人物生平
黃子卿,家名蔭榮,字碧帆。1900年1月2日出生于廣東省梅州市梅縣區(qū)槐子崗村。
1904年在本村私塾受啟蒙教育。他的外祖父和舅父古文造詣頗深,藏書甚豐,給了黃子卿很好的早期教育和深刻的影響。1915年,黃子卿考入長沙雅禮中學(xué)。該校有一個曾中清末探花的汪姓教師,任教文學(xué)與算術(shù)。他發(fā)現(xiàn)黃子卿在數(shù)學(xué)方面頗具天賦,建議他以學(xué)數(shù)理為宜。這對黃子卿以后獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)起了很大影響。
1919年黃子卿中學(xué)畢業(yè),考入清華留美預(yù)備班第7期。1921年6月結(jié)業(yè)。
1922年9月入美國威斯康星大學(xué),主修化學(xué),1924年畢業(yè),獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。隨即轉(zhuǎn)入康奈爾大學(xué),于1925年獲理學(xué)碩士學(xué)位。同年9月入麻省理工學(xué)院化學(xué)系,攻讀博士學(xué)位。后因公費到期,1927年12月結(jié)業(yè)回國。
黃子卿回國后首先在北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)系作助教。在吳憲教授指導(dǎo)下做蛋白質(zhì)變性研究。
1929年9月應(yīng)聘任清華大學(xué)化學(xué)系教授。
1930年2月與夏靜仁女士結(jié)婚,共生有四子。
1934年6月黃子卿再度赴美國,回到麻省理工學(xué)院,師從熱力學(xué)名家比泰(J.A.Beattie),做熱力學(xué)溫標(biāo)的實驗研究,精確測定了水的三相點。
1935年獲麻省理工學(xué)院哲學(xué)博士學(xué)位。同年回清華大學(xué)任教。他克服重重困難,建立了電化學(xué)研究的實驗設(shè)備,開始從事溶液理論的探索研究。
1937年“七七”事變后,黃子卿隨清華大學(xué)輾轉(zhuǎn)千里,從北京到長沙,又從長沙到昆明,在由北京大學(xué)、清華大學(xué)、南開大學(xué)三校聯(lián)合成立的西南聯(lián)合大學(xué)任教授。當(dāng)時,中國大部分化學(xué)界的英才匯集于西南聯(lián)合大學(xué)。他們在極端艱苦的條件下,緊跟化學(xué)科學(xué)的世界步伐,堅持國內(nèi)化學(xué)教育事業(yè),培養(yǎng)了一批蜚聲中外的中國化學(xué)家。
1945年抗戰(zhàn)勝利后,黃子卿隨清華大學(xué)回到北京。
1948年第三次赴美國,應(yīng)聘加州理工學(xué)院客座教授,作結(jié)晶學(xué)研究。
1949年7月回國,繼續(xù)在清華大學(xué)任教。
1952年全國高等學(xué)校進(jìn)行院系調(diào)整,黃子卿被調(diào)至北京大學(xué)化學(xué)系做教授,任物理化學(xué)教研室主任。
由于科學(xué)研究中的卓著成績,黃子卿曾被載入美國1948年出版的世界名人錄。
1923年黃子卿參加旅美學(xué)生組織的“中華化學(xué)會”。1932年中國化學(xué)會在南京成立,他是早期會員之一。1941年至1943年曾連續(xù)三屆被選為理事,1951年開始,再次當(dāng)選為該會十七、十八、十九屆常務(wù)理事和第二十屆副理事長。1955年6月被選為中國科學(xué)院數(shù)理化學(xué)部委員(院士),1981年任化學(xué)部委員。1981年我國開始推行學(xué)位制,黃子卿參加國務(wù)院學(xué)位委員會第一屆學(xué)科評議組工作。
1953年黃子卿參加九三學(xué)社,歷任九三學(xué)社中央委員、中央常委。
新中國成立以來,黃子卿曾擔(dān)任全國政治協(xié)商會議第二至五屆委員會委員。
黃子卿一生勤奮好學(xué),勇于探索,50多年科學(xué)生涯中,涉足物理化學(xué)的多個領(lǐng)域,講授過多門物理化學(xué)的課程,被譽(yù)為我國物理化學(xué)的一代宗師。
人物軼事
內(nèi)外兼修
科學(xué)界一顆大星
當(dāng)你選擇做一名科學(xué)家,那么必然就要選擇枯燥而艱苦的生活。
