从实际挖掘选题,进行与生产相关联的基础理论研究

早在 1934 年,金陵大学就成立了化学研究所,戴安邦任主任,讲授胶体化学、高等无机化学等课程。研究所自成立至抗日战争胜利十余年中,共收研究生 20 余人。当时金陵大学是经教育部核准授予理学硕士学位的最早的大学之一。金陵大学化学研究所的一位首届毕业生接受部颁的硕士学位证书为天字第一号,表明他是当时获得化学硕士学位的第一人。根据戴安邦对于科研的选题见解,化学研究所于 1935 年即受江苏省建设厅委托,从事江苏土壤肥力的调查研究,以应农业建设的实际需要,根据农产品的种类产量和土壤分类,将江苏省划分为若干代表区,在各区的 16 个县采集土样 203 种,经分析综合后,编辑成《江苏土壤肥力》一书,由江苏建设厅出版。该书提出的因地制宜施肥方法,对促进农业的发展很有意义。

抗日战争期间,金陵大学于 1938 年迁至四川成都。不久就接受四川省农业改进所的委托,研制碱式碳酸铜。四川北部山区农田小麦遭受黑穗病毒害严重,碱式碳酸铜为防治该病害的特效药剂。化学研究所即研究成功从废旧铜材料制得高纯度的碱式碳酸铜细粉并以实验室规模进行生产,交省农业改进所发售给农民,川北严重的小麦黑穗病得以制止,挽回农民的重大损失。一年余时间,共生产 2000 多公斤,后需要量日增,即将制法交给省农业改进所生产。因该任务而进行的基础研究,如金属铜的氧化溶解反应的速度、碱式碳酸铜沉淀的晶化研究成果均在中国化学会志上发表。

中华人民共和国成立后,他在确定科学研究方向时着重理论联系实际, 他说过:“科学家到生产实践中去找研究课题,把我国现代化建设搞上去是当务之急,但同时要求对其中有关的基础理论有所发现,有所创造,再回到实际中去,使生产不断改进和革新。这样实际问题既能得到解决,基础理论也增加了内容,对学科发展也有所贡献”。

1982 年获国家自然科学二等奖的“硅酸聚合作用理论”就是从研究实际任务开始的。1955 年西北黄土高原土壤加固研究工作要求找出影响硅酸胶凝材料作用的因素。这是一个古老的课题,国际上已研究了一个多世纪,积累了大量的资料,但多为片面、分散的结果,不少甚至互相矛盾。当时南京大学在科研方面的设备条件还不理想,戴安邦却欣然承担了这个课题,这也是中华人民共和国成立后他接受的第一个从实际中来的科学研究任务。他带领助手和学生较全面地研究了酸度、浓度、温度和外加盐等因素对硅酸聚合作用的影响,根据所得结果提出了一个较全面的“硅酸聚合作用理论”。它首次统一说明了各种因素对硅酸聚合而成凝胶作用的影响,尤其是酸度的影响,提出在溶液中硅酸负离子因酸度增加,而形成中性分子和正离子:

从实际挖掘选题,进行与生产相关联的基础理论研究 - 图1

硅酸聚合是依两种不同的机制进行的,在碱性或中性溶液中,主要是硅酸分子和硅酸负离子的氧联反应,由单酸形成双酸,双酸又以氧联反应生成多酸, 继续反应以至胶凝。在酸性溶液中主要是硅酸分子和硅酸正离子的羟联反应,单酸形成双酸,双酸继续以羟联反应生成多酸直至胶凝。根据这两种机制导得硅酸胶凝时间与溶液 pH 的关系的动力学公式。这个理论统一而定量地说明了溶液中各种因素与硅酸聚合而成凝胶的速度的关系,并由电泳实验证明了硅酸正离子的存在。更可贵的是在极酸溶液中理论预言的最高速度点也由实验证实。由实验结果还求出了上述硅酸离解常数 K0、K1、K2 的表观值和

真实值。这些均表明硅酸聚合作用理论的正确性和先进性,是对硅酸及其盐的溶液化学的一个重要贡献。迄今硅酸的研究论文已发表 30 余篇,得到国内外学者的高度评价,该理论及数据已被引用于国外专著及一些国际性手册中。这个理论已为硅溶胶生产、建材、铸造、电能贮存、萃取分离和硅肺发病机制等有关硅的实用领域提供理论依据,对生产和科研均有重要的指导意义。该成果被选入国家科委组织编撰的《中国基础研究百例》一书(北京能源出版社,1990 年),还被南大校刊誉为“植根生产实践的科研之花”。

1978 年荣获全国科学大会奖的“化学模拟生物固氮研究”课题,其远景目的是为改变高温、高压以达到在较温和条件下合成氨,也是与农业生产密切相关的课题,其中也包括着合成机理等基础理论问题。戴安邦亲自参加调研,动手实验,在 1973 年全国固氮会议上,从实验和理论上指出当时国际上流行的“铁催化剂为电子授受体(EDA)”的不正确的概念,提出α-铁原子组成的中心起主要作用的看法,他与同事们对氮、氢及所研究的金属钾-活性碳-铁类催化剂体系进行了系统的研究,终于在 1975 年提出了合成氨催化剂活化氮中心的七铁原子簇模型,受到同行的赞许。

