碳化Ge合成实验报告 |
送交者: 小楼一夜听春雨 2009年07月27日19:34:57 于 [恋恋风尘] 发送悄悄话 |
文学家说,人生就是一本摊开的大百科全书,每个人都会在上面书写下自己的故事。所不同的是,理性者写的是小说,感性者写的是诗歌,文盲者写的是流水账。有的人的故事是悲剧,有的人的故事是喜剧;有的人的故事是武侠小说,有的人的故事则是色情小说。 美术家说,人生就是一幅摊开的巨大的画册,每个人都可以在上面涂抹下自己的一笔。理性者选择的是油画,感性者选择的是水墨画,不学无术者选择的是粉笔画。有的人喜欢画风景,有的人喜欢画人体;有的人画的是百鸟朝凤图,有的人画的是小鸡啄米图。 数学家说,人生就是一道道几何拓扑曲线,每个人都在自己的轨迹上游走穿梭。所不同的是,理性的人常走的是直线,感性的人常走的是曲线,傻瓜走的是随机线。有的人的线会相交,有的人的线却永远平行,有的人的线一直都在向前,有的人的线则是在不断地重复画圆圈。 化学家说,人生就是一次奇妙的化学反应,每个人时时刻刻都在于不同的人接触碰撞与邂逅。所不同的是,有些邂逅会产生一段美丽的缘,有些碰撞会引发一次化学反应,有些则什么都不会发生,大家各自继续着下一次的碰撞与邂逅。有的人像自由基般反应活性很高,有的人像惰性气体般极难反应,还有的人则像催化剂般喜欢帮助别人发生反应。有的人发生的是聚合反应,有的人发生的是分解反应;有的人的反应是链式热核聚变反应轰轰烈烈过把瘾就死,有的人的反应则是半衰期极长的放射性物质衰变反应细水长流不泛起一丝波澜。
作为一个准化学家,我心里一直都深藏着一个梦想,就是像要合成一种前所未有的物质。自从我来到大阪工作,这个梦想已经困扰了我整整一年零两个月又3天,有时候甚至会为之魂牵梦绕以至于茶饭不思夜不成寐。这种梦想中的物质,我称她为GeC—碳化Ge。 C,中文称为碳,是第四主族的元素,一共有四个价电子,通常可以形成四个稳定的共价键。虽然反应活性中等,但是可以通过四个共价键的各种异构化,形成庞大的衍生化合物。碳是一种非常奇妙的物质元素,虽然自身黑乎乎的其貌不扬,但是“腹有史书气自香”,从自然界最硬的金刚石,到各种奇妙的足球烯,纳米管结构,都是由碳这种元素构成的,他也是生化体系中最重要最基本的元素。巧合的很,另一个反应物Ge,也是属于第四主族的元素。但是她的性质却与碳截然不同--她已经属于金属性物质了。Ge自身也有四个价电子,可以失去这四个价电子而形成稳定的正四价的离子键,却难于形成稳定的共价键型化合物了。Ge具有异常美丽的银白色的金属光泽,常态下很稳定,不易发生化学反应。 在我的想像中,碳化Ge,将会是一种前所未有的新型而奇妙的化合物。她应该同时兼具Ge与碳这两种元素的所有优点,既具有Ge的美丽的金属光泽,又具有碳的各种奇妙的性能。Ge和碳,会以一种稳定的成键方式结合在一起,拥抱彼此,直至各自的死亡衰变人生终结的来临。
怀抱着这一种梦想,我开始着手努力,试图去寻找一种合适的反应路线来合成她。我查阅了大量的文献和书籍,同时咨询了大量的合成化学家们的意见和建议。相当令人沮丧的是,大多数的砖家们都不看好这个化学反应--这两种物质元素非常难以发生反应结合在一起。他们建议我不如去另外合成一种物质,比如说碳化锂,或者碳化硅之类的。当然也有一些砖家鼓励我说,虽然这个化学反应很有难度,不过不妨当作一次挑战自我的机会。如果合成出来了,没准可以获得提名诺贝尔奖。 虽然受了砖家们的砖头猛砸,我仍然没有放弃自己心中的梦想。我于是在独自摸索中蹒跚前行。 我首先假设了碳和Ge发生的是一次简简单单的气相分子的元反应,只需要通过一次单一的化学碰撞的反应步骤,就可以让二者之间的反应得以顺利进行下去。基于这个简单朴素的元反应原理,我开始寻找让他们能够发生碰撞反应的各种机会。可惜平凡人生总是平淡如水,缺乏足够的激情,反应也缺乏足够的动力,虽然发生了多次的碰撞,却完全没有的到预期的结果—碳仍然是碳,Ge也仍然是Ge。 