1982年7月28日,新華社發(fā)出一條消息:“第五屆全國政協(xié)委員、中國科學(xué)院學(xué)部委員、著名物理化學(xué)家黃子卿教授,不幸于7月23日病逝,終年82歲……”與這則簡短的消息相比,熟悉黃子卿教授的人都知道,這位辭世的老人,留給后人的不僅僅是他厚重的學(xué)術(shù)成果,還有他崇高的精神境界。
中國傳媒大學(xué)微波工程博士生導(dǎo)師黃志洵,是黃子卿最小的兒子。當(dāng)記者問他父親留給其最深刻的記憶時,黃志洵講述了一段鮮為人知的故事:1980年,北大為黃子卿教授80壽辰舉辦了隆重的慶祝會,散會后回家,黃志洵陪父親喝茶聊天,并問起他為什么堅持回國的往事,“有兩次機(jī)會可以留在美國而未留,當(dāng)然自己也有損失,以美國的科研環(huán)境和實驗條件,留下來做研究也許會做出更杰出的成果,但自己并不后悔,因為國家是需要我們這樣的人為她出力的!备赣H的話讓黃志洵記憶猶新。
時光倒流到1934年,年富力強(qiáng)的黃子卿再度赴美,來到麻省理工學(xué)院從事研究工作。與他第一次赴美留學(xué)相比,當(dāng)年那個勤奮的學(xué)生已經(jīng)是物理化學(xué)界冉冉升起的一顆新星。那時的黃子卿常常帶著午餐,從早上一進(jìn)入實驗室后,就整天不出來。他精心設(shè)計了實驗裝置,并經(jīng)過一年多的反復(fù)測量,終于完成了一項重要的實驗,即精測出水的三相點溫度,為0.00981±0.00005℃。這是熱力學(xué)上的重要數(shù)據(jù),也是溫度計量學(xué)方面的基礎(chǔ)工作。后來,美國標(biāo)準(zhǔn)局曾組織人員重復(fù)實驗,結(jié)果與黃子卿的測量結(jié)果一致。1935年黃子卿獲得了麻省理工學(xué)院授予的博士學(xué)位。1938年,《美國藝術(shù)與科學(xué)院匯刊》發(fā)表了黃子卿、貝蒂、本笛克特等三人合寫的論文,題為《絕對溫標(biāo)的實驗研究(V):水的冰點和三相點的重現(xiàn)性;水三相點的測定》。1948年,美國編輯的《世界名人錄》列入了黃子卿的名字。1954年,國際溫標(biāo)會議在巴黎召開,再次確認(rèn)上述數(shù)據(jù),并以此為準(zhǔn),定絕對零度為-273.15℃。
赤誠的愛國者
黃子卿生于外強(qiáng)入侵國家多災(zāi)多難的年代?既肭迦A留美預(yù)備班以后,他一直抱有科學(xué)救國的志向。他認(rèn)為是中國的老百姓供養(yǎng)了他出國留學(xué),他立志要為中國服務(wù)。1935年他在美國麻省理工學(xué)院取得博士學(xué)位,當(dāng)時正值日本全面侵華戰(zhàn)爭的前夕,有人把當(dāng)時中國比作風(fēng)雨飄搖中的一條破船,勸他不要回國。黃子卿的回答是:“我是中國人,要跟中國共命運。”毅然回到祖國。1948年他第三次出國,不久北平和平解放,美國有人再次挽留他,并允諾幫助接家眷赴美國。他再次謝絕了好意,搶在美國政府對中國留學(xué)人員采取扣留措施之前回到了祖國。反映了他渴望祖國獨立、昌盛、富強(qiáng)并要為之貢獻(xiàn)自己力量的赤子之心。中華人民共和國成立以后他不惜余力地為中國的化學(xué)教育和科學(xué)研究工作貢獻(xiàn)了畢生的精力。
根在中國
教育界是“盡責(zé)之處”
人世間有一種博大而強(qiáng)烈的感情,它就是對祖國、對本民族的愛。在獲得博士學(xué)位后,麻省理工學(xué)院化學(xué)系主任、芝加哥大學(xué)原子能研究所負(fù)責(zé)人,都想留下風(fēng)華正茂的黃子卿,他們說:“你的國家正像一只破船在風(fēng)雨中飄搖,你回去干什么?”黃子卿則非常干脆地回答道:“我愿和我的祖國一起受苦。”就這樣,黃子卿義無反顧地回到了祖國。
1937年7月7日,中國全面抗戰(zhàn)開始了,一些教授自北平抵天津,設(shè)法南下。一艘在近海行駛的2000噸小輪船顛簸前進(jìn),船尾一間小房艙中,有物理教授吳大猷、文學(xué)家朱自清,還有黃子卿等人。開始是在長沙臨時大學(xué),以后是在昆明西南聯(lián)大,黃子卿每周授課及實驗多達(dá)36小時,而生活卻十分拮據(jù)。由于無錢付馬車費(那時沒有公共汽車),黃子卿每次回家要步行一個多小時,但他卻無怨無悔。他在給父親的信中寫道:“當(dāng)今吏治腐敗,我絕不去做官,也不打算棄學(xué)經(jīng)商。教育界雖清苦,卻是兒盡責(zé)之處也!
