8x8ⅹ华人永久免费视颍,中文字幕高清在线中文字幕,高清无码午夜福利在线观看,精品国产人成亚洲区

一

人物生平

1901年2月18日，鮑林出生于美國西海岸的俄勒岡州波特蘭市，他的家境并不寬裕，父親是當?shù)匾幻巹熞彩羌抑袃H有的經(jīng)濟來源，然而父親在他年幼之時突然因病離世，家境也因此急劇惡化。盡管生活艱難，鮑林卻并未意志消沉，他在打工貼補家用的同時堅持學(xué)習(xí)，并且對化學(xué)表現(xiàn)出極其濃厚的興趣。

1917年，鮑林考入俄勒岡州農(nóng)學(xué)院化學(xué)工程系，一度因家境困難輟學(xué)，1922年順利獲得學(xué)士學(xué)位后他又考入加州理工學(xué)院跟隨當時著名的化學(xué)家諾伊斯（Noyes）從事晶體X射線衍射研究，并成功完成了輝鉬礦（MoS2）晶體的全測定工作。1925年，鮑林獲得化學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位后又相繼在歐洲多個重點實驗室從事學(xué)習(xí)和研究工作，也正是在那時候鮑林接觸到新興的量子力學(xué)理論和現(xiàn)代物理測試方法，為他后來提出化學(xué)鍵理論奠定了重要基礎(chǔ)。此后，鮑林便任教于母校加州理工學(xué)院，1969年又擔任斯坦福大學(xué)化學(xué)教授，他一生所涉領(lǐng)域頗多，也犯過錯誤，但絲毫不能掩蓋他在科學(xué)史上光輝的一面，1994年8月19日鮑林在自家農(nóng)場去世，走完了他非凡的一生。

圖1 青年時代的鮑林

二

化學(xué)鍵本質(zhì)的探索者

鮑林對化學(xué)的最大貢獻當屬他對化學(xué)鍵本質(zhì)的研究及其在物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用，這也正是他青年時代起就非常感興趣的研究內(nèi)容。物理學(xué)家建立原子結(jié)構(gòu)模型后不久，美國化學(xué)家路易斯（G. N. Lewis）提出“共用電子對”達到稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的電子模型，幾年后朗繆爾（I. Langmuir）接受和發(fā)展了路易斯的觀點，提出以“共價鍵”來表示共用的一對電子。然而他們?nèi)匀徊荒芸茖W(xué)地闡釋化學(xué)鍵的本質(zhì)，即無法解釋原子之間為何會選擇“共享”電子，將本該相互排斥的電子牢牢結(jié)合在一起的“力”又是什么呢？

圖2 美國化學(xué)家G. N. Lewis和I. Langmuir

受限于舊量子論，路易斯-朗繆爾的共價鍵理論本質(zhì)上是個靜態(tài)模型，不但無法闡明成鍵本質(zhì)更無法解釋氫分子（H2）獨特的光譜現(xiàn)象。1927年，德國化學(xué)家海特勒（W. H. Heitler）和倫敦（F. W. London）創(chuàng)造性地將量子力學(xué)方法用于處理氫分子，標志著量子化學(xué)的誕生，也奠定了近代價鍵理論的基礎(chǔ)。海特勒-倫敦的計算結(jié)果表明，由于電子的波動性，原子間波的干涉作用使得原子軌道重疊區(qū)域電子密度增大，自旋相反的單電子（未成對電子）在相互接近過程中彼此呈現(xiàn)相互吸引的作用，并使體系能量降低，這也解決了化學(xué)鍵的本質(zhì)問題。

圖3 德國化學(xué)家W. H. Heitler和F. W. London

上述理論被稱為價鍵理論（ValenceBondTheory），俗稱的VB法，也時常被稱作電子配對理論。它在解釋共價鍵的方向性和飽和性以及定性討論分子結(jié)構(gòu)方面取得很大成功，但理論初期的不完善性也顯露無疑，例如有些分子的鍵角明顯偏離原子軌道之間的夾角，有些原子的成鍵數(shù)目大于價層軌道中未成對電子數(shù)，VB法在解釋這些現(xiàn)象時顯得無能為力。

