化學(xué)導(dǎo)論期末論文

1、施陶丁格 （H.Staudinger） ， 德國化學(xué)家， 1903 年在 Halla 大學(xué)完成博士論文， 并先后在 Halla、Zurich 等大學(xué)執(zhí)教，1926 年始任 Freiburg 大學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任并于 1951 年退休。早年從事有機(jī)化學(xué)研究，后來專攻天然有機(jī)物結(jié)構(gòu)。當(dāng)時(shí)，隨著纖維素和天然橡膠的廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)研究受到廣泛關(guān)注。 絕大多數(shù)學(xué)者相信他們都是由小分子構(gòu)成， 在溶液中這些小分子依靠所謂“余價(jià)力”締合在一起而成為所謂“膠束

2、” ，而以 Staudinger 為代表的小部分學(xué)者則認(rèn)為這些天然有機(jī)化合物都是由大分子組成。這兩種學(xué)派之間的論戰(zhàn)一直進(jìn)行到 20 世紀(jì) 30 年代，最終以 Staudinger 為代表的所謂“大分子”學(xué)派的獲得全面勝利而宣告結(jié)束。 1922 年，Staudinger 在《德國化學(xué)會(huì)會(huì)志》上發(fā)表了一篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文《論聚合》 ，公開提出 “聚合反應(yīng)是大量小分子依靠化學(xué)鍵結(jié)合形成大分子的過程”的假說， 同時(shí)提出聚苯乙烯、 天然橡膠、聚甲

3、醛等大分子的線型長鏈結(jié)構(gòu)式，并指出他們在溶液中的膠體特性正是由于他們的高相對(duì)分子質(zhì)量所至，其后，Staudinger 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了天然橡膠和纖維素的各種化學(xué)轉(zhuǎn)化， 如橡膠的氧化、 纖維素的硝化和醋酸纖維素進(jìn)行皂化以后再還原成纖維素等，并采用端基法、黏度法、滲透壓法等測定了反應(yīng)前后纖維素的相對(duì)分子質(zhì)量。所有試驗(yàn)結(jié)果都無法用“膠束論”加以解釋，而用“大分子論”則可以圓滿解釋之。Staudinger 也是提出高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量具有多分

4、散性的第一人， 他首次指出試驗(yàn)測定的高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量實(shí)際上都是一個(gè)平均值。1932 年他發(fā)表了專著《高分子有機(jī)化合物》 ，標(biāo)志著高分子科學(xué)的正式誕生。為表彰他對(duì)高分子科學(xué)作出的巨大貢獻(xiàn)，1953 年讀得諾貝爾化學(xué)將正式授予了他 , 從而使他成為世界上獲此殊榮的第一位高分子學(xué)者。 棉、麻、絲、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，從某種意義上來說，甚至連人本身也是一個(gè)復(fù)雜的高分子體系。在過去漫長的歲月中，人們雖然天天與天然高分子

5、物質(zhì)打交道，對(duì)它們的本性卻一無所知。 現(xiàn)在我們已認(rèn)識(shí)什么是高分子， 并建立了頗具規(guī)模的高分子合成工業(yè)，生產(chǎn)出五光十色的塑料、美觀耐用的合成纖維、性能優(yōu)異的合成橡膠，致使高分子合成材料與金屬材料、 無機(jī)非金屬材料并列構(gòu)成材料世界的三大支柱。面對(duì)這一輝煌成就， 我們不能不緬懷高分子科學(xué)的奠基人、德國化學(xué)家赫爾曼·施陶丁格。 論文發(fā)表的背景 什么是高分子呢？它是由許多結(jié)構(gòu)相同的單體聚合而成的，分子量往往是幾萬、兒十萬。結(jié)構(gòu)