西南聯(lián)大化學(xué)系三年級的重點課程是“物理化學(xué)”,由黃子卿講授。據(jù)學(xué)生后來回憶,黃子卿教授對學(xué)生的要求十分嚴(yán)格?荚嚂r,他帶兩位助教監(jiān)考20多名學(xué)生;考題也難,如能考到80分以上,就是班上的尖子了。黃子卿就是這樣在十分艱苦的環(huán)境中生活著、工作著。西南聯(lián)大經(jīng)濟(jì)系教授李云青曾為他撰寫對聯(lián):
天大事總?cè)缢,盡他蕓案螢窗,只贏得數(shù)卷殘書,幾莖華發(fā);
昆明居大不易,值此米珠薪桂,但愿能半年克敵,一路還鄉(xiāng)。
1948年,黃子卿第三次赴美國加州理工學(xué)院從事研究,師從該校化學(xué)系主任、諾貝爾化學(xué)獎得主泡令。當(dāng)時中國正進(jìn)行解放戰(zhàn)爭,黃子卿每天焦急地翻閱報紙,收聽廣播,他每時每刻都在惦念著祖國。泡令教授問他:“黃,把你的全家接到美國來,你就在這里工作,不好嗎?”但泡令得到的回答,仍然是與十幾年前相似的那句話:“我是中國人,我的家在中國,我一定要回去!贝_實,中國是永遠(yuǎn)的,她的兒子是不會悲觀失望的。
1949年夏,黃子卿返回清華大學(xué)。1952年全國高等院校院系調(diào)整,黃子卿到北京大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)教研室任主任,并被評聘為一級教授、中國科學(xué)院學(xué)部委員(后來被舉為數(shù)理化學(xué)部常務(wù)委員)。家也從清華園遷至未名湖畔的燕南園,從此,小樓上總可以看到他的身影,直到他去世為止。
勸誡青年
不要總想一舉成名
在黃子卿看來,化學(xué)和物理學(xué)一樣,都是實驗科學(xué)。理論只不過是通過大量實驗所進(jìn)行的抽象歸納的結(jié)果。他曾形象地比喻說:“拿馬車來做例子,馬就好比實驗,車就好比理論;馬要在前,車要在后。如果把馬放在后邊,車就動不了啦!秉S子卿認(rèn)為,正確的、好的實驗有永久性,而錯誤的理論一錢不值。當(dāng)然,只是實驗數(shù)據(jù)還不是科學(xué);只有對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的處理,成為或多或少普遍化的理論時,這樣的內(nèi)容才能稱為科學(xué)。
當(dāng)回首看黃子卿對科學(xué)的看法時,記者突然有種感覺,他說的不僅僅是對物理化學(xué)專業(yè)的解讀,同時也是一位科學(xué)家對人生的解讀。精確測定了水的三相點讓黃子卿一舉成名,但他卻指出,自1933年以來,水的結(jié)構(gòu)理論已有8個模型,還很難說哪一個模型代表客觀真實。幾十年來,研究水(H2O)結(jié)構(gòu)的論文多達(dá)數(shù)百篇,其實還未得到滿意的解決。怎樣看待這種情況呢?“模型并不等于現(xiàn)象背后的真正客觀現(xiàn)實?陀^現(xiàn)實是復(fù)雜的,而模型是簡化的,只能反映一部分(甚至很小部分)的客觀現(xiàn)實。如果別的不同模型也能解釋同樣的實驗現(xiàn)象,它就同樣有存在的價值!
而在另一篇文章《重視實驗,重視化學(xué)》中,黃子卿則誠懇地告誡后輩,“有的青年人把搞理論看得很容易,好像隨便就能發(fā)明一條定理。其實不然,搞理論是很嚴(yán)肅的工作,要經(jīng)過長期努力才能總結(jié)出來!沂盏讲簧偾嗄耆说膩硇,但所說的u2018理論u2019絕大多數(shù)是不通的。因此,我勸青年們要克服虛浮急躁,不要總想一舉成名!
