登陆注册
15874400000023

第23章 分子筛为什么能筛选出不同的分子

在建筑工地上,工人用铁丝网筛分选沙,使小粒通过,大粒留下;在面粉厂,振动的细孔筛可以把细粉漏下,粗粒留在筛上。既然可以用孔径粗细相同的筛把直径不同的物质粉粒筛分开来,那么能不能根据同样的道理制成分子筛,把不同的分子彼此筛分开呢?答案是肯定的。

早在200多年前,克龙斯泰特就发现,有一类天然沸石,具有多孔的骨架结构,其中有许许多多孔径大小均匀的通道和排列整齐、内表面面积很大的空穴,这就是天然水合硅铝酸盐晶体。这些晶体只能让直径比空穴孔径小的分子进入,把直径比空穴孔径大的分子阻挡在外面,从而像筛子一样起到分离筛选分子的作用。这种能够把大小不同分子筛分开的晶体就叫分子筛。现在,除各种天然沸石分子筛之外,人工合成分子筛已经有180多个品种,广泛用于分离蛋白质、多糖和高分子合成等。由于分子筛可以吸附某些特定大小的分子,因此还用来干燥气体、液体和做化学反应的催化剂等。

以分子筛为催化活性组分的催化剂,叫分子筛催化剂。早在1951年就发现天然沸石分子筛具有加速有机反应的催化作用。60年代初又发现分子筛对烃裂化、醇脱水和石蜡加氢异构反应的催化作用。由于分子筛晶体具有良好的耐热和耐水稳定性,它比以前采用的无定形硅铝催化剂容易再生;分子筛的微孔与分子大小相近似,只能允许比它孔径小的分子自由进出,某种孔径的分子筛就具有很强的选择催化作用,使进入分子筛内晶孔道——催化活性中心的分子才起反应,生成的产物分子比内晶孔道小的才能从分子筛里迅速扩散出来。因此,分子筛催化对反应物和产物都有很强的选择性,例如,在ZSM—5型分子筛上进行的二甲苯异构化反应,由于对二甲苯从分子筛中扩散出来比邻位和间位异构体容易得多,因此,最终产物中对二甲苯产率远远高于普通热力学平衡值。

分子筛中具有可交换的阳离子,可以引入不同种类、不同性质和价态的阳离子,以改变其性能,使其具有特定的催化能力。用稀土金属离子交换后的分子筛即稀土分子筛,是目前工业上一类优良的催化剂。第一章 液氦为什么会自动从玻璃杯底部向上流近年来,低温超导研究十分火热,某些物质在相当低的温度下电子流动成为没有阻力的了,那么原子或分子流动是否也会没有阻力呢,答案是肯定的,氦就是这样一种物质。

氦在常压下即使处于超低温的条件下,甚至绝对零度时,也不凝固,仍然是自由流动的液体。氦在4.2K(K是开尔文的符号,即过去习惯称呼的绝对温度的度)液化,进一步冷却到2.2K,就会出现与我们通常习惯的经验完全不同的奇特现象,即超流动性。例如,在一个直立的玻璃杯里装半杯液氦,在2.2K时,液氦很快地自动沿杯内壁爬上来,越过杯口经杯外壁流下去;与此相反的过程也会发生,把空口朝上的玻璃杯部分浸入2.2K液氦中,液氦很快自动沿杯外壁流上来,越过杯口沿杯内壁进入杯底,直到杯内外液面相平为止。温度越低,液氦超流动性越强,当达到绝对零度时,恐怕就没有任何粘滞阻力了。

奇特现象不止于此,这种超流动液氦还不施力于任何物体。例如,它从高压消防水龙带喷出来甚至连一个竖立的硬币也射不倒,而是沿着硬币边缘自由流动,没有任何力作用到硬币上。

关于低温下液氦没有粘滞阻力的超流动性原因,现在认为是量子力学的简并效应所致。从量子力学的角度来看,氦原子的自旋量子数为零,任何自旋为零的粒子都能处于相同的量子态,具有相同的能量,并且遵守玻色—爱因斯坦统计法则,所有处于超流态的氦原子都处于基态。如果这种氦原子粘滞性不为零,即彼此有粘滞阻力,那它们就必须跃迁到激发能态,可是这时没有能量提供给它们跃迁。所以各个氦原子的运动互不影响、互不限制,它们既能附于容器壁上,也能自由流动,甚至可以通过连氦气分子(实际是氦原子)也通不过的微小夹缝或细微小孔。

同类推荐
  • 必知的信息科技(青少年科技爱好培养)

    必知的信息科技(青少年科技爱好培养)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。
  • 草原动物探索大百科

