我的早期科学研究工作

我的早期科学研究工作 何钟林（原大连轻工业学院教授）面对着困难的局面，我只有加倍努力，奋发图强。1959年9月16日，辽宁大学化学系物理化学教研组举行了第一次科学报告会，我报告了电解质水溶液的物理化学的离子交换研究。这距离我大学毕业已经一年了。虽然，我在社会大学里杂事很多，很难静下心来做些科学研究工作，祗能够读些书，感到已经是很不容易的事情了。但是，我的知识迁移能力和良好的读书功底还能够给我一些帮助。在北京大学最后那一年，我的毕业论文题目是“溶剂萃取法研究络合物”。1958年那年春天，正好赶上处理最后一批右派。在学生时代，因为我一直痴迷于学业，对政治好象不闻不问。后来又搞红专辩论，我也只是成为北京大学化学楼西面墙壁上“大字报园地”的“大西瓜”，好在祗是给我贴贴大字报，批评我的个人主义、名利思想之类。至于“漏网右派”一说，也只是后来在文化大革命中，在沈阳轻工业学院，群众闹哄哄喊的口号。在北京大学的日子里，从来没有给我形成材料，对我有什么压力。否则，大学毕业后也不可能分配我到辽宁大学任教了。我一直是个“中派”人物，例如，1958年4月，我们北京大学化学系学生到明十三陵劳动十天，我们化学系编为“红四团”，我得到的鉴定也祗是“劳动积极肯干，但不政治挂帅”。1958年5月4日，在北京大学东操场的火炬晚会上，当时时任团中央书记处书记的胡跃邦同志，反对修正主义，激动人心的高呼：“不管是铁托，还是泥巴托”！虽然给了我很深刻的印象，但是我还是不懂得什么是“修正主义”，我更关心我的毕业论文。北京大学化学系指导毕业论文的老师们，他们在比我们还困难的情况下，坚持对我们毕业班学生进行了最后的毕业论文训练。虽然，短短两个月的时间，不可能取得什么有意义的成果。但是，老师们尽心尽力了。我的毕业论文指导老师谭曾振先生更是为我写出了详细的论文提纲，经常到实验室给予具体的指导。我做毕业论文执行的第一个方案，所用的主要试剂之一是可溶性锆盐，要自己制备。后来，为了节省我的时间，尽快的切入论文主题，北京大学老师们从中国科学院化学研究所搞到了硝酸锆。这样，我就可以直接配制不同浓度的锆盐溶液，在一定条件下，用显色剂显色。从而分析出在不同萃取条件下锆盐的平衡浓度。我碰到的第一个困难是，由于显色剂的高灵敏度，实验室中蒸馏水的纯度有问题并且其成分似乎也不够稳定，含有不等量的可溶性微量重金属杂质，显色后造成分光光度计读数的波动。后来虽然解决了这个问题，作出了一条完美的、可重复的光密度——浓度工作曲线，但是却经过了两个星期的反复实验，才找到了上述原因。我碰到的第二个困难是：发现所用的萃取剂，在实验的条件下，与萃取体系酸碱性不能匹配，因此不能表现出一定的萃取能力。国外虽然有一种品牌的萃取剂可以应用，但对我做毕业论文完成的时间来说，已经是远水不解近渴了。这个期间我试验了许多品牌的萃取剂，都没有获得成功。不得已，仅作了一个水溶液中锆与氯离子的络合体系的分光光度。最后，毕业论文在新的一轮科学研究大跃进中匆匆结束。六、七月份正是1958年大跃进的高潮，我们物理化学专业的应届毕业生分别参加北京大学物理化学教研室电化学组、晶体组和溶液组的科研。我在电化学组，要求制备出高稳定度、可重复性的银氯化银电极。我大学另一个同班同学罗启光，毕业论文是建立稳定的氢电极，他的前期工作对我帮助很大。当时我们很好的完成了任务。二十年后，我开展了离子选择性电极的科研工作，也与这段经历有关，这是后话。我的毕业论文的经历，使我对萃取剂的选择有了深刻的印象。所以，我在社会大学期间，对于这个问题总是念念不忘。1959年夏天，我在阅读国外有关离子交换法研究络合物平衡的文章时，突然想到，离子交换法和溶剂萃取法研究络合物平衡，都是基于一种测定金属离子在两相间的分配系数的方法，前者是固体与液体之间的分配，后者是液体与液体之间的分配。