青岛九中生涯规划专刊《搭建梦想》 ——化学篇

发表时间:2018-10-11阅读次数:253


欢迎大家来到《搭建梦想》!为了更多的关注和服务于青岛九中学生的生涯规划发展,普及学科专业知识,青岛九中学生处心理健康教育与生涯规划指导中心从本学期开始,每双周印制生涯规划专刊《搭建梦想》,分发给同学们。同时会在每双周微信公众号里与大家见面。这里有你感兴趣的专业介绍,喜欢的学科名家~今天是第八期——化学篇,诚意与您分享。

 

 

人生如化学,化学悟人生

2018诺贝尔化学奖的道可道与非常道

北京时间10月3日下午,瑞典皇家科学院宣布,将2018年度诺贝尔化学奖授予美国加州理工学院的弗朗西斯·阿诺德(Frances H. Arnold)、美国密苏里大学的乔治·史密斯(George P. Smith)以及英国剑桥MRC分子生物学实验室的格雷戈里·温特爵士(Sir Gregory P. Winter),以表彰他们 “肽类和抗体的噬菌体展示技术”的贡献。

乔治·史密斯(George P.Smith)研发了一种名叫噬菌体展示的技术,可利用噬菌体(一种能感染细菌的病毒)培育新型蛋白质。格雷戈里·温特爵士(Sir Gregory P.Winter)利用噬菌体展示技术发明了新药利用该技术生产的抗体能够中和毒素、对抗自体免疫疾病、治愈转移性癌症等。弗朗西斯·阿诺德的工作实现了酶的定向进化。酶是一类能催化化学反应的特殊蛋白质,通过定向进化制造的酶可用于生产包括生物燃料和药品在内的多种产品。

女性获此奖项非常少见,这次的阿诺德就给人们带来了惊喜,她也是诺贝尔化学奖历史上的第五位女性得主,这是诺贝尔奖历史上的一种突破。但2018年的诺贝尔化学奖更大的意义在于,充分体现了化学学科或其他学科的“道”与“非常道”。

化学学科的主要内容当然是在分子、原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律。但是,对于化学的研究又并非只是局限于化学之道,而是可以用其他方式和技术来研究,如借助生物学和物理学的方法与内容,这种“非常道”的研究内容和方式决定了在一些时候,化学的成果需要以另外的方式来表达和体现,今年的诺贝尔化学奖就是如此。

诺贝尔奖委员会认为,今年的化学奖得主受到进化力量的启发,并且利用了相同的原理——基因改变和选择能获得破解人类化学问题的蛋白质。阿诺德在1993年进行了第一次酶的定向进化,此后,她改进了现在用于开发新型催化剂的常规方法。因此,阿诺德被誉为“定向进化”方法的先驱。史密斯和温特爵士则是在“多肽和抗体噬菌体展示技术”方面做出了杰出贡献。

把生物的定向进化方式用于解决化学之道只是“非常道”之一,更大的“非常道”是阿诺德本人甚至既不沾边生物,又与化学扯不上关系。她以前大学本科专业是机械与航空航天工程专业,只是在上硕士研究生的时候才转向蛋白质工程研究。在生物与化学交叉学科领域,阿诺德还另辟蹊径,不走别人的常路——利用遗传密码进行蛋白质工程改造,而是利用定向进化的方法研究蛋白质,从而获得按“常道”难以获得的成果。

当然,从“道可道”的角度看,诺贝尔化学奖还是以化学的内容和化学家为主,从1901年至2018年,诺贝尔化学奖共颁发了110次,获奖者达180位,除去以上的生物、物理和数学抢夺化学奖外,大部分还是化学内容和化学家获奖。

以本学科为主才会有“道可道”,结合和借助其他学科,才会有“非常道”,最终也会产生“名可名,非常名”的成果。交叉学科不仅会带来新的科学理念和方法,更重要的是,会带来学科的广阔发展和巨大成就,造福于人类社会。所以,化学和化学家不应当惧怕这一学科成为“理综”,综合和借助其他学科的力量往往会让化学走得更远,获得的成果更大!

文章选编来源:今日科学、南方周末

 

走出课本,走进生活

亚铁与氰根离子的三生三的爱情故事

亚铁氰化钾别名黄血盐 (Potassium Ferrocyanide),分子式:K4Fe(CN)6·3H2O。为浅黄色单斜体结晶或粉末,无臭,略有咸味,相对密度1.85。常温下稳定,加热至70开始失去结晶水,100时完全失去结晶水而变为具有吸湿性的白色粉末。400高温下发生分解,放出氮气,生成氰化钾和碳化铁。

亚铁氰化钾溶于水,不溶于乙醇、乙醚、乙酸甲酯和液氨。其水溶液遇光分解为氢氧化铁,与过量Fe3+反应,生成普鲁士蓝颜料。

毒性由于分子中氰离子与铁结合牢固,因此亚铁氰化钾毒性极低。

含有氰根离子,为什么毒性这么低呢?因为...

