基本介紹中文名:赫爾曼·施陶丁格國籍:德國出生地:德國沃爾姆斯出生日期:1881年去世日期:1965職業:化學家畢業院校:慕尼黑大學、哈勒大學主要成就:提出大分子概念。
1953諾貝爾化學獎
高分子化學博士生導師:丹尼爾·福爾蘭德爾博士學生:Lavoslav Ruzhichka性別:男生活經歷、主要成就、理論回應、辯論問題、最終結果、諾獎、高分子化學、高分子科學創始人、高分子定義、研究歷史、研究難點、生活經歷1881 3月23日，海爾曼·施陶丁格出生於德國弗默斯。他的父親是壹位新康德主義哲學家，所以他從小就受到各種新哲學思想的影響，他熱衷於新事物。在科學推理和思維上，他能擺脫傳統觀念的束縛，善於把復雜的東西理出頭緒，找到重點，提出新的觀點。赫爾曼·施陶丁格(hermann Staudinger)在中學時就對植物學產生了濃厚的興趣，所以中學畢業後，他考上了哈勒大學學習植物學。這時，壹位洞察科學發展的朋友向父母建議，最好讓斯托丁格先打下紮實的化學基礎，再進入植物學領域。這個中肯的建議被采納了。利用父親轉學到達勒姆壹所大學任教的機會，施陶丁格也來到該市的工業大學學習化學。從此，施陶丁格與化學結下了不解之緣。1903年完成不飽和化合物丙二酸酯的畢業論文，大學畢業。然後他來到了斯特拉斯堡，師從著名的有機化學家泰爾。1907年完成了關於實驗中發現的高活性烯酮的博士論文，獲得博士學位。同年，他被聘為卡爾斯魯厄工業大學副教授。五年後，他被丘裏奇的聯邦理工大學任命為化學教授。他在這裏教書14年。在此期間，他的教學和研究使他熟悉了化學的各個領域，尤其是有機化學和壹些新的理論，為他順利從事科學研究打下了堅實的基礎。在此期間，他致力於上述關於聚合物組成和結構的學術爭論。1926年，為了有更多的時間，他進行了更多的實驗來驗證自己的大分子理論，他被聘請來到布列斯科的弗賴堡專心科研。他在弗賴堡度過了余生，在這裏完成了許多重要的科研成果。施陶丁格在高分子科學研究取得成功後，開始按照自己早期的思路，逐漸將研究重點轉移到植物學領域。事實上，他在選擇高分子學科時，就考慮到了它與植物學的密切關系。在1926中，他預言大分子化合物將在生物體內發揮重要作用，尤其是蛋白質等化合物。他很自然地將大分子的概念介紹給生物化學家和他的妻子，植物生理學家瑪格達·福特，以研究大分子和植物生理學。為了證明大分子也存在於動植物等生物體內，他們認為最好能找到除粘度法之外的其他方法來證明大分子的存在和形式。經過兩年多的努力，他們終於利用電子顯微鏡等現代實驗觀察手段，證明了生物記憶中存在大分子。不幸的是，這項重要的工作被希特勒法西斯上臺和第二次世界大戰打斷，斯陶丁格的研究所被戰爭摧毀。二戰剛結束，施陶丁格就總結了自己之前對生物有機物中大分子的研究。65438-0947出版了《大分子化學與生物學》壹書。在本書中，它試圖描述分子生物學的概況，為這壹邊緣學科的建立和發展奠定基礎。為了配合高分子科學的發展。65438-0947主持編輯專業雜誌《高分子化學》。晚年，他的興趣主要在分子生物學的研究上。由於年事已高，成就不多，但培養了很多高分子研究方面的人才。1965年9月8日，施陶丁格安然辭世，享年84歲。主要成果理論從65438年回響到0922年，施陶丁格進壹步提出聚合物由長鏈大分子組成的觀點，動搖了傳統膠體理論的基礎。