黃子卿：中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)、物理化學(xué)家、化學(xué)教育家
來源：????時(shí)間：2009-10-09
黃子卿(1900年1月2日—1982年7月23日)，出生于廣東梅縣。物理化學(xué)家、化學(xué)教育家。1955年被選聘為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1953年加入九三學(xué)社。九三學(xué)社第四、五屆中央委員會(huì)委員，第六屆中央委員會(huì)常委。
黃子卿于1900年1月2日出生于廣東省梅縣一個(gè)工廠主家庭。其父經(jīng)商兼開辦工廠。外祖父家系書香門第，藏書甚多，舅父留學(xué)日本。黃子卿自幼受外祖父和舅父影響，喜歡讀書。1904年黃子卿上私塾，師從潘國卿，潘師見黃子卿小小年紀(jì)，已能背誦許多古詩，熟讀《五經(jīng)》、《春秋》等古籍，視之為神童。1915年黃子卿考入長沙雅禮中學(xué)。4年中學(xué)學(xué)習(xí)，各門功課都是優(yōu)秀，總成績名列榜首，獲免費(fèi)獎(jiǎng)學(xué)金。1919年畢業(yè)考入清華學(xué)校。1921年結(jié)業(yè)于清華留美預(yù)備班。1922年入美國威斯康星大學(xué)。1924年畢業(yè)，隨即進(jìn)入康奈爾大學(xué)，1925年獲理學(xué)碩士。同年9月，入麻省理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位，師從DA麥金尼斯，從事電化學(xué)研究。他改進(jìn)了界面移動(dòng)法測定電解質(zhì)溶液中離子遷移數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，于1927年在《美國化學(xué)會(huì)志》上發(fā)表了“界面移動(dòng)法測定遷移數(shù)(V1)——試驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)”論文。1927年，因經(jīng)濟(jì)來源的暫時(shí)困難，黃子卿被迫中途停學(xué)回國。1928年，黃子卿在北平協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)系任研究助理，在生物化學(xué)家吳憲領(lǐng)
導(dǎo)下進(jìn)行蛋白質(zhì)變性研究。他制備了酸、堿或尿素作用下變性的蛋白質(zhì)，利用滲透壓測定了變性蛋白質(zhì)的分子量。他們于1930年在《中國生理學(xué)雜志》上發(fā)表了“蛋白質(zhì)之變性作用(Х)——變性卵清蛋白與高鐵血紅蛋白在濃尿素溶液中之滲透壓力”這一研究成果。這項(xiàng)工作
在當(dāng)時(shí)得到較高的評(píng)價(jià)。1929年9月，黃子卿被清華大學(xué)聘為化學(xué)系教授。1934年6月，黃子卿再度赴美國麻省理工學(xué)院深造，在麻省理工學(xué)院跟隨著名熱力學(xué)家JA貝蒂進(jìn)行熱力學(xué)溫標(biāo)的實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)時(shí)，水的冰點(diǎn)已被公認(rèn)為熱力學(xué)溫標(biāo)的定點(diǎn)，黃子卿的工作是測定水的三相點(diǎn)室與冰點(diǎn)室溫度的差值。這是一項(xiàng)再測定工作，即要求較前人工作有更高的精確度。黃子卿細(xì)致地對(duì)水樣進(jìn)行處理，將可能存在的雜質(zhì)影響，溫度、壓力測定值的校正，以及其他因素的影響，都做了嚴(yán)格的處理和評(píng)估，提高了當(dāng)時(shí)這類測量研究的水平。這項(xiàng)工作的具體內(nèi)容是：為得到精確的冰點(diǎn)室固—液平衡溫度tic，他們仔細(xì)計(jì)算了大氣壓及水液面高度產(chǎn)生的附加壓力對(duì)水凝固點(diǎn)的影響，并作了壓力校正；在測定水樣的電導(dǎo)時(shí)，他們把雜質(zhì)看作NaCl，估計(jì)水樣中雜質(zhì)含量，按稀溶液的依數(shù)性，計(jì)算雜質(zhì)引起的凝固點(diǎn)降低；在嚴(yán)格固定的條件下，用空氣飽和電導(dǎo)水，多次取代冰點(diǎn)室中的水樣，使其中空氣含量固定，這樣得出冰點(diǎn)室的平衡溫度為：
tic=-129×10５(P-760)-0072×10５h-42(Lic-09×10６)
