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黄子卿
发布日期:2017-02-08 来源:九三学社中央宣传部
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黄子卿(1900年1月2日—1982年7月23日),字碧帆。出生于广东梅县。物理化学家、化学教育家。1955年当选为中国科学院学部委员(院士)。1953年加入九三学社。九三学社第四、五届中央委员会委员,第六届中央委员会常委。

黄子卿于1900年1月2日出生于广东省梅县一个工厂主家庭。其父经商兼开办工厂。外祖父家系书香门第,藏书甚多,舅父留学日本。黄子卿自幼受外祖父和舅父影响,喜欢读书。1904年黄子卿上私塾,师从潘国卿,潘师见黄子卿小小年纪,已能背诵许多古诗,熟读五经春秋等古籍,视之为神童。

1915年黄子卿考入长沙雅礼中学。4年中学学习,各门功课都是优秀,总成绩名列榜首,获免费奖学金。1919年毕业考入清华学校。1921年结业于清华留美预备班。1922年入美国威斯康星大学。1924年毕业,随即进入康奈尔大学,1925年获理学硕士。同年9月,入麻省理工学院攻读博士学位,师从DA麦金尼斯,从事电化学研究。他改进了界面移动法测定电解质溶液中离子迁移数的实验装置,于1927年在《美国化学会志》上发表了《界面移动法测定迁移数(V1)——试验技术的进一步改进》论文。1927年,因经济来源的暂时困难,黄子卿被迫中途停学回国。1928年,黄子卿在北平协和医学院生物化学系任研究助理,在生物化学家吴宪领导下进行蛋白质变性研究。他制备了酸、碱或尿素作用下变性的蛋白质,利用渗透压测定了变性蛋白质的分子量。他们于1930年在《中国生理学杂志》上发表了《蛋白质之变性作用(Х)——变性卵清蛋白与高铁血红蛋白在浓尿素溶液中之渗透压力》这一研究成果。这项工作在当时得到较高的评价。1929年9月,黄子卿被清华大学聘为化学系教授。1934年6月,黄子卿再度赴美国麻省理工学院深造,在麻省理工学院跟随著名热力学家JA贝蒂进行热力学温标的实验研究。

当时,水的冰点已被公认为热力学温标的定点,黄子卿的工作是测定水的三相点室与冰点室温度的差值。这是一项再测定工作,即要求较前人工作有更高的精确度。黄子卿细致地对水样进行处理,将可能存在的杂质影响,温度、压力测定值的校正,以及其他因素的影响,都做了严格的处理和评估,提高了当时这类测量研究的水平。这项工作的具体内容是:

为得到精确的冰点室固—液平衡温度tic,他们仔细计算了大气压及水液面高度产生的附加压力对水凝固点的影响,并作了压力校正;在测定水样的电导时,他们把杂质看作NaCl,估计水样中杂质含量,按稀溶液的依数性,计算杂质引起的凝固点降低;在严格固定的条件下,用空气饱和电导水,多次取代冰点室中的水样,使其中空气含量固定,这样得出冰点室的平衡温度为:

tic=-129×105(P-760)-0072×105h-42(Lic-09×106)

式中P为大气压,h为水面高度,Lic为冰点室水样的电导率。

三相点室经蒸气吹扫和严格清洗后,以电导水作水样,并经氢氧化钡处理脱去CO2,在真空系统中蒸馏、转移并封装入三相点室。测量三相点室平衡温度ttc后,再测量该水样的电导率,按稀溶液依数性作凝固点降低校正。因此,三相点室的平衡温度为:

ttc=ttp-0072×105H-42Ltc

式中H为三相点室液面高度,Ltc为三相点室中水样的电导率,ttp为水的三相点。

将三相点室与冰点室浸入冰水浴中,用铝箔包裹三相点室以消除微小的辐射影响,用48个接点的铜(No36)-康铜(No30)热电偶分8组测量三相点室与冰点室的浊差θ=t

tc-tic。由此计算得出水的三相点温度为000980±000005℃,这项工作是黄子卿博士论文的一部分。他于1935获美国麻省理工学院哲学博士学位。同年回国,继续在清华大学任教。黄子卿在清华大学继续进行电化学研究。他一方面考察了压力对铁在碱性介质中钝性的影响,另一方面开始研究溶液中反应速率的介质效应和非电解质溶度的盐效应。指导研究生用电导法研究了乙酸甲酯在水-二氧六环混合溶剂中的皂化反应动力学,得出此双分子反应的反应速率常数随二氧六环摩尔分数呈线性增加的经验规律。这项工作因抗日战争爆发而中断。到20世纪50年代初,黄子卿在清华大学再度进行乙酸乙酯在水-二氧六环混合溶剂中的皂化反应动力学研究,得出在同一温度下反应速率常数随溶剂介电常数下降而变小、温度越高变化越快的结论,并研究了反应活化能与溶剂组成、介电常数的关系。在研究速率常数和活化能的基础上,他们又对前人关于溶液中离子与分子反应的3个反应速率理论作了检验与评价。