莫非,假设有误,这并非简简单单的气相分子的碰撞反应?毕竟每个人在社会上,都处在各种各样的关系网中,身边周围都会环绕着各式各样的人。因此,两个孤单分子的邂逅,应该更加类似于溶液中的化学反应,其最主要的特征就是具有强烈的“笼效应”。笼效应无法简单而笼统的以好还是不好一言概之。笼效应当然会减少反应物质发生碰撞的几率,但是有时候她所具有的溶剂效应也会间接的促进化学反应的进行。运用之妙,在乎一心。 我晕!看起来,这个化学反应并非我所设想的那么简单啊!我于是去书店里买回了一本《人生化学反应大全》,想要从中寻找到一些有益的借鉴和启发。书上说,任何一个貌似简单的化学反应,其实都有着比较相当复杂的反应机理。大量的化学反应事实统计结果显示,对于绝大多数的化学反应,都必须使用一些引发剂和催化剂才能够让反应得以顺利的发生了进行下去。即使是热力学吉布斯自由能变为负数的化学反应,也往往需要催化剂来降低反应的化学势垒,否则反应是无法自发进行的。当然并非绝对的无法进行。根据统计热力学的观点,任何反应都存在一定的概率,只是概率的大小而已。十年修得同船渡,百年修得共枕眠,这已经算是非常大的概率事件了;有些小概率事件甚至必须千年方能等一回。而对于合成反应来说,使用糖(果糖,葡萄糖,糖衣炮弹)或者是二硫碘化钾(KISS)这两种物质作为催化剂都是非常合适的。糖的催化性能略低于二硫碘化钾,但是不容易引发激烈的化学反应,可控程度高;而二硫碘化钾的催化性能太强,一不小心就可能引起爆炸彻底毁了整个反应,因此添加的时候必须特别的小心和谨慎,掌握好时间和火候最重要。 哦,原来如此!原来我只顾着增加反应物质碰撞的次数,却忘记了给整个的反应体系里添加一些催化剂了。 书上还说,对于某些类型的化学反应,有时候是无法直接一步就反应得到产物的,而必须先形成一种过渡态中间产物,然后才能进一步反应生成最终的产物。这种过渡态理论和碰撞理论是相互补充的关系。通常情况下,对于一个未知的化学反应,采用过渡态理论去拟合往往能够推导出更加精确的结果来。任何反应,她都是要讲究循序渐进的。 哦,原来如此!我于是又长了一点知识了。 书上还说,有时候某两个化学物质无法直接发生反应,这时候不妨让他们分别与其他物质反应之后,再来进行一次复分解的置换反应,也能得到最终想要的结果。 这个……这个……置换反应?!具体操作起来太复杂,而且具有太多不可控的因素在里头了,极其危险,还是把她やめ掉好了。 最近又查阅了文献,PRL(此PRL非大名鼎鼎的Physical Review Letters,而是People Reaction Letters)上有篇最新的文章报道说,K4构型的碳物质,也具备有金属性质。 也许,这种金属性的碳物质,会更容易与Ge发生反应吧?也许,我也应该先把自己的碳元素,在高温高压下预处理,改变他的物理性质与化学反应活性,然后再去尝试与Ge发生化学反应?! 也许,碳与Ge,真的是不适合发生结合反应?但是即便如此,我仍将继续追逐自己心中的梦想--因为统计热力学已经告诉我们,没有什么事情是绝对的,一切事物都是由概率所决定的。 这是一篇关于合成化学反应的实验报告。 这又不仅仅是一篇关于合成化学反应的实验报告。 这是一段关于短暂人生的美丽邂逅的奇妙化学反应的报告。 不论你是否能理解,我们每个人都是漫长人生舞台这一浩大反应体系中的一个小小的反应分子。有时候你能邂逅一段奇缘,遇上另一个合适的反应分子,引发一段或轰轰烈烈惊天动地的激烈反应,或平平淡淡沉静如水的反应。有些时候,你终自己的一生,也没法寻找到人生的另一半分子;那么不妨潇洒的挥挥手作别昨天,再次踏上漫长的征途,去寻找自己生命中的另一半吧。 |
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