為了解釋多原子分子的空間結(jié)構(gòu)，鮑林于1931年在VB法的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地提出了雜化軌道理論（Hybrid Orbital Theory），合理解釋了甲烷分子（CH4）的四面體構(gòu)型，進一步豐富和發(fā)展了VB理論。為了衡量化合物中原子對“成鍵電子對（鍵合電子）”的吸引能力，鮑林又率先提出“電負性”概念，他以熱化學(xué)和鍵能數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)給出了電負性標度數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)至今仍被廣泛采用，在預(yù)測化合物及化學(xué)鍵的離子性或共價性程度上發(fā)揮了重要作用。

圖4 雜化軌道理論對甲烷分子成鍵的解釋

除了以上貢獻，還需要指出的是，鮑林是“共振論”的創(chuàng)始人。諸如苯（C6H6）、臭氧（O3）分子在內(nèi)的不少分子需要用兩個或更多價鍵結(jié)構(gòu)才能給出滿意的描述，因此鮑林認為正是這些價鍵結(jié)構(gòu)之間的“共振”才完整構(gòu)成了分子的真正結(jié)構(gòu)。然而“共振論”問世后的數(shù)十年中，爭論不休，褒貶不一，上世紀50年代初，蘇聯(lián)學(xué)者曾以“唯心論”和“機械論”從哲學(xué)方面對它進行簡單化的錯誤批判，這種批判也影響到后來的中國學(xué)術(shù)界。站在現(xiàn)代化學(xué)角度來看，“共振論”確有其弊端，但它畢竟與主流的分子軌道理論相比更加簡明直觀，在定性解釋化合物的某些性質(zhì)上依然實用，因而它并未完全退出歷史舞臺，國內(nèi)外教科書及文獻著作中“共振論”依然被廣泛采用。

圖5 苯分子和二氧化氮分子的“共振”結(jié)構(gòu)

鮑林自上世紀30年代開始致力于化學(xué)鍵的研究，1931年2月發(fā)表價鍵理論，此后陸續(xù)發(fā)表相關(guān)論文，1939年出版了化學(xué)史上具有劃時代意義的《化學(xué)鍵的本質(zhì)》一書。該書徹底改變了人們對化學(xué)鍵的認識，將其從直觀的、臆想的概念升華為定量的和理性的層次，由于鮑林在化學(xué)鍵本質(zhì)以及復(fù)雜化合物物質(zhì)結(jié)構(gòu)闡釋方面杰出的貢獻，他贏得了1954年諾貝爾化學(xué)獎。

三

生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的先行者

鮑林前期的主要研究內(nèi)容是化學(xué)鍵理論，從中后期開始他的研究領(lǐng)域逐漸拓展到生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。1937年起，他便開始對氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行研究，并正式確定蛋白質(zhì)的a-螺旋體結(jié)構(gòu)——這是蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域的重大突破，也為后來確定DNA結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件也提供了理論依據(jù)。盡管鮑林最終沒能正確揭示DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，還和生物學(xué)家沃森、克里克有過關(guān)于DNA真實結(jié)構(gòu)的爭論，但無法否認他為后續(xù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所奠定的重要基礎(chǔ)。

圖 6蛋白質(zhì)的a-螺旋體結(jié)構(gòu)（左）、DNA結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者沃森和克里克（中）、DNA和RNA的螺旋結(jié)構(gòu)（右）（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

1945年，鮑林開始了他對“分子病”的研究，當時人們普遍認為鐮刀型細胞貧血癥僅僅是由紅細胞變形引起的典型的細胞型疾病，鮑林卻敏銳地意識到該疾病極有可能是一種血紅蛋白分子的疾病。為此他借助電泳技術(shù)成功發(fā)現(xiàn)正常與異常血紅蛋白在相同電場中表現(xiàn)出的遷移速度差異，1949年11月鮑林在Science上發(fā)表論文，詳細討論了異常血紅蛋白與正常血紅蛋白的差異，并且討論了疾病成因和遺傳機制等問題。鮑林對鐮刀型細胞血紅蛋白的研究第一次展示了這種疾病的分子基礎(chǔ)，也是真正意義上第一次提出“分子病”的概念，吸引了后續(xù)醫(yī)學(xué)科研人員從分子層次上進行疾病研究。

圖 7 正常的血紅蛋白（圓餅狀）和鐮刀型細胞貧血癥異常血紅蛋白（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

