为什么经常出现数理天才却少有化学天才呢？ 知乎用户 不是没有，是你不知道而已。 自然发展到了今天，已经积累了足够的深度和广度，大众对于学科前沿严重缺乏了解，科普读物也无法很好地对于整个研究领域进行概述，现在你知道的“数理天才”很可能只是被科普读物连篇累牍宣传的 20 世纪初期物理学大发展时期的物理学大师而非现在某个物理分支领域的顶尖物理学家，由于化学的学科特点，在 20 世纪初期取得的成就相对于当时的物理实际上是非常肤浅的，对其领军人物的宣传远不如对物理学大师的宣传，因此看起来好像化学界缺乏天才。在这里，我就举几个化学天才的例子吧。我对无机化学比较了解，这里的几个例子都是无机化学界的。需要注意，这里例举的天才不一定是诺贝尔奖得主，但是都对无机化学做出了战略性的杰出贡献、往往开创了一个前所未有、超乎想象的崭新领域，几乎所有在此列举出来的无机化学天才都撰写过相应的 review。遗憾的是，对于大众甚至是化学系学生，对于其中一些人可能都是全无了解。 1.保罗·吉尼(Paolo Chini)，1928-1980，King of Clusters 意大利人保罗·吉尼是有史以来最伟大的无机化学家没有之一，可以说他永远地改变了无机化学的未来。在过去，在大众甚至是化学家的观念中，无机化学和矿物学是同一种东西，是对着黑不溜秋的石头敲敲打打然后扔进矿酸里的科学，而研究复杂分子则是有机化学的专利，那时候人们根本不认为无机化学中会存在什么“复杂分子”，即使有也是硅烷这种碳烃的复制品。在 19 世纪末 20 世纪初，科学家发现了五羰基铁、四羰基镍等单核羰基金属配合物，它们除了被当做配位化学中的特例外并没有得到什么重视。在二战刚结束后，保罗吉尼在和欧美的无机化学同行交流，推测了在分子中金属 - 金属键一样可以存在，认为被若干配体稳定的由几个、十几个金属构成的分子或者离子是可能稳定存在的（这时候连“原子簇”这个概念都没有提出来！）他出于某些原因，天才地选定了金属羰基化合物作为自己的研究对象，他认为一氧化碳是能满足他需要的配体。在 20 世纪 50 年代，第一批金属羰基原子簇(MCC,Metal Carbonyl Cluster)诞生。保罗吉尼不仅仅合成了它们，还大量开发了 MCC 的化学，找到了合成 MCC 的几种通用方法，了解了 MCC 的一些反应特性，对 MCC 的结构本质进行了分析，换而言之，MCC 的化学体系被保罗吉尼建立。保罗吉尼的工作是卓越的，它雄辩地证明了金属本身就可以构建出复杂的化学体系，让无机化学界彻底摒弃了“无机化学就是关于矿物的科学”这种落后腐朽的观点，有力地推动了无机化学的复兴，让“无机化学就是关于金属 - 金属键的科学”这种先进的光辉思想深入人心，人类第一次看到了一种和有机化学完全不同的复杂化学体系，尽管它的规模没法和有机化学相比，但是它的深刻性和多变性却是有机化学完全不能比拟的。在十几年内，MCC 的化学得到了井喷式发展，许多优秀的无机化学家投入该领域，比如 Brian F·G·Johnson，比如 Lawrence F·Dahl，比如 Jack Lewis，到了今天 MCC 已经占据了现代无机化学的半壁江山，毫无疑问 MCC 会继续走下去，成为无机化学的未来。保罗吉尼在意大利留下了一个长期研究 MCC 的团队，直到今天他们还在为无机化学界贡献优秀的成果，如 Vincenzo Albano、Giuliano Longoni、Stefano Zacchini。遗憾的是，保罗吉尼英年早逝，在 1980 年就去世了，在讣告中，经过一些顶尖无机化学家的共同商定，给予了保罗吉尼一个盖棺定论：King of Clusters。 附图：关于 MCC 和它们的化学举例。 2.康拉德·赛佩特(Konrad Seppelt) 德国人，无机化学界的全能冠军。研究涉足无机化学的许多领域。他毫无疑问是一个全面的天才，他的工作让我们知道了传统的无机化学研究对象如卤化物应该如何实现现代化，当你看他的作品时候，你只能惊叹：这样居然也行！