    草原动物探索大百科

    本书有针对性地选择了具有代表性的草原动物辑录成册。全书按照草原的哺乳类动物、鸟类动物、爬行及两栖类动物、昆虫类四章进行介绍,将知识的趣味性、实用性贯穿始终,不仅可以满足广大读者对知识的需求,更能够激发读者探索大自然的兴趣。
  • 极地动物探索大百科

    极地动物探索大百科

    本书有针对性地选择了具有代表性的极地动物辑录成册,以图文并茂的形式,将知识的趣味性、实用性贯穿始终,不仅可以满足广大读者对知识的需求,更能够激发读者探索大自然的兴趣。
  • 自救常识悦读

    自救常识悦读

    自救就是在一个危险环境中,没有他人的帮助扶持下,靠自己的力量脱离险境。本书是包罗生活万象的、有趣的书,向读者介绍了不可不知的自救常识。收录了“预防食物中毒、应急食物的储存与使用、安置点食堂卫生要求、灾区水源分类及水源保护、居民家中饮用水安全”等等自救常识,快来了解这些常识吧!
  • 地球消失记——大地母亲的叹息

    地球消失记——大地母亲的叹息

    本书讲述了目前土地资源遭到破坏、土壤污染严重的状况,相关的知识和技术,以及保护土地资源的重要性,重点培养青少年对环保的认识和对土地资源的珍视。
热门推荐
  • 玉潇

    玉潇

    现代已经成为僵尸的世界,在一个偏僻的实验室里还有一个存活下来的“人”。这唯一存活下来的“人”竟然在这实验室里穿越了!
  • 皇帝老公有点拽

    皇帝老公有点拽

    打个架也能穿越?好奇葩!“喂,少年。你这么拽你爹娘知道吗?”邪魅的冥皇,温柔的轩皇,冷漠的皇子。你们都跟着我干什么?啊啊啊…人家只要一个就够了。你们这样让我怎么办啊!“丫头,我要你嫁给我。”“玲儿,一切随你!”“嘉玲,我要你记得,只要你需要,我就会来到你身边。”女主会如何选择?情路坎坷,看女主如何战胜一切,得到真爱……
  • The Man Who Knew Too Much

    The Man Who Knew Too Much

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 隐瘾

    隐瘾

    不要剧透,不要剧透,这是一本有关天才的科幻书,无论你读过多少本,什么类型的书籍,你终究要回到这本《隐瘾》上来。无论你将从事什么行业,结交多多少朋友,无论你有多么爱我,或者恨我,你终究要这么做,不为别的,因为这个世上,还有我在静静的等你回来看我。我想说的就这么多。——隐隐的瘾
  • 《黄帝传》之命世之英

    《黄帝传》之命世之英

    轩辕黄帝为中华民族始祖,人文初祖,中国远古时期部落联盟首领。他因首先统一中华民族的伟绩而载入史册,是承前启后中华文明的先祖。本书以小说的形式介绍了黄帝的丰功伟绩,语言优美,可读性强
  • 中国共产党党员主体地位与党内民主问题研究

    中国共产党党员主体地位与党内民主问题研究

    党员主体地位与党内民主在实践中是互动互促与辩证统一的。政党民主持久健康发展,既需要制度保障,也需要动力支撑。党员主体地位在党内民主发展中,属于主体性动力,有内在性,广泛性,根本性的动力特点。本书内容的重点,是在厘清中国共产党党员主体地位理论来源与实践进程的基础上,从制度建设与动力合成有机统一的视角,立足党员主体动力产生的来源、动力体现的重点、动力效能检验的关键,探寻推动党内民主制度改革完善的理论与实践问题。
  • 爱恨青春泪

    爱恨青春泪

    青春的路上,总有那么些心酸,暧昧,纠缠不清。哭过,笑过,才会懂得。总有一天我们会长大,总有一天会明白,前面即使是荆棘,依然可以随着时间跨越。
  • 恋爱七次方

    恋爱七次方

    一个学霸宅女,一个学渣帅哥。她的崇拜,他的宠爱。甜到腻的日常,似乎还不够。
  • 我与面瘫小姐与奇幻盒子

    我与面瘫小姐与奇幻盒子

    中国的奇幻史诗与西方魔术的交织与碰撞……
  • 错位姻缘

    错位姻缘

    都市报首席记者宋岩调查采写一个情变杀人案,却发现血淋淋的案件背后,有着许多不为人知的私密隐情。同时,他的大学同窗,昔日的好兄弟从省里空降到报社,成为报社的副社长,职位的差异,不仅让宋岩心里产生巨大落差,他的校花妻子也陷入迷失。宋岩在追踪别人的情案,自己的家却也坠落到另一场情变中。幸福平静的生活被打破了,周边的一切越来越像一张充满迷路的网,网中人都心态失衡。在迷网之中,他该何去何从。