的数值与共价键数目或原子中未配对电子数目画上等号,从而使化合价这一起初比较抽象的概念变得具体起来。第三阶段,化合价的分子轨道理论为揭示化学键的本质提供了理论基础,同时说明用整数定量度量原子化合价的概念已经过时,对于奇数电子的分子、缺电子分子和夹心面包型分子中原子的化合价,必须用分子轨道理论来阐述才能得到满意的解释。这不断变化的含义,让化合价披上了一层神秘的面纱,也导致了学生化合价学习的困难。
首先,从化合价的发展历程可以看出,化合价这一概念的含义不断在发生变化,而并不是我们现在教材中给出的化合价的含义,所以这就导致了学生学习了化合价概念之后,按照所学的化合价知识去判断其他物质中元素的化合价时,常常会遇到解释不通的时候,比如说四氧化三铁中铁的化合价、过氧化氢中氧的化合价。这样就导致学生难以理解化合价这个概念。
初三学生在学习化合价之前头脑中没有与“化合价”相连接的先行组织者,化合价知识很难与学生的已有知识经验相连接,学生只能靠死记硬背老师教给的口诀,这样学到的知识在练习应用中又频频出错,这对学生来说更是雪上加霜,化合价的学习更加困难。
其次,化合价如此复杂的发展史,对于很多的初中教师也是陌生的,教师在理解化合价时都不能给出其确切的含义,如果要传授给学生,讲到什么程度、怎样讲合适,这对教师来说本身就是一个挑战,所以很多教师则干脆不讲,直接告诉学生一个“化合价记忆口诀”,学生们只会记住这些口诀,而对于化合价什么含义、怎么用,则是一塌糊涂。
三、解决化合价学习困难的教学建议
以上从化合价发展史的角度分析了初中化合价难学的主要原因,在教学中为帮助学生理解化合价的概念,教师要注意以下两个方面:
化合价概念从提出到现在,已经一个半世纪,随着人们对分子及分子结构的认识越来越深入,早期那种认为可用整数定量量度化学元素性质的化合价概念已经过时,化学家的注意力已转向用分子轨道理论来讨论化学键的本质.从历史发展的角度来看,化合价概念的演变与发展经历了四个重要阶段:化合价的提出、化合价概念的发展、化合价的电子理论阶段和分子轨道理论阶段.
1.化合价概念的提出
1852年,英国化学家弗兰克兰在研究金属有机化合物时提出了化合价的思想,认为金属或其他元素的每一个原子在化合时具有一种特殊的性质――化合力,即任何一个原子都有和一定数目的其他原子结合的性质.“化合力”概念的提出揭示了元素化合力与基团化合力之间的联系,“化合力”后来被德国化学家凯库勒翻译为“价”,得到欧洲各国的普遍认可;我国早期使用的术语是“原子价”,1991年公布的《化学名词》中译为化合价,并给出定义:一定数目的一种元素的原子只能跟一定数目的其他元素的原子化合,这种性质叫做化合价.
2.“化合价”概念的发展
化合价的概念提出后,在较长的时间内并没有相应的理论去解释原子间结合的原因,直到化学家们把研究重点从化合价的本质转移到原子结合的数量关系上.20世纪,原子结构理论的建立为揭示化合价的本质奠定了基础.1861年,俄国有机化学家特列洛夫首先提出“化学架构”的概念,并指出物质的化学性质决定于它的化学结构,1916年美国化学家路易斯在《原子和分子》中阐释了化合价的电子理论,解释了分子间作用力的实质,提出:原子失去或获得电子后形成稳定的电子结构,金属原子易失电子,非金属原子易得电子形成负离子,正、负离子间的静电库仑力是离子间形成化合价的本质.
3.电子理论的发展
1927年,英国化学家海特勒和德国化学家伦敦把量子力学理论应用到分子结构中来,后来又经过美国化学家鲍林等人的发展,建立了现代价键理论(简称VB法,又叫电子配对法),1931年,由鲍林和斯莱托创立了杂化轨道理论.价键理论和杂化轨道理论都认为,原子的化合价与原子核外电子层中未配对的电子数目相等.因为有几个未配对电子,就可以借电子对的形式来形成几个共价键,从而生成具有一定稳定结构的分子.例如:H、F、O、N、He、Ne基态时原子核外未配对电子数分别是1、1、2、3、0、0,所以它们的化合价也分别为1、1、2、3、0、0.
4.分子轨道理论阶段
1931年鲍林提出了杂化轨道理论和电价配键、共价键的配合物价键理论,1932年美国化学家密立根和德国化学家洪特等人创立了分子轨道理论(简称MO理论),以及随后提出的单电子键、三电子键和缺电子键等概念,使化学家们对原子间相互化合的形式、结构、性质等的认识进一步深化和发展,同时也使化合价的传统概念暴露出来这样那样的缺陷.1938年,鲍林出版了《化学键本质》一书,宣告了用整数定量量度化学元素性质的化合价的消亡,并引导化学家们将注意力转到探索化学键的本质上来.至此,人们开始清醒地认识到用化学键数目来计算原子的化合价的方法是行不通的,至少在有些类型的化合物中是无法应用的.
二、化合价的学习困难分析
通过对化合价概念的演变与发展的历史回顾,我们可以看到,在第一阶段的化合价概念仅仅回答了原子间相互化合的数量关系.第二阶段则将化合价的数值与共价键数目或原子中未配对电子数目画上等号,从而使化合价这一起初比较抽象的概念变得具体起来.第三阶段,化合价的分子轨道理论为揭示化学键的本质提供了理论基础,同时说明用整数定量度量原子化合价的概念已经过时,对于奇数电子的分子、缺电子分子和夹心面包型分子中原子的化合价,必须用分子轨道理论来阐述才能得到满意的解释.这不断变化的含义,让化合价披上了一层神秘的面纱,也导致了学生化合价学习的困难.
首先,从化合价的发展历程可以看出,化合价这一概念的含义不断在发生变化,而并不是我们现在教材中给出的化合价的含义,所以这就导致了学生学习了化合价概念之后,按照所学的化合价知识去判断其他物质中元素的化合价时,常常会遇到解释不通的时候,比如说四氧化三铁中铁的化合价、过氧化氢中氧的化合价.这样就导致学生难以理解化合价这个概念.
初三学生在学习化合价之前头脑中没有与“化合价”相连接的先行组织者,化合价知识很难与学生的已有知识经验相连接,学生只能靠死记硬背老师教给的口诀,这样学到的知识在练习应用中又频频出错,这对学生来说更是雪上加霜,化合价的学习更加困难.
其次,化合价如此复杂的发展史,对于很多的初中教师也是陌生的,教师在理解化合价时都不能给出其确切的含义,如果要传授给学生,讲到什么程度、怎样讲合适,这对教师来说本身就是一个挑战,所以很多教师则干脆不讲,直接告诉学生一个“化合价记忆口诀”,学生们只会记住这些口诀,而对于化合价什么含义、怎么用,则是一塌糊涂.
三、解决化合价学习困难的教学建议