离子交换剂也可以看成是一种萃取剂，于是很快写出一篇论文，在辽宁大学化学系物理化学教研组的科学报告会上报告。后来，这篇论文1960年10月在辽宁大学学报上发表。但是，一直没有机会进行实验的研究工作。直到中共十一届三中全会以后，科学研究的条件和氛围有所改善了，才继续进行研究。1982年，在化学学报发表了“分配法研究碘分子与氯离子、溴离子和碘离子的络合物”。这篇文章后来被美国科学引文索引（SCI）所收录。论文中我们把碘分子看成中心离子，四氯化碳是萃取剂，用分配法研究碘分子在氯离子、溴离子和碘离子不同浓度时，四氯化碳和水两相间碘分子分配系数的移动。处理数据的方法，引用了我在22年前，在辽宁大学学报上发表的论文，这引起了化学学报编辑部的关注，在论文审稿期间，他们郑重的给我来信，要求调阅在辽宁大学学报上发表的论文，我找出了我保存的、用普通新闻纸印刷的、经过了文化大革命动乱，颜色已经发黄的辽宁大学学报1960年第三期，给他们寄去，后来他们又给我完好的寄了回来。论文审稿之严肃；论文发表跨距的经历之奇特，这件事可能在世界期刊史上都是值得小写一笔的“中国现象”的例证。我的知识迁移的能力可能使一些人摸不到头脑，一会是离子交换，一会又是溶剂萃取，做实验时又变成分子和离子的相互作用。而时间又几乎过去了四分之一世纪。我想，这也不是我特别有什么天赋，或者有什么变戏法式的才能。中国的环境，造就了我们这样一批知识分子，他们的应变能力特别强。这也不完全是为了生存的需要。在环境十分艰苦，条件也非常差的情况下，常常是不可能“我要做什么”，而是有什么样的条件“能够做些什么”。这使我想起1957年秋天，我在北京大学参加迎接新生时发生的一些故事。这时中国刚刚发生了反右派运动，国际形势的微妙变化，加上高等学校和学生状况的一些变化，原先集中在北京外国语学院培训了一年外语，准备出国学习的一部分学生，被改派到北京大学化学系一年级从头开始，不出国学习了，专业面临调整。我们这些大学四年级的学长们在欢迎他们入学的时候，既怀有一丝隐秘的同情，又要装着若无其事的样子，跟他们大谈化学科学技术未来的发展前景。我具体接待了一个来自江浙的学生，名字叫叶永烈。但是他却十分瘦小，神情忧郁。我尽量谈些轻松的话题，我介绍了我在北京大学参加的学生社团——天文学会。他十分好奇，问我天文跟化学有什么关系呢？我把我所知道的天体化学知识和对天体演化的想象，都一股脑儿跟他讲了，可惜当时我还不知道月球上蕴藏着大量的氦- 3，人类未来能源的巨大宝库！我还隐约地向他说明变换一个专业，似乎并不十分重要，未来总可以找到一些新的结合点。我发现叶永烈的情绪好了起来，眼睛又变得闪闪明亮。后来，叶永烈成为我国一个著名的科普作家。而我只是在报纸上发表些“金属指示剂”、“雷雨”、“热冰”、“玻璃肥料”等几篇科普作品，主要还是为了在三年大饥荒时期，多赚取一点稿费，买些食品充饥。我仍然勉力支撑着我在化学方面的研究，为了专业，百折不回。我不如叶永烈在科普创作方面有才华。但是，后来我发现叶永烈也放弃了科普写作，他在粉碎“四人帮“后，成为“江青传”等一批文革人物传记作品的作者，一发不可收拾成为传记文学家，而把科普创作抛到了九霄云外。我想，除了中国社会复杂的政治原因外，叶永烈好奇、多思、忧郁而又很快转化为热烈的性格，也是他成功的因素之一。1962 年我在化学通报发表的另一篇论文，故事就简单一些了。1959年是中华人民共和国成立十周年，那时全国地方各单位都流行搞献礼活动，我们辽宁大学化学系也不例外。我写了“电位法求溶液中各级单核和多核络合物的稳定常数的一般处理”一文，在校内印刷厂打印成册，并且作了报告，以后也就放下了。三年大饥荒时期，1961年，我在学习和研究中，又把它寄给了化学通报。化学通报这是在当时中国发行量最大，最有影响的一个化学刊物。