碳化Ge合成實驗報告 |
送交者: 小樓一夜聽春雨 2009年07月27日19:34:57 於 [戀戀風塵] 發送悄悄話 |
文學家說,人生就是一本攤開的大百科全書,每個人都會在上面書寫下自己的故事。所不同的是,理性者寫的是小說,感性者寫的是詩歌,文盲者寫的是流水賬。有的人的故事是悲劇,有的人的故事是喜劇;有的人的故事是武俠小說,有的人的故事則是色情小說。 美術家說,人生就是一幅攤開的巨大的畫冊,每個人都可以在上面塗抹下自己的一筆。理性者選擇的是油畫,感性者選擇的是水墨畫,不學無術者選擇的是粉筆畫。有的人喜歡畫風景,有的人喜歡畫人體;有的人畫的是百鳥朝鳳圖,有的人畫的是小雞啄米圖。 數學家說,人生就是一道道幾何拓撲曲線,每個人都在自己的軌跡上遊走穿梭。所不同的是,理性的人常走的是直線,感性的人常走的是曲線,傻瓜走的是隨機線。有的人的線會相交,有的人的線卻永遠平行,有的人的線一直都在向前,有的人的線則是在不斷地重複畫圓圈。 化學家說,人生就是一次奇妙的化學反應,每個人時時刻刻都在於不同的人接觸碰撞與邂逅。所不同的是,有些邂逅會產生一段美麗的緣,有些碰撞會引發一次化學反應,有些則什麼都不會發生,大家各自繼續着下一次的碰撞與邂逅。有的人像自由基般反應活性很高,有的人像惰性氣體般極難反應,還有的人則像催化劑般喜歡幫助別人發生反應。有的人發生的是聚合反應,有的人發生的是分解反應;有的人的反應是鏈式熱核聚變反應轟轟烈烈過把癮就死,有的人的反應則是半衰期極長的放射性物質衰變反應細水長流不泛起一絲波瀾。
作為一個準化學家,我心裡一直都深藏着一個夢想,就是像要合成一種前所未有的物質。自從我來到大阪工作,這個夢想已經困擾了我整整一年零兩個月又3天,有時候甚至會為之魂牽夢繞以至於茶飯不思夜不成寐。這種夢想中的物質,我稱她為GeC—碳化Ge。 C,中文稱為碳,是第四主族的元素,一共有四個價電子,通常可以形成四個穩定的共價鍵。雖然反應活性中等,但是可以通過四個共價鍵的各種異構化,形成龐大的衍生化合物。碳是一種非常奇妙的物質元素,雖然自身黑乎乎的其貌不揚,但是“腹有史書氣自香”,從自然界最硬的金剛石,到各種奇妙的足球烯,納米管結構,都是由碳這種元素構成的,他也是生化體系中最重要最基本的元素。巧合的很,另一個反應物Ge,也是屬於第四主族的元素。但是她的性質卻與碳截然不同--她已經屬於金屬性物質了。Ge自身也有四個價電子,可以失去這四個價電子而形成穩定的正四價的離子鍵,卻難於形成穩定的共價鍵型化合物了。Ge具有異常美麗的銀白色的金屬光澤,常態下很穩定,不易發生化學反應。 在我的想像中,碳化Ge,將會是一種前所未有的新型而奇妙的化合物。她應該同時兼具Ge與碳這兩種元素的所有優點,既具有Ge的美麗的金屬光澤,又具有碳的各種奇妙的性能。Ge和碳,會以一種穩定的成鍵方式結合在一起,擁抱彼此,直至各自的死亡衰變人生終結的來臨。
懷抱着這一種夢想,我開始着手努力,試圖去尋找一種合適的反應路線來合成她。我查閱了大量的文獻和書籍,同時諮詢了大量的合成化學家們的意見和建議。相當令人沮喪的是,大多數的磚家們都不看好這個化學反應--這兩種物質元素非常難以發生反應結合在一起。他們建議我不如去另外合成一種物質,比如說碳化鋰,或者碳化硅之類的。當然也有一些磚家鼓勵我說,雖然這個化學反應很有難度,不過不妨當作一次挑戰自我的機會。如果合成出來了,沒準可以獲得提名諾貝爾獎。 雖然受了磚家們的磚頭猛砸,我仍然沒有放棄自己心中的夢想。我於是在獨自摸索中蹣跚前行。 我首先假設了碳和Ge發生的是一次簡簡單單的氣相分子的元反應,只需要通過一次單一的化學碰撞的反應步驟,就可以讓二者之間的反應得以順利進行下去。基於這個簡單樸素的元反應原理,我開始尋找讓他們能夠發生碰撞反應的各種機會。可惜平凡人生總是平淡如水,缺乏足夠的激情,反應也缺乏足夠的動力,雖然發生了多次的碰撞,卻完全沒有的到預期的結果—碳仍然是碳,Ge也仍然是Ge。 