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改变世界的五项化学发明

发布时间:2019-10-09 来源:有机化学网 阅读:97

不管你是否承认,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。但是,小编今天推荐的这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。

青霉素


这可不是牛棚,而是战时的青霉素生产车间


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,科学仪器奇缺。科学家只得用浴缸、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。

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)才将弗洛里设计的浮夸仪器改进为大规模生产车间。


哈伯-博斯(Haber-Bosch)制氨法


氮肥的出现使农业生产发生了翻天覆地的变化


在每一个生命体的生物化学反应中,氮元素都扮演着极为重要的角色,氮气还是空气的主要成分。不过氮气通常不怎么和其他的东西发生反应,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,这个化学反应或许是过去一百年间全球人口得以暴涨的最主要原因。


聚乙烯—意外的发明


即便是塑料,也有悠久历史,斐然价值


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,他们给它取名叫聚亚甲基(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。


从墨西哥山药中提取出的避孕药


美味的墨西哥山药!


早在20世纪30年代,医生们便知道激素疗法可以治疗癌症和月经失调,也能用于避孕,但由于缺少高效合成激素的方法,相关研究陷入了停滞。当时,孕酮价格高达每克1000美元(换算成今天的价钱),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)发现了合成孕酮的捷径,降低了生产成本。他在植物中寻找结构类似孕酮的分子,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孕酮,制成第一代避孕药。


你面前的液晶屏


LCD里的摇滚


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射线管显示器。研究人员立即想到,这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,英国国防部指派赫尔大学(University of Hull)的乔治·格雷(George Gray)接受了这个任务,让他找到使LCD在更适宜(并且可用)的温度下工作的办法。他合成出了一种叫做5CB的新分子,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,廉价的手表和计算器仍在使用LCD。同时,5CB的衍生物也直接促进了手机、电脑、电视的诞生。


关键词:化学发明

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