式中P為大氣壓，h為水面高度，Lic為冰點(diǎn)室水樣的電導(dǎo)率。三相點(diǎn)室經(jīng)蒸氣吹掃和嚴(yán)格清洗后，以電導(dǎo)水作水樣，并經(jīng)氫氧化鋇處理脫去CO2，在真空系統(tǒng)中蒸餾、轉(zhuǎn)移并封裝入三相點(diǎn)室。測量三相點(diǎn)室平衡溫度ttc后，再測量該水樣的電導(dǎo)率，按稀溶液依數(shù)性作凝固點(diǎn)降低校正。因此，三相點(diǎn)室的平衡溫度為：
ttc=ttp-0072×10５H-42Ltc
式中H為三相點(diǎn)室液面高度，Ltc為三相點(diǎn)室中水樣的電導(dǎo)率，ttp為水的三相點(diǎn)。將三相點(diǎn)室與冰點(diǎn)室浸入冰水浴中，用鋁箔包裹三相點(diǎn)室以消除微小的輻射影響，用48個(gè)接點(diǎn)的銅(No36)-康銅(No30)熱電偶分8組測量三相點(diǎn)室與冰點(diǎn)室的濁差θ＝ttc-tic。由此計(jì)算得出水的三相點(diǎn)溫度為000980±000005℃，這項(xiàng)工作是黃子卿博士論文的一部分。他于1935獲美國麻省理工學(xué)院哲學(xué)博士學(xué)位。同年回國，繼續(xù)在清華大學(xué)任教。黃子卿在清華大學(xué)繼續(xù)進(jìn)行電化學(xué)研究。他一方面考察了壓力對(duì)鐵在堿性介質(zhì)中鈍性的影響，另一方面開始研究溶液中反應(yīng)速率的介質(zhì)效應(yīng)和非電解質(zhì)溶度的鹽效應(yīng)。指導(dǎo)研究生用電導(dǎo)法研究了乙酸甲酯在水-二氧六環(huán)混合溶劑中的皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，得出此雙分子反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)隨二氧六環(huán)摩爾分?jǐn)?shù)呈線性增加的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。這項(xiàng)工作因抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)而中斷。到20世紀(jì)50年代初，黃子卿在清華大學(xué)再度進(jìn)行乙酸乙酯在水-二氧六環(huán)混合溶劑中的皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，得出在同一溫度下反應(yīng)速率常數(shù)隨溶劑介電常數(shù)下降而變小、溫度越高變化越快的結(jié)論，并研究了反應(yīng)活化能與溶劑組成、介電常數(shù)的關(guān)系。在研究速率常數(shù)和活化能的基礎(chǔ)上，他們又對(duì)前人關(guān)于溶液中離子與分子反應(yīng)的3個(gè)反應(yīng)速率理論作了檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)。
20世紀(jì)30年代，鹽水體系中非電解質(zhì)活度系數(shù)的理論處理有了一定基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)，黃子卿認(rèn)識(shí)到溶液研究的深入在于進(jìn)一步了解溶液中分子(包括離子)間相互作用的機(jī)制，鹽-水-非電解質(zhì)三元系的性質(zhì)變化具有反映此項(xiàng)本質(zhì)問題的豐富內(nèi)涵。為此，黃子卿在1936—1937年進(jìn)行了非電解質(zhì)溶度的鹽效應(yīng)研究，他首先測定了25℃時(shí)一些鹽對(duì)間-硝基苯甲酸在水中溶解度的鹽效應(yīng)，得出近似符合德拜—麥考雷和德拜鹽析理論的關(guān)系式，求得近似的鹽析常數(shù)。此項(xiàng)研究由于日本侵華而中斷，研究論文于1940年完成，1947年才問世。在這篇論文中，他注意到NaCl和KCl造成間-硝基苯甲酸鹽析，而KBr和KNO3造成其鹽溶。這是只考慮靜電作用的德拜—麥考雷和德拜鹽析理論所無法解釋的。黃子卿等人開始對(duì)鹽效應(yīng)進(jìn)行系列研究，發(fā)表了一大批論文，提出了鹽效應(yīng)的機(jī)制。后來的一系列研究進(jìn)一步積累了一些非電解質(zhì)—鹽—水體系性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，檢驗(yàn)了鹽效應(yīng)的理論機(jī)制。1956年黃子卿應(yīng)邀赴民主德國講學(xué)，系統(tǒng)介紹了他的鹽效應(yīng)機(jī)制，受到同行的重視。
