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(1)2004 年诺贝尔化学奖,泛素调节的蛋白质降解问题,一般了解即可,联系生物和生活 中的化学,以选择题出现。 (可能在 5 月省预赛出现) (2)2004 年 1 月,碳的第五种同素异形体——纳米泡沫的发现,以选择题形式出现。 (可 能在 5 月省预赛出现) 很关键

的这种物质有两个重要特性: 该物质有成单电子, 所以有磁性; 该物质绝热性能好。 (3)2004 年 9 月,美国天文学家透露在银河系中心附近发现一片冰冻的“糖云” ,这个发 现增加了早期生物物种起源于星际空间的可能性。这片“糖云”包含着一种单糖分子——代 谢成乙二醇醛,化学式为 C2H4O2,这种结构的分子可以经过反应,生成一种核糖分子—— 是 DNA 的主要成分。联系糖类知识,考查有机物组成和性质,以选择题或填空题出现。 (可 能在 5 月省预赛出现)也可能推断化学式 (4)2005 年 1 月,Science 报道科学家合成出 Al13 团簇具有 I 原子的性质。结合结构化学 知识,以新团簇为背景,Al、I 的化学性质为突破口,还会涉及团簇的悬挂键、新燃料开发 等;另外有可能与元素周期表结合考查原子结构亚层知识! (特别推荐) (5)2005 年 1 月评出“ 《科学》杂志评出的二○○四年度十大科学突破” ,更重要的是水分 子结构被重新认识,以(H2O)3 分子簇形式存在。可能考查氢键方面知识(见下面文章) 也可能给出团簇知识考查知识迁移 当大多数人每天拧开水龙头的时候,他们大概不会望着龙头里哗哗流出的水去想这样的问 题:每个水分子是与周围的 4 个还是 2 个水分子结合?而科学家们却认为这很重要。 颠覆经典的最新结论 如果新结论一旦成立,应用长达一个世纪的经典教科书就有可能 要被重写 长期以来,教科书告诉人们,水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子结合而成, 每个水分子又与 4 个另外的水分子结合,形成一个四面体。根据这些结构知识,可以定性地 解释水的各种性质。 在 2004 年行将结束的时候,一群来自美国、德国、瑞典和荷兰的 研究者站出来宣称:每个水分子是与 2 个另外的水分子结合,而不是以前一直认为的 4 个。 这个未被进一步证明的新结论是用新的同步加速器 X 光照片得到的。天津大学环境学院教 授赵林认为,如果新结论成立,那些建立在单个水分子基础上的理论都会受到影响。而另外 的一些说法则更深化了新结论成立的意义: 新结论一旦成立, 应用长达一个世纪的经典教科 书就有可能要被重写。 正是如此微小的水分子决定了水的各种性质,从而决定了水是 生命之源 其实,拿水分子跟乒乓球相比,就好像乒乓球跟地球相比一样。但正是如此 微小的水分子决定了水的各种性质,从而决定了水是生命之源。 根据科学家近百年来 对水的研究表明,水是氢和氧的化合物,每个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子组成。这 2 个氢原子各以最外层的 1 个电子与 1 个氧原子的最外层的 2 个电子组成 2 个共用电子对, 使 两种原子的最外电子层都达到稳定结构———这就是所谓的氢键———从而形成了水分子。 液态水是以动态网络状态存在的,在一定条件下,表现出以不同水分子组成的、相对独立的 分子簇特征。 如果认为液态水中全部水分子只与其周围两个水分子有关的话,那么水 的熔点、沸点将会改变,从而会影响水的功能 “自然界中的液态水是以团簇结构存在 这已是无可争议的研究结论,赵林教授说,只是随着条件的改变, ” “ 其团簇的大小有所不同。 ” 这种不同的团簇也包括 1 个水分子与其周围 2 个水分子通过氢键而组成的三聚水。 赵林介绍, 有关这方面的研究在美国的科学、化学物理学报以及物理化学学报上早就有成果发表。 “如 果认为液态水中全部水分子只与其周围 2 个水分子有关的话,那么,水的熔点、沸点将会改 变,从而会影响水的功能。 ”赵林说。 这是一种新的结论,是否完全是事实还有待于多

