黃子卿(1900年1月2日—1982年7月23日),字碧帆。出生于廣東梅縣。物理化學(xué)家、化學(xué)教育家。1955年當(dāng)選為中國科學(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、五屆中央委員會委員,第六屆中央委員會常委。
黃子卿于1900年1月2日出生于廣東省梅縣一個工廠主家庭。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,獲免費獎學(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。他改進了界面移動法測定電解質(zhì)溶液中離子遷移數(shù)的實驗裝置,于1927年在《美國化學(xué)會志》上發(fā)表了《界面移動法測定遷移數(shù)(V1)——試驗技術(shù)的進一步改進》論文。1927年,因經(jīng)濟來源的暫時困難,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。這項工作在當(dāng)時得到較高的評價。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貝蒂進行熱力學(xué)溫標(biāo)的實驗研究。
當(dāng)時,水的冰點已被公認(rèn)為熱力學(xué)溫標(biāo)的定點,黃子卿的工作是測定水的三相點室與冰點室溫度的差值。這是一項再測定工作,即要求較前人工作有更高的精確度。黃子卿細致地對水樣進行處理,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)格的處理和評估,提高了當(dāng)時這類測量研究的水平。這項工作的具體內(nèi)容是:
為得到精確的冰點室固—液平衡溫度tic,他們仔細計算了大氣壓及水液面高度產(chǎn)生的附加壓力對水凝固點的影響,并作了壓力校正;在測定水樣的電導(dǎo)時,他們把雜質(zhì)看作NaCl,估計水樣中雜質(zhì)含量,按稀溶液的依數(shù)性,計算雜質(zhì)引起的凝固點降低;在嚴(yán)格固定的條件下,用空氣飽和電導(dǎo)水,多次取代冰點室中的水樣,使其中空氣含量固定,這樣得出冰點室的平衡溫度為:
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為冰點室水樣的電導(dǎo)率。
三相點室經(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)移并封裝入三相點室。測量三相點室平衡溫度ttc后,再測量該水樣的電導(dǎo)率,按稀溶液依數(shù)性作凝固點降低校正。因此,三相點室的平衡溫度為:
ttc=ttp-0072×105H-42Ltc
式中H為三相點室液面高度,Ltc為三相點室中水樣的電導(dǎo)率,ttp為水的三相點。
將三相點室與冰點室浸入冰水浴中,用鋁箔包裹三相點室以消除微小的輻射影響,用48個接點的銅(No36)-康銅(No30)熱電偶分8組測量三相點室與冰點室的濁差θ=t
tc-tic。由此計算得出水的三相點溫度為000980±000005℃,這項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)進行電化學(xué)研究。他一方面考察了壓力對鐵在堿性介質(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)驗規(guī)律。這項工作因抗日戰(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)再度進行乙酸乙酯在水-二氧六環(huán)混合溶劑中的皂化反應(yīng)動力學(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,他們又對前人關(guān)于溶液中離子與分子反應(yīng)的3個反應(yīng)速率理論作了檢驗與評價。
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,黃子卿認(rèn)識到溶液研究的深入在于進一步了解溶液中分子(包括離子)間相互作用的機制,鹽-水-非電解質(zhì)三元系的性質(zhì)變化具有反映此項本質(zhì)問題的豐富內(nèi)涵。為此,黃子卿在1936—1937年進行了非電解質(zhì)溶度的鹽效應(yīng)研究,他首先測定了25℃時一些鹽對間-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。黃子卿等人開始對鹽效應(yīng)進行系列研究,發(fā)表了一大批論文,提出了鹽效應(yīng)的機制。后來的一系列研究進一步積累了一些非電解質(zhì)—鹽—水體系性質(zhì)的實驗規(guī)律,檢驗了鹽效應(yīng)的理論機制。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)機制,受到同行的重視。
20世紀(jì)60年代,黃子卿等人對鄰-、間-、對-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,離子對水的結(jié)構(gòu)、對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。為進一步考察非電解質(zhì)偶極矩對鹽效應(yīng)常數(shù)的影響,黃子卿選擇了偶極矩差別很大的鄰-、間-、對-二氯苯作為對象,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驗精度限制,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)公式計算二氯苯3個異構(gòu)體的鹽效應(yīng)常數(shù),比其他鹽效應(yīng)理論的計算值更接近實驗測定值。
為突出顯示非靜電力對離子溶液性質(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公式,并給出了一個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,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。黃子卿一生非常重視實驗在化學(xué)中的作用。他認(rèn)為物理化學(xué)雖是化學(xué)中理論性較強的學(xué)科,但它和化學(xué)其他各分支學(xué)科一樣,是一門實驗科學(xué),實驗與理論相比,實驗更為重要。因此,他諄諄教導(dǎo)學(xué)生,要重視科學(xué)實驗,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)社中央委員會委員、中央委員會常委;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。
主要論著
1McInnes D A,Counerthwaite I A,Huang T C,Moving Boundar y Method for Determining Transfering Numbers (VI)——Further Developments in Exp erimental Technic,JACS,1927,49:1710~1717.
