量子化學大師鮑林

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中化學 來源: 高中學習網
閱讀資料 量子化學大師鮑林

鮑林是著名的量子化學家,他在化學的多個領域都有過重大貢獻。曾兩次榮獲諾貝爾獎金(1954年化學獎,1962年和平獎),有很高的國際聲譽。
1901年2月18日,鮑林出生在美國俄勒岡州波特蘭市。
幼年聰明好學,11歲認識了心理學教授捷夫列斯,捷夫列斯有一所私人實驗室,他曾給幼小的鮑林做過許多有意思的化學演示實驗,這使鮑林從小萌生了對化學的熱愛,這種熱愛使他走上了研究化學的道路。
鮑林在讀中學時、各科成績都很好,尤其是化學成績一直名列全班第一名。他經常埋頭在實驗室里做化學實驗,立志當一名化學家。
1917年,鮑林以優(yōu)異的成績考入俄勒岡州農學院化學工程系,他希望通過學習大學化學最終實現自己的理想。鮑林的家境很不好,父親只是一位一般的藥劑師,母親多病。家中經濟收入微薄,居住條件也很差。于經濟困難,鮑林在大學曾停學一年,自己去掙學費,復學以后,他靠勤工儉學來維持學習和生活,曾兼任分析化學教師的實驗員,在四年級時還兼任過一年級的實驗課。
鮑林在艱難的條件下,刻苦攻讀。他對化學鍵的理論很感興趣,同時,認真學習了原子物理、數學、生物學等多門學科。這些知識,為鮑林以后的研究工作打下了堅實的基礎。
1922年,鮑林以優(yōu)異的成績大學畢業(yè),同時,考取了加州理工學院的研究生,導師是著名化學家諾伊斯。諾伊斯擅長物理化學和分析化學,知識非常淵博。對學生循循善誘,為人和藹可親,學生們評價他“極善于鼓動學生熱愛化學”。
諾伊斯告訴鮑林,不要只停留在書本知識上,應當注重獨立思考,同時要研究與化學有關的物理知識1923年,諾伊斯寫了一部新書,名為《化學原理》,此書在正式出版之前,他要求鮑林在一個假期中,把書上的習題全部做一遍。鮑林用了一個假期的時間,把所有的習題都準確地做完了,諾伊斯看了鮑林的作業(yè),十分滿意。諾伊斯十分賞識鮑林,并把鮑林介紹給許多知名化學家,使他很快地進入了學術界的社會環(huán)境中。這對鮑林以后的發(fā)展十分有用。
鮑林在諾伊斯的指導下,完成的第一個科研課題是測定輝鋁礦(mosz)的晶體結構,鮑林用調射線衍射法,測定了大量的數據,最后確定了mosz的結構,這一工作完成得很出色,不僅使他在化學界初露鋒芒,同時也增強了他進行科學研究的信心。
鮑林在加州理工學院,經導師介紹,還得到了迪肯森、托爾曼的精心指導,迪肯森精通放射化學和結晶化學,托爾曼精通物理化學,這些導師的精心指導,使鮑林進一步拓寬了知識面,建立了合理的知識結構。
1925年,鮑林以出色的成績獲得化學哲學博士。他系統(tǒng)地研究了化學物質的組成、結構、性質三者的聯(lián)系,同時還從方法論上探討了決定論和隨機性的關系。他最感興趣的問題是物質結構,他認為,人們對物質結構的深入了解,將有助于人們對化學運動、的全面認識。
鮑林獲博士學位以后,于1926年2月去歐洲,在索未菲實驗室里工作一年。然后又到玻爾實驗室工作了半年,還到過薛定愕機和德拜實驗室。這些學術研究,使鮑林對量子力學有了極為深刻的了解,堅定了他用量子力學方法解決化學鍵問題的信心。鮑林從讀研究生到去歐洲游學,所接觸的都是世界第一流的專家,直接面臨科學前沿問題,這對他后來取得學術成就是十分重要的。
1927年,鮑林結束了兩年的歐洲游學回到了美國,在帕莎迪那擔任了理論化學、的助理教授,除講授量子力學及其在化學中的應用外,還講授晶體化學鄉(xiāng)開設有關化學鍵本質的學術講座。1930年,鮑林再一次去歐洲,到布拉格實驗室學習有關射線的技術,后來又到慕尼黑學習電子衍射方面的技術,回國后,被加州理工學院聘為教授。
鮑林在探索化學鍵理論時,遇到了甲烷的正四面體結構的解釋問題。傳統(tǒng)理論認為,原子在未化合前外層有未成對的電子,這些未成對電子如果自旋反平行,則可兩兩結成電子對,在原子間形成共價鍵。一個電子與另一電子配對以后,就不能再與第三個電子配對。在原子相互結合成分子時,靠的是原子外層軌道重疊,重疊越多,形成的共價鍵就越穩(wěn)定一這種理論,無法解釋甲烷的正四面體結構。
為了解釋甲烷的正四面體結構。說明碳原子四個鍵的等價性,鮑休在1928一1931年,提出了雜化軌道的理論。該理論的根據是電子運動不僅具有粒子性,同時還有波動性。而波又是可以疊加的。所以鮑林認為,碳原子和周圍口個氫原子成鍵時,所使用的軌道不是原來的s軌道或p軌道,而是二者經混雜、疊加而成的“雜化軌道”,這種雜化軌道在能量和方向上的分配是對稱均衡的。雜化軌道理論,很好地解釋了甲烷的正四面體結構。在有機化學結構理論中,鮑林還提出過有名的“共振論”共振論直觀易懂,在化學教學中易被接受,所以受到歡迎,在本世紀40年代以前,這種理論產生了重要影響,但到60年代,在以蘇聯(lián)為代表的集權國家,化學家的心理也發(fā)生了扭曲和畸變,他們不知道科學自由為何物,對共振論采取了急風暴雨般的大批判,給鮑林扣上了“唯心主義”的帽子。
鮑林在研究量子化學和其他化學理論時,創(chuàng)造性地提出了許多新的概念。例如,共價半徑、金屬半徑、電負性標度等,這些概念的應用,對現代化學、凝聚態(tài)物理的發(fā)展都有巨大意義。
1932年,鮑林預言,惰性氣體可以與其他元素化合生成化合物。惰性氣體原子最外層都被8個電子所填滿,形成穩(wěn)定的電子層按傳統(tǒng)理論不能再與其他原子化合。但鮑林的量子化學觀點認為,較重的惰性氣體原子,可能會與那些特別易接受電子的元素形成化合物,這一預言,在1962年被證實。
分頁:第[1] [2]頁
本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/890117.html

相關閱讀:高三一輪復習如何提高高三化學復習效率