施陶丁格:不随波逐流的高分子化学之父

作者:小草来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-01-02

没有施陶丁格,就不会有合成聚合物,更不会步入新材料的时代。

高分子材料、金属材料和无机非金属材料是当今材料世界的三大支柱,它们以各自的特点满足着人类多方面的需要。现如今,高分子材料广泛应用在生活中的各个领域。说起高分子材料的开创性研究,不得不说起德国化学家赫尔曼·施陶丁格。

赫尔曼·施陶丁格

赫尔曼·施陶丁格(材料人)

1881年3月23日,施陶丁格出生在德国,父亲是一名新康德派的哲学家,他自小便受到各种哲学思想的熏陶,养成了善于思考和推理,能够摆脱传统观念的束缚,坚持自己主见的良好习惯。

早在19世纪,人们已经逐步获得了高分子材料的相关产品,但对高分子化合物的组成、结构及合成方法等基础理论认识很少。胶体化学的奠基人,英国化学家格雷阿姆认为高分子是由一些小的结晶分子所形成。他从高分子溶液具有胶体性质入手,提出了高分子的胶体理论。该理论在一定程度上解释了某些高分子的特性,得到许多化学家的支持,但是施陶丁格等少数几个人对此表示怀疑。

施陶 丁格

施陶丁格(网络图)

1920年,施陶丁格经过深入的研究后发表了“论聚合”的论文,提出高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应(聚合),通过化学键连接在一起的大分子化合物。1922年,他又提出了高分子是由长链大分子构成的观点。

施陶丁格的观点遭到胶体论者的激烈反对,有的学者劝告他说:“离开大分子这个概念吧!根本不可能有大分子那样的东西。”但是施陶丁格没有退却,他更认真地开展有关课题的深入研究,坚信自己的理论是正确的。为此他先后在召开的德国医学会议和德国化学会议上详细地介绍了自己的大分子理论,与胶体论者展开了面对面的辩论。

辩论主要围绕着两个问题:第一个问题是施陶丁格认为测定高分子溶液的粘度可以换算出其分子量,胶体论者则认为粘度和分子量没有直接的联系。第二个问题是高分子结构中晶胞与其分子的关系。胶体论者认为一个晶胞就是一个分子,晶胞通过晶格力相互缔合,形成高分子。施陶丁格认为晶胞大小与高分子本身大小无关,一个高分子可以穿过许多晶胞。对于第一个问题,由于当时缺乏必要的实验证明,施陶丁格显得较被动,处于劣势。不过施陶丁格没有却步,而是通过反复的研究,终于在粘度和分子量之间建立了定量关系式,即著名的施陶丁格方程。而第二个问题,对同一实验事实有不同解释,双方都不能拿出理论根据。

实验中的施陶丁格

实验中的施陶丁格(材料人)

科学的裁判是用实验来证实,当双方观点争执不下时,瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机,用它测量出蛋白质的分子量,成功证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。这一事实成为大分子理论的直接证据。当许多实验逐渐证明施陶丁格的理论更符合事实时,支持施陶了格的队伍也随之壮大,到1926年的化学会上除一人持保留态度外,大分子的概念已得到与会者的一致公认。

正是由于施陶丁格的出色工作和坚忍不拔的科学精神,才得以创建高分子科学这一新兴学科。随着塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的诞生,科学技术成功解决了地球自然资源不敷人类之需的难题。

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    赫尔曼·施陶丁格(Hermann Staudinger,1881年3月23日-1965年9月8日),德国化学家。生于德国沃尔姆斯,一生主要从事高分子化学研究,率先提出高分子线链学说。因为其在大分子化学领域做出的开拓性贡献,被授予1953年的诺贝尔化学奖。

    名言:我站在科学道路上,我别无选择。

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