印象最深
沒有人能全聽懂他的課
作為一位已經(jīng)逝世多年的科學(xué)家,記者在收集關(guān)于黃子卿教授的資料時發(fā)現(xiàn),他除了留下精深的學(xué)術(shù)成果,在后人的記憶中也能找到黃子卿的可愛與嚴(yán)謹(jǐn)。時任北京大學(xué)教務(wù)長的王義遒曾回憶道:1993年,北大化學(xué)系1963年畢業(yè)生返校座談,我問他們在校6年,哪位老師教課印象最深,至今不忘?他們異口同聲說是黃子卿先生講的“物理化學(xué)”。我問黃先生的課好在什么地方,他們笑笑說:“堂上從來沒有全聽懂過”,“但因為物理化學(xué)很重要,學(xué)不懂這門課就白學(xué)化學(xué)了,沒有聽懂的一定要通過自學(xué)反復(fù)琢磨,啃參考書弄懂。自己花了功夫,理解得深,就記得牢。”
了解一位科學(xué)家,必須對他的科研成果有所了解,但像黃子卿這樣的科學(xué)家,他們的文章對于文科出身的記者來說,無疑等同于一部天書。記者的這個顧慮則被黃志洵打破了,他推薦記者看看《電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論》的序言,“你看看就知道了,一篇專業(yè)的論文依然可以進(jìn)行生動、幽默的敘述。”在這篇序言中寫道:“過長的數(shù)學(xué)推導(dǎo),不僅使價值和篇幅間的比例互不相稱,還會使讀者沉醉于數(shù)學(xué)過程,忘記科學(xué)本身……如果一個理論只有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)邏輯性,沒有多大的實踐意義,它就像街亭的馬謖,紙上談兵頭頭是道,而臨陣考驗,則全線垮臺。不過這樣的理論仍有它的地位,正如馬謖仍可用作軍事參謀那樣,但不應(yīng)占太長的篇幅耳。實踐和嚴(yán)格的科學(xué)性是理論的重要標(biāo)準(zhǔn),而二者并不決定于所用數(shù)學(xué)的多少和深淺也!
當(dāng)然黃子卿的科學(xué)思想并不限于理論與實際的關(guān)系方面。他擅長用簡潔的字句,來概括科學(xué)工作的規(guī)律性,并指出前進(jìn)的道路。學(xué)生和晚輩常常向他提出“究竟什么是科學(xué)?”這個問題,他則精煉地回答道:“科學(xué)的核心是一個u2018新u2019字:新的理論,新的方法,新的公式,新的技術(shù),新的數(shù)據(jù)。”這就是說,要永遠(yuǎn)不停止探索和追求,直到生命的最后一息。黃子卿自己就是這樣做的。科學(xué),是他的上帝、他的靈魂、他的宇宙!
學(xué)貫中西
物理化學(xué)之外有詩情
我國的老一輩科學(xué)家,常常是學(xué)貫中西的博學(xué)之士。黃子卿不僅是我國物理化學(xué)界的一代宗師,而且他對古典文學(xué)也有深厚的修養(yǎng),寫出不少意趣深遠(yuǎn)的舊體詩。
黃子卿自幼飽讀詩書,古文根底好,在他的書房之中,除藏有大量自然科學(xué)書籍與期刊之外,還有繁多的歷史、文學(xué)書籍。像《資治通鑒》、《綱鑒易知錄》、《全唐詩》、《宋詩精華錄》等書,常見于案頭枕畔。閑暇時,老人便常常脫口吟詠出一些五言或七言舊體詩,偶爾也寫詞。據(jù)黃志洵介紹,他父親的詩作都抄錄在一個本子里,用毛筆縱寫,大約有幾十首之多。但 “文革”開始后,黃子卿家被抄了,他的詩集被毀,當(dāng)時黃志洵匆忙間僅從那個本子里撕下兩張紙,上面留下了黃子卿寫的3首詩,這兩張紙至今仍被黃志洵所珍藏著。
至今僅留下一些黃子卿的零星詩作?谷諔(zhàn)爭時期,早年為美國陸軍大學(xué)畢業(yè)生的祁學(xué)啟,擔(dān)任中國陸軍的一位師長。1942年,中美發(fā)動打通滇緬路的戰(zhàn)役,祁學(xué)啟帶兵路過昆明,并去西南聯(lián)大拜訪老友黃子卿。不久之后,祁學(xué)啟在抗日戰(zhàn)場上犧牲。噩耗傳來,黃子卿悲痛不已,寫下這首意境蒼遠(yuǎn)悲涼的詩:
一燈明滅角聲哀,
夜半無人戶自開;
疑是翩躚羽化客,
滿江明月夢中來。
昆明時期,黃子卿正當(dāng)壯年,但生活十分清苦,他的這首詩則反映了當(dāng)時的情況:
三十年(即1941年——筆者注)秋,瘧疾纏綿;賣裘書以購藥,經(jīng)年乃痊。追憶往事,不禁愴然:
飯甑凝塵腹半虛,
維摩病榻擁愁居;
草堂詩好難驅(qū)瘧,
既典征裘又典書。
如果把這些詩句和其夫人夏靜仁的詩《鄉(xiāng)居有感》(避處塵囂外,村幽路徑深;亂山遮俗念,靜水起禪心;兒稚翻思母,家貧不慕金;連年井臼事,蓬鬢久無簪。)對比閱讀,就可以感知到,他們并不是以苦難為榮,而是思考著關(guān)于越來越廣泛地傳遍整個中國的信息,關(guān)于抗戰(zhàn)及其面臨的不祥而艱難的時刻,以及關(guān)于這場戰(zhàn)爭何時能取得勝利的結(jié)局。因此,其后我們就能理解黃子卿所感到的歡樂:
