经典好看的世界当代科技史在线阅读-第6部分-破晓小说

沿，整个结构好象皇冠。所以佩德森将其命名为“冠醚”。克拉姆（1911—）　

在佩德森研究的基础上，又发现了一系列具有化学活性的冠醚化合物。他将　

20多冠醚化合物作为主体化合物，用多种不同取代基的伯胺盐作为客体，共　

同混合，主客体相互识别，选择伙伴，结成新的络合物。法国的莱恩（1939　

—）于1969年合成了另一类大环聚醚化合物——“穴醚”。佩德森、克拉姆、　

莱恩三人分享了1987年诺贝尔化学奖。现在新型的金属簇化合物，已有夹心　

式、笼状、簇状、穴状等多种类型。原子簇化学的快速发展，产生了许多有　

待解决的新问题。如电子结构、反应机理及其开发应用等。金属簇化合物在　

结构成键方式和性质方面具有多种特性。它的催化活性、生物活性和导电性　

能引起了合成化学、材料科学及理论化学界的极大兴趣。它将是今后一段时　

期内无机化学最富有希望的领域之一。　

　　　　　当代无机化学合成及无机化学理论方面也取得一些重大成就。1962年；　

柏莱特将PtF的蒸汽与过量的氙在室温下混合，结果生成了XePtF的红色晶　

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体，从而突破了惰性元素不能形成化合物的传统观点，同时推动了氙化学及　

其他惰性元素化合物的研究。1963年，皮尔逊提出了软硬酸碱理论。他认为　

酸碱反应的规律为：硬酸优先与硬碱结合，软酸优先与软碱结合。这个理论　

是一个很有用的经验规则。它进一步指明了酸碱的特征，初步揭示了酸碱的　

特殊规律，从而使人们对酸碱的认识由一般进入到特殊阶段。目前软硬酸碱　

理论还有待于进一步深化。　

　　　　　生物无机化学研究生命体系和生命现象中一些化学元素和金属在生命体　

的基本结构单元中的成分、分布、化学反应和能量转换等规律。它是用无机　

化学的原理来解决生物化学的问题。生物无机化学的研究目前已取得许多成　

果，是当今无机化学最活跃的一个研究领域。　

　　　　　　（2）分析化学　

　　　　　20世纪40年代，由于仪器分析方法逐步取代经典分析方法以及物理学、　

电子学向分析化学渗透，化学分析的灵敏度、准确度和分析速度大大提高。　

当代分析化学广泛采用计算机和分析仪器联用，出现了分析仪器的智能化，　

开辟了新的分析化学领域。一门新的化学计量学正在兴起。　

　　　　　1945年，瑞士化学家施瓦岑巴赫（1904—1978）发明了ED…37TA络合滴　

定法。此后，他又发现了可以利用调节PH值的方法控制络合物的生成，提高　

选择性，对混合液进行连续测定，而不需分离。这一方法准确度高，选择性　

好，操作简便，所以发展很快。到60年代，结合掩蔽干扰离子方法，它已能　

测定66种元素。　

　　　　　1953年，澳大利亚的沃尔什正式提出利用原子吸收光谱建立新的吸收光　

度法。第二年，他展示了第一台简单的原子吸收分光光度计。原子吸收光谱　

法灵敏、快速、准确、简便、经济、因此应用普遍，发展很快，在十几年间，　

已可以测定几乎所有金属元素及一些非金属。　

　　　　　色谱分析法崛起于50年代，是目前应用最广泛、最具特色的分析方法之　

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一。1952年，英国的詹姆斯等创造了气一液色谱法。1959年，荷兰的范·底　

姆特在前人研究成果的基础上，提出了气相色谱法的速率理论，建立了色谱　

分析法的动力学理论基础。50年代后，又出现了高效液相色谱分析。1963　

年，可用于高效液相色谱的紫外检色器问世，实现高效液相色谱分析的条件　

已经成熟。高效液相色谱法更适用于分离和测定高沸点、热稳定性差、分子　

量较大和具有生理活性的物质，广泛应用于核酸、肽类、药物、人体代谢产　

物、表面活性剂、杀虫剂等的检测。　

　　　　50年代以后，质谱分析法、放射化学分析法等也有重大发展。各种分析　

方法的应用，使当代分析化学达到了前所未有的水平，呈现出高灵敏度、高　

分辨率、高速度的特点。目前，可以测出10克的物质，可以把复杂混合物　

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中上千种组分一一分离并检出；过去几小时、几天甚至几年才能完成的分析　