膠體理論家堅持認為，天然橡膠是通過部分價鍵締合的，這種締合歸因於異戊二烯的不飽和狀態。他們自信地預測，橡膠的氫化會破壞這種關聯，產物會是低沸點低分子量的烷烴。鑒於此，施陶丁格研究了天然橡膠的氫化過程，結果是氫化橡膠代替了低分子量烷烴，氫化橡膠和天然橡膠在性質上幾乎沒有區別。這個結論堅定了他的信念，即天然橡膠是由長鏈大分子組成的。後來，他將研究成果推廣到多聚甲醛和聚苯乙烯，指出它們的結構也是共價鍵形成的長鏈大分子。霍姆斯·施陶丁格的觀點繼續遭到膠體理論家的激烈反對，有學者曾勸道:“拋開大分子的概念！不可能有大分子這種東西”但施陶丁格沒有退縮；他更加認真地對這個課題進行了深入的研究，堅信自己的理論是正確的。因此，他在1924和1926年舉行的德國自然史和醫學會議上，以及在1925年舉行的德國化學學會會議上，詳細介紹了他的大分子理論，並與膠體理論家進行了面對面的辯論。爭論主要圍繞兩個問題:壹是施陶丁格認為聚合物溶液的粘度可以轉化為其分子量，分子量可以決定它是大分子還是小分子。膠體理論家認為粘度和分子量沒有直接關系。當時由於缺乏必要的實驗證明，施陶丁格處於被動和劣勢。施陶丁格沒有猶豫，而是通過反復研究，最終建立了粘度與分子量的定量關系，這就是著名的施陶丁格方程。另壹個爭論的問題是聚合物結構中的晶胞和它們的分子之間的關系。雙方都用X射線衍射觀察纖維素，都發現單體(小分子)非常接近細胞大小。雙方對此的看法完全不同。膠體理論家認為，壹個晶胞就是壹個分子，晶胞通過晶格相互聯系形成聚合物。施陶丁格認為，細胞大小與聚合物本身的大小無關，壹個聚合物可以穿過很多個細胞。對同壹個實驗事實有不同的解釋，說明有壹個正確的解釋和壹個正確的實驗是很重要的。科學判斷是實驗事實。就在雙方爭論不休的時候，瑞典化學家斯維德伯格等人在1926設計了壹臺超速離心機，並用它來測量蛋白質的分子量，證明了聚合物的分子量確實從幾萬到幾百萬不等。這壹事實成為大分子理論的直接證據。達姆施塔特的最終結果事實上，參與這場辯論的科學家們都是嚴肅而熱情友好的。為了追求科學真理，他們都投身於嚴謹的實驗研究，尊重客觀的實驗事實。當很多實驗逐漸證明施陶丁格的理論更符合事實時，支持施陶丁格的隊伍也壯大了。到1926的化學會議時，大分子的概念已經得到與會者的壹致認可。在大分子理論被接受的過程中，原大分子理論的兩個主要反對者——單胞理論的權威馬克和米娜，在1928中公開承認了自己的錯誤，並高度評價了施的出色工作和毅力，還幫助施陶丁格完善和發展了大分子理論。這才是真正的科學精神。獲得1932諾貝爾獎，施陶丁格總結了他的大分子理論，發表了劃時代的巨著《高分子有機化合物》，成為高分子科學誕生的標誌。認清了聚合物的面目，合成聚合物的研究就有了明確的方向。此後，大量新的聚合物被合成出來，高分子合成工業發展迅速。為表彰施陶丁格對高分子科學建立的巨大貢獻，授予他1953年諾貝爾化學獎。棉、麻、絲、木、澱粉，高分子化學和高分子科學的奠基人，都是天然高分子化合物。從某種意義上說，甚至人本身也是壹個復雜的高分子系統。在過去漫長的歲月裏，雖然人們每天都在和天然高分子打交道，但對其性質卻壹無所知。現在我們已經知道了什麽是高分子，建立了大規模的高分子合成工業，生產出彩色的塑料、美觀耐用的合成纖維和優良的合成橡膠，使得高分子合成材料、金屬材料和無機非金屬材料並列形成了物質世界的三大支柱。