化学之书
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1840年 臭氧

克里斯汀·弗里德里希·舒恩贝恩(Christian Friedrich Schönbein,1799—1868)

雅克-路易斯·索雷(Jacques-Louis Soret,1827—1890)

卡尔·迪特里希·哈里斯(Carl Dietrich Harries,1866—1923)

鲁道夫·克里吉(Rudolf Criegee,1902—1975)

如图,山上空气清新的一个原因是闪电产生了臭氧。

氧气(1774年),同位素(1913年),偶极环加成反应(1963年), 维生素B12的合成(1973年),氯氟烃与臭氧层(1974年)

1840年,德国化学家克里斯汀·弗里德里希·舒恩贝恩在实验室里进行水的电解实验(通电流将水分解)时,闻到了一种特殊的臭味—这可是发现新物质的证据,他将这种气体命名为臭氧(Ozone,源自希腊语Ozein,意思是嗅)并进行了详尽的描述。二十多年后,瑞士化学家雅克-路易斯·索雷大胆地提出:这种气体其实是一种氧气的新形式,这使得臭氧成为第一个被认定的 “同素异形体”(Allotrope,取自希腊语,意为“其他方式”),所谓同素异形体是指具有同一种元素但具体形态不同的物质,比如:氧气(分子式为O2)与臭氧(分子式为O3)。臭氧是气体,冷却液化可使其变成具有爆炸性的蓝色液体,如进一步冷却,它可以变成深紫色固体—即便对于化学家而言,见过这种固体的人也少之又少。

无论是出于有意还是无意,其实很多人都接触过臭氧。它有时能在暴风雨中由闪电产生,使空气闻起来有一丝微弱的清新感。因其与风暴或是山间空气的这点联系,使得臭氧获得了完全不应有的美誉—“有益健康”,实际上它的毒性可不小。但是,臭氧也在大气层上方形成臭氧层并吸收紫外线,从而保护地面上的生物免受紫外线的伤害。

放电仍然是实验室里制备臭氧的最好方法。臭氧发生器使纯氧通过高压电弧以产生臭氧。它能与碳—碳双键发生1,3—偶极环加成反应,形成含有3个相连氧原子的五元环,这种五元环极易爆炸,但幸运的是,它也极易发生重排反应,继而分裂成两种相应的醛,这就为化学家们提供了一条清洁、特殊的合成路线,可以实现烯烃(Alkene)的拆分从而得到两个含可反应基团的产物,能用于后续的其他反应。20世纪初,德国化学家卡尔·迪特里希·哈里斯推广了这一反应的应用,但直到20世纪50年代,另一位德国化学家鲁道夫·克里吉才利用同位素(Isotope)标记的方法明确了该反应的反应机理。■