三十四年(即1945年——筆者注)八月十日,夜雨早寢。清華研究所警笛忽鳴,繼聞歡呼聲,乃知為日本投降之喜訊也:
秋風(fēng)萬里客邊城,
縹緲燕云故土情;
八載昏霾頃刻散,
雨中殘夢笛三聲。
1981年,中國科學(xué)院學(xué)部委員黃宏嘉教授第一次讀到這兩首詩時,感嘆道:“吟之頗有放翁韻味!”
但是,抗戰(zhàn)結(jié)束后大陸并不平靜。西南聯(lián)大聞一多教授飲彈身亡,此事件震驚中外。黃子卿在悲憤之余寫下了下面的挽聯(lián):
挽聞一多兄
仁則殺身義全授命碧知染絳帷比重泰山無限恨;
詩成死水經(jīng)補(bǔ)離騷青史傳紅燭晝吞云夢有余才。
這是一位自然科學(xué)家在當(dāng)時提出的抗議!科學(xué)和文學(xué),在幾千年之前大約是同一種藝術(shù);科學(xué)家和文學(xué)家都醞釀著具有永恒價值的東西。為什么竟有人認(rèn)為自己有權(quán)結(jié)束老友聞一多的生命?!
1976年秋,橫行了10年的“四人幫”終于倒臺。廣大知識分子如久旱之后得甘霖,以十分欣喜的心情迎接了這個事件。這時已經(jīng)76歲高齡的黃子卿,欣然寫下了這樣的一首詩:
盈巔白雪遇春妍,
社會新型萬物鮮;
千里奔騰憎伏櫪,
紅專齊進(jìn)不知年。
這首詩是家屬在1989年發(fā)現(xiàn)的,原稿寫在北京外文書店于1976年8月寄出的《外文期刊征訂通知》背面。黃子卿告訴記者,原詩無題,估計是老人信手而成,但其喜悅奮進(jìn)之情躍然紙上。
黃子卿雖然是一位杰出的科學(xué)家而不是詩人,但他那豐富的經(jīng)歷、深邃的思想和優(yōu)美的文筆使他同樣寫出了堪與詩人媲美的優(yōu)美詩篇。
有兩次機(jī)會可以留在美國而未留,但自己并不后悔,因為國家是需要我們這樣的人為她出力的!
“我愿和我的祖國一起受苦!
“我是中國人,我的家在中國,我一定要回去!
“我勸青年們要克服虛浮急躁,不要總想一舉成名。”
——黃子卿
主要論著
1 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.
2 黃子卿.物理化學(xué).北京:高等教育出版社,1956.
3 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,1958,24:174—186.
4 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.脂肪酸鹽對正已酸在水中溶度的影響.化學(xué)學(xué)報,1958,24:338344.
5 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(jī)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.
6 黃子卿,電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論.北京:科學(xué)出版社,1964;修訂本,1983.
7 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.
8 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(jī)鹽對甲苯在水中溶度的影響.化學(xué)學(xué)報,1965,31:314323.
9 黃子卿.配位場理論(上).化學(xué)通報,1973,(1):45.
10 黃子卿.配位場理論(下).化學(xué)通報,1973,(2):101.
11 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),1973,2:140
12黃子卿.非電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論.北京:科學(xué)出版社,1973.
13 黃子卿.熔鹽結(jié)構(gòu).科學(xué)通報,1975,20:112.
14 黃子卿.定標(biāo)粒子的液體理論.化學(xué)通報,1977,(3):155.
15 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、對二氯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),1980:110.
16 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,1980,1:7585.
17 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),1980:1117.
