我的早期科學研究工作

我的早期科學研究工作 何鍾林（原大連輕工業學院教授）麵對著困難的局麵，我隻有加倍努力，奮發圖強。1959年9月16日，遼寧大學化學係物理化學教研組舉行了第一次科學報告會，我報告了電解質水溶液的物理化學的離子交換研究。這距離我大學畢業已經一年了。雖然，我在社會大學裏雜事很多，很難靜下心來做些科學研究工作，祗能夠讀些書，感到已經是很不容易的事情了。但是，我的知識遷移能力和良好的讀書功底還能夠給我一些幫助。在北京大學最後那一年，我的畢業論文題目是“溶劑萃取法研究絡合物”。1958年那年春天，正好趕上處理最後一批右派。在學生時代，因為我一直癡迷於學業，對政治好象不聞不問。後來又搞紅專辯論，我也隻是成為北京大學化學樓西麵牆壁上“大字報園地”的“大西瓜”，好在祗是給我貼貼大字報，批評我的個人主義、名利思想之類。至於“漏網右派”一說，也隻是後來在文化大革命中，在沈陽輕工業學院，群眾鬧哄哄喊的口號。在北京大學的日子裏，從來沒有給我形成材料，對我有什麽壓力。否則，大學畢業後也不可能分配我到遼寧大學任教了。我一直是個“中派”人物，例如，1958年4月，我們北京大學化學係學生到明十三陵勞動十天，我們化學係編為“紅四團”，我得到的鑒定也祗是“勞動積極肯幹，但不政治掛帥”。1958年5月4日，在北京大學東操場的火炬晚會上，當時時任團中央書記處書記的胡躍邦同誌，反對修正主義，激動人心的高呼：“不管是鐵托，還是泥巴托”！雖然給了我很深刻的印象，但是我還是不懂得什麽是“修正主義”，我更關心我的畢業論文。北京大學化學係指導畢業論文的老師們，他們在比我們還困難的情況下，堅持對我們畢業班學生進行了最後的畢業論文訓練。雖然，短短兩個月的時間，不可能取得什麽有意義的成果。但是，老師們盡心盡力了。我的畢業論文指導老師譚曾振先生更是為我寫出了詳細的論文提綱，經常到實驗室給予具體的指導。我做畢業論文執行的第一個方案，所用的主要試劑之一是可溶性鋯鹽，要自己製備。後來，為了節省我的時間，盡快的切入論文主題，北京大學老師們從中國科學院化學研究所搞到了硝酸鋯。這樣，我就可以直接配製不同濃度的鋯鹽溶液，在一定條件下，用顯色劑顯色。從而分析出在不同萃取條件下鋯鹽的平衡濃度。我碰到的第一個困難是，由於顯色劑的高靈敏度，實驗室中蒸餾水的純度有問題並且其成分似乎也不夠穩定，含有不等量的可溶性微量重金屬雜質，顯色後造成分光光度計讀數的波動。後來雖然解決了這個問題，作出了一條完美的、可重複的光密度——濃度工作曲線，但是卻經過了兩個星期的反複實驗，才找到了上述原因。我碰到的第二個困難是：發現所用的萃取劑，在實驗的條件下，與萃取體係酸堿性不能匹配，因此不能表現出一定的萃取能力。國外雖然有一種品牌的萃取劑可以應用，但對我做畢業論文完成的時間來說，已經是遠水不解近渴了。這個期間我試驗了許多品牌的萃取劑，都沒有獲得成功。不得已，僅作了一個水溶液中鋯與氯離子的絡合體係的分光光度。最後，畢業論文在新的一輪科學研究大躍進中匆匆結束。六、七月份正是1958年大躍進的高潮，我們物理化學專業的應屆畢業生分別參加北京大學物理化學教研室電化學組、晶體組和溶液組的科研。我在電化學組，要求製備出高穩定度、可重複性的銀氯化銀電極。我大學另一個同班同學羅啟光，畢業論文是建立穩定的氫電極，他的前期工作對我幫助很大。當時我們很好的完成了任務。二十年後，我開展了離子選擇性電極的科研工作，也與這段經曆有關，這是後話。我的畢業論文的經曆，使我對萃取劑的選擇有了深刻的印象。所以，我在社會大學期間，對於這個問題總是念念不忘。1959年夏天，我在閱讀國外有關離子交換法研究絡合物平衡的文章時，突然想到，離子交換法和溶劑萃取法研究絡合物平衡，都是基於一種測定金屬離子在兩相間的分配係數的方法，前者是固體與液體之間的分配，後者是液體與液體之間的分配。