工作，现在几分钟、几秒钟即可完成。　

　　　　　　（3）有机化学　

　　　　　当代有机化学在理论和实践方面都有很大发展。人们对有机化合物的结　

构、化学反应机理、化学键的本质与空间构型等方面的理论认识有新的飞跃。　

第二次世界大战以来，石油化学工业发展迅猛，促进了有机合成工业的进步，　

橡胶、塑料和纤维三大合成材料几乎全都来自石油和天然气。　

　　　　　1945年，德国化学家维蒂希　（1897—1987）对氮、磷、砷等VA族元素　

和5个有机取代基的共价结合进行了深入探讨。到　1953年，他的研究取得重　

大突破，发现二苯甲铜加成物的特性变得不再稳定，而又分裂成二苯乙烯和　

氧化三苯磷。维蒂希发现的重排反应，揭示出磷和碳之间的具有形式上双键　

的有机磷化合物是可以和羟基化合物发生反应的。这为制烯的方法开辟了新　

的途径。羟茎化合物的烯化作为一种制备方法很快获得实际应用。“维蒂希　

反应”被列为有机合成的基本反应之一。维蒂希获得了　1979年诺贝尔化学　

奖。　

　　　　　1953年，德国化学家齐格勒（1898—1973）发现了低压聚乙烯催化剂AL　

　（CH）·TiCl，从而导致了乙烯常温常压聚合的实现，引起了聚乙烯生产　

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的一次重大革命。1955年，意大利的纳塔（1903—1979）将齐格勒的催化体　

系改进为乙基铝—αTiCl体系，实现了丙烯的定向聚合，并提出了负离子α　

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一定向聚合理论，进一步推动了聚合高分子材料的发展。纳塔与齐格勒共获　

1963年的诺贝尔化学奖。　

　　　　　一系列立体选择反应和立体专一反应的发现，分子轨道对称守恒原理的　

提出，为复杂化合物的合成提供了理论基础。50年代出现了色泽鲜艳、牢固　

耐洗、可印可染，适用于各种纤维的新型活性染料。1975年，还研究成功了　

昆虫激素杀虫剂，如烯虫脂、丙炔虫脂，以后都发展成为一大类新型高效低　

毒杀虫剂。在药物化学方面，继40年代青霉素广泛应用后，人们又合成了链　

霉素、土霉素、氯霉素等。维生素B和红霉素的全合成，标志着有机合成　

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的一个高峰。天然有机化学的研究近40年来也取得重大进展。1955年，英　

国的桑格（1918—　）测定了最简单的蛋白质牛胰岛素的结构。中国科技工作　

者经过几年奋斗，于1965年首先合成结晶牛胰岛素，实现了世界上第一次工　

人合成蛋白质。1970年，美国合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸基因——77　

个核苷酸片断。　

　　　　　高分子化学是有机化学的一个分支。40年代以来，各种高分子产品相继　

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问世，逐渐进入高分子生产的全盛时代。到70年代，全世界生产的塑料为　