20世紀(jì)60年代，黃子卿等人對(duì)鄰-、間-、對(duì)-三種硝基苯甲酸做了系統(tǒng)全面的研究。研究結(jié)果表明，非電解質(zhì)周圍“冰山”的形成，離子與水的相互作用，離子對(duì)水的結(jié)構(gòu)、對(duì)由氫鍵形成的水的四面體串群結(jié)構(gòu)的影響等因素，都對(duì)非電解質(zhì)分子—離子—水三者在溶液中的相互作用產(chǎn)生影響。比較三種異構(gòu)體，發(fā)現(xiàn)在同一鹽中它們的鹽析常數(shù)頗為接近。三種硝基苯甲酸的偶極矩相近，它們的鹽析常數(shù)也相近。為進(jìn)一步考察非電解質(zhì)偶極矩對(duì)鹽效應(yīng)常數(shù)的影響，黃子卿選擇了偶極矩差別很大的鄰-、間-、對(duì)-二氯苯作為對(duì)象，研究其鹽效應(yīng)。根據(jù)靜電作用理論，偶極矩越大，鹽析常數(shù)越小。由于分光光度法測定二氯苯濃度的實(shí)驗(yàn)精度限制，結(jié)果只在可疑數(shù)字一位上顯示偶極矩大小的次序。黃子卿出于謹(jǐn)慎而未下肯定結(jié)論，但他按BE康韋(Conway)等人的鹽效應(yīng)公式計(jì)算二氯苯3個(gè)異構(gòu)體的鹽效應(yīng)常數(shù)，比其他鹽效應(yīng)理論的計(jì)算值更接近實(shí)驗(yàn)測定值。為突出顯示非靜電力對(duì)離子溶液性質(zhì)的作用，較低介電常數(shù)的非水溶劑的離子溶液是更恰當(dāng)?shù)难芯矿w系。20世紀(jì)60年代初，這類體系基礎(chǔ)研究的報(bào)道還很少，黃子卿當(dāng)即指導(dǎo)開展了“電解質(zhì)—非水混合溶劑體系”的研究。1965年完成了“電解質(zhì)在混合溶劑中活度系數(shù)和溶劑化數(shù)的研究”這項(xiàng)工作。由于“文化大革命”，研究文章直到1980年才得以發(fā)表，文中報(bào)告了一組電解質(zhì)在含甲醇二元溶劑中的溶度，提出了簡單溶劑化模型及其檢驗(yàn)公式，并給出了一個(gè)估算這類體系中離子溶劑化數(shù)的方法，此工作得到國內(nèi)外同行的重視。
黃子卿在執(zhí)教的55年中，曾講授過物理化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、溶液理論等多門課程。他編撰的《物理化學(xué)》是我國首部中文物理化學(xué)教材，對(duì)提高物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量起了較大的作用。黃子卿積數(shù)十年講授溶液理論課的經(jīng)驗(yàn)，綜合自己長期從事溶液理論研究的成果，于1964年和1983年先后出版了《電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論》的初版和修訂版，以及《非電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論》等兩本專著。其中《電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論》修訂版獲1988年全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎(jiǎng)。黃子卿一生非常重視實(shí)驗(yàn)在化學(xué)中的作用。他認(rèn)為物理化學(xué)雖是化學(xué)中理論性較強(qiáng)的學(xué)科，但它和化學(xué)其他各分支學(xué)科一樣，是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)與理論相比，實(shí)驗(yàn)更為重要。因此，他諄諄教導(dǎo)學(xué)生，要重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)，要一絲不茍，嚴(yán)格可靠。
黃子卿自1951年開始連續(xù)被選為中國化學(xué)會(huì)第16屆至20屆常務(wù)理事和第20屆副理事長；1953年他加入九三學(xué)社，并歷任九三學(xué)社中央委員、中央常委；1955年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)；他曾任第二屆至第五屆全國政協(xié)委員。
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