2Huang 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.
3Huang TC,The General Equations of Energy and Entropy of Gases,Phys Revs,1931,37:1171~1174.
4Huang TC,The General Equations of Energy and Entropy,Sci RepNatlTsing Hua Univ,1931,1:93~102
5Su KC,Huang TC,The Joule—Thomson Effect and Heat Capacity at Constant Pressure for Ammonia,JChinese ChemSoc,1933,1:1~9.
6Huang TC,Sung KP,Parachor of Esters of or Thoformic Acid,J Chinese ChemSoc,1934,2:1.
7Huang TC,Effect of Pressure on the Passivity of Fe Powder in Alkal i Median,JChinese ChemSoc,1936,4:406~412.
8Beattie J A,Huang TC,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 WaterProc AmAcadArts Sci,1938,72:137~155.
9Tzu-Ching Huang,Ho-Sheng Hsihe(謝和聲),The Kinetics of Saponificatio n of Methyl Acetate in Dioxane—Water Mixture at 25℃,JChinese ChemSoc,1 939,7:1~13.
10Huang TC,Chu JY,Han STSalt Effects of Solubilities of Met a-nitrobenzoic Acid in Water,Science Report NatlTsing Hua Univ.,1947,4:268~ 277.
11黃子卿、王安周,乙酸乙脂在二氧六環(huán)和水的混合溶液中皂化反應(yīng)速度的研究 ,化學(xué)學(xué)報,1954,20:13~45。
12Huang TC,Yang WC,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黃子卿,物理化學(xué),高等教育出版社,1956。
14黃子卿、李卓美,在鹽的水溶液中非電解質(zhì)的活度系數(shù)的研究(Ⅱ),脂肪酸鹽 和季胺鹽對于萘在水中溶度的影響,化學(xué)學(xué)報,1958,24:17~186。
15黃子卿、尹亨鎮(zhèn)、楊文治,在鹽的水溶液中非電解質(zhì)的活度系數(shù)的研究(Ⅲ), 脂肪酸鹽對正乙酸在水中溶度的影響,化學(xué)學(xué)報,1958,24:338~334。
16Huang TC,Liu RL,Study on the Activity Coefficients of Nonel ectrolytes in Aqueous Salt Solutions,ⅣThe Effect of Inorganic Salts on the S olubilities of Carbon Tetrachloride in WaterScientia Sinica,1961,Ⅹ(6):700.
17黃子卿、楊旦、關(guān)宏美、劉瑞麟,在鹽的水溶液中非電解質(zhì)的活度系數(shù)的研究 (Ⅴ),無機鹽對于鄰硝基苯甲酸在水中溶度的影響,化學(xué)學(xué)報,1963,29:277~283。
18黃子卿,電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論,科學(xué)出版社,1964;修訂本,1983。
19黃子卿、謝文蕙,在鹽的水溶液中非電解質(zhì)的活度系數(shù)的研究(Ⅵ),二氧六環(huán) 在 苯和具大離子的鹽水溶液間的分配,化學(xué)學(xué)報,1965,31:246~252。
20黃子卿、黃志沖等,在鹽的水溶液中非電解質(zhì)的活度系數(shù)的研究(Ⅶ),無機鹽 對 甲苯在水中溶度的影響,化學(xué)學(xué)報,1965,31:314~323。
21黃子卿,配位場理論(上),化學(xué)通報,1973,(1):45。
22黃子卿,配位場理論(下),化學(xué)通報,1973,(2):101。
23黃子卿、楊旦,間硝基苯甲酸在不同溫度的鹽水溶液中的溶度,中國科學(xué),197 3,2:140。
24黃子卿,非電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論,科學(xué)出版社,1973。
25黃子卿,熔鹽結(jié)構(gòu),科學(xué)通報,1975,20:112。
26黃子卿,定標(biāo)粒子的液體理論,化學(xué)通報,1977,(3):155。
27黃子卿、官全根、劉瑞麟,非電解質(zhì)在鹽水溶液中的活度系數(shù)研究(Ⅸ),鄰、 間、對二苯在鹽水溶液中的活度系數(shù);它們的偶極矩對鹽效應(yīng)的影響,化學(xué)學(xué)報(增刊),19 80:1~10。
28黃子卿、謝文蕙、劉文、劉振義、馬殿坤、范啟家,在鹽的水溶液中非電解質(zhì) 活度系數(shù)的研究(Ⅺ),正丙酸、正丁酸在苯和鹽水溶液間的分配,高等學(xué)?;瘜W(xué)學(xué)報,1980 ,1:75~85。
29黃子卿、楊旦,非電解質(zhì)在水溶液中的活度系數(shù)研究(Ⅹ),對硝基苯甲酸在鹽 水溶液中的溶解度,化學(xué)學(xué)報(增刊),1980:11~17。
30Huang TC,Li ZF,Liu RLStudies 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.