书城科普读物探索未知-趣说无机化学
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第13章 揭开水合电子之谜

水合分子,水合离子,都是司空见惯的,那么,有没有水合电子呢?

这还得从魏尔发现氨合电子说起。

早在1864年,化学家魏尔正研究碱金属与氨的作用。有一次,他将一小块金属钠投入液氨中,液氨立即呈现一派美丽的蔚蓝色。这一现象引起了许多化学家的兴趣。经过一番研究,人们才弄清楚,液氨变蓝是由于钠放出电子跟液氨形成蓝色的氨合电子的结果。

既然有了氨合电子,人们自然地联想到了水合电子。许多化学家积极探索,努力寻找它,然而,许多年过去了,这项工作还是好像竹篮子打水那样一场空。

难道真的不存在水合电子吗?1952年,化学家斯梯在一个偶然机会里,出人意料地发现了水合电子。他把常见的染料——甲基蓝溶液,放在光下照射,不久,溶液的蓝色就会褪去;当斯梯再通入二氧化碳气体后,溶液又会恢复蓝色。虽然,这个现象并非斯梯首先发现,但是,有心寻找水合电子的斯梯,以敏锐的目光洞察到他已发现水合电子了。他推断,甲基蓝褪色是由于它跟水合电子结合变为无色,通入二氧化碳又夺走了水合电子,从而恢复原貌。

Dye(甲基蓝)+Ihq(水合电子)Dye-(无色)

Dye-(无色)+CO2Dye(甲基蓝)+CO2

斯梯的推断很快得到了实验证实。例如,上述得到的无色甲基蓝溶液呈顺磁性,而且用核磁共振仪测定它的g-因子,也完全接近自由电子,由此可见,斯梯的确发现了水合电子。

此后,化学家们还发现,在许多特定场合下,都可得到水合电子,例如用活泼金属的汞齐(如钠汞齐)跟水作用,金属跟强碱作用,以及某些有机物和金属催化剂(钯)等作用,都可以觅到水合电子的踪迹。

既然发现了水合电子,化学家就进一步刨根究底地去研究它的性质了。

水合电子有独特的化学结构,它本身是一个被水包围着的“裸露”电子,活像一颗红枣镶嵌在馒头中;它的体积小,质量轻,带一个单位负电荷,这样,它就可以到处乱钻,显出十分活泼的“性格”;它是已知最强的还原剂之一,除氖、氦等个别物质外,其他元素和化合物几乎都能跟水合电子起化学作用。目前,水合电子在合成工作中已崭露头角,它可以帮助人们合成那些一向认为不可合成的物质,例如三价铕离子通常很难变成二价铕离子,但一遇水合电子,这一转变就轻而易举地发生了。

此外,对水合电子的研究,为揭开生命秘密也提供了新线索。据科学家推测,在那茫茫的原始海洋中,由于宇宙射线和紫外线的照射,海洋中产生了无数的水合电子,它能加速原始海洋的“聚宝盆”作用,加快蛋白质、核酸这些生命基础物质的合成,为生命的孕育铺平道路。

人们发现水合电子还仅仅几十年时间,虽然科学家已开始研究它,但它仍蕴藏着许多奥秘,如结构、性质和应用等等,都有待人们进一步去发掘它。