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方面研究证实 现在的问题是每个水分子是与周围的 4 个还是 2 个水分子结合。赵林认 为,这是一种新的结论,是否完全是事实还有待于多方面研究证实。 “改写教科书? 这种说法有些过了。科学上的东西不能随随便便更改。 ”北京大学教授、中国科学院院士唐 有祺对这个新结论有着自己不同的看法。 在唐教授北京的家中,他拿出一本自己编著 的高等学校教学用书《结晶化学》 (1957 年版)给记者讲解:1 个水分子跟周围的 4 个水分 子结合,平均结合 2 个氢键。每个氢键连接着 2 个氧原子。因为跟另外 2 个分子一起结合, 所以每个水分子平均和另外 2 个水分子结合。 “他们的结论实际上与以前的(结论)是一回 事, ”唐教授说, “关于水与冰结构的大部分问题已经解决,只有在精确度等小的方面还有改 进的可能。 ” 探究了千年的水中乾坤 在古代,中 国、印度和希腊人都把水看成是构成宇宙 万物的基本物质元素之一 人类对水 的兴趣与研究,可以说自有历史记载就开 始了。在古代,中国、印度和希腊人都把 水看成是构成宇宙万物的基本物质元素之 一。直到 18 世纪后期,科学家们先是发现 可燃气(氢气)燃烧后得到液体水,继而 使水蒸气通过红热的铁管分解得到氢气, 才定性地确定了水是氢和氧所组成。 其后, 科学家则对水中氢气和氧气的体积比和它 们的密度反复作了确定。19 世纪初,人类 准确地得知水的分子式是 H2O。 1933 年,J.D.伯纳尔和 R.H.否勒指出液体水在 短程和短时间具有与冰相似的结构。1938 年,J.摩根和 B.E.沃伦根据水的 X 射线实验结果 证明,从 1.5℃到 83℃,水的最临近分子数是 4.4 到 4.9。 水的这些特性使得科学家进 行了近一个世纪的研究,以回答某些需要 据天津大学环境学院赵林教授介绍,根据物 质的熔点、沸点随分子量增大而提高的性质,说明水在固液态时并不是以单个分子存在,而 是以水分子簇的形式存在并参与反应。 “正是由于这一特性,才使得地球上有大量的 液态水存在,地球上才得以有生命繁衍生息。 ”赵林说, “也正是由于水的独特性质,水能够 参与人体的新陈代谢全过程。 ”由于水具有较大的溶解能力和电离能力,它可以使体内的水 溶性物质呈溶解状态和电离状态,保持体内的电解质平衡;又因为水具有较大的流动性,所 以,它在人体内的消化、吸收、循环诸过程中起着对营养输送作用和对机体内代谢物的排泄 作用;由于水的比热值较高(每克水在升高或降低 1℃时需吸收或放出 4184J 的热量) ,蒸 发量大,导热性强,所以在人体内它又起到调节体温的作用。 赵林教授认为,水的上 述特性和功能可归纳以下几点:溶解时体积减小;在 4℃密度最大;在正常情况下(46℃) 等温压缩性最小;多种结晶形态(目前 12 种包括在高压下形成的晶体) ;高的介电常数;具 有异常高的熔点、 沸点和具有既不是离子也不是金属的低分子量的临界温度; 随着压力的增 加液体的流动性增加;具有输运 H+和 OH-高运动性。 “水的这些特性使得科学家进行了近 一个世纪的研究,以回答某些需要。 ”赵林说。 在说明水分子中氢键重要性的时候,唐 有祺教授用了“不得了”这个词 《中国大百科全书化学Ⅱ》 (1989 年版)中是这样介 绍水的性质的: “水是很多酸、碱、盐等物质的优良溶剂,因此,自然界的水总是溶有杂质。 纯水是使用铂或石英器皿经过几次蒸馏得到的。 ” “??水是用于确定许多物理常数值 的标准物,它本身的性质却有许多异常。例如,水在 0℃—4℃之间,随着温度升高,密度 不是减少而是增大,到 4℃时达到最大值,过此则密度随温度升高一直减小。除了水,就一

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组同族化合物来说, 它们的沸点和凝固点一般随着化合物分子量的增加而升高。 而这些特性 皆源于冰、水中分子间氢键缔合的结构本质。 ” 在说明水分子中氢键重要性的时候,唐 有祺教授用了“不得了”这个词。 水还有多少未解之谜 水与人们的生活密不可分,似乎是一种人们再熟悉不过的物质, 但在科学家看来,水里依然有乾坤,仍有不少未解之谜。 对于科学家来说,水的结构 与化学性质依然是最令他们困扰的研究方向之一。 “比如喝山泉水能长寿,除了简单的无污 染解释之外, 是否与水的物质结构有关?水分子能加入蛋白质的构想, 会不会对基因突变有 影响?”赵林教授说, “对这些与人类息息相关的水的性质研究,还需要科学的发展来进一 步研究。 ” 新闻缘起 当古老、潮湿的火星证据成为二○○四年的聚光灯中心时,科学家们对水的 性质的认识也如潮水般地在增加。 多个国家的研究者站出来宣称: 每个水分子是与两个另外 的水分子结合,而不是以前一直认为的四个。如果这一结论进一步被证实,那么有关水的结 构和化学性质的新发现将改变从化学到大气学等各个领域。 毫无疑问这一研究成果也入选了 《科学》杂志评出的二○○四年度十大科学突破


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