重庆工商大学环境与生物工程学院

1. 诺贝尔化学奖之启迪 重庆工商大学环境与生物工程学院 主讲：方明建

2. 诺贝尔化学奖的启迪

3. 诺贝尔化学奖之启迪 诺贝尔奖是当今世界最享盛誉, 最具权威性, 全球性的国际大奖, 它对世界科技进步和社会发展起着极大的推动作用, 它所表彰的科学成就, 堪称二十世纪人类智慧之灵光.

4. 本讲内容: • 一.诺贝尔生平简介 • 二.诺贝尔奖概况 • 三.诺贝尔化学奖述评 • 四.诺贝尔化学奖举例 • 五.群星荟萃,光彩照人 • 六.诺贝尔科学奖留下的遗憾 • 七、中国科学家与诺贝尔科学奖 诺贝尔化学奖的启迪

5. 一、诺贝尔生平简介 • Alfred Bernhard Nobel(1833.10.21~1896.12.10） • 瑞典著名的化学家, 工程师和实业家, 炸药及其它威力更大的炸药的发明人, 诺贝尔奖金的创立者. 诺贝尔化学奖的启迪

6. 出生日期: 1833年10月21日 出生地:瑞典，斯德哥尔摩 父亲: 伊曼纫尔·诺贝尔(Immanuel Nobel), 机械师兼建筑师, 富创造发明. 母亲: O.鲁德贝克，瑞典著名科学家

7. A. Nobel出生不久, 家遇火灾, 倾家荡产, 1842年跟随父母移居俄国圣彼德堡. 主要靠家庭教师教育, 16岁的Nobel显示出化学才能, 并掌握了除瑞典母语以外的英,法,德,俄等国语言. 17~19岁, 到德,法,意和美国作了两年学习性旅行, 继而在美国铁甲舰“蒙尼陀”号的建造者J.埃里克森指导下工作4年. 后回圣彼德堡,在其父的工厂里工作, 直到1859年该厂破产, 重返瑞典.

8. 1864年, Nobel的划时代发明—发火器获得一项专利. • 1867年(英)和1868年(美), 黄色炸药取得专利. 并在采矿, 筑路, 隧道爆破等方面引发了巨大变革. • 1875年, 另一种威力更大的炸药爆炸胶获专利. • 1887年发明并制成硝化甘油无烟火药. 诺贝尔化学奖的启迪

9. Nobel的发明, 迅速转化为生产力, 直接应用于工业. • Nobel是建立跨国公司的先驱. • Nobel在20多个国家建立了90多个工厂和公司. 诺贝尔化学奖的启迪

10. 当今许多化学方面的领导企业,都可寻根于诺贝尔本人当初所建公司.当今许多化学方面的领导企业,都可寻根于诺贝尔本人当初所建公司. 诸如: 英国 帝国化学工业公司 德国 诺贝尔炸药公司 瑞典 诺贝尔工业公司

11. 诺贝尔的一生,是创造与发明的一生, 他发明与改进了炸药; 他开发了橡胶,人造革等合成材料; 他致力于无线电通讯,安全警报系统等的研究. • 据不完全统计,Nobel所获专利达355项,其中炸药方面的有129项. 诺贝尔化学奖的启迪

12. Nobel 奔波于世界各地, 在为科学, 工业和社会作出重大贡献的同时, 创造和拥有巨大财富. • 1896年Nobel积劳成疾, 晚年患冠状动脉硬化症. 12月10日在意大利桑利莫的家中与世长逝, 享年63岁. 29日安葬于斯德哥尔摩市郊. 诺贝尔化学奖的启迪

13. Nobel向来为科学和慈善事业慷慨捐款. 大部分财产交付信托, 设立奖励基金. 临终遗言, 又把约920万$遗产几乎全放入基金. 后来成为了国际上最高荣誉的诺贝尔奖金. 诺贝尔化学奖的启迪

14. Nobel的品格及爱好 • 为发明,不畏艰险,勇于创新,素有“科学狂人”之称. • 为科学,执着追求,临终前仍不忘为科学做贡献. • 具隐士气质,不喜颂扬. • 热爱文学,尤其崇拜英国浪漫主义诗人雪莱. 写过小说和剧本,如《兄弟和姐妹》,最快乐的非洲》和《专利细菌》(讽刺喜剧)等. 诺贝尔化学奖的启迪

15. Nobel的品格及爱好 • 热爱和平,反对战争. • 自幼体弱,性格内向,富于幻想. • Nobel曾悲观地自述道:“A.Nobel有一半的生活是悲惨的.在他出世的第一声大哭之时,就应由一位仁慈的医生将他窒息而死.” 诺贝尔化学奖的启迪