代表作品：[AuXe4]2+，第一个稀有气体作为配体的物种，此外还含有宝贵的 Au(II)。类似人物还有 Gary J·Schrobilgen。 3.弗兰克·阿尔伯特·科顿(Frank Albert Cotton) ，1930-2007 美国人，金属 - 金属多重键的帝王。是金属 - 金属多重键化学的奠基者和主要开拓者，同时也是一位结构理论大师。科顿和同僚们充分开发了金属那类似于主族元素的不为人知的一面，大批键级超过 1 的金属 - 金属多重键物种被陆续合成，丰富完善了原子簇化学，挖掘了 d 轨道键合的潜力使双键、三键不再是有机化学的专利。同时在理论方面有很大建树，化学爱好者们对于他的《群论在化学中的应用》和《高等无机化学》一定不陌生，常和有机金属的开山鼻祖之一 G·威尔金森合称为“科顿和威尔金森”。类似人物有 Carlos A·Murillo 和 Malcolm H·Chisholm。 4.Bohumil Štíbr 捷克人，硼化学的魔法师，上世纪社会主义阵营最伟大的无机化学家。无机化学界中的 P S·Baran，研究领域为硼原子簇，开创了合成各类硼原子簇的方法学，用有机化学的逻辑和模式对硼的元素化学进行构建。他的工作让我们知道了可以如何把氮、硫、磷等主族元素和等瓣相似的金属碎片添加到硼原子簇中，他发现了碳插入反应并合成了罕见的三碳和四碳碳硼烷。下面是他最杰出的工作之一：合成并鉴定了 S2B16H16 的一对异构体。和他类似的化学家有合成超级碳硼烷(超过 12 个顶点的闭式碳硼烷)的 Alan J·Welch，以及同样在杂硼烷领域做出杰出贡献的英年早逝的 Lee J·Todd。 5.菲利普·P·力量(Phlip P·Power) 美国人，利用大位阻取代基来制造奇效的神，简称 PPP，他的名字在有机金属化学界无人不知无人不晓。他的基本思路是强还原剂如钾钠合金还原大位阻取代基如 dipp 稳定的某种金属或者非金属卤化物，然后产生动力学稳定的多重键或者原子簇。PPP 最伟大的地方在于他成功在无机化学界推广了依靠相对惰性的芳基或有机硅基配体来对含有不稳定结构的分子进行强有力的动力学稳定化这种思路。PPP 带给了我们无数惊喜，他的一系列工作让整个无机化学界知道了很多被认为不可能存在的重元素多重键完全可以在强力保护下得到稳定(比如铅炔的合成)，使得多重键的化学在新世纪得到了蓬勃发展。他的最杰出工作是五重键的首次合成。如下图： 继续更新 6.汉斯格奥尔格·施诺克勒(Hansgeorg Schnöckel) 德国人，低温化学(cryogenic chemistry)的集大成者，开启了通往 IIIA 金属原子簇神奇世界的大门。在他的卓越工作发表之前，没有人认为铝、镓的低氧化态有什么开发价值，更不敢想象铝、镓的化合物能够形成什么复杂的结构。他继承、发展和推广了 P L·Timms 的用极低温捕获在高温中产生的不稳定物种以宏观制备新奇结构的思路，将高温中产生的低氧化态铝、镓物种在低温下用阴离子亲核体捕获，制造出一批结构复杂的低氧化态铝和镓原子簇。这些物种具有不同于所有传统主族元素原子簇的结构，是主族元素中一种前所未有的结构形态。可以说这些工作对于无机化学界是一个鼓舞，证明了即使是一种看似平凡的元素，也完全有可能开发出复杂的化学，预示着无机化学中依然有大量新型复杂结构等待着进一步开发。 7.胡伯特·施密德保尔(Hubert Schmidbaur) 德国人，金化学的翘楚，金 - 金相互作用的大师。金原子簇和亲金作用的发现者、p 区元素超配位物种的探索先锋。他开发了合成低氧化态金原子簇的方法，合成了最早的一批低氧化态金原子簇，更重要的是他天才地根据等瓣相似原理和金 - 金相互作用的特点，将 AuL（L 是配体，一般是膦）碎片引入第二周期物种中，合成了诸如 [C(AuPPh3)6]2+、[N(AuPPh3)5]2+ 等非经典超配位物种，此外还制备了大量含有亲金作用的一价金物种，他的工作奠定了金化学在新世纪的发展方向，也为理论化学提供了丰富的素材。和他类似的金化学大师有 D Michael P·Mingos。 阅读原文
