化合物的结构与性质

解长链式大分子结构

  施陶丁格由于最早提出有关巨分子或聚合物概念,因发现链式分子导致塑料的发展及其在化学大分子方面的工作,获1953年诺贝尔化学奖。

揭示复杂分子结构

  1930年前后,罗伯逊第一次证实了化学家所预言的六角碳环的存在;伍德瓦德从30年代末开始,把理论和实验技术紧密结合起来,利用紫外和红外吸收光谱来分析有机分子的结构,并以此为指导合成了系列天然有机化合物。这些合成都是在其结构分析之后,短期快速合成成功而著称,使有机合成从19世纪的领先经验和筛选的传统中解脱出来。1944年,他合成了结构很复杂的奎宁碱,1962年合成了叶绿素,还合成了植物碱、胆固醇类化合物、马钱子碱和利血平等,并对一系列抗菌素成地进行结构分析。他因此于1965年获化学奖。

  1941年霍奇金在人们尚未了解青霉素的化学式之前,测出了它的结构,并花了10年测定维生素B12的复杂分子的立体结构,为人工合成奠定了基础,她因此获1964年化学奖;1943年哈塞尔用电子衍射法研究环已烷及其衍生物的空间结构,提出和阐明了"构象分析"的原理和方法,巴顿在此基础上发展了有机立体化学的结构概念,他们同获1969年化学奖。


蛋白质结构的发现

  1959年佩鲁茨和肯德鲁对血红蛋白和肌血蛋白进行结构分析,解决了三维空间结构,获1962年化学奖。

  鲍林发现了蛋白质的基本结构。克里克、沃森在X射线衍射资料的基础上,提出了DNA三维结构的模型。获1962年生理或医学奖。50年代后豪普特曼和卡尔勒建立了应用X射线分析的以直接法测定晶体结构的纯数学理论,在晶体研究中具有划时代的意义,特别在研究大分子生物物质如激素、抗生素、蛋白质及新型药物分子结构方面趣了重要作用。他们因此获1985年化学奖。


巴基球的发现

  柯尔、克罗托和莫利在模拟宇宙长链碳分子的生长研究中,发现了与金刚石、石墨的无限结构不同的,具有封闭球状结构的分子C60。这种结构对于物质的物理、化学性质研究具有广泛重要的意义,他们因发现C60获1996年诺贝尔化学奖。

巴基球的结构

对化学反应的认识
  

热力学定律的发现及理论

  化学反应不是一个孤立的变化过程,温度、压力、质量及催化剂都直接影响反应的方向和速度。

  1901年,范霍夫因发现化学动力学定律和渗透压,提出了化学反应热力学动态平衡原理,获第一个化学奖。

  1906年能斯特提出了热力学第三定律,认为通过任何有限个步骤都不可能达到绝对零度。这个理论在生产实践中得到广泛应用,因此获1920年化学奖。

  1931年翁萨格发表论文“不可逆过程的倒数关系”,阐明了关于不可逆反应过程中电压与热量之间的关系。对热力学理论作出了突破性贡献。这一重要发现放置了20年,后又重新被认识。1968年获化学奖。

  1950年代,普利戈金提出了著名的耗散结构理论。1977年,他因此获化学奖。这一理论是当代热力学理论发展上具有重要意义的大事。它的影响涉及化学、物理、生物学等广泛领域,为我们理解生命过程等复杂现象提供了新的启示。

化学动力学的发展

  1889年阿累尼乌斯针对反应速度随温度变化的规律引入了“活化分子”、“活化热”的概念,并利用范霍夫等人的研究成果,导出反应速度的指数定律。这个定律所揭示的物理意义和质量作用定律一起为化学动力学的发展奠定了基础。他还提出电解质的电离理论,并因此获1903年化学奖。赫希巴哈主要从事微观反应动力学,尤其是分子碰撞动力学的研究他与李远哲共同研究和发展了交叉分子束的方法。创造了可以从动力学角度探讨化学反应的途径,最终为了解化合物相互反应的基本原理作出重要贡献。他们的工作将激光、光电子能谱与分子束结合,使化学家有可能以分子水平研究化学反应所出现的各种动态,开创了化学动力学研究的新阶段,提供了控制化学反应方向与过程的发展前景。他们与另一位从事化学反应动力学和分子反应动态学的波拉尼共同获1986年化学奖。
       

