中国物理化学

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第13章、中国物理化学 中国物理化学的发展历史，以1949年为界大致可以分为两个阶段。 早在三四十年代，一批学者留学欧美，他们有的在国外工作，有的回到国内，以中央研究院和北平研究院及北京大学等著名学府为中心，在很薄弱的物质基础上，组织和从事物理化学的研究工作。他们不仅在那些传统领域，如化学热力学、电化学和胶体化学，也在一些新领域，如分子光谱、X射线晶体学、量子化学等方面，做出了成绩，发表了大约300篇论文。1944年出版的《中国化学会10周年纪念刊》，以“中国物理化学研究”等为题的一组文章，对这一阶段的基本情况，做了全面的总结。 1949年10月以后，中国采取了一系列重大措施加强物理化学的研究。在大量培养专业人才的同时，增设各种专门性的研究机构。除中国科学院各综合性化学研究所设立物理化学方面的研究室外，还成立了以催化动力学为主的大连和兰州化学物理研究所，以结构化学研究为主的福州物质结构研究所。与此同时，在北京大学、吉林大学和夏门大学，也增设了结构化学和催化动力学方面的研究室。经过10多年的努力，到60年代初，中国已形成了一支以优秀老科学家为学术带头人，大批中、青年科技人员为主体的初具规模的专业队伍，并在物理化学的各个领域做出了许多贡献。在这些研究成果中，既有直接为祖国建设服务的项目，又有本学科的前沿基础研究项目。某些项目，如胰岛素的晶体结构测定，在当时达到了国际先进水平。 然而，中国基础学科的发展道路是曲折的，物理化学也不例外。十年动乱期间，高等学校的物理化学教学被取消，研究单位的队伍被拆散，实验设备遭到严重破坏，几乎全部研究项目被迫中断。尽管如此，仍有一部分科研工作者克服重重困难，坚持工作，取得了成绩。其中较为突出的是由中国科学院领导的、全国多个单位参加的“化学模拟生物固氮研究”项目，在短时间内进入世界先进行列。 1976年后，物理化学的研究重新受到重视，研究工作得以迅速恢复和扩大。至今已召开全国性物理化学方面学术会议10余次，加强了学术交流，有计划地促进了物理化学研究。参加的人数不断增多，提交论文的质量逐步提高，物理化学的研究工作又重新步入了健康发展的道路。 由于物理化学分支繁多，下面分部分进行叙述。

热化学、热力学及溶液理论

热化学主要是一门实验科学，但在50年代中期以前，中国热化学的工作，主要是利用文献数据进行推演或以间接方式计算热化学数值。50年代末60年代492303670.doc Franc 2

初开始有了显著变化，中国科学院化学研究所、大连化学物理研究所、中国计量科学研究院、西北大学等单位，设计了不同类型的量热计，直接测定热化学数据。西北大学在成立热化学研究室的同时，还在化学系开设了热化学专业，并编写了讲义、教材，为各单位输送了专业人才。在此期间，中国的热化学有很大发展。十年动乱期间热化学发展遭受挫折，1976年后又恢复发展。1980年中国化学会在西安召开了“溶液理论和热力学、热化学、热分析首届学术报告会”，就是例证。 黄子卿在“中国之热力化学研究”文中将中国热力学工作概括为：相的平衡、气态及物态方程式和其他三个方面。 关于相平衡，黄子卿总结了叶诸沛、刘为涛、蔡镏生的工作。黄子卿在1935年精确地测定了水的三相点(0.00981±0.00005℃)，在当时该结果是最精确的，被国际上采用为温度标准数据。 关于气态及物态，黄子卿收集了李相杰、张青莲、苏国桢和黄子卿的研究工作。 在热力学的其他方面，黄子卿收集了吴学周等的工作，主要包括从光谱数据推算分解能、熵值，由电动势计算自由能。 1931—1939年，涉及化学热力学研究工作的还有曾昭抡、孙承谔、陈尧初、李世缙、李运华、朱振钧等人。 1954年顾翼东以黄子卿的总结为基础将中国化学家60余篇有关热力学的文章加以详细总结，概括了1954年以前中国化学家在热力学上的贡献。由于当时条件所限，理论性的工作多，实验性的工作少，直接测量热效应的工作就更少。 1954—1958年，有关热力学的文章约120篇，其中高等院校的占绝大部分。这个阶段的工作除了在理论上关于热力学函数的计算之外，明显的特点是实验性工作加强了，建立一些具有初步规模的实验室，研究范围也逐渐扩大。 在配合物和萃取热力学方面，复旦大学顾翼东、严志弦等和南开大学陈荣悌、刘德福等对配合物稳定常数的系统测定，北京大学徐光宪、吴瑾光等对溶液中配合物平衡的研究，清华大学滕藤等从事金属溶液萃取热力学研究，辽宁大学刘祁涛研究了电解质中离子强度对溶液中配合物稳定常数的影响，大连工学院李吕辉等研究了溶剂萃取中与有机化学反应或络合反应一样，近似地存在着自由能的线性关系。 在溶液的热力学研究方面，北京大学化学系溶液理论组在黄子卿的领导下，刘瑞林、谢文蕙、张有民、李芝芬等从事盐效应和溶剂化研究；南京大学李方训、戴运轨早在1941年在离子溶剂化热力学函数理论计算上做过大量工作；1959年至60年代初，李方训、傅献彩、游效曾等人的工作，主要是测定盐水三元系和四元系的活度系数；兰州大学化学系郑国康、陈铭之等从事非电解质溶液热力学研492303670.doc Franc 3

