理想與熱愛:但愿蒼生俱飽暖,一枝一葉總關(guān)情
獨自一人時,我總會靜下心來思考自己身處的世界:自然是一個精妙完美的系統(tǒng),萬事萬物都遵循自身規(guī)律運轉(zhuǎn),無機環(huán)境與有機生物影響和適應(yīng)著彼此,化學反應(yīng)在正負相吸、微觀可逆中達到平衡……自然科學的魅力讓我嘆服,我也逐漸對自然科學產(chǎn)生了興趣。
初中時,在化學學習過程中,我初次了解到哈伯所發(fā)明的合成氨工藝,其所帶來的糧食生產(chǎn)效益讓我震驚,引我深思。從那時起,我立志努力學習,希望投身于化學研究事業(yè),為人類戰(zhàn)勝饑餓貢獻自己的力量。自此,我養(yǎng)成了在課余時間翻閱化學相關(guān)書籍的習慣,開闊自己的視野,豐富自己的知識。
2022 年,我成為了中學生英才計劃化學學科的學生,師從山東大學李曉燕教授,探究金屬氮氣配合物的合成及固氮化反應(yīng),首次零距離體驗了科研活動。在導師的指導下,我親身參與科學研究、學術(shù)研討與科研實踐,激發(fā)了科學興趣,提高了創(chuàng)新能力,幫助我樹立了科學志向。
前行與嘗試:為心中躊躇志,不待揚鞭自奮蹄
在選擇課題前,李曉燕教授精心選擇了“從茶葉中提取咖啡因”和“制備阿司匹林”2 個實驗,讓我們在山東大學化學實驗室自主完成。到現(xiàn)在,我仍記得首次進入產(chǎn)物表征實驗室時心中的激動和好奇。實驗過程中,隨著茶葉萃取液的綠色逐漸加深,我的好奇心也愈發(fā)濃厚,疑問一個接著一個。每當我提問時,師兄師姐總是耐心為我解答;乙酰水楊酸潔白無瑕的結(jié)晶顯現(xiàn)時,我們并排而立,聽導師講解反應(yīng)機理,闡述有機合成的重大意義。
在咖啡堿和乙酰水楊酸的紅外譜圖打印出來后,我默念在網(wǎng)絡(luò)上學習到的讀譜口訣,師兄師姐對我的記憶方法表示了肯定,但也告誡我說:記憶譜圖特征應(yīng)從儀器的表征原理出發(fā),從數(shù)學和物理上認識“這個鍵的波峰為什么在這個位置”“這個鍵的波峰為什么呈這個形狀”,不能簡單機械地背誦口訣,更重要的是學會問自己“這是什么意思”“為什么是這個結(jié)果”。師兄師姐的告誡為我的學習方式提供了重要的指導。
后來,由于對固氮化反應(yīng)的濃厚興趣和探究熱情,我選擇了“硅烯及有機膦配體支持的鈷配合物的合成及其催化的氮氣硅氨化反應(yīng)”作為實驗課題,并通過學習相關(guān)基礎(chǔ)知識、閱讀文獻、參與導師組講座和報告等方式對課題相關(guān)知識進行了學習和探究。2022 年7 月下旬的最后幾天,我每天迎著朝陽出門,迎著落日回家,穿梭于濟南城20 公里的車水馬龍中,徜徉在奇妙的化學實驗室里。
師兄指導我使用精巧的真空線設(shè)備進行換氣、創(chuàng)造氮氣環(huán)境等操作,我動手試了幾次,剛開始還有些笨拙,經(jīng)過師兄的糾正,漸漸熟練起來。通過計算,按照化學計量比,稱取0.321 g 配體和0.357 g 金屬前體,運用真空線操作技術(shù),以四氫呋喃為溶劑合成了二苯基膦配體支持的鈷氯配合物;在無水無氧的環(huán)境下將其過濾,再將其置于室溫下,觀察到其無結(jié)晶趨勢,然后將其置于0 ℃環(huán)境中,也沒有觀察到結(jié)晶趨勢,最后將其置于-20 ℃環(huán)境中,終于成功結(jié)晶。接下來,分別使用硅烯配體支持的鈷配合物和二苯基膦支持的鈷氯配合物為催化劑,以石墨鉀為還原劑,在真空線中加入硅烷為硅基化試劑,進行了相關(guān)探究。同時,師兄還為我講解了如何利用氣相色譜對實驗結(jié)果進行定量分析。在反應(yīng)進行了44 h 后,我在反應(yīng)液中分別加入了內(nèi)標正十二烷0.169 g和0.172 g,將其離心,取上層清液,利用氣相色譜儀對實驗結(jié)果進行定量分析,得到了催化生成硅胺當量的數(shù)值。在幾天的科研活動中,我體會到了在實驗室站立一整天的疲憊,也感受到了收獲成果時的喜悅。
實驗過程中,師兄的一個提問給我留下了深刻的印象:“為什么要選用硅烯作為配體?”當時,我的腦海里出現(xiàn)了很多答案,但這些答案卻如亂麻交織在一起。聽完我的回答,師兄嚴肅地說:“你的答案確實正確,但不完整、不成體系,學習不僅是單純了解知識,更重要的是掌握這些知識; 所謂掌握, 便是在學習過程中主動探索并抓住問題本質(zhì)、在問題中不斷分析矛盾、在復雜困局中理出頭緒并整理形成完整的屬于自己的知識體系。”師兄的話如驚雷,震醒了埋頭死學的我,讓我對自己的學習方法重新進行了梳理和改正,同時也讓我逐漸認識到學習永遠不只是學習知識。
感懷與收獲:“氮”行好事,莫問前程
在課題研究過程中,從哈伯法合成氨工藝到生物固氮,再到氮氣配合物的合成,我接觸最多的幾個字便是“氮元素”。在與它日復一日的“相處”“交流”中,我學到了很多。氮元素是生命的基本元素之一,形成極為穩(wěn)定的氮氣分子,成為空氣中最主要的成分。我覺得人生、學習和工作也應(yīng)該如此:踏實,求真,務(wù)實,不能空眼其大而不屑其小,不應(yīng)好高騖遠而忽視基礎(chǔ),不可追名逐利而忘記根本。我們既要仰望星空,又要腳踏實地,以扎實的知識和優(yōu)秀的能力挑戰(zhàn)人生,追求理想。
感謝中學生英才計劃提供的平臺,讓我有機會在中學階段接觸真正的科研活動,幫助我認識到學習的真正含義。未來,我會繼續(xù)腳踏實地,為了理想,無問西東!
王鵬博
2022 級英才計劃化學學科學生
就讀于濟南新航實驗外國語學校,師從山東大學化學與化工學院李曉燕教授。培養(yǎng)過程中完成課題“硅烯及有機膦配體支持的鈷配合物的合成及其催化的氮氣硅氨化反應(yīng)”。