他们的爱情结合指数(累积络合平衡常数)为十的三十五次方。有证书!如下图。

如果亚铁氰化钾被氧化为铁氰化钾那就是结合的牢固了!四十二次方!

根据反应的可逆性,亚铁氰化钾水溶液与酸反应可以产生毒的氰化氢(HCN),如与食醋或胃酸等肯定会反应产生氰化氢,会死翘吗?!小编查找获得以下解释:人体对CN离子也有天生的解毒能力,解毒速度大约每小时5毫克CN离子,你一天通过盐可能吃到离子只要2分钟就自动解毒了。最后,维生素B12是氰化物的优秀解毒剂,一个鸡蛋含有的VB12就能处理至少5天通过食盐摄入的氰离子。

所以,只有一种方法才可以破坏亚铁与氰根离子之间的感情!

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化学故事与干货

秋天蚊子猛于虎 化学方法解痛苦

俗话说:“秋天蚊子猛于虎”。秋季是蚊子一年中最后的繁衍高峰,它们产卵需要更多的能量,也要为后代提供更多营养,因此,秋天的蚊子更加肆虐,叮起人来也更狠。那么,怎样对付这些猖狂的蚊子呢,我们就需要了解其中蕴藏着的化学机理——

蚊子(确切地说是雌蚊子)之所以会叮人,是由于人和其他动物的血液里含有使得蚊卵成熟的物质。它会通过嗅觉器官,也就是头上的对角,来感知人或动物排出的二氧化碳、体温和湿度、汗中所含的丙酮、乳酸等挥发性物质,从而决定自己去哪儿吸血以及吸谁的血。因此,运动后的人会呼出大量二氧化碳,并伴有体温升高、流汗,有体臭的人、孕妇、儿童还有饮酒后的人基础代谢很高,这类人就是蚊子的首选目标。此外,化妆品、香水等化学药品中也有可能含有蚊子喜欢的一些成分。

当蚊子找到合适的目标后,就会狠狠地下口了。确切地说,蚊子无法张口,他是靠头部的喙状口器来叮人的当蚊子吸饱了血、悄然离去后,留下的就是一个又痒又疼的红疙瘩。之所以会这样,是因为它在吸血的同时,还要吐一些称为蚁酸的“毒汁”到人体的肌肉中去,引起皮肤和肌肉局部发炎。

不过,蚊子分泌的毒汁,为什么被称为“蚁酸”呢?原来,早期科学家是将蚂蚁进行蒸馏后得到这种酸性物质的,所以称之为蚁酸。蚁酸是一种有机酸,在化学上又被称为甲酸(分子式CH2O2),是一种无色而有刺激性气味的液体。是最简单的羧酸,酸性很强,有腐蚀性,能刺激皮肤起泡。蚊子、蚂蚁、蜜蜂以及某些毛虫等的分泌物中,都存在着这种物质。

明白了这个原理,要想解决蚊子叮咬的痛苦就容易了:蚁酸,顾名思义就是一种酸性物质,因此,只要在患处涂上一些稀氨水(浓度为1%)或浓肥皂水,让蚁酸和这些碱性物质发生中和反应,变成既不是酸也不是碱的盐类和水。就能减轻蚊子叮咬处的痛痒感。

灭蚊的首选武器要数蚊香和灭蚊剂。而这些产品中的主要成都是菊酯。菊酯可分为天然菊酯和化学合成菊酯。其中天然菊酯是古老的植物性杀虫剂,主要来源于除虫菊植物的花朵,根、茎中。而化学合成的菊酯又称为拟除虫菊酯,它的种类较多,包括有氯菊酯、胺菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、右旋反式烯丙菊酯等,这类菊酯不但和天然的一样具有高效、广谱、对环境无害等特点,而且化学性质稳定、残效较长都属于世界卫生组织推荐可用于防治卫生害虫及其媒介的农药还可以采用蚊帐、灭蚊灯等物理灭蚊、驱蚊方式。

 

主编:青岛九中学生处  心理健康教育与生涯规划指导中心

责任编辑:李 姜龙方

本期编辑:陈莎莎