16. Nobel的品格及爱好 • A. Nobel成功之处在于, 把两种才能—科学家的洞察力和创造精神与具有崇高理想的国际企业家的远见—集于一身. • A. Nobel伟大之处在于, 生前不扬名, 生后为他人…… 诺贝尔化学奖的启迪

17. 二、诺贝尔奖概况 1. 诺贝尔奖的创立根据A.B.Nobel遗嘱设立基金. 每年由4个机构(瑞典3个, 挪威1个)颁发. 1901年12月10日(逝世5周年)首次颁发. 2. 诺贝尔奖的项目 诺贝尔化学奖的启迪

18. 奖项颁奖机构 1.物理学奖 瑞典皇家科学院 2.化学奖 瑞典皇家科学院 3.生理学或医学奖 瑞典皇家卡罗林外 科医学研究院科学院 4.文学奖 瑞典文学院 (以上均在斯德哥尔摩) 5.和平奖 挪威议会任命的五 人评委会(在奥斯陆) 6.经济科学奖* 由瑞典银行于1968年增 设,1969年首次颁发

19. 3. 诺贝尔奖的管理 • 诺贝尔基金会是基金的合理法人和管理者. • 每项奖, 颁赠金质奖章一枚, 奖状一张,奖金一笔, 奖金数额视基金会收入而定, 约为英镑11000~30000.(1998年约15万瑞典克朗) • (1996年化学奖110万$/3人） 诺贝尔化学奖的启迪

20. 日程: a) 上一年秋发出提名候选人的请柬(只对个人). b) 当年2月1日前书面提交候选人名单. c) 9 ~ 10月初, 评委会将推荐书提交授奖机构. d) 11月15日以前, 授奖机构作出最后决定. e) 12月10日举行隆重的颁奖仪式. 诺贝尔化学奖的启迪

21. 诺贝尔化学奖的启迪

22. Professor Ding Tingzhen On behalf of the Royal Swedish Academy of Sciences we, as members of the Nobel Committee for chemistry, have the honour of inviting you to submit proposals for the award of The Nobel Prize in Chemistry for 1998 诺贝尔化学奖的启迪

23. 授奖只对个人,但和平奖可以发给机构. • 一笔奖金,或全发给一个人,或由2个(多人)分享. • 若获奖者谢绝或未领取奖金,则奖金退回基金会,而获奖者仍可列入获奖名单(注明“拒受奖金”) • 奖金授予 “对人类作出最大贡献的人”, “而不论其国籍,种族,宗教信仰或意识形态.” 诺贝尔化学奖的启迪

24. 三、诺贝尔化学奖述评 从1901年至1999年Nobel化学奖共颁发了90次, 129人获奖. 纵观获奖的研究成果, 有以下诸多特点： • 两个阶段,两个研究中心(如图所示) 诺贝尔化学奖的启迪

25. 1. 1901~1945年欧洲为中心 诺贝尔化学奖的启迪

26. 2. 1946~1988年美国为中心 诺贝尔化学奖的启迪

27. 反映现代化学的发展特点 • 1901~1998 化学分支学科获奖情况(重叠统计) • 学科 获奖次数 获奖率(%) • 生物化学 32 36 • 有机化学 22 25 • 结构化学 22 25 • 物理化学 20 22 • 理论化学 17 19 诺贝尔化学奖的启迪

28. 学科 获奖次数 获奖率(%) 无机化学 13 14 研究方法 13 14 放射化学 9 10 分析化学 5 6 仪器研究 5 6 元素发现 5 6 环境化学 1 1

29. 生命科学领域, 化学屡建奇功 • 生命化学获奖占1/3以上. 主要在以下几方面: • (1) 生命活性大分子的分离, 结构测 定和化学合成 • (2) 酶化学 • (3) 遗传物质的发现与结构分析 • (4) 某些生命过程的研究 诺贝尔化学奖的启迪

30. 创造分子,魅力无穷 　仅有机合成(包括合成理论)获奖数占1/4, 加上无机合成(配合物)获奖率则更大. • 例如: Diels-Alder双烯合成, (Cp)2Fe夹心化合物, 冠醚穴醚, 血红素, B12, 尼龙66等等的合成. • 分子的设计与制备, 始终是化学魅力与威力之所在. 诺贝尔化学奖的启迪

31. 学科交叉,硕果累累 • “伍德沃德—霍夫曼规则”的提出,成功指导VB12的全合成. • R.B.Woodward (1917~1979)获1965年化学奖. • R.Hoffmann (1937~ )获1981年化学奖, 他即是化学教授, 又是物理学教授. 诺贝尔化学奖的启迪

32. 1985年化学奖授予了 数学家 H.A.Hauptman 和 物理学家, 化学家 J.Karle 表彰他们共同研究的X-射线测定晶体和分子结构的方法.