人物貢獻(xiàn)
電化學(xué)、生物化學(xué)、熱力學(xué)研究
1925年黃子卿進(jìn)入麻省理工學(xué)院,師從麥克英納斯(McInnes),從事電化學(xué)研究。通過實驗,考察了界面移動法測定電解質(zhì)溶液中離子遷移數(shù)時震動、熱效應(yīng)、界面可見性條件以及界面調(diào)節(jié)因素諸方面對實驗測定的影響,改進(jìn)了此方法的實驗裝置,提高了實驗測定的準(zhǔn)確度,并拓寬了此方法的應(yīng)用范圍。他的第一篇學(xué)術(shù)論文1927年夏在美國化學(xué)會志上發(fā)表。
1928年黃子卿就職于北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)系,擔(dān)任助教。在生物化學(xué)家吳憲教授領(lǐng)導(dǎo)下做蛋白質(zhì)變性研究。他制備了分別經(jīng)酸、堿、尿素和乙醇作用而變性的蛋白質(zhì),利用滲透壓測定了變性蛋白質(zhì)的分子量。研究證明蛋白質(zhì)變性并不必然改變其分子量,為吳憲明確定義蛋白質(zhì)變性提供了實驗證據(jù)。黃子卿觀察到,天然的和變性的雞蛋清蛋白和羊血紅蛋白的分子量約為34000的倍數(shù)或亞倍數(shù),與現(xiàn)在對蛋白質(zhì)分子量研究得到的亞單位結(jié)果相符合。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。這研究成果是當(dāng)時這類研究的前驅(qū)成果。
1930年前后,尋求合適的狀態(tài)方程以預(yù)示實際氣體的熱力學(xué)性質(zhì),探索等張比容與液體其他物性以及與分子組成的關(guān)系,都是當(dāng)時物理化學(xué)界所關(guān)注的課題。1929年黃子卿應(yīng)聘到清華大學(xué)執(zhí)教以后,在這兩個方面展開了研究,發(fā)表了兩組論文。一組關(guān)于氣體的能、熵方程和絕熱方程,實際氣體的熱力學(xué)性質(zhì),以及實際氣體的焦耳-湯姆遜系數(shù)。另一組為用毛細(xì)管法測定一系列酯的等張比容的結(jié)果。
精確測定水的三相點
溫度是熱力學(xué)的基本參數(shù)。1927年國際度量衡委員會選定水的冰點為熱力學(xué)溫標(biāo)的基準(zhǔn)點,定為273.15K。但是水的冰點是在1大氣壓下被空氣飽和的水的液-固平衡的溫度。它受外界大氣壓或進(jìn)行測量的地理位置影響,并且與水被空氣飽和的狀況有關(guān)。因此科學(xué)界對它的重視性和精度提出過懷疑。當(dāng)時物理化學(xué)界企圖并已開始測定水的三相點,即水在其飽和蒸氣壓力下氣-液-固三相成平衡的溫度,以代替冰點作為熱力學(xué)溫標(biāo)的基準(zhǔn)點。1934年黃子卿再度赴美國,在麻省理工學(xué)院隨熱力學(xué)名家比泰(J.A.Beattie)做熱力學(xué)溫標(biāo)的實驗研究,重新測定水的三相點。
因為當(dāng)時水的冰點被認(rèn)為是熱力學(xué)溫標(biāo)的定點,所以測定水的三相點就需要測量水的三相點室與冰室溫度之差。為此需要得到精確的水的冰室的固液平衡溫度。黃子卿仔細(xì)計算大氣壓力及水液面高度產(chǎn)生的附加壓力對冰室平衡溫度的影響;測量水樣的電導(dǎo),折算為鹽濃度,按稀溶液的依數(shù)性,估算雜質(zhì)造成的水的凝固點的降低;在嚴(yán)格固定條件下,以空氣飽和水樣。這樣,達(dá)到冰室溫度的精度為0.5×10-4℃。黃子卿嚴(yán)格處理水的三相點室。精選三相點室材料并嚴(yán)格清洗;水樣嚴(yán)格純化去CO2;測量三相點室水樣的電導(dǎo)估算雜質(zhì)對平衡溫度的影響;并且對水面高度產(chǎn)生的附加壓力的影響加以校正。他采用當(dāng)時能達(dá)到的精確測溫手段,并對體系采取嚴(yán)格的隔熱防輻射措施。由此黃子卿得到水的三相點為0.00980±0.00005℃。這一結(jié)果被美國華盛頓哲學(xué)會主席斯蒂姆遜(H·F·Stimson)推崇為水的三相點的可靠數(shù)據(jù)之一,成為1948年國際實用溫標(biāo)(IPTS—1948)選擇基準(zhǔn)點-水的三相點的參照數(shù)據(jù)之一。這項工作成為黃子卿博士論文的一個部分。