6、的形狀也很特別，如果說普通分子象個(gè)小球， 那未高分子由于單體彼此連接成長鏈， 就象一根有 50 米長的麻繩。有些高分子長鏈之間又有短鏈相結(jié)而成網(wǎng)狀。又由于大分子與大分子之間存在引力， 這些長鏈不但各自卷曲而且相互纏繞， 形成了既有一定強(qiáng)度、又有不同程度彈性的固體。大分子的長鏈一頭受熱時(shí)，另一頭還不熱，故熔化前有個(gè)軟化過程，這就使它具有良好的可塑性， 正是這種內(nèi)在結(jié)構(gòu)， 使它具有包括電絕緣在內(nèi)的許多特性， 成為新型的優(yōu)質(zhì)材料。 人們對(duì)它們

7、的組成、 結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和合成方法的掌握經(jīng)歷了一個(gè)實(shí)踐——認(rèn)識(shí)——實(shí)踐的曲折過程。 1812 年， 化學(xué)家在用酸水解木屑、 樹皮、 淀粉等植物的實(shí)驗(yàn)中得到了葡萄糖， 證明淀粉、纖維素都由葡萄糖組成。1826 年，法拉第通過元素分析發(fā)現(xiàn)橡膠的單體分子是 C5H8，后來人們測出 C5H8 的結(jié)構(gòu)是異戊二烯。就這樣，人們逐步了解了構(gòu)成某些天然高分子化合物的單體。 1839 年，有個(gè)名叫古德意爾(Goodyear)的美國人， 偶然發(fā)現(xiàn)天然橡

8、膠與硫磺共熱后明顯地改變了性能，使它從硬度較低、遇熱發(fā)粘軟化、遇冷發(fā)脆斷裂的不實(shí)用的性質(zhì)，變?yōu)楦挥袕椥浴?可塑性的材料。這一發(fā)現(xiàn)的推廣應(yīng)用促進(jìn)了天然橡膠工業(yè)的建立。 天然橡膠這一處理方法，在化學(xué)上叫作高分子的化學(xué)改性，在工業(yè)上叫作天然橡膠的硫化處理。 通過進(jìn)一步試驗(yàn)， 化學(xué)家們將纖維素進(jìn)行化學(xué)改性獲得了第一種人造塑料——賽璐珞和人造絲。1889 年法國建成了最早的人造絲工廠，1900 年英國建成了以木漿為原料的粘膠纖維工廠，天然高分

9、子的化學(xué)改性，大大開闊了人們的視野。1907 年，美國化學(xué)家在研究苯酚百萬。這一事實(shí)成為大分子理論的直接證據(jù)。 事實(shí)上，參加這場論戰(zhàn)的科學(xué)家都是嚴(yán)肅認(rèn)真和熱烈友好的，他們?yōu)榱俗非罂茖W(xué)的真理，都投入了慎密的實(shí)驗(yàn)研究， 都尊重客觀的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 當(dāng)許多實(shí)驗(yàn)逐漸證明施陶丁格的理論更符合事實(shí)時(shí)， 支持施陶丁格的隊(duì)伍也隨之壯大， 到 1926 年的化學(xué)會(huì)上除一人持保留態(tài)度外，大分子的概念已得到與會(huì)者的一致公認(rèn)。 在大分子理論被接受的過程中，

10、 最使人感動(dòng)的是原先大分子理論的兩位主要反對(duì)者， 晶胞學(xué)說的權(quán)威馬克和邁那在 1928 年公開地承認(rèn)了自己的錯(cuò)誤，同時(shí)高度評(píng)價(jià)了施陶丁格的出色工作和堅(jiān)韌不拔的精神， 并且還具體地幫助施陶丁格完善和發(fā)展了大分子理論。 這就是真正的科學(xué)精神。 1932 年， 施陶丁格總結(jié)了自己的大分子理論， 出版了劃時(shí)代的巨著 《高分子有機(jī)化合物》成為高分子科學(xué)誕生的標(biāo)志。認(rèn)清了高分子的面目，合成高分子的研究就有了明確的方向，從此新的高分子被大量合成，

