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科学往往喜欢捉弄人，一些发现往往会把科学家捉弄得失望甚至绝望的时候，它才千呼万唤始出来。例如在化学界就存在许多很不知趣的化合物，曾捉弄过很多化学家，不但让他们虚耗精力，还让他们名誉扫地。 最典型的要数惰性气体了。惰性气体之所以戴上了惰性的帽子，就是因为它自19世纪末被发现以来，很长时间里，无论从理论和实验上看，它们都非常稳定，无法与任何物质发生反应而得名。 理论上，惰性气体的外层电子正好是非常稳定排列的结构，要想打破这种最稳定的结构，给它增加电子或者减少电子，让它们变成带电的离子太难了，即使自然界存在惰性气体化合物，那这种化合物也是异常不稳定的。这就是化学家认为的：惰性气体化合物难以稳定存在，或者根本就不存在。 果然，半个多世纪的时间里，任何试图攻下惰性气体坚固的电子堡垒的想法都被残酷的现实所粉碎，人们可以说什么方法都试了，最后连放电先让惰性气体电离的方法都试了。例如1932年，前苏联化学家阿因托波夫想用放电的方法使氪与氯等反应，得到了一种易挥发的暗红色物质，但实验却无法重复出来。1933年美国著名化学家鲍林通过计算估计了惰性气体离子的半径，并预言应该可以制造出六氟化氙、六氟化氪等化合物。之后，另一位化学家按照鲍林的理论进行实验，他用3万伏的高电压放电，想让氙与氟发生反应，都没有获得成功。 又经过了30年的探索，惰性气体化合物还是没有出现过，于是任何认为惰性气体可以形成化合物的化学家都被打击得不得不接受了现实，连鲍林也在1961年否定了自己的预言，认为氙在化学上是完全不反应的，它无论如何都不能生成通常的化合物。 然而颇具戏剧性的是，就在鲍林断言氙不存在化合物的第二年，六氟合铂酸氙出现了!它是一位年轻有为的英国化学家巴特利特制造出来的。巴特利特本没有想过要把惰性气体变成化合物，而是在研究强氧化剂六氟化铂的过程中得到了启发。六氟化铂的氧化性比氟还强，巴特利特曾用六氟化铂把氧气的电子夺走，使氧气变成了正离子，而且这个反应很容易，在室温下就可以进行。对于这个反应，他联想了很多，他根据前人的发现——氧气变成离子需要的能量与氙气变成离子需要的能量几乎一样，推测：既然六氟化铂能够氧化氧气，也应该能够氧化氙气。于是依据这个思路进行试验，将六氟化铂蒸气与氙气混合，结果竟在室温下就轻而易举地得到了氙的化合物六氟合铂酸氙! 真是“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”，惰性气体化合物非要折腾到化学家们不愿搭理它的时候，它才露面。 以折腾人出了名的还有高溴酸。1816年，它同卤族的“哥哥”高氯酸被合成了，1833年，同族的“弟弟”高碘酸也出现了，因此，理论化学家们曾认为，夹在氯与碘之间的溴也应该会有高溴酸面世。 于是之后，世界各地的化学家们信心百倍地投入到合成高溴酸的探索和实验中去，科学家们认为也许不到半年，高溴酸就被合成出来了。但让人想不到的是，高溴酸偏要把这些自负的化学家尽情捉弄一番，它让许许多多化学家为它耗尽了一生：100多年过去了，它从没有露过面，科学家试验了无数种方法，都没有成功制出高溴酸。 高溴酸的合成为什么这么难?虽然它理论上应该存在，可是理论往往与现实是有差距的。于是很多化学家开始认为高溴酸根本就不存在，一些理论化学家，例如摩尔等人还发表了自己的理论，声称他们通过计算，认为高溴酸这种化合物确实不可能存在。 然而就在大多数化学家对高溴酸的合成失望透顶，断言它不存在的理论大量面世的时候，高溴酸终于沉不住气，自己讪讪地跑了出来：1969年，美国化学家顺手想试试最新的强氧化剂二氟化氙能否把溴酸氧化，结果就在溴酸水溶液里制出了高溴酸。而且这么难以合成、氧化性极强的高溴酸，应该是非常活泼的化合物，让人出乎意料的是，它竟然相当稳定，不容易与别的物质发生反应。高溴酸盐在200多摄氏度的情况下都不会分解。 沸石，我们知道，是一种多孔性的硅石，有很大的表面积，可以把催化剂装到沸石的孔中，去加快化学反应。但是很多催化剂的个头较大，体积超过几纳米，而沸石上面的孔，要么是较大的几微米以上的大孔，要么是很小的不到2纳米的微孔，没有尺寸在2到几百纳米的中孔。为了让催化剂尽量均匀分散开，就需要制造出这种含有中孔的沸石。 长期以来，科学家们费尽心机，都没有成功。经过了半个多世纪的探索，化学家们认为这种中孔不可能制造出来，因为组成沸石的硅石分子是小分子，这种小分子通过原子之间手拉手围成的孔，肯定很小。要想让它们几个分子手拉手围成大一点的孔也可以，但极不稳定，因为分子与分子之间牵手的力很弱。 看来，科学家想得到中孔的沸石是没有希望了。就在化学家们普遍失望之际，加拿大、中国、德国等研究者利用硅酸与有机物形成的较大分子的硅醚参加反应，成功造出了中孔的沸石。有趣的是，在加热的情况下，中孔的沸石还会发出荧光呢。原来中孔的沸石是通过一系列反应，产生了比较牢固的氢键，这样，原子们通过较长的氢键牵手，几纳米到几十纳米的中孔就这么形成了。好像这个想法也并不复杂，可是为什么就是没有人想到呢? 历史上还有许多捉弄化学家的物质在耍够之后，知趣地跑了出来：例如长期以来，化学家们认为既存在碳碳双键，何不存在硅硅双键?在费尽千辛万苦之后，有人把较大的有机分子与硅原子相连之后，再让两个硅原子牵手，于是终于得到了硅硅双键。类似的，既然有氮气的氮氮三键，就应该有磷磷三键，但一直没有找到它，也是就在化学家放弃磷磷三键的探讨之后，有人在有机金属的帮助下，把磷磷三键揪了出来。 说来也奇怪，历史上这些捉弄人的化合物在人们一旦成功合成它之后，它也就失去了捉弄人的兴趣，随之，化学家会探索出更多的合成它们的方法。 当然也还有一些化合物很不知趣，至今还在继续捉弄着化学家。不过，需要说明的是，这些化合物之所以会捉弄化学家，还是因为它们的合成确实不容易，而化学家的探索也不会白费，即使失败了，也会让后人从中吸取经验和教训。 |
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