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中原第4个人中外成分代言人陈说成分与周期律的

2019-12-02 21:19
“我为硫元素代言!”
中国科学家全力推进“硫化学”研究

【环球网科技综合报道】今年是元素周期表诞生150周年,也是联合国确定的“国际化学元素周期表年”。4月14日,“元素有序,万物无穷——遇见元素周期表150周年”主题活动在北京科学中心球幕馆中厅举办,讲述元素与周期律不为人知的故事。

■本报记者 甘晓

活动邀请到中国首位元素代言人、华东师范大学教授姜雪峰现场讲述硫元素的前世今生,还为中国青少年首次组队参加门捷列夫国际化学奥林匹克竞赛举行了出征仪式。

“我为硫元素代言!”在4月14日举行的一场纪念元素周期表诞生150周年的活动上,华东师范大学化学与分子工程学院教授姜雪峰表示。

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硫是一种古老的元素,古代人类已经认识到它的特性并加以利用。现代科学也在1777年“实锤”了硫是一种元素。去年,在国际纯粹与应用化学联合会组织的“青年化学家元素周期表”活动中,作为一位“80后”年轻科学家,姜雪峰被遴选为“硫元素代表”。

图:华东师范大学教授姜雪峰

这得益于姜雪峰带领团队多年来在硫化学方面开展的工作。此次演讲中,姜雪峰介绍,硫化学面临着有毒、可控性差、兼容性低的科学挑战,以及恶臭、污染环境、不稳定等生产困境。

听“硫”元素代言人讲述,它为啥不可或缺

“恶臭,是许多含硫的无机物的特点,这也导致了全球范围内硫化学研究受限。”接受《中国科学报》采访时,姜雪峰表示。

姜雪峰,以《从化学元素开始,爱上科学》为题揭开了“硫元素”的善意一面。“青年化学家元素周期表”由国际纯粹与应用化学联合会发起,向世界范围征集评选118位优秀青年化学家,截至目前,中国共有三位青年科学家入选,姜雪峰是中国首位入选的“代言人”。

为突破硫化学的上述难题,姜雪峰带领团队以“无机硫向有机硫转化”理念,构建“3S”(Smelless、Stable、Sustainable)绿色硫化学。“做到实验室无臭,是开展硫化学研究的基本保证。”姜雪峰告诉《中国科学报》。

姜雪峰告诉青少年,化学的核心是元素,位于第三周期第六主族的硫元素,不仅是一种生命元素,还是现代化学工业的基础。虽然直到1777年硫元素才被发现,但在最古老炼丹著作《周易参同契》中已经有制备硫化汞的记载,如今硫化学已经涉及到光电材料、药物、食品等多个国计民生领域。2016年前200名零售药品中,含硫药物就达到33个。硫在药物中,对药溶可调性、代谢可控性、分子识别多样性等都发挥着重要的作用。

近年来,鉴于“过硫”这种结构单元的化合物在生命科学、天然产物化学、药物化学、食品化学等领域中扮演着重要角色,姜雪峰团队围绕这一结构单元开展了多项工作。

他还表示,硫化学确实也面临着有毒、可控性差、兼容性低的科学挑战,和恶臭、污染环境,及不稳定等生产困境。为突破硫化学的这些难题,姜雪峰的课题组运用“无机硫向有机硫转化”理念,构建“3S”(Smelless/Stable/Sustainable)绿色硫化学,未来将继续发展无机硫盐转化模式、发展高氧化态硫转化模式,运用绿色化学方法助力自然界硫循环。姜雪峰希望,在科学史中为硫化学书写篇章,在产业链中尤其是药合成中让硫发挥举足轻重的作用。

2015年,研究人员用以两种廉价无臭的含硫“无机盐”亚磺酸钠盐和硫代硫酸钠盐为原料,通过“价态归中”的新策略构建“过硫”结构。2016年,研究人员发展了一类新型稳定无臭双硫化试剂,并通过与各种金属试剂发生氧化偶联构建非对称过硫分子。2018年,《自然—通讯》发表了他们开发的第三代新型的“亲电过硫试剂”,通过该试剂可以方便快捷地获取非对称过硫化合物,这为新型多硫药物的发现提供了重要途径。

姜雪峰还鼓励青少年从事科学研究,要有不放弃、不冒进、步步为营的精神。“科学的美,无以伦比,百转千回,她让我们不再惧怕、不会彷徨,是人类最美丽的追求之一。”

据姜雪峰介绍,研究团队开始围绕二氧化硫的转换开展研究。“二氧化硫在有机功能分子里非常重要,比如药物中‘砜’的结构,看起来好像是通过二氧化硫嵌入,如果我们能把空气中的二氧化硫转换成药物中的重要功能分子,就可以变废为宝了。”他说。

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未来,他希望,能将硫化学应用在更多的领域,同时在应用中不断发现新的化学规律。

图:北京大学化学与分子工程学院副研究员蒋尚达

此次活动以“元素有序,万物无穷——遇见元素周期表150周年”为主题,系由北京科学中心主办、北京科技报|北科传媒承办的科学咖啡馆系列活动。

150年,元素周期表都经历了什么

《中国科学报》 (2019-04-19 第3版 综合)

很多人提起化学,首先想到的就是“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖……”这张元素周期表。不过,人类对元素周期规律的认识并非一蹴而就。北京大学化学与分子工程学院副研究员蒋尚达以《从正多面体到元素周期律》为题,讲述了元素周期表经历的发展节点。

他告诉青少年,中西方对古典元素说有不同的态度,古希腊哲学家将正多面体与元素联系在一起,而中国最早的元素说则是从五行学说开始的。近代原子论和分子论的发展,逐渐探寻到元素的本质,也为发现元素之间的规律奠定了基础。

1869年,35岁的门捷列夫发表了为63种元素排序的元素周期表,并为预测的未知元素留下空白位置。这个发现影响至今,但门捷列夫却并未因此获得诺贝尔奖。

蒋尚达介绍说,“原子量的测定也有中国人的贡献。中国科学院院士张青莲先生晚年从事同位素质谱法测定原子量的研究,测得的铟原子量被国际采用为新标准,是国际上第一次采用中国测定的原子量数据作为标准数据。”

通过讲解元素和周期律的发展,蒋尚达还为青少年提出了“归纳总结是科学创新的重要源泉”“永远不要人云亦云,敢提出自己的观点,但前提是充足的文献调研、扎实的实验证据、缜密的逻辑推理”等科学研究小提示。

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图:第53届门捷列夫国际化学奥林匹克竞赛中国青少年挥旗出征

值得关注的是,活动现场还举行了第53届门捷列夫国际化学奥林匹克竞赛中国青少年出征仪式。

据了解,门捷列夫国际化学奥林匹克竞赛是三大国际化学赛事之一,是世界青少年最高级别的科学技术竞赛项目之一。今年,来自中国的青少年将首次参加这一赛事。

此次出征的带队老师姚晨曦表示,参赛的四位同学从高一开始就有化学竞赛的训练,现在每天会进行竞赛知识、实验设计和操作的相关集训,争取以最佳状态出战。

据悉,本次出征的同学们都来自同一所中学——北京市陈经纶中学。该校校长牟成梅表示,孩子们对化学有浓厚兴趣,为此而努力学习。本次出赛成绩并不重要,重要的是孩子们在参赛过程中体会努力和奋斗的过程。这次机会,将对他们未来的学习及科研的严谨态度有深远影响。

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