可能是因为我寄了打印稿，增加了工作单位基层认可的气氛，并且我还在文章最后写了：“致谢 本文在写作过程中承北京大学谭曾振先生热心指导，及化学学报编辑委员会帮助修改，作者谨致谢意”。所以，文章也在1962年9月顺利的刊出了。这篇文章虽然不久被当时的美国化学会出版的“化学文摘”所收录，1986年张祥麟、康衡先生主编的“配位化学”一书中也引用过，但是，我觉得这篇文章可能还有一些意义。1986年12月“化学通报”刊登了我写的一篇论文“ISE电位滴定技术测定络合物的稳定常数”，介绍了当时通行的离子选择性电极，可以应用浓差电池技术来测定络合物的稳定常数，引用了24年前我在化学通报上介绍的电位法处理数据的方法。这篇文章发表后，引用率很高。远在波兰克拉可夫JAGIELLONIAN大学化学系的Bieszczod博士也来信索要这篇论文的抽印本。在互联网科技发达的今天，学者们的互相交流，已经很少采取写明信片的方式了。年轻的学子们可能已经不知道“reprint”的原来意义是个什么东西了。但是，远在万里之外，异国学者通过一张薄薄的明信片，表达的却是浓浓的尊重和情谊。在社会大学里，我虽然取得了一定的成绩，但是我仍然怀疑：“在营养不良的石头上，生长的一棵弱小并且干黄的幼苗，能够成长为大树么？”。我渴望能够在名师指导之下，有比较好的实验条件，能够系统做些科学研究工作。开始，我们对于这个问题的认识是比较天真的，大学时期我的同专业同学刘祁涛，在内蒙古平庄煤矿学校曾经写信鼓励我：“我相信你的意志力和才华，再加上有了一定的条件，你一定可以给化学科学以重大的贡献的，努力吧！锺林，胜利在等待着你！”后来，我们又幻想能够有机会调到一起工作。祁涛还写信继续鼓励我：“关于将来，我想我们两人在一起搞个专门化是不会有太大问题的，只要钻研，搞点什么出来也并非不可以的事。我是自信的，我想你也是自信的。没有教授也没有什么关系。教授在我们这样的年纪恐怕比我们差得多呢！”从那个时候开始，我们就着手调动工作的努力。首先，辽宁大学要表示能够接收，但是，还不能马上给内蒙古平庄煤矿学校发商调函件，因为这可能给祁涛那边造成不安心本职工作的坏影响。毕竟两个学校互不隶属，又是跨省区、跨城市的调动。在那些困难的日子里，一方面我必须和辽宁大学校、系两级领导保持一定的联系，绿灯常开；另一方面我还要经常和祁涛通气，看看工作调动究竟卡在那个环节上，再想想办法。这个过程是如此的烦琐，现在很多年轻人可能都很不理解。说起来话长，我和祁涛毕业后各奔东西，失去了联系。我是为了搞化学楼建设到北京大学化学系出差，祁涛是当选为内蒙古平庄煤矿篮球代表队到北京参加全国煤矿系统篮球比赛，顺便到母校看看。当时我们在北京也没有见面。我给留校工作的同班同学黄汉国宿舍的房门上写了一个便条，告知我分配在辽宁大学化学系。后来，祁涛回母校，看到了这张条子，便给我来信。当时祁涛的人事关系是隶属于内蒙古平庄煤矿管理局，平庄煤矿学校当时只是煤矿管理局所属的子弟学校，没有独立的人事权。祁涛来信告诉我：平庄煤矿管理局党委宣传部阿林部长不同意他的调动，阿林部长主管文教宣传是个蒙古族人，好象很强硬。情急之下，我不知道我那里来的那么大的勇气，给阿林部长写了一封情真意切的长信，从我对蒙古族英雄成吉思汉的崇拜到对中华民族大团结的颂扬，从对朋友的真挚热爱，到期望他将来能够对国家和人民能够有很大贡献。后来，祁涛告诉我，他也给陈毅副总理写了一封信。终于，1962年3月19日，我在日记中写道：“兴奋的日子，连续接到刘祁涛同志的来信，阿林部长已经同意放他走。估计三月末或四月初即可来辽宁大学化学系。我是多么的幸福啊！”“好事多磨”。祁涛于1963年1月10日到辽宁大学报到。文化大革命以后，祁涛担任了辽宁大学化学系副主任、辽宁大学副校长、校长，社会职务方面，担任了九三学社中央委员、全国政协委员、常委，他已经是一个成熟的化学家和社会活动家。我当然很高兴，这应验了我在四十年前说过的：“我自豪于我最大的成就是我第一个发现了刘祁涛”。