從事溶液理論研究四十余年
黃子卿1935年回國后,在執(zhí)教的同時繼續(xù)進(jìn)行電化學(xué)和溶液理論的研究。一方面考查了壓力對鐵在堿性介質(zhì)中鈍性的影響;另一方面開始了溶液中化學(xué)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)的研究。
首先黃子卿和他的研究生利用電導(dǎo)法研究酯在水二氧六環(huán)混合溶劑中的皂化反應(yīng)動力學(xué),得出反應(yīng)速率常數(shù)與溶劑組成關(guān)系的經(jīng)驗規(guī)律。此項工作因抗日戰(zhàn)爭而中斷。至50年代黃子卿在清華大學(xué)重新指導(dǎo)研究生作乙酸乙酯在水二氧六環(huán)混合溶劑中皂化反應(yīng)動力學(xué)研究。觀測到在相同溫度下反應(yīng)速率隨溶劑介電常數(shù)下降而變小,考察了反應(yīng)活化能與溶劑組成及介電常數(shù)的關(guān)系。據(jù)此對當(dāng)時溶液中離子與分子反應(yīng)的三種理論做了檢驗與評價。
30年代,鹽水體系中非電解質(zhì)活度系數(shù)的研究已積累了一定經(jīng)驗,并建立了德拜(Debye)等人的靜電作用理論。黃子卿認(rèn)識到,深入研究溶液體系在于進(jìn)一步了解其中分子間相互作用的機(jī)制,鹽-水-非電解質(zhì)三元體系的性質(zhì)變化具有反映這項本質(zhì)問題的豐富內(nèi)涵。因此,早在1936—1937年,黃子卿就開始了有關(guān)非電解質(zhì)溶液的鹽效應(yīng)研究,測定了間硝基苯甲酸的鹽效應(yīng)常數(shù),驗證了德拜等人的理論(由于日本侵華戰(zhàn)爭的干擾,研究論文到1947年才得以問世)。黃子卿注意到,NaCl和KCl造成間硝基苯甲酸鹽析,而KBr和KNO3卻使其鹽溶。這是只考慮靜電作用的德拜-麥考雷(De-bye-McAulay)和德拜理論所無法解釋的。此后,黃子卿領(lǐng)導(dǎo)的研究組對鹽效應(yīng)作了系列研究?疾榱舜笮『托螤畈煌亩喾N非電解質(zhì)及鹽的鹽效應(yīng)規(guī)律,檢驗和探索了鹽效應(yīng)的理論機(jī)制,先后發(fā)表論文10余篇。在這一系列研究的第一篇論文中,黃子卿等人提出了鹽效應(yīng)的如下機(jī)制:水、鹽和非電解質(zhì)形成三元溶液,假如一種離子很大,并假設(shè)非電解質(zhì)分子大于水分子,鹽效應(yīng)的產(chǎn)生是離子與分子間的靜電作用加上色散力的作用。如果靜電力是主要的,結(jié)果是鹽析;如果色散力是主要的,結(jié)果是鹽溶。因此,如果沒有意外因素干擾,只要離子體積足夠大,非電解質(zhì)分子也足夠大,就能引起鹽溶。1955年黃子卿應(yīng)邀赴民主德國講學(xué)。他系統(tǒng)地介紹了他的鹽效應(yīng)機(jī)制,受到同行的重視。
60年代黃子卿指導(dǎo)學(xué)生對鄰、間、對三種硝基苯甲酸作系統(tǒng)全面研究?紤]到此酸在水溶液中解離,參照前人方法,從溶度中扣除離解部分,得出中性分子的鹽效應(yīng)常數(shù)。結(jié)果表明,具有相同陽離子的鹽,陰離子半徑越小,鹽析常數(shù)越大。對陽離子亦然。并且從間硝基苯甲酸鹽析常數(shù)的溫度系數(shù),求出它自鹽溶液遷移到純水的標(biāo)準(zhǔn)熵變△S°,表明是熵增加過程!鱏°/m=常數(shù),其中m為鹽濃度。具有相同陰離子的鹽,△S°/m隨陽離子半徑和價數(shù)而增加,對陰離子亦然。且就離子作用來說,△S°/m具有近似加和性。這些結(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,離子對由氫鍵形成的水的四面體串群結(jié)構(gòu)的影響等都對離子-水-非電解質(zhì)分子三者在溶液中的相互作用產(chǎn)生影響。
三種硝基苯甲酸的偶極矩相近,實驗測得的鹽效應(yīng)常數(shù)也很接近。為進(jìn)一步考查非電解質(zhì)分子偶極矩的影響,黃子卿選擇了偶極矩差別很大的鄰、間、對二氯苯作為研究對象。由于分光光度法測定濃度的精度限制,結(jié)果只在可疑數(shù)字上顯示出偶極矩大小次序?淀f(Conway)等人考慮了離子近區(qū)介電飽和、離子第一水化層的存在、介電常數(shù)與分子參數(shù)的關(guān)系以及柯克烏德(Kirkwood)介電理論的鹽效應(yīng)公式,由此計算鹽效應(yīng)常數(shù),其結(jié)果比其他理論預(yù)示更接近實驗值。說明探討鹽效應(yīng)機(jī)制時應(yīng)當(dāng)考慮這些因素。
