化学校本教材之一 化学发展史

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1、第一章化学发展史§12000年诺贝尔化学奖得主瑞典皇家科学院10日宣布，美国科学家艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德以及日本科学家白川英树由于在导电聚合物领域的开创性贡献，荣获今年的诺贝尔化学奖。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。但三位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。塑料是一种聚合物，而所谓聚合物，是由简单分子联合形成的大分子物质。聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交

2、替地由单键和双键连接，同时还必须经过掺杂处理——也就是说，通过氧化或还原反应移去或导入电子。黑格、马克迪尔米德和白川英树于70年代末在塑料导电研究领域取得突破性的发现。由于他们开创性的工作，导电聚合物成为对物理学家和化学家都具有重要意义的研究领域。目前，导电塑料已广泛地用于许多工业领域，如抗电磁辐射的计算机视保屏、能过滤太阳光的“智能”玻璃窗等。除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地。导电聚合物的研究成果，还对分子电子学的迅速发展起到推动作用。将来，人类将能制

3、造由单分子组成的晶体管和其他电子元件，这将不仅大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。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年生于东京，目前任日本筑波大学材料科学研究所化学教授。§2X射线/放射性/化学史一、Ｘ射线的发现Ｘ射线是１８９５年德国物理学家伦琴（RontgenW.K.1845-1923）发现的。１８９５年１１月８日晚，伦琴为了进一步研

4、究阴极射线的性质，他用黑色薄纸板把一个克鲁克斯管严密地套封起来，在完全暗的室内做实验。在接上高压电流进行实验中，他意外地发现在放电管一米以外的一个荧光屏（涂有荧光物质铂氰化钡的纸屏）上发生亮的光辉。一切断电源，荧光就立即消失。这个现象使他非常惊奇，于是全神贯注地重复做实验。他发现即使在跷仪器二米处，屏上仍有荧光出现。伦琴确信，这个新奇现象不是阴极射线造成的，因为实验已证明阴极射线只能在空气中进行几厘米，而且不能透过玻璃管。他决定继续对这个新发现进行全面检验。一连六个星期都在实验里废寝忘食地工作着。经过反复实验，他确信发现

5、了一种过去未被人们所知的具有许多特性的新射线。这种射线的本质一时还不清楚，所以他取名为“Ｘ射线”（后来科学界称之为伦琴射线）。他在１２月下旬写的论文中说明了初步发现的Ｘ射线的如下性质：（１）阴极射线打在固体表面上便会产生Ｘ射线；固体元素越重，产生的Ｘ射线越强。（２）Ｘ射线是直线传播的，在通过棱镜时不发生反射和折射，不被透镜聚焦。（３）与阴极射线不同，不能借助磁体（即使磁场很强）使Ｘ射线发生任何偏转。（４）Ｘ射线能使荧光物质发出荧光。（５）它能使照相底片感光，而且很敏感。（６）Ｘ射线具有很强的贯穿能力，比阴极射线强得多。它

6、可以穿透射线具有很强的贯穿能力，比阴极射线强得多。它可以穿透千页的书，二、三厘米厚的木板，几厘米的硬橡皮等。１５毫米厚的铝板，不太厚的铜板、银板、金板、铂板和铅板的背后，都可以辨别荧光。只有铅等少数物质对它有较强的吸收作用，对１．５毫米厚的铅板它实际上不能透过。伦琴一次检验铅对Ｘ射线的吸收能力时，意外地看到了他自己拿铅片的手的骨髂轮廓。于是他请他的夫人把手放在用黑纸包严的照相底片上，用Ｘ射线照射，底片显影后，看到伦琴夫人的手骨像，手指上的结婚戒指也非常清晰，这成了一张有历史意义的照片。１８９６年元旦，伦琴将他的论文和第一

7、批Ｘ射线照片复制件分送给一些著名物理学家。几天之后，这个发现就传遍了全世界，在公众中引起轰动。其传播之迅速，反应之强烈，在科学史上是罕见的。Ｘ射线很快就被应用于医学和金属探伤等领域，从而创立了Ｘ射线学。Ｘ射线究竟是一种电磁波，还是一种粒子流，曾经争论许多年。直到１９１２年德国物理学家劳厄和他的助手发现Ｘ射线通过晶体后产生衍射现象，才证明它是一种波长很短的电磁波。Ｘ射线的发现具有十分重大的意义，它是１９世纪末２０世纪初发生的物理学革命的开端。它的发现对于化学的发展也有重要意义：１９１３年，根据对各种元素的特征Ｘ射线光谱的研

8、究发现的莫斯莱定律，确定了元素的原子序数等于核电荷数，这对元素周期律的发展和原子结构理论的建立起了重要作用。以Ｘ射线晶体衍射现象为基础建立起来的Ｘ射线晶体学，是现代结构化学的基石之一。伦琴由于发现Ｘ射线，于１９０１年成为第一个诺贝尔物理学奖获得者。伦琴作出这个重大发现并非由于偶然的幸运。他的广博深厚的科学素养，周密敏