莫非,假設有誤,這並非簡簡單單的氣相分子的碰撞反應?畢竟每個人在社會上,都處在各種各樣的關係網中,身邊周圍都會環繞着各式各樣的人。因此,兩個孤單分子的邂逅,應該更加類似於溶液中的化學反應,其最主要的特徵就是具有強烈的“籠效應”。籠效應無法簡單而籠統的以好還是不好一言概之。籠效應當然會減少反應物質發生碰撞的幾率,但是有時候她所具有的溶劑效應也會間接的促進化學反應的進行。運用之妙,在乎一心。 我暈!看起來,這個化學反應並非我所設想的那麼簡單啊!我於是去書店裡買回了一本《人生化學反應大全》,想要從中尋找到一些有益的借鑑和啟發。書上說,任何一個貌似簡單的化學反應,其實都有着比較相當複雜的反應機理。大量的化學反應事實統計結果顯示,對於絕大多數的化學反應,都必須使用一些引發劑和催化劑才能夠讓反應得以順利的發生了進行下去。即使是熱力學吉布斯自由能變為負數的化學反應,也往往需要催化劑來降低反應的化學勢壘,否則反應是無法自發進行的。當然並非絕對的無法進行。根據統計熱力學的觀點,任何反應都存在一定的概率,只是概率的大小而已。十年修得同船渡,百年修得共枕眠,這已經算是非常大的概率事件了;有些小概率事件甚至必須千年方能等一回。而對於合成反應來說,使用糖(果糖,葡萄糖,糖衣炮彈)或者是二硫碘化鉀(KISS)這兩種物質作為催化劑都是非常合適的。糖的催化性能略低於二硫碘化鉀,但是不容易引發激烈的化學反應,可控程度高;而二硫碘化鉀的催化性能太強,一不小心就可能引起爆炸徹底毀了整個反應,因此添加的時候必須特別的小心和謹慎,掌握好時間和火候最重要。 哦,原來如此!原來我只顧着增加反應物質碰撞的次數,卻忘記了給整個的反應體系裡添加一些催化劑了。 書上還說,對於某些類型的化學反應,有時候是無法直接一步就反應得到產物的,而必須先形成一種過渡態中間產物,然後才能進一步反應生成最終的產物。這種過渡態理論和碰撞理論是相互補充的關係。通常情況下,對於一個未知的化學反應,採用過渡態理論去擬合往往能夠推導出更加精確的結果來。任何反應,她都是要講究循序漸進的。 哦,原來如此!我於是又長了一點知識了。 書上還說,有時候某兩個化學物質無法直接發生反應,這時候不妨讓他們分別與其他物質反應之後,再來進行一次複分解的置換反應,也能得到最終想要的結果。 這個……這個……置換反應?!具體操作起來太複雜,而且具有太多不可控的因素在裡頭了,極其危險,還是把她やめ掉好了。 最近又查閱了文獻,PRL(此PRL非大名鼎鼎的Physical Review Letters,而是People Reaction Letters)上有篇最新的文章報道說,K4構型的碳物質,也具備有金屬性質。 也許,這種金屬性的碳物質,會更容易與Ge發生反應吧?也許,我也應該先把自己的碳元素,在高溫高壓下預處理,改變他的物理性質與化學反應活性,然後再去嘗試與Ge發生化學反應?! 也許,碳與Ge,真的是不適合發生結合反應?但是即便如此,我仍將繼續追逐自己心中的夢想--因為統計熱力學已經告訴我們,沒有什麼事情是絕對的,一切事物都是由概率所決定的。 這是一篇關於合成化學反應的實驗報告。 這又不僅僅是一篇關於合成化學反應的實驗報告。 這是一段關於短暫人生的美麗邂逅的奇妙化學反應的報告。 不論你是否能理解,我們每個人都是漫長人生舞台這一浩大反應體系中的一個小小的反應分子。有時候你能邂逅一段奇緣,遇上另一個合適的反應分子,引發一段或轟轟烈烈驚天動地的激烈反應,或平平淡淡沉靜如水的反應。有些時候,你終自己的一生,也沒法尋找到人生的另一半分子;那麼不妨瀟灑的揮揮手作別昨天,再次踏上漫長的征途,去尋找自己生命中的另一半吧。 |
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