33. 方法创新, 手段先进, 成绩卓著 • 例如: 极谱, 色谱, 核磁共振谱, 同位素示踪法, X-射线单晶衍射, 激光技术, 分子束技术, STM技术, 飞秒(10-15s)分辨技术等. • 理论建树, 化学增辉 • 例如: 分子结构(量子化学,分子建模)化学反应(链反应, 超快速反应,电子 转移反应机理)非平衡态热力学(耗散结构理论)前线轨道, 分子轨道守恒 等瓣相似…… 诺贝尔化学奖的启迪

34. 综上所述, 现代化学研究的若干特点： 宏观与微观结合 实验与理论并重 结构—性能—功能统一

35. 四、诺贝尔化学奖举例 • 1996年 Robert F. Curl, Jr., Harold W. Kroto, and Richard E. Smalley for their discovery of fullerens.（发现碳的球状结构） • (三人共享1.1百万$奖金, 交叉学科, 科学意义-理论价值-应用前景, 研究热潮持续十余年, 方兴未艾) 诺贝尔化学奖的启迪

36. 1992年诺贝尔化学奖授予 Rudolph A.Marcus for his contributions to the theory of electron transfer reactions in chemical system.（因在化学体系电子转移反应理论的贡献而获奖） • R.马库斯(1923~ )出生于加拿大, 美国化学家, CIT化学讲座教授. • 1956年提出电子转移理论, 并不断完善它. 诺贝尔化学奖的启迪

37. 1964年 提出电子转移模型 (电子转移反应速度常数的数学表达式, 传递能垒的两个组成部分) 1980~1990年 理论得到实验的验证.日益受到重视. 为光诱导电子转移反应, 光合作用, 蛋白质的redox反应等提供最有价值的理论基础.

38. Frederich Sanger (F.桑格1918~ ) • 英国生物化学家. 1939年获剑桥大学工程学学士学位, 1943年获Ph. D., 毕业后在剑桥医学研究会分子生物学实验室工作. 两度Nobel化学奖的唯一得主(1958年和1980年). • For his work on the structure of proteins, especially that of insulin; and the contri-butions concerning the determination of base sequences in nucleic acids. 诺贝尔化学奖的启迪

39. 近几年的Nobel Prize in Chemistry • 1995 Crutzen克罗岑, Molina莫利纳, Roowland罗兰 • 发现臭氧层的破坏 诺贝尔化学奖的启迪

40. 1996 Curl柯尔, Kroto克罗托, Smalley斯摩利 • C60的发现，碳的球状结构 诺贝尔化学奖的启迪

41. 1997 Boyer博也, Walker沃克, Skou 斯科 • 发现ATP（三磷酸腺苷）合成酶, 离子泵 诺贝尔化学奖的启迪

42. 1998年 • W.Kohn科恩, J.A.Pople波普尔 • Quantum Chemistry • 密度泛函理论 诺贝尔化学奖的启迪

43. 1999年 • A.H.Zewail 泽韦尔 • Femtochemistry • 千万亿分之一焦耳 诺贝尔化学奖的启迪

44. J. Heeger黑格 G. MacDiarmid 麦克迪尔米德 Hideki Shirakawa 白川英树 2000年因发现和发展了导电高聚物而获奖 诺贝尔化学奖的启迪

45. 五、群星荟萃,光彩照人 —珍惜诺贝尔得主留下的精神财富 范特霍夫(Jacobus Hendricus van’t Hoff)(1852~1911) —首届(1901年)诺贝尔化学奖荣获者

46. 1852.8.30 生于荷兰,长于农村,由祖父母抚养. • 1871年 中等工程专科学校毕业,同年进入莱顿大学数学系 • 1872~1874 转入波恩大学,师从凯库勒(F.A. KeKule) 学习化学 • 1874年 在巴黎大学师从化学家沃慈,同年在乌特勒克大学获Ph. D. 诺贝尔化学奖的启迪

47. 1877 任阿姆斯特丹大学化学讲师 • 1878 任化学教授,兼化学系主任 • 1887 任德国莱比锡大学物理化学教授 • 1896~1911 柏林大学物理化学教授 • 1900 选为德国化学会会员 • 1911.3.1 在柏林逝世 诺贝尔化学奖的启迪

48. 主要学术成就 • 1874 “对于氰醋酸和丙二酸性质的新认识”(博士论文) • 1874 “论原子在空间的排列”(荷兰文,11页,第一篇论文) • 1875 “发展三维化学结构的新认识”(法文,并译为德文) 提出碳原子正四面体构型理论,奠定立体化学基础 诺贝尔化学奖的启迪

49. 主要学术成就 • 1878 《有机化学概论》 • 1884 《化学动力学研究》 • 1885 《化学平衡定律》 • 1886 “气体体系或稀溶液中的化学平衡”(获诺贝尔化学奖的主要研究成果) 把植物生理学上的渗透慨念和物质在溶液中的状态联系起来，提出溶液渗透压的动力学定律。 诺贝尔化学奖的启迪

50. 主要学术成就 • 1887 《稀溶液理论基础》 • 1891 “空间化学” • 1901 《立体化学基础》 • 1903 《在科学应用中的物理化学》 诺贝尔化学奖的启迪