首页 > 亚博体育苹果客户端 > 五项改变世界的化学发明

五项改变世界的化学发明

2019-09-04 08:49:50

世界人口从1900年的16亿增加到如今的70亿主要归功于合成氨技术的发明。而世界上最常见的塑料,聚乙烯,被意外地发明了两次。


五项改变世界的化学发明

图片来源:Dominic Alves/Flickr, CC BY-SA

图片来源:Dominic Alves/Flickr, CC BY-SA

不论你是否承认,跟其他学科相比,化学常常是被忽略的那一个。《科学》杂志在Twitter上公布的50位科学大师中,没有一位是化学家;化学新闻往往也不像物理和天文项目那样受关注,即便项目的主要内容是登陆彗星以后在上面进行的化学实验。

英国皇家化学学会调查了人们对化学、化学家和化学品的真实想法,结果表明,大多数人并不十分了解化学家在做什么,也不清楚化学对现代社会有哪些贡献。


五项改变世界的化学发明

化学名人堂

图片来源:Andy Brunning/[Compound Interest], Author provided

这真是太遗憾了,要知道,没有化学就没有现代社会。为此,我挑选了五项最重要的化学发明,正是它们塑造了我们所处的现代世界。

1、青霉素

五项改变世界的化学发明

这可不是牛棚,而是战时的青霉素生产车间。

图片来源:Wellcome Images

青霉素很可能挽救过你的生命。没有它,哪怕是小小刺伤或喉咙痛都可能致命。1928年亚历山大?弗莱明发现培养皿上的霉块能抑制周围细菌的生长,并把发挥抑菌作用的化学物质称为青霉素(又称盘尼西林,penicillin)。但是,他穷其所能也未曾从霉菌提取出可以使用的青霉素。弗莱明放弃了,他的工作也沉寂了10年之久。直到1939年,澳大利亚药理学家霍华德?弗洛里(Howard Florey)和他的化学家团队才终于找到了一种大量提纯青霉素的方法,使之真正投入使用。

然而,当时正值第二次世界大战爆发,科学仪器非常短缺。该团队只得用浴缸、牛奶搅拌器和书架组装成一个功能齐备的青霉素生产车间。不出意料,媒体被这种神奇的新药震惊了,但弗洛里和他的同事都不喜欢抛头露面,反而是弗莱明出了风头。


五项改变世界的化学发明

哥奏是这么高冷

图片来源:Howard Florey. Wikimedia

青霉素的大规模生产始于1944年,化学工程师玛格丽特?哈钦森?鲁索(Margaret Hutchinson Rousseau)将弗洛里设计的半调子的仪器设备改进为大规模生产车间。

2、哈伯-博斯(Haber-Bosch)制氨法

五项改变世界的化学发明

氮肥的出现使农业生产发生了翻天覆地的变化

图片来源:eutrophication&hypoxia/Flickr, CCBY-SA

氮元素在每一个生命体的生物化学反应中都扮演着极为重要的角色,氮气还是空气的主要成分。不过氮气通常比较惰性,这意味着植物和动物无法从空气中直接获得氮。因而,氮的来源问题一直是农业生产的主要瓶颈。

1910年,德国化学家弗里茨?哈伯(Fritz Haber)和卡尔?博斯(Carl Bosch)用氮气和氢气制备出氨气,改变了这一切。它可以作为肥料,提高作物产量,最终为人类提供更多的食物。

如今,我们体内80%的氮都来自于哈伯-博斯制氨法,这个化学反应几乎是过去一百年间人口暴涨的最主要原因。

3、聚乙烯——意外的发明

五项改变世界的化学发明

虽是塑料,但历史悠久,价值斐然

图片来源:Dacidd/Flickr, CC BY-SA

大部分塑料制品,从水管到食品袋和安全帽,都由聚乙烯制成。这种年产量8000万吨、在现代生活中不可或缺的材料,来源于两次意外发现。

第一次发生在1898年,德国化学家汉斯?冯?佩希曼(Hans von Pechmann)发现他的试管底有一些蜡状的奇怪物质。他和同事一道研究了这个物质,发现它是一种长链分子,称之为聚亚甲基(polymethylene)。不过他们的制备方法没有实用价值,因而像青霉素的故事一样,在相当长的一段时间里都毫无进展。

到了1933年,ICI(一家已被收购的化学品公司)的化学家终于发明了一种制造聚乙烯的新方法。他们在一些高压反应中发现了冯?佩希曼曾留意过的蜡状物质。一开始他们没法重复这个反应,后来发现最初的反应中,氧气泄露进了反应体系。两年后ICI将这一偶然发现变成了实用的合成方法,生产出了如今唾手可得的塑料。

4、从墨西哥山药中提取出的避孕药

五项改变世界的化学发明

美味的墨西哥山药

图片来源:KatjaSchulz/Flickr, CC BY-SA

早在20世纪30年代,医生们便知道激素可以用来治疗癌症和月经失调,也能用于避孕,但相关研究由于缺少高效合成激素的方法而陷入停滞。当时黄体酮价格高达每克1000美元(以今天的物价水平),而如今每克只卖几美元。宾夕法尼亚州立大学的有机化学教授拉塞尔?马克(Russel Marker)发现了合成黄体酮的捷径,降低了生产成本。他在植物中寻找结构类似黄体酮的分子,最终在墨西哥山药中分离得到一种化合物,只需一步便能转化成黄体酮,制成第一代避孕药。

5、你面前的液晶显示屏

五项改变世界的化学发明

LCD屏幕在显示摇滚音乐会的场景

图片来源:lan T. McFarland/Flickr, CC BY-SA

你一定想不到,平面彩色显示器的历史居然可以追溯到20世纪60年代晚期:当时英国国防部想要发明一种新的平面显示器,以代替军用车辆装备的笨重且昂贵的阴极管显示器。研究人员立即想到可以利用液晶材料来实现,当时已经有人提出了液晶显示器(LCD)的概念,但问题是它们只能在高温下工作。除非你把它们安装在烤箱中,否则没什么实用价值。

1970年,英国国防部委托赫尔大学(University of Hull)的乔治?格雷(George Gray),让他想办法使LCD能在更实用的温度下工作。他合成出了一种新的分子叫做5CB,终于实现了这一点。20世纪70年代晚期到80年代早期,全世界90%的LCD设备都使用了5CB,直到现在,便宜的手表和计算器中仍在使用它。同时,5CB的衍生物也直接促进了手机、电脑、电视的诞生。

来源:环球科学

特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本站观点或证实其内容的真实性;如有其他转载需要,须保留本站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载,请与我们接洽,我们将予第一时间处理,并表示歉意,谢谢。

谢谢您阅读观看美众网收集整理的“五项改变世界的化学发明”。

热门资讯