飞秒化学反应动力学

  泽维尔无论是化学工业,还是生命体中的化学反应,本质皆是化学键的构成和断裂。其中最重要的问题是化学反应是如何发生的;也就是说,反应物是如何演变成产物。若能实际观察到从反应物到产物形成中的过渡状态,就会对化学反应的过程有充分了解。依靠过去的测量技术,是绝对无法观察到化学反应中原子的运动。化学反应动力研究史上,时间精密度的演进历程

  Ahmed H.Zewail 教授因“利用快速激光技术来观察原子在化学反应过程中的运动。……他的研究使我们了解并预测重要反应的过程,因而对化学及其相关科学领域的研究,带来革命性影响”而获1999年化学奖。

 

 

催化剂

  早在1895年,化学家们已已经发现催化物在化学反应中的加速作用,1904年,化学家哈伯在向德国一家公司建议,并建成了合成氨工厂。哈伯以后经化学家们的深入研究得知催化反应是在与催化剂表面直接相连的单分子层中发生作用的结果。1950年以后出现的,催化的电子理论,把催化活性中心看成是随着电子的迁移而变动,从而使催化作用的研究进入到更深水平。

 

链式反应

  1927年-1928年谢苗诺夫首先用磷蒸气的氧化证明热反应可以是链式反应。此后,欣舍伍德也研究了氢气和磷化氢在氧气中的燃烧,得到同样的结论。他们后来提出了支链反应理论,从这一理论得出的结论是燃烧是缓慢的爆炸,爆炸是骤烈的燃烧。链式反应的发现标志着20世纪化学动力学发展的新阶段。从此,链式反应研究成为化学动力学的中心内容。1956年,他们俩因在燃烧和爆炸中的化学反应研究的贡献共获化学奖。

量子化学

  Walter Kohn 发明了密度泛函理论,而让John A Pople 发展出量子化学的计算方法。科恩他们获1998年化学奖。

  Walter Kohn Walter Kohn的密度泛函理论和John A Pople的计算方法加上当今电脑的运算能力,波普使人们能够对复杂分子(如脂)的性质和化学反应过程作深入的理论探讨和微观上的理解。

  从微观角度看,一块材料是由大量(每立方公分约1023个)原子核和游离于原子核之间的电子组成。因此,材料的性质(如硬度、电磁和光学性质)与发生在固体内的物理和化学变化过程,是由它所包含的原子核及其电子的行为所决定的。本世纪初量子力学的出现,原则上提出了像原子核和电子这样的微观粒子运动及交互作用的定律。所以,理论上,给定一块固体化学成分(即所含原子核的电荷和质量),我们就可以计算出这个固体的性质

发现破坏臭氧层的元凶

  Paul Crutzen、Mario Malina和F.Sherwood Rowland 因为对大气化学的贡献,特别是研究臭氧的分解与形成,获1995年化学奖。
          

开光合作用的机制

  Johann Deisenhofer、Robert Huber和Hartmut Michel 因为成功地定出光合反应中心的立体结构获1988年化学奖
          

 

生物化学的发展

  Aaron Klug 因为发明了结晶电子显微镜,并定出核酸蛋白复合体的结构,获1982年化学奖。

切赫

奥特曼

  Sidney Altmant和Thomas Robert Cech 因为发现RNA具有催化活性获1989年化学奖。

  Kary B.Mullisnt发明了聚合酶连锁反应PCR,Michael Smith阐明了寡核甘定点突变与其蛋白质生成的关系。他们获1993年化学奖。PCR 的流程应用涉及遗传病诊断、病毒感染诊断、产前婴儿性别筛检、法医鉴定罪犯和考古等广泛领域。