11、 高分子合成工業(yè)獲得了迅速的發(fā)展。 為了表彰施陶丁格在建立高分子科學(xué)上的偉大貢獻(xiàn)，1953 年他被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 倡導(dǎo)分子主物學(xué)的建立 1881 年 3 月 23 日，海爾曼·施陶丁格出生在德國的弗爾姆斯。他父親是新康德派的哲學(xué)家， 所以他從小就受到各種新的哲學(xué)思想的熏陶， 對(duì)新事物比較敏銳， 在科學(xué)推理、 思維中，能夠不受傳統(tǒng)觀念的束縛， 善于從復(fù)雜的事物中， 理出頭緒， 發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵之處。 提出新的觀點(diǎn)。在中學(xué)時(shí)，

12、他曾對(duì)植物學(xué)發(fā)生濃厚的興趣，所以中學(xué)畢業(yè)后，他考入哈勒大學(xué)學(xué)習(xí)植物學(xué)。這時(shí)有一位對(duì)科學(xué)發(fā)展頗有見地的朋友向他父母進(jìn)言， 最好先讓施陶丁格打下雄厚的化學(xué)基礎(chǔ)后，再讓他進(jìn)入植物學(xué)的領(lǐng)域。 這一中肯的建議被采納了，借他父親轉(zhuǎn)到達(dá)姆一所大學(xué)任教的機(jī)會(huì)，施陶丁格也來到該城的工業(yè)大學(xué)改讀化學(xué)。從此施陶丁格與化學(xué)給下不解之緣。1903 年，他完成了關(guān)于不飽和化合物丙二酸酯的畢業(yè)論文，從大學(xué)畢業(yè)。接著又來到施特拉斯堡，拜著名的有機(jī)化學(xué)家梯爾為師繼續(xù)深造

13、。1907 年，以他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的高活性烯酮為題完成了博士論文，獲得了博士學(xué)位。同年他被聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)的副教授。5年后他被楚利希聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)聘任為化學(xué)教授。在這里他執(zhí)教了 14 年，這期間的教學(xué)和研究使他熟悉了化學(xué)， 特別是有機(jī)化學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域和一些新的理論， 為他順利開展科學(xué)研究奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。在這期間，他投入了上述關(guān)于高分子組成、結(jié)構(gòu)的學(xué)術(shù)論戰(zhàn)。1926 年，他為了有更充裕的時(shí)間， 進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證他的大分子理論， 他應(yīng)

14、聘來到布萊斯高的符來堡專心從事科研。 在符來堡他度過了他的后半生， 許多重要的科研成果都是在這里完成的。施陶丁格在高分子科學(xué)研究中取得成功后， 他開始按照早年的設(shè)想， 將研究的重點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)入植物學(xué)領(lǐng)域。 事實(shí)上， 他選擇高分子課題時(shí)， 就曾考慮到它與植物學(xué)的密切關(guān)系。 在 1926年他就預(yù)言大分子化合物在有生命的有機(jī)體中，特別是蛋白質(zhì)之類化合物中起重要的作用。他順理成章地將大分子的概念引人生物化學(xué)并和他的妻子、 植物生理學(xué)家瑪格達(dá)

15、3; 福特合作研究大分子與植物生理。 要證明大分子同樣存在于動(dòng)、 植物等有生命的生物體內(nèi)， 他們認(rèn)為最好能找到除了粘度法之外的其它方法，證明大分子的存在形式。經(jīng)過兩年多的努力， 他們利用電子顯微鏡等現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)觀測手段， 終于用事實(shí)證明了生物體內(nèi)存在著大分子。 可惜的是這一項(xiàng)有重要意義的工作， 因希特勒法西斯的上臺(tái)和第二次世界大戰(zhàn)而被迫中斷， 施陶丁格所在的研究所毀于戰(zhàn)火。第二次世界大戰(zhàn)一結(jié)束，施陶丁格立即總結(jié)了他前一段關(guān)于生物有機(jī)物中