5000万吨，已接近木材等结构材料的产量；合成纤维1500万吨，等于天然　

纤维的产量；合成橡胶600万吨，为天然橡胶的2倍。目前世界高分子材料　

产量已超过1。4亿吨，其体积超过钢铁产量的总和。　

　　　　　　（4）理论化学　

　　　　　理论化学包括物理化学、量子化学，主要研究物质结构与性能的关系、　

化学反应等，有许多分支学科。　

　　　　　本世纪20年代中期建立的量子理论很快被用于化学键的研究上，到30　

年代初已建立起两种化学键理论：价键理论和分子轨道理论。50年代以后，　

分子轨道理论在有机化学结构分析和合成方面得到广泛应用，理论本身也有　

重大突破。1952年，日本的福田谦一提出了“前线轨道”理论，指出在分子　

的化学反应中填有电子的能量最高轨道和不填充电子的能量最低的空轨道最　

重要。1962年，加拿大化学家贝尔德用量子力学的微扰理论处理分子变形对　

分子轨道的影响，得到了分子轨道对称性决定分子反应方式的结论。伍德活　

德　（1917—1979）和霍夫曼（1937—）在长期有机分子结构分析和有机合成　

研究中发现，化学反应中的分子变化总是倾向于保持其轨道对称性不变的方　

式发生，并得到对称性不变的产物。1965年，他们共同提出了分子轨道对称　

守恒原理。这一原理对于解释和预示一系列化学反应的难易程度，了解反应　

物的立体构型等都有指导作用。它的诞生，是结构理论从静态结构到动态结　

构，反应理论从宏观到微观发展的重要里程碑。霍夫曼和福井谦一共同获得　

1981年诺贝尔化学奖。1952年，欧格尔把晶体场理论与分子轨道理论结合起　

来，把轨道能级分裂看成是静电作用和生成共价键分子轨道的综合结果，建　

立了配位场理论。这个理论比较合理地说明了络合物结构与性能的关系，是　

比较好的络合物化学键理论。　

　　　　　化学动力学在当代也进入一个崭新的阶段，已能在原子和分子水平上研　

究其态—态之间的变化，使化学动力学的研究成为化学动态学的研究。1970　

年，美籍华人李远哲等人在微观反应动力学的研究中，发展了交叉分子束技　

术。他设计建成世界上第一台大型分子束碰撞和离子束交叉仪器。该实验装　

置能分析各种化学反应每一阶段过程。1986年，李远哲荣获诺贝尔化学奖。　

　　　　　催化剂和催化作用的研究一直是化学中最活跃的一个分支学科。70年　

代，人们已经利用量子力学研究催化。多相催化、匀相催化及酶催化方面的　

理论研究也迅速展开，大大推动了催化科学的发展。1978年，奥尔特曼（1939　

—　）发现大肠杆菌核糖核酸酶中的RNA是这种酶的活性本质之所在。1982　

年，切赫（1947—　）证明了RNA具有酶的催化活性。RNA催化作用的发现在　

科学界产生了极大影响。奥尔特曼和切赫分享了1989年诺贝尔化学奖。　

　　　　　化学热力学、电化学和溶液理论在当代都取得了重大进展。随着激光的　

出现，光化学又开辟了激光化学的新领域。真空紫外激光对于化学反应具有　

催化、诱发及定向控制作用。这样，人们就能以自己的意愿来设计化学反应，　

以分解或合成所需要的化学物质。这引起了化学合成和化学工业的全面革　

命，被称为“化学的激光革命”。　

　　　　　量子化学虽然只有近50年代的历史，但已建立了比较完善的理论体系。　

量子化学基础研究与电子计算机结合，在研究分子结构、化学反应、表面化　

学、催化机理、计算生物大分子和药物分子的结构和功能等方面起到了重要　

作用。　

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　　　　　　（5）分子工程学　

　　　　　近年来，结构化学与合成化学、理论化学、固体物理等学科相互交融，　

形成了一门新兴的化学分支——分子工程学。它的目标是达到“分子设计”。　

它利用结构化学、量子化学的新成果，应用计算化学和电子计算机，揭示微　

观结构与宏观性能的内在联系，从而使人们能通过理论计算，象设计房屋那　

样，根据“用户”的要求“设计”新材料、新产品。这样就可以摆脱寻找新　

材料、新药物等方面的盲目性。目前已有能够设计新型塑料、新型化纤和新　

型橡胶的“高分子设计”，寻找新药物的“药物设计”，制作新型催化剂的　

　“催化剂设计”，以及“农药设计”、“合金设计”等。高温超导的研究也　

是“分子设计”的一个重要课题。近10年来，许多科学家试图借助于化学计　

算预测高温超导体的可能性，或者为它的研制提供线索。　

　　　　　分子设计目前还处于萌芽时期。要进行有效的分子设计，需要化学的各　

个学科与其他学科　（如凝聚态物理、仿生学）的相互配合和共同努力。分子　

工程学已展现出美好的前景，它将使人们随心所欲地创造出前所未有的新物　

质。　

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　三、当代天文学和地球科学的发展　

　　　　　中国古代富有想象力的爱国诗人屈原在“天问”篇中，曾对宇宙的奥秘　

提出一连串的问号。今天，天文学和地球科学的发展，使这一个个宇宙之谜　

不断被揭开，一个个新谜又不断出现。借助于光学望远镜、射电望远镜和空　

间技术，人们的视野已扩展到150—200亿光年的时空范围。相对论、核物理　

学和微波波谱学的渗透，促进了天体物理学的产生，使之成为当代天文学发　

展的主流。大爆炸等宇宙模型的提出，标志着宇宙学发展到一个新阶段。　

　　　　　本世纪中期以来，由于资源、能源及生态环境等问题日益突出，地球科　

学的地位比以往更加重要。勘察、测试手段的不断进步，地球物理、地球化　

学、同位素地质学等分支学科的相继形成，以及国际间日益广泛的合作和大　

规模综合考察的进行，都极大地推动了地球科学的发展，使其从现象描述走　

上理论综合的道路。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1。宇宙探测的进展及重大发现　

　　　　　当代天文探测手段的进步，极大地拓展了天文学研究的范围，使人们发　

现了更多的天文现象，并更深入地认识到宇宙的奥秘。当代天文探测�

《世界当代科技史》

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世界当代科技史- 第6部分