對于以水為溶劑的電解質(zhì)溶液,非電解質(zhì)溶度一般有限。靜電力的作用總是占主要地位,決定著這些體系的性質(zhì)。黃子卿認(rèn)為,要突出非靜電力對離子溶液性質(zhì)的影響,介電常數(shù)較低的非水溶劑的離子溶液是更恰當(dāng)?shù)难芯矿w系。60年代初,這類體系研究報道還很少。黃子卿即指導(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”一文的工作。由于“文化大革命”,該文到1980年才得以發(fā)表。文章報告了一組電解質(zhì)在含甲醇二元溶劑中的溶解度,提出了簡單溶劑化模型及其檢驗公式,并給出了估算這類體系中離子溶劑化數(shù)的方法。
“文化大革命”期間,黃子卿并未停止科學(xué)研究工作。他緊緊跟上世界化學(xué)科學(xué)的步伐,發(fā)表了一系列綜述文章,向我國化學(xué)界介紹配位場理論、熔鹽結(jié)構(gòu)學(xué)說、定標(biāo)粒子液體理論及其應(yīng)用等基本理論與最新發(fā)展。
中國物理化學(xué)的奠基人之一
黃子卿從事高等學(xué)校化學(xué)教育55年,講授過物理化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、電化學(xué)、溶液理論等。他講課一絲不茍,立論嚴(yán)謹(jǐn),循循善誘,使學(xué)生終生不能忘懷。
黃子卿于1956年出版了《物理化學(xué)》。該書是我國這個領(lǐng)域第一部教科書。針對我國大學(xué)的實際情況,采用自具體到抽象的編排次序,為提高物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量提供了有效的途徑,長期被選為這門課程的主要參考書。綜合講授溶液理論課的經(jīng)驗和長期從事溶液理論研究的成果,并不斷以世界溶液理論最新進(jìn)展充實教學(xué)內(nèi)容,黃子卿撰寫了《電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論》及《非電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論》等兩本專著。前者的修訂版獲國家教委頒發(fā)的1988年全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎。
在數(shù)十年教學(xué)生涯中,黃子卿非常重視實驗在化學(xué)教學(xué)中的作用。他認(rèn)為物理化學(xué)雖然是理論性較強(qiáng)的學(xué)科,但它和各門化學(xué)一樣是實驗科學(xué)。他諄諄教導(dǎo)學(xué)生,要重視科學(xué)研究中的實驗工作,要一絲不茍,嚴(yán)格可靠,否則可能得出荒謬的結(jié)論。
作為清華大學(xué)和北京大學(xué)的教授,黃子卿一直認(rèn)為化學(xué)教師的任務(wù)有兩個。一是培養(yǎng)人才,一是發(fā)展化學(xué)科學(xué)。前者是教學(xué),后者是科學(xué)研究。他告誡他的學(xué)生,要教好書,不然誤人子弟。但不能光當(dāng)教書匠。不作科學(xué)研究在科學(xué)上就會落伍,不能成為一名合格的大學(xué)教師。
人物評價
西南聯(lián)大化學(xué)系三年級的重點課程是“物理化學(xué)”,由黃子卿講授。一位在西南聯(lián)大聽過黃子卿講課的學(xué)生曾這樣寫道:“老師諄諄善誘,鼓勵學(xué)生自己思考,客觀地分析事物,不斷重新檢驗已被接受的結(jié)論并探討新的思路。蒙教誨已39年,而學(xué)生腦中印象清晰如昨。記憶中老師穿著藍(lán)布大褂,戴厚黑邊框眼鏡,正在昆明新校舍破舊的泥墻教室中作精彩的理論化學(xué)講演,使學(xué)生居然暫忘饑餓與困苦,而對大自然一心向往!边@也是對黃子卿的教學(xué)風(fēng)格和水平的真實寫照。
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