離子交換劑也可以看成是一種萃取劑，於是很快寫出一篇論文，在遼寧大學化學係物理化學教研組的科學報告會上報告。後來，這篇論文1960年10月在遼寧大學學報上發表。但是，一直沒有機會進行實驗的研究工作。直到中共十一屆三中全會以後，科學研究的條件和氛圍有所改善了，才繼續進行研究。1982年，在化學學報發表了“分配法研究碘分子與氯離子、溴離子和碘離子的絡合物”。這篇文章後來被美國科學引文索引（SCI）所收錄。論文中我們把碘分子看成中心離子，四氯化碳是萃取劑，用分配法研究碘分子在氯離子、溴離子和碘離子不同濃度時，四氯化碳和水兩相間碘分子分配係數的移動。處理數據的方法，引用了我在22年前，在遼寧大學學報上發表的論文，這引起了化學學報編輯部的關注，在論文審稿期間，他們鄭重的給我來信，要求調閱在遼寧大學學報上發表的論文，我找出了我保存的、用普通新聞紙印刷的、經過了文化大革命動亂，顏色已經發黃的遼寧大學學報1960年第三期，給他們寄去，後來他們又給我完好的寄了回來。論文審稿之嚴肅；論文發表跨距的經曆之奇特，這件事可能在世界期刊史上都是值得小寫一筆的“中國現象”的例證。我的知識遷移的能力可能使一些人摸不到頭腦，一會是離子交換，一會又是溶劑萃取，做實驗時又變成分子和離子的相互作用。而時間又幾乎過去了四分之一世紀。我想，這也不是我特別有什麽天賦，或者有什麽變戲法式的才能。中國的環境，造就了我們這樣一批知識分子，他們的應變能力特別強。這也不完全是為了生存的需要。在環境十分艱苦，條件也非常差的情況下，常常是不可能“我要做什麽”，而是有什麽樣的條件“能夠做些什麽”。這使我想起1957年秋天，我在北京大學參加迎接新生時發生的一些故事。這時中國剛剛發生了反右派運動，國際形勢的微妙變化，加上高等學校和學生狀況的一些變化，原先集中在北京外國語學院培訓了一年外語，準備出國學習的一部分學生，被改派到北京大學化學係一年級從頭開始，不出國學習了，專業麵臨調整。我們這些大學四年級的學長們在歡迎他們入學的時候，既懷有一絲隱秘的同情，又要裝著若無其事的樣子，跟他們大談化學科學技術未來的發展前景。我具體接待了一個來自江浙的學生，名字叫葉永烈。但是他卻十分瘦小，神情憂鬱。我盡量談些輕鬆的話題，我介紹了我在北京大學參加的學生社團——天文學會。他十分好奇，問我天文跟化學有什麽關係呢？我把我所知道的天體化學知識和對天體演化的想象，都一股腦兒跟他講了，可惜當時我還不知道月球上蘊藏著大量的氦- 3，人類未來能源的巨大寶庫！我還隱約地向他說明變換一個專業，似乎並不十分重要，未來總可以找到一些新的結合點。我發現葉永烈的情緒好了起來，眼睛又變得閃閃明亮。後來，葉永烈成為我國一個著名的科普作家。而我隻是在報紙上發表些“金屬指示劑”、“雷雨”、“熱冰”、“玻璃肥料”等幾篇科普作品，主要還是為了在三年大饑荒時期，多賺取一點稿費，買些食品充饑。我仍然勉力支撐著我在化學方麵的研究，為了專業，百折不回。我不如葉永烈在科普創作方麵有才華。但是，後來我發現葉永烈也放棄了科普寫作，他在粉碎“四人幫“後，成為“江青傳”等一批文革人物傳記作品的作者，一發不可收拾成為傳記文學家，而把科普創作拋到了九霄雲外。我想，除了中國社會複雜的政治原因外，葉永烈好奇、多思、憂鬱而又很快轉化為熱烈的性格，也是他成功的因素之一。1962 年我在化學通報發表的另一篇論文，故事就簡單一些了。1959年是中華人民共和國成立十周年，那時全國地方各單位都流行搞獻禮活動，我們遼寧大學化學係也不例外。我寫了“電位法求溶液中各級單核和多核絡合物的穩定常數的一般處理”一文，在校內印刷廠打印成冊，並且作了報告，以後也就放下了。三年大饑荒時期，1961年，我在學習和研究中，又把它寄給了化學通報。化學通報這是在當時中國發行量最大，最有影響的一個化學刊物。