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第67章 1967年度 乔治·波特 罗兰德·G·W·诺里什 曼弗雷德·艾根

因发明测定快速化学反应技术而荣获1967年诺贝尔化学奖

乔治·波特

乔治·波特(英国,1920~2002年),1920年生于英国约克郡斯坦福思的贵族家庭。曾先后就读于利兹大学和剑桥大学伊曼纽尔学院,先后获理学学士、硕士、博士学位。1952年任剑桥大物理化学教授,1955年后任职于谢菲尔德大学。1960年被选为英国皇家学会会员,1967年任皇家化学学会会长。

乔治·波特从小就对科学技术抱有浓厚兴趣,对各种奇怪的现象都喜欢问为什么。他也喜欢做同龄人所做不到、具有挑战性的事情。波特的父亲是个小建筑商,所受教育不多,所以经常被儿子问得瞠目结舌,但他也为儿子有这份好奇心感到欣慰。波特很喜欢小虫子,他发现许多小虫都是六条腿。父亲让他再多找些虫子看看,波特逮到许多蝴蝶,仔细观察后发现蝴蝶也都是六条腿的。波特从小就是用自己的眼睛观察世界,并一直保持着这种强烈的好奇心。为了满足波特的好奇心,父亲买来许多科普书籍,与波特一起从书中寻找问题的答案。

可是光纸上谈兵,小波特觉得并不过瘾。父亲又买来一些工具和材料,让波特尽情地进行科学小试验和科技手工制作。开始,小波特经常在家中厨房做实验,一不小心就弄得乱七八糟、乌烟瘴气,为此,母亲非常不高兴。父亲就特意在院子里搭建一个小棚子,作为儿子大显身手的实验室和制作车间。

不但如此,父亲还告诉波特,图书馆里有很多有意思的书可以看。小波特非常高兴。从此,小波特一有时间就去看书。这种兴趣爱好使他受益匪浅,并最终取得了许许多多令人瞩目的成就,成为一位著名的化学家。

波特主要致力于快速化学反应的研究。他与艾根等创立了“弛豫法”,也叫松弛技术。这种技术包括温度、压力跳跃法以及离解物效应法,即让已经达到平衡的反应体系偏离平衡,再用物理方法来研究从偏离平衡到重新恢复平衡的过程,以求得其动力学关系。用这种方法并不断改变具体细节,最终能对在10-8秒时间内完成的极快速的反应过程进行观测和研究。此外,波特还把G。路易斯在战争期间曾做过而没有完成的实验继续进行下去,发明了现已为人们熟知的著名“矩阵离析法”。20世纪60年代以后,他又把闪光光解技术和激光研究联系起来,测定出10-12秒内的倏忽即逝的变化。由于测定快速化学反应的技术,波特与诺里什、艾根共同获1967年诺贝尔化学奖。

罗兰德·G·W·诺里什

罗兰德·G·W·诺里什(英国,1897~1978年),物理化学家。1897年生于剑桥。1916年被征入英国陆军服役,1919年退役后进入剑桥大学伊曼纽尔学院学习。曾先后获利兹大学、谢菲尔德大学和法国索邦大学博士学位,1925后主要供职于剑桥大学。“二战”中曾担任英国常规武器研究委员会主席。

诺里什主要致力于快速化学反应的研究,发明了测定快速化学反应的技术。诺里什攻读博士学位期间,就开始研究高锰酸钾溶液中的光化学效应,并以此获博士学位。1924年,诺里什用强光照射高锰酸钾实现了高锰酸钾的分解,他还研究了光解臭氧、光解氯化氢,并证明了光分解过氧化氢与荧光的关系。1928年,诺里什证实了羰基化合物受光的影响将产生两种独特类型的分解反应。在光化学动力学方面,即研究光作用与化学反应速度关系,特别是对自由基和激发态的研究做出了贡献。1946年,他将脉冲技术应用到光化学现象的研究中,发明了闪光光分解技术用以研究光化学现象,对研究大自然中由光引起的各种链式反应,化合物的感光性能和效应,植物中叶绿素光合作用机理,以及太阳能的利用等都具有深远意义。1947年制造出闪光分解仪,它能准确地测出极短时间内发生的化学反应,通过反应物或者反应中间体的吸收光谱照片,推导出其反应历程,该法成为研究快速化学反应特别是光化学反应的最有效的手段。诺里什还对燃烧、爆炸、聚合反应动力学进行研究。1950年,诺里什改进了闪光分解仪,将原来的毫秒水平提高到微秒水平。他用短暂能量脉冲干扰化学平衡,使十万亿分之一秒的反应分析成为可能。他也因此与乔治·波特、艾根同获1967年诺贝尔化学奖。

曼弗雷德·艾根

曼弗雷德·艾根(德国,1927~),化学家。1927年5月9日生于德国波鸿,1945年进入奥古斯特大学学习物理和化学,1951年获博士学位。1951年至1953年任职于格廷根大学,1953年后供职于马克斯·普朗克物理化学研究所,从事化学动力学研究工作。

艾根的主要贡献在于发明了测定快速化学反应技术,即测定反应半寿期在毫秒以下的动力学的温度跳跃法。他用一种很短的声能脉冲引发快速化学反应,使原来的平衡系统通过动力学过程建立新的平衡,并用电导、光谱等手段监测体系的弛豫时间,从而得到体系中化学反应的速率常数,温度跳跃法可对在10-8秒内完成的极快反应进行观测和研究。将“快”反应的观念提高4至5个数量级。这一技术成功地解决了如在纯液态水中高度准确的测量离子离解和重组,液态溶液中扩散控制质子迁移反应、焦耳热温度跃迁等许多科学难题。

艾根由于对极快反应研究的突出成就,与诺里什和波特共获1967年诺贝尔化学奖。

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