我和祁涛在专业领域内，也进行了许多有益的切磋和讨论。例如，发表在科学通报1962年3月的论文“3，5—二磺酸基邻苯二酚与铁（Ⅲ）的一种络离子的分光光度研究”，原是祁涛在北京大学时，在谢有畅老师指导下，毕业论文的一部分工作，后来，因为搞科研大跃进，许多毕业论文迫于当时的大环境，不了了之。但是，我听祁涛告诉过我，他找到了一种2:1的黄绿色络离子。做了一些工作，任其埋没实在可惜。1961年年底，我请祁涛把论文数据寄来，由我改写了一篇论文，寄给了科学通报。1962年3月3日，科学通报来信，通知论文即将在三月号科学通报上发表。我当即校对了文稿，需要重新绘的图,也于当天一并寄出。这篇文稿的处理上有一个缺点，既然我们已经说明实验所用的分光光度计为Hilger厂Uvispek型，这是在北京大学化学系所做的实验，论文作者中应该包括北京大学化学系的论文指导老师谢有畅先生。造成这个疏忽，主要是因为我当时太不懂得规矩了，这里再一次向谢有畅老师表示深深的歉意！自然，后来作为中国科学院院士的提名候选人谢有畅教授，早已原谅了我们年轻时的错误，但是，我还是要在这里道歉。我与祁涛在测定溶液中络合物的稳定常数的第二类方法中作过深入的探讨。至于第二类方法的详细内容及其意义，祁涛在1988年辽宁大学出版社出版的著作“配位化学”一书中已经说得相当明白了。我在这里要引述的，仅是我在1962年4月26日的一篇日记：“异常想不到的功勋，今天把一个几年来的构思完成了。利用极谱扩散电流作为配位体浓度的函数，不仅可以测定络离子的各级稳定常数，还可以测定其扩散系数！赶快加油，组织实验工作。”五十年代末六十年代初期，在中国化学界，学者们对用极谱法研究金属络合物十分有兴趣。徐光宪教授和蒋洪圻在北京大学，严志弦教授和马维在复旦大学、白明彰在内蒙古农牧学院，章健民等人在内蒙古医学院，都在作金属络合物的极谱研究。我们在与白明彰先生通信的基础上，祁涛和我曾经尝试用我们的方法去处理铅离子和醋酸根离子的极谱数据，但是，结果并不很理想。我们当时怀疑可能是扩散电流的测定没有应用标准电阻作校准；再就是怀疑在极谱法中使用明胶等物质对扩散电流测定的抑制作用。扩散电流的变化较小，规律并不十分明显。但是，我一直在思考着如何提高测定扩散电流的灵敏度和准确度。恰好，这年秋天，我在化学通报9月号的文章发表后，内蒙古医学院的章健民写信来表示祝贺，并索要论文的抽印本和表示今后合作的愿望。我给他写了一封热情洋溢的回信。后来，我又把我们写的极谱法文章初稿寄给他，建议我们联合投稿。健民把许多辛苦的实验工作的积累交给我来整理，我完成了一篇“氯离子对铀(Ⅵ)的催化极谱电流的影响”，投寄了科学通报，这是1964年9月11日的事。1965年11月20日科学通报来函，称“氯离子对铀(Ⅵ)的催化极谱电流的影响”一文已考虑在近期内选用，并要求附寄外文译稿，以便作出版外文版用。这样，我要用英文写作了。科学通报的中、外文1966年第2期，同时刊登了我们的作品。这是文化大革命前，我第一篇执笔用英文写作，发表的论文，当时在中国化学界用外文写作也是不多见的。我们注意到，研究溶液中络合物的稳定常数的第二类方法，六十年代在中国已经有了很好的发展。南开大学陈荣悌教授和黄新民提出了用折射度的方法研究络合物，世界上首次使用溶液总摩尔折射度的概念，四川大学刘为涛教授等学者提出了用摩尔电导的方法研究络合物，使用了溶液总摩尔电导的概念 。我们则是提出溶液总摩尔催化极谱电流的概念 。考虑到Yatsimirskii方法不能独立地用图解外推法 确定络合物的最大配位数，只能依据其他方法提供的信息，所以我们假定在氯离子浓度很低时，只生成一种1:1的络合物，同时测定了氯合铀酰离子的摩尔催化电流和稳定常数。这在学术文献上是第一次。可惜，随后由于中国文化大革命，我国化学界关于这方面的研究和交流也就不能再继续进行下去了。