可能是因為我寄了打印稿，增加了工作單位基層認可的氣氛，並且我還在文章最後寫了：“致謝 本文在寫作過程中承北京大學譚曾振先生熱心指導，及化學學報編輯委員會幫助修改，作者謹致謝意”。所以，文章也在1962年9月順利的刊出了。這篇文章雖然不久被當時的美國化學會出版的“化學文摘”所收錄，1986年張祥麟、康衡先生主編的“配位化學”一書中也引用過，但是，我覺得這篇文章可能還有一些意義。1986年12月“化學通報”刊登了我寫的一篇論文“ISE電位滴定技術測定絡合物的穩定常數”，介紹了當時通行的離子選擇性電極，可以應用濃差電池技術來測定絡合物的穩定常數，引用了24年前我在化學通報上介紹的電位法處理數據的方法。這篇文章發表後，引用率很高。遠在波蘭克拉可夫JAGIELLONIAN大學化學係的Bieszczod博士也來信索要這篇論文的抽印本。在互聯網科技發達的今天，學者們的互相交流，已經很少采取寫明信片的方式了。年輕的學子們可能已經不知道“reprint”的原來意義是個什麽東西了。但是，遠在萬裏之外，異國學者通過一張薄薄的明信片，表達的卻是濃濃的尊重和情誼。在社會大學裏，我雖然取得了一定的成績，但是我仍然懷疑：“在營養不良的石頭上，生長的一棵弱小並且幹黃的幼苗，能夠成長為大樹麽？”。我渴望能夠在名師指導之下，有比較好的實驗條件，能夠係統做些科學研究工作。開始，我們對於這個問題的認識是比較天真的，大學時期我的同專業同學劉祁濤，在內蒙古平莊煤礦學校曾經寫信鼓勵我：“我相信你的意誌力和才華，再加上有了一定的條件，你一定可以給化學科學以重大的貢獻的，努力吧！鍾林，勝利在等待著你！”後來，我們又幻想能夠有機會調到一起工作。祁濤還寫信繼續鼓勵我：“關於將來，我想我們兩人在一起搞個專門化是不會有太大問題的，隻要鑽研，搞點什麽出來也並非不可以的事。我是自信的，我想你也是自信的。沒有教授也沒有什麽關係。教授在我們這樣的年紀恐怕比我們差得多呢！”從那個時候開始，我們就著手調動工作的努力。首先，遼寧大學要表示能夠接收，但是，還不能馬上給內蒙古平莊煤礦學校發商調函件，因為這可能給祁濤那邊造成不安心本職工作的壞影響。畢竟兩個學校互不隸屬，又是跨省區、跨城市的調動。在那些困難的日子裏，一方麵我必須和遼寧大學校、係兩級領導保持一定的聯係，綠燈常開；另一方麵我還要經常和祁濤通氣，看看工作調動究竟卡在那個環節上，再想想辦法。這個過程是如此的煩瑣，現在很多年輕人可能都很不理解。說起來話長，我和祁濤畢業後各奔東西，失去了聯係。我是為了搞化學樓建設到北京大學化學係出差，祁濤是當選為內蒙古平莊煤礦籃球代表隊到北京參加全國煤礦係統籃球比賽，順便到母校看看。當時我們在北京也沒有見麵。我給留校工作的同班同學黃漢國宿舍的房門上寫了一個便條，告知我分配在遼寧大學化學係。後來，祁濤回母校，看到了這張條子，便給我來信。當時祁濤的人事關係是隸屬於內蒙古平莊煤礦管理局，平莊煤礦學校當時隻是煤礦管理局所屬的子弟學校，沒有獨立的人事權。祁濤來信告訴我：平莊煤礦管理局黨委宣傳部阿林部長不同意他的調動，阿林部長主管文教宣傳是個蒙古族人，好象很強硬。情急之下，我不知道我那裏來的那麽大的勇氣，給阿林部長寫了一封情真意切的長信，從我對蒙古族英雄成吉思漢的崇拜到對中華民族大團結的頌揚，從對朋友的真摯熱愛，到期望他將來能夠對國家和人民能夠有很大貢獻。後來，祁濤告訴我，他也給陳毅副總理寫了一封信。終於，1962年3月19日，我在日記中寫道：“興奮的日子，連續接到劉祁濤同誌的來信，阿林部長已經同意放他走。估計三月末或四月初即可來遼寧大學化學係。我是多麽的幸福啊！”“好事多磨”。祁濤於1963年1月10日到遼寧大學報到。文化大革命以後，祁濤擔任了遼寧大學化學係副主任、遼寧大學副校長、校長，社會職務方麵，擔任了九三學社中央委員、全國政協委員、常委，他已經是一個成熟的化學家和社會活動家。我當然很高興，這應驗了我在四十年前說過的：“我自豪於我最大的成就是我第一個發現了劉祁濤”。