面對這壹輝煌成就，我們不禁想起了高分子科學的奠基人——德國化學家施陶丁格。慕尼黑大學對聚合物的定義是什麽？它是由許多結構相同的單體聚合而成，分子量往往是幾萬或幾十萬。結構的形狀也很特別。如果普通分子像壹個小球，那麽聚合物就會因為單體之間的相互連接而長成壹條鏈，就像壹條50米長的麻繩。壹些高分子長鏈通過短鏈連接形成網絡。由於大分子之間的吸引，這些長鏈不僅卷曲而且相互纏繞，形成具有壹定強度和不同程度彈性的固體。固體是大分子，長鏈壹端受熱，另壹端不熱，所以在熔化前有壹個軟化過程，使其具有良好的可塑性。正是這種內部結構，使其具有包括電絕緣在內的諸多特性，成為壹種新型的優質材料。人們對其組成、結構和合成方法的認識經歷了壹個實踐—認識—實踐的曲折過程。研究歷史1812、化學家在用酸水解鋸末、樹皮、澱粉等植物的實驗中獲得葡萄糖，證明了澱粉和纖維素都是由葡萄糖組成的。1826年，法拉第通過元素分析發現橡膠的單體分子是C5H8，後來發現C5H8的結構是異戊二烯。這樣，人們逐漸了解了組成壹些天然高分子化合物的單體。1839年，壹個叫固特異的美國人偶然發現，天然橡膠用硫磺加熱後，性質發生了明顯的變化，使其從硬度低、加熱時發粘變軟、冷卻時變脆變碎的不實用性質，變成了壹種具有彈性和可塑性的材料。這壹發現的推廣應用促進了天然橡膠工業的建立。天然橡膠的這種處理方法，化學上稱為聚合物的化學改性，工業上稱為天然橡膠的硫化處理。進壹步的實驗中，化學家對纖維素進行化學改性，獲得了第壹種人造塑料——賽璐珞和人造絲。最早的人造絲工廠建於1889年的法國，以木漿為原料的粘膠纖維工廠建於1900年的英國。天然聚合物的化學改性大大拓寬了人們的視野。1907年，美國化學家在研究苯酚和甲醛的反應時，制成了最早的合成塑料——酚醛樹脂，俗稱電木。1909德國化學家通過熱引發成功聚合異戊二烯。受這個實驗的啟發，德國化學家以與異戊二烯結構相似的二甲基丁二烯為原料，在金屬鈉的催化下合成了甲基橡膠，開創了合成橡膠的工業化生產。研究難點以上對高分子化合物的單體分析，對天然高分子的化學改性實踐以及對合成塑料和合成橡膠的探索，使人們深深感到了解高分子化合物的組成、結構和合成方法的必要性。對這壹基本理論問題知之甚少，該理論發展緩慢與聚合物本身的復雜特性有關。化學家壹直想知道它們的分子量是多少，為什麽很難穿透半透膜，有點像膠體，為什麽沒有固定的熔點和沸點，不容易形成晶體。這些獨特的性質很難用當時流行的化學觀點來理解。早在1861，膠體化學的創始人，英國化學家格雷厄姆就將聚合物與膠體相比較，認為高分是由壹些小的結晶分子形成的。基於聚合物溶液的膠體性質，提出了聚合物膠體理論。這個理論在壹定程度上解釋了壹些聚合物的特性，得到了很多化學家的支持。雖然壹些化學家提出了不同的觀點，但並沒有引起重視。我們把支持格雷厄姆高分子膠體理論的人稱為膠體理論家。他們用膠體化學的理論來覆蓋高分子物質，認為纖維素是葡萄糖的締合體。締合是小分子的物理組裝。他們還認為聚合不同於締合，因為當時不可能檢測到聚合物末端甲醛和丙烯的聚合反應。那就是分子是通過正常的化學鍵結合的。天然橡膠應該具有線性價鍵結構。這篇論文的發表；就像往平靜的湖中扔了壹塊石頭，引起了激烈的爭論。