四

堅定的和平主義者

20世紀50年代，二戰(zhàn)結(jié)束后不久，鮑林特別關(guān)注世界范圍內(nèi)的戰(zhàn)爭與和平問題。那時世界各國都在頻繁地進行核試驗，鮑林意識到核輻射對人類生存及健康造成的巨大威脅，1955年他聯(lián)合愛因斯坦等科學(xué)家，反對研究和生產(chǎn)毀滅性武器。1958年，他又撰寫了《不要再有戰(zhàn)爭》一書，書中以豐富的資料，說明了核武器對人類的重大威脅。1962年，鮑林因在反對核武器試驗上做出的努力獲得諾貝爾和平獎，成為繼居里夫人之后第二位獲得不同諾貝爾獎項的科學(xué)家，也是僅有的每次都是獨立獲獎的人。

圖 8 鮑林撰寫的《不要再有戰(zhàn)爭一書》

五

毀譽參半的“維生素之爭”

20世紀60年代，美國突然掀起一股維生素?zé)岢?，而這股熱潮的制造者正是鮑林。他認為維生素C能夠增強人體免疫系統(tǒng)，對感冒有顯著療效，他更指出服用大劑量的維生素C還可使癌癥得到緩解。為此，他做了大量的研究和宣傳工作，人們對這位科學(xué)家深信不疑，霎時間維生素C成為“明星分子”。此外，鮑林還認為維生素C是一種常見的“正分子”并大肆宣揚所謂“正分子醫(yī)學(xué)”，然而這一觀點嚴重挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認知，被認為是對傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的威脅，時至今日也從未得到主流醫(yī)學(xué)界的認可。

圖 9 商品化的維生素C和它的結(jié)構(gòu)式（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

盡管鮑林的說法得到普通民眾的熱烈追捧，卻一直未得到醫(yī)學(xué)界和營養(yǎng)學(xué)界的認可，反對和批評之聲不絕于耳，昔日的“科學(xué)巨匠”也被攻擊為“江湖庸醫(yī)”，他也被視為“偽科學(xué)傳播者”。時至今日，對于鮑林晚年極力推崇維生素C的爭議仍未完全退卻，學(xué)界也沒有對維生素C的保健作用和服用劑量等達成共識?？陀^來說，無論爭議的具體焦點如何，維生素對生命有機體的重要作用仍不失為20世紀的重要發(fā)現(xiàn)之一，這是毋庸置疑、也是無可爭議的。

六

結(jié)束語

鮑林一生對化學(xué)的貢獻頗多，對年輕一代化學(xué)家的影響也極其深遠，他十分關(guān)切我國的化學(xué)事業(yè)，曾于1973年和1981年兩度對我國進行學(xué)術(shù)訪問和交流，著名化學(xué)家唐有祺和盧嘉錫先生都曾在鮑林指導(dǎo)下研究和學(xué)習(xí)。

從現(xiàn)代化學(xué)的進程來評價鮑林，他創(chuàng)造性地提出雜化軌道、電負性、共振論等化學(xué)領(lǐng)域最基礎(chǔ)又廣泛使用的概念，極大豐富和發(fā)展了價鍵理論，成為當之無愧的“現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)奠基人”；橫跨生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，他的研究又為后人指明方向；為世界和平奔走，科學(xué)家的人文精神在他身上得到了極好詮釋。盡管晚年深陷爭議，但鮑林敢為人先，積極探索新領(lǐng)域的精神仍然值得我們贊賞。作為極富創(chuàng)造力的科學(xué)家和熱心世界和平的社會活動家，鮑林完美詮釋了一個科學(xué)家應(yīng)該具備的品質(zhì)，而這種品質(zhì)必將世代流傳，影響和激勵著一代又一代的科學(xué)工作者。

參考資料：

[1] 盛根玉. 化學(xué)鍵本質(zhì)的探索者鮑林[J]. 化學(xué)教學(xué), 2011 (11): 57-60.

[2] 張宏志, 搖李建. 鮑林對于血紅蛋白分子學(xué)領(lǐng)域的貢獻[J].大學(xué)化學(xué), 2012, 27(6).

[3] 褚廷夫. 有“第一流天才”與“和平老人”美譽的鮑林[J]. 化學(xué)教學(xué), 1998, 6: 10-11.

[4] 田荷珍. 鮑林與現(xiàn)代化學(xué)[J]. 大學(xué)化學(xué), 1987, 2(2): 56-59.

[5] 周公度, 段連運. 結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)（第5版）[M]. 北京大學(xué)出版社, 2017

[6] 淮沙. 維生素之爭[J]. 生命世界, 2010 (3): 26-31.

[7] 呂仁慶等. 鮑林與共振論-關(guān)于共振論的論爭[J]. 廣東化工, 2010, 37(5): 23-24.

撰稿人：Geronimo