我和祁濤在專業領域內，也進行了許多有益的切磋和討論。例如，發表在科學通報1962年3月的論文“3，5—二磺酸基鄰苯二酚與鐵（Ⅲ）的一種絡離子的分光光度研究”，原是祁濤在北京大學時，在謝有暢老師指導下，畢業論文的一部分工作，後來，因為搞科研大躍進，許多畢業論文迫於當時的大環境，不了了之。但是，我聽祁濤告訴過我，他找到了一種2:1的黃綠色絡離子。做了一些工作，任其埋沒實在可惜。1961年年底，我請祁濤把論文數據寄來，由我改寫了一篇論文，寄給了科學通報。1962年3月3日，科學通報來信，通知論文即將在三月號科學通報上發表。我當即校對了文稿，需要重新繪的圖,也於當天一並寄出。這篇文稿的處理上有一個缺點，既然我們已經說明實驗所用的分光光度計為Hilger廠Uvispek型，這是在北京大學化學係所做的實驗，論文作者中應該包括北京大學化學係的論文指導老師謝有暢先生。造成這個疏忽，主要是因為我當時太不懂得規矩了，這裏再一次向謝有暢老師表示深深的歉意！自然，後來作為中國科學院院士的提名候選人謝有暢教授，早已原諒了我們年輕時的錯誤，但是，我還是要在這裏道歉。我與祁濤在測定溶液中絡合物的穩定常數的第二類方法中作過深入的探討。至於第二類方法的詳細內容及其意義，祁濤在1988年遼寧大學出版社出版的著作“配位化學”一書中已經說得相當明白了。我在這裏要引述的，僅是我在1962年4月26日的一篇日記：“異常想不到的功勳，今天把一個幾年來的構思完成了。利用極譜擴散電流作為配位體濃度的函數，不僅可以測定絡離子的各級穩定常數，還可以測定其擴散係數！趕快加油，組織實驗工作。”五十年代末六十年代初期，在中國化學界，學者們對用極譜法研究金屬絡合物十分有興趣。徐光憲教授和蔣洪圻在北京大學，嚴誌弦教授和馬維在複旦大學、白明彰在內蒙古農牧學院，章健民等人在內蒙古醫學院，都在作金屬絡合物的極譜研究。我們在與白明彰先生通信的基礎上，祁濤和我曾經嚐試用我們的方法去處理鉛離子和醋酸根離子的極譜數據，但是，結果並不很理想。我們當時懷疑可能是擴散電流的測定沒有應用標準電阻作校準；再就是懷疑在極譜法中使用明膠等物質對擴散電流測定的抑製作用。擴散電流的變化較小，規律並不十分明顯。但是，我一直在思考著如何提高測定擴散電流的靈敏度和準確度。恰好，這年秋天，我在化學通報9月號的文章發表後，內蒙古醫學院的章健民寫信來表示祝賀，並索要論文的抽印本和表示今後合作的願望。我給他寫了一封熱情洋溢的回信。後來，我又把我們寫的極譜法文章初稿寄給他，建議我們聯合投稿。健民把許多辛苦的實驗工作的積累交給我來整理，我完成了一篇“氯離子對鈾(Ⅵ)的催化極譜電流的影響”，投寄了科學通報，這是1964年9月11日的事。1965年11月20日科學通報來函，稱“氯離子對鈾(Ⅵ)的催化極譜電流的影響”一文已考慮在近期內選用，並要求附寄外文譯稿，以便作出版外文版用。這樣，我要用英文寫作了。科學通報的中、外文1966年第2期，同時刊登了我們的作品。這是文化大革命前，我第一篇執筆用英文寫作，發表的論文，當時在中國化學界用外文寫作也是不多見的。我們注意到，研究溶液中絡合物的穩定常數的第二類方法，六十年代在中國已經有了很好的發展。南開大學陳榮悌教授和黃新民提出了用折射度的方法研究絡合物，世界上首次使用溶液總摩爾折射度的概念，四川大學劉為濤教授等學者提出了用摩爾電導的方法研究絡合物，使用了溶液總摩爾電導的概念 。我們則是提出溶液總摩爾催化極譜電流的概念 。考慮到Yatsimirskii方法不能獨立地用圖解外推法 確定絡合物的最大配位數，隻能依據其他方法提供的信息，所以我們假定在氯離子濃度很低時，隻生成一種1:1的絡合物，同時測定了氯合鈾酰離子的摩爾催化電流和穩定常數。這在學術文獻上是第一次。可惜，隨後由於中國文化大革命，我國化學界關於這方麵的研究和交流也就不能再繼續進行下去了。