20世纪30年代,盐水体系中非电解质活度系数的理论处理有了一定基础。当时,黄子卿认识到溶液研究的深入在于进一步了解溶液中分子(包括离子)间相互作用的机制,盐-水-非电解质三元系的性质变化具有反映此项本质问题的丰富内涵。为此,黄子卿在1936—1937年进行了非电解质溶度的盐效应研究,他首先测定了25℃时一些盐对间-硝基苯甲酸在水中溶解度的盐效应,得出近似符合德拜—麦考雷和德拜盐析理论的关系式,求得近似的盐析常数。此项研究由于日本侵华而中断,研究论文于1940年完成,1947年才问世。在这篇论文中,他注意到NaCl和KCl造成间-硝基苯甲酸盐析,而KBr和KNO3造成其盐溶。这是只考虑静电作用的德拜—麦考雷和德拜盐析理论所无法解释的。黄子卿等人开始对盐效应进行系列研究,发表了一大批论文,提出了盐效应的机制。后来的一系列研究进一步积累了一些非电解质—盐—水体系性质的实验规律,检验了盐效应的理论机制。1956年黄子卿应邀赴民主德国讲学,系统介绍了他的盐效应机制,受到同行的重视。

20世纪60年代,黄子卿等人对邻-、间-、对-三种硝基苯甲酸做了系统全面的研究。研究结果表明,非电解质周围“冰山”的形成,离子与水的相互作用,离子对水的结构、对由氢键形成的水的四面体串群结构的影响等因素,都对非电解质分子—离子—水三者在溶液中的相互作用产生影响。比较三种异构体,发现在同一盐中它们的盐析常数颇为接近。

三种硝基苯甲酸的偶极矩相近,它们的盐析常数也相近。为进一步考察非电解质偶极矩对盐效应常数的影响,黄子卿选择了偶极矩差别很大的邻-、间-、对-二氯苯作为对象,研究其盐效应。根据静电作用理论,偶极矩越大,盐析常数越小。由于分光光度法测定二氯苯浓度的实验精度限制,结果只在可疑数字一位上显示偶极矩大小的次序。黄子卿出于谨慎而未下肯定结论,但他按BE康韦(Conway)等人的盐效应公式计算二氯苯3个异构体的盐效应常数,比其他盐效应理论的计算值更接近实验测定值。

为突出显示非静电力对离子溶液性质的作用,较低介电常数的非水溶剂的离子溶液是更恰当的研究体系。20世纪60年代初,这类体系基础研究的报道还很少,黄子卿当即指导开展了“电解质—非水混合溶剂体系”的研究。1965年完成了“电解质在混合溶剂中活度系数和溶剂化数的研究”这项工作。由于“文化大革命”,研究文章直到1980年才得以发表,文中报告了一组电解质在含甲醇二元溶剂中的溶度,提出了简单溶剂化模型及其检验公式,并给出了一个估算这类体系中离子溶剂化数的方法,此工作得到国内外同行的重视。

黄子卿在执教的55年中,曾讲授过物理化学、化学热力学、统计力学、溶液理论等多门课程。他编撰的《物理化学》是我国首部中文物理化学教材,对提高物理化学教学质量起了较大的作用。黄子卿积数十年讲授溶液理论课的经验,综合自己长期从事溶液理论研究的成果,于1964年和1983年先后出版了《电解质溶液理论导论》的初版和修订版,以及《非电解质溶液理论导论》等两本专著。其中《电解质溶液理论导论》修订版获1988年全国高等学校优秀教材奖。黄子卿一生非常重视实验在化学中的作用。他认为物理化学虽是化学中理论性较强的学科,但它和化学其他各分支学科一样,是一门实验科学,实验与理论相比,实验更为重要。因此,他谆谆教导学生,要重视科学实验,要一丝不苟,严格可靠。

黄子卿自1951年开始连续被选为中国化学会第16届至20届常务理事和第20届副理事长;1953年他加入九三学社,并历任九三学社中央委员会委员、中央委员会常委;1955年当选为中国科学院学部委员(院士);他曾任第二届至第五届全国政协委员。

主要论著

1McInnes D A,Counerthwaite I A,Huang T C,Moving Boundar y Method for Determining Transfering Numbers (VI)——Further Developments in Exp erimental Technic,JACS,1927,49:1710~1717.

2Huang T C,Wu H Studies on Denaturation of Proteins(X) ——Osmot ic Pressure of Denatured Egg Elbumin and Methemoglobin in Concentrated Urea Solu tion,Chinese J Physiol,1930,4:221~230.

3Huang TC,The General Equations of Energy and Entropy of Gases,Phys Revs,1931,37:1171~1174.