究；新乡师范学院化学系李俊甫、卢锦梭、戴明等系统地研究了液-液体系混合过程中体积的变化和盐类对双液混合体系混合性的影响。此外，北京师范大学的胡志彬、四川大学的田安民、武汉大学的屈松生、山东大学的尹敬执也都对溶液的热力学进行了研究。 在气液平衡的研究上，浙江大学化学系韩世钧等测定了大量气液平衡数据，并进行了气液平衡规律性的研究，朱自强等对混合热和气液平衡数据间的相互推算做了研究；四川大学化学系程光钺等从事温度和蒸气压关系的研究，总结出了综合计算法；南京大学傅献彩等用蒸气压法研究三元系以求出电解质的活度系数。 其他方面，中国科学院上海硅酸盐研究所郭祝昆和严东生研究了稀土氧化物和氧化铍的相平衡；北京师范大学刘若庄和周菊兴计算了由苯及乙炔直接合成苯乙烯在不同温度下的平衡常数。 中国的溶液理论研究在30年代已经开始，对1949—1959年的研究工作曾有过总结。60年代以来，黄子卿出版了《电解质溶液理论》、《非电解质溶液理论》两本专著，并撰文介绍国外溶液理论新发展，对国内溶液理论研究起了促进作用；黄子卿、杨文治和李卓美提出并验证，盐效应的产生是由于离子和分子间静电作用加上色散作用(如果主要是静电力，结果是盐析；如果主要是色散作用，结果是盐溶)；黄子卿和李芝芬、刘瑞林、杨旦和杨家振等研究了电解质在混合溶剂中的活度系数及溶剂化数；李方训及其合作者研究了各种离子在溶液态的绝对标准熵和水化熵；杭州大学金松寿曾对无机盐类在水中的溶解度规律进行探讨。应用溶液理论的数学模型讨论溶剂萃取体系热力学平衡是进行萃取过程热力学研究的新途径，北京大学徐光宪、黎乐民和清华大学滕藤、李以圭都做了工作。总的说来，中国溶液理论工作，60年代以前大多数着重于积累实验数据的宏观研究，到了70年代，除了有实验工作和初步理论外，有些工作已开始进入微观阶段，即进入分子间力、溶液结构等理性认识的研究阶段。

李方训

见图：李方训 物理化学家。1902年12月25日生于江苏省仪征县，1962年8月2日卒于南京。1925年毕业于金陵大学，以学习成绩优异而留校任教。1928年赴美国留学，1930年获美国西北大学博士学位。为了振兴中华，发展祖国的科学和教育事业，他毅然放弃了国外的优厚待遇和良好的工作条件，回到苦难的祖国，执教于金陵大学，历任教授和理学院院长，他把自己的全部精力都倾注到为祖国培养人才上。由于他在科研工作中的杰出成就，1947年应英国剑桥大学和美国化学会的邀请，先后到英国、美国讲学。 492303670.doc Franc 4

1952年南京大学与金陵大学合并，李方训被任命为南京大学副校长，同时还承担了繁忙的教学和科研工作。1955年当选为中国科学院学部委员(院士)。1959年他积劳成疾，患高血压和心脏病，但他仍顽强地坚持工作。1961年他抱病参加“高教60条”的制订，抱病坚持做学术报告、讲课和科研，并筹办电化学研究中心。 李方训对科学有股顽强的探索精神。1928年他在美国西北大学的实验室里，就注意到格林尼亚试剂在乙醚溶液中的电输现象有着出乎意料的结果。格林尼亚反应是有机金属化学方面的一个重要反应，但当时对其作用机理尚未阐明。李方训并未把它当成异常现象放过，而是尊重事实，认真观察实验现象，对该试剂在乙醚溶液中的电导、电解、分解电压和电解产物进行了系统的研究，终于对实验结果作了圆满解释，对了解格林尼亚试剂在非水溶液中的机理做出了重要贡献。1930年，他以优异的成绩获得了博士学位，并先后在世界著名刊物上发表一系列文章，为祖国争得了荣誉。 抗战期间，金陵大学迁往成都，李方训虽然经济拮据，但在夫人林福美教授的支持下，专心于教学和科研。正如他所说：“抗战期间，药品缺乏、实验困难”，“必须另开途径，从前人所做实验的数据中寻找新关系”。李方训以惊人的毅力因地制宜地开展了科研工作。强电解质在溶液中的性质是正离子和负离子的联合贡献，如何求得单个离子的性质，一直引起人们的兴趣，这不管在理论上还是在实际上都是很重要的。在此期间，他连续发表了有关离子的水合热、水化熵、离子的表现体积和等张比容、离子的极化和半径、离子的抗磁性和磁化率等十几篇论文。在战时的条件下，这是极难能可贵的。 世界著名科学史家李约瑟在《科学前沿》一书中盛赞“物理化学家李方训教授是杰出的科学家，他在离子熵、离子体积和水化作用方面的研究工作是中外驰名的”。1948年李方训的母校美国西北大学特授予他荣誉科学博士学位，并赠予他象征能打开智慧之门的“金钥匙”。 李方训治学严谨，对青年教师要求十分严格。他认为要讲好一门课至少要有3倍于所讲内容的知识。李方训说：“对学生既要严格要求又要循循善诱。要启发他们，引导他们自己去解决问题，在关键的地方给予帮助和鼓励，而不要包办代替。要注意引导，引而不发，要恰到好处地由他们去‘发’。” 李方训多年来积极参与中国化学会的活动，曾任中国化学会常务理事和《中国化学会会志》编委和经理编辑。在抗日战争时期，他多方奔走筹划，使《中国化学会会志》得以继续出版。 李方训的勤奋治学以及献身祖国科学和教育事业的精神，永远是后人的楷模。