多价金属离子水解聚合形成多碱的研究又是一个理论联系实际的例子。邮电部在南京的器械四厂为生产全塑电缆需进口的一种碱式铬(Ⅲ)盐偶联剂,交由南大化学系研制。戴安邦即组织人员进行调研、研制,很快成功, 经鉴定后投产,取代了进口品,对我国通讯电缆现代化作出了贡献,荣获 1978 年全国科学大会奖。为阐明铬离子水解聚合的机理,他亲自制定实验方案, 用静置平衡 pH 法代替传统的连续滴定 pH 法,因为惰性的三价铬离子水解聚合反应极慢,一个样品达到平衡有时要一个月时间,尽管自 50 年代起国际上对几乎所有的多价金属离子的水解聚合作用都经研究,积累了大量的数据, 但对铬离子的水解作用的精确资料则很缺乏。戴安邦等测定了铬离子在不同条件下水解聚合反应平衡共 5000 多个数据,经计算机用自编程序处理,求得二聚到四聚铬离子的不同组成的形成常数的准确值,并发现当时已确定的“根

+节”理论只在一定范围内有条件的适用于铬离子的水解聚合作用。该法继又应用于稀土金属离子水解作用的研究,所得结果除验证三分组规律外,又从而导出有效核电荷、离子半径与水解常数间的经验方程。这些多价金属离子水解聚合研究结果均在国内外核心杂志上发表,荣获 1987 年国家教委科技进步二等奖。

戴安邦既重视生产实际中的问题,也注意国际配位化学的研究动向,及时开拓新兴学科的基础和应用研究。

无机化学和生物学交叉而形成的生物无机化学是近年配位化学中最活跃的领域之一。在他指导下的“铂配合物抗癌作用及机理研究”课题已进行了多年,首先系统地研究了已有铂配合物的抗癌活性、毒性及结构之间的定量关系,设计并合成了一系列新的铂化合物,从中发现一种铂配合物其活性与现在采用的顺铂相当,而毒性则较低,已在临床试验中。在顺铂的作用机理方面,发现不仅能与癌细胞 DNA 同股两个相邻鸟嘌呤的 N7N7 形成链内交联且能与两个鸟嘌呤的 N7N1 结合,以形成链内交联。这种交联比前者更可能是顺铂阻断 DNA 复制的机制。课题的研究已在国内外学报发表论文 20 余篇,荣获1987 年国家自然科学三等奖。

近代配位化学要求和结构化学及量子化学理论密切结合,在戴安邦指导下的“新型配合物的合成和结构研究”课题组,在大量合成了金属簇合物、

不对称和多核有机金属化合物的基础上,在配合物的谱学计算和实验方法、簇合物的成键理论和低对称场的研究方面作出了不少成绩,特别是包括 d 轨道和 f 轨道的核磁共振化学位移理论方面获 1987 年国家教委科技进步二等奖。

戴安邦的治学极其勤奋,态度严谨。他总结治学经验为:“勤学习,多动手,深思考,自强不息。”他年届九旬时,仍非常珍惜时间,努力学习和工作,不论严寒酷暑、风霜雨雪,甚至生病住院也从不松懈。他业务功底深厚,为了把经验留传后代,笔耕不辍。对中青年教师和学生,既严格要求, 又爱护备至,受教育者都非常感动。例如有一位研究生用英文撰写论文摘要, 他不厌其烦地指出问题,致四易其稿,最后,再从抽屉里取出他早已拟就的摘要稿给他去参考。

戴安邦作风民主,品德高尚。他奉行的格言是:“立身首要是品德,人生价值在奉献。”他自己做出了榜样,为科学的发展、社会的繁荣、祖国的进步奉献了一切。他为扶掖后进,常常付出大量的时间为他们修改论文、书稿,自己从不计较任何荣誉和报酬。他个人经济并不宽裕,却总是把应得的稿酬和奖金留作公用。他对社会作出了很大贡献,党和政府给了他一定的荣誉和奖励。他自己却非常地谦虚地表示:“个人所受优遇有余,所做贡献不足,乃憾事也。”

戴安邦经历了清朝、中华民国以及中华人民共和国各个时期,对比今昔, 感慨万分。在中华民国时期,科技人员虽努力工作,但条件缺乏,难以收效。中华人民共和国成立以后,百废待兴,党和政府十分重视科学教育事业的发展,现在南京大学化学系每年的毕业生数超过 200 人,比过去金陵大学化学

系从 1927 年至 1949 年共 22 年毕业生总数的 131 人还要多,他自 1983 年起

指导的博士研究生已毕业的 13 名,现尚有 3 名在攻读中,博士生论文获全国各种奖的六名,大多数博士生毕业生获得各种基金或奖学金到美、加、西德或日本做博士后研究员,其中二人已回国,在高校任职。一人已任教授。戴安邦在科学研究方面与同事协作已发表论文二百四十多篇,受到多种奖励, 但绝大多数论文的研究工作是在新中国成立后进行的。他借用宋朝朱熹的一首“泛舟”诗表达他对中华人民共和国成立后科学事业蓬勃发展的喜悦心情: “昨夜春水江边生,艨艟巨舰一毛轻,向来枉费推移力,此日中流自在行。”

(陈荣三、戴寰)