4Huang TC,The General Equations of Energy and Entropy,Sci RepNatlTsing Hua Univ,1931,1:93~102

5Su KC,Huang TC,The Joule—Thomson Effect and Heat Capacity at  Constant Pressure for Ammonia,JChinese ChemSoc,1933,1:1~9.

6Huang TC,Sung KP,Parachor of Esters of or Thoformic Acid,J Chinese ChemSoc,1934,2:1.

7Huang TC,Effect of Pressure on the Passivity of Fe Powder in Alkal i Median,JChinese ChemSoc,1936,4:406~412.

8Beattie J A,Huang TC,Benedict M,An Experimental Study of th e Absolute Temperature Scale,(V)——The Reproducibility of the Ice Point and th e Triple Point of Water,——The Temperature of the Triple Point of WaterProc AmAcadArts Sci,1938,72:137~155.

9Tzu-Ching Huang,Ho-Sheng Hsihe(谢和声),The Kinetics of Saponificatio n of Methyl Acetate in Dioxane—Water Mixture at 25℃,JChinese ChemSoc,1 939,7:1~13.

10Huang TC,Chu JY,Han STSalt Effects of Solubilities of Met a-nitrobenzoic Acid in Water,Science Report NatlTsing Hua Univ.,1947,4:268~ 277.

11黄子卿、王安周,乙酸乙脂在二氧六环和水的混合溶液中皂化反应速度的研究 ,化学学报,1954,20:13~45。

12Huang TC,Yang WC,Studies on the Activity Coefficients of Non electralyte in Aqueous Salt Solution,Ⅰ The Effect of Cobaltammines on the Solu bilities of N-Valeric Acid in Water,Scientia Sinica,1956,V:61~72.

13黄子卿,物理化学,高等教育出版社,1956。

14黄子卿、李卓美,在盐的水溶液中非电解质的活度系数的研究(Ⅱ),脂肪酸盐 和季胺盐对于萘在水中溶度的影响,化学学报,1958,24:17~186。

15黄子卿、尹亨镇、杨文治,在盐的水溶液中非电解质的活度系数的研究(Ⅲ), 脂肪酸盐对正乙酸在水中溶度的影响,化学学报,1958,24:338~334。

16Huang TC,Liu RL,Study on the Activity Coefficients of Nonel ectrolytes in Aqueous Salt Solutions,ⅣThe Effect of Inorganic Salts on the S olubilities of Carbon Tetrachloride in WaterScientia Sinica,1961,Ⅹ(6):700.

17黄子卿、杨旦、关宏美、刘瑞麟,在盐的水溶液中非电解质的活度系数的研究 (Ⅴ),无机盐对于邻硝基苯甲酸在水中溶度的影响,化学学报,1963,29:277~283。

18黄子卿,电解质溶液理论导论,科学出版社,1964;修订本,1983。

19黄子卿、谢文蕙,在盐的水溶液中非电解质的活度系数的研究(Ⅵ),二氧六环 在 苯和具大离子的盐水溶液间的分配,化学学报,1965,31:246~252。

20黄子卿、黄志冲等,在盐的水溶液中非电解质的活度系数的研究(Ⅶ),无机盐 对 甲苯在水中溶度的影响,化学学报,1965,31:314~323。

21黄子卿,配位场理论(上),化学通报,1973,(1):45。

22黄子卿,配位场理论(下),化学通报,1973,(2):101。

23黄子卿、杨旦,间硝基苯甲酸在不同温度的盐水溶液中的溶度,中国科学,197 3,2:140。

24黄子卿,非电解质溶液理论导论,科学出版社,1973。

25黄子卿,熔盐结构,科学通报,1975,20:112。

26黄子卿,定标粒子的液体理论,化学通报,1977,(3):155。

27黄子卿、官全根、刘瑞麟,非电解质在盐水溶液中的活度系数研究(Ⅸ),邻、 间、对二苯在盐水溶液中的活度系数;它们的偶极矩对盐效应的影响,化学学报(增刊),19 80:1~10。

28黄子卿、谢文蕙、刘文、刘振义、马殿坤、范启家,在盐的水溶液中非电解质 活度系数的研究(Ⅺ),正丙酸、正丁酸在苯和盐水溶液间的分配,高等学校化学学报,1980 ,1:75~85。

29黄子卿、杨旦,非电解质在水溶液中的活度系数研究(Ⅹ),对硝基苯甲酸在盐 水溶液中的溶解度,化学学报(增刊),1980:11~17。

30Huang TC,Li ZF,Liu RLStudies of the Activity Coefficien ts and Solvation Numbers of the Electrolytes in Mixed Solvents——Systems of Sal ts,Methanol and Nonelectrolytes,Scientia Sinica,1980,ⅩⅩⅢ(5):590~606.