化学，敌人还是朋友？ | 戴伟

　　在地球上可以用的天然元素有90种左右，你的手机里面就有40多种元素。但是，不是这些元素， 是含这些元素的化合物，这些先进材料，都是化学家发明的。如果没有化学家发明这些材料，你一个微信也发不了。

　　化学是唯一一个能合成新的物质的学科，它对能源，对环境，对材料，对生命都有很大的贡献，也会激发人类发挥自己的创造能力。

　　2020年12月26日，“科普中国-我是科学家”第31期“科学真好玩”演讲现场，北京化工大学特聘教授、英国皇家化学学会北京分会主席戴伟带来演讲：《人类的过去、现在和未来，化学无处不在》。

　　以下为戴伟演讲实录：

　　2020.12.26 北京

　　各位朋友，Good afternoon。

　　今天我想讲，化学跟你的生活有关系吗？

　　化学肯定跟我的生活有关系。我会化学，还有很多人说，我跟中国有化学反应。因为我第一次来中国是1987年，而且从1996年到现在，我一直在北京化工大学跟段雪院士合作，我们研究方向是无机材料。

　　但是我跟中国的渊源可不止这30多年。

　　十一二岁的时候，我有两个爱好，都是好奇心推动的。第一是化学，因为通过化学实验，我可以加入神秘的化学世界。第二个爱好，就是中国。50年前，国外几乎没有关于中国的新闻，这么大的国家，这么多人，我们却一点都不了解。好奇心让我对中国产生了兴趣，我对中国的了解始于50年前看《北京周报》。

　　好奇心让我通过化学实验开始爱化学，所以现在我们做一个实验好吗？

　　如果你看过我在网上的视频，能看到我每次除了穿白大褂，还戴护目镜，因为安全第一。

　　你们今天早上刷过牙没有，这么多牙膏够了吗？太多了是不是。但如果是给大象刷牙，这恐怕不够。所以我们看，能不能通过化学反应给大象做足够的牙膏。

　　这个化学反应怎么做？我们先把过氧化氢，也就是双氧水倒进瓶子里。这个化学反应是什么？化学的“化”是变化的“化”，所以化学变化是让一种物质或者多种物质变成新的物质。第一个物质是过氧化氢，已经在瓶子里了。第二个物质，这个白色的固体是碘化钾，让它完全溶解于热水。为了好看，在不影响化学效应的前提下，再加一些色素让牙膏变成绿色。

　　把它们放在一起，我们看看能不能把化学反应出来。开始！我想大象应该很满意。

　　这个化学实验是怎么做的？

　　我们把过氧化氢分解变成水和氧气，这个反应会放热，所以一部分的水变成水蒸气，水蒸气和氧气出来了。

　　为什么有这么多泡泡呢？因为做实验之前，瓶子里面放了洗洁精。但是要想一想，加了碘化钾之前，这个化学反应的速度其实非常慢。所以碘化钾是一个催化剂，它会把化学反应速度变快。

　　这个反应好看不好看？但是，恐怕很多人听到化学不会想到好看。很多人跟我说，你的化学不危险吗？毕竟，化学是污染，化学是爆炸，化学是有毒。

　　真的这么可怕吗？

　　英国人的预期寿命，150年前是40岁左右，现在是80多岁，中国人的平均寿命也差不多。是不是如果我们能排除化学的不良影响，我们都能活到100岁？！是这么简单吗？

　　这三个问题谁解决了呢？都是化学家。

　　饮用水不卫生是化学家解决的。他们用氯气和别的漂白物质，把饮用水变得干净能喝。

　　营养不良也是化学家解决的。化学家哈珀和博施通过一种催化剂，利用空气中的氮气和氢气成合成氨，变成氮肥。现在很多人说我不要化肥，我要绿色食品就行。你可以这样说，但是如果全球的所有的人都说，我不要化肥我只吃绿色食品，70%的人就饿死了，粮食根本不够。

　　第三，传染病，这个问题谁解决？也是化学家，他们发明了各种各样的新型抗生素。我想起两年之前，我得了很严重的肺炎，医生给我开了两种抗生素。如果没有这两种抗生素，我估计我今天下午就不在这里了。所以我非常感谢发明抗生素的化学家。

　　所以不能说，如果没有化学时我们都能活到100岁！相反，没有化学我们的寿命还要短很多。

　　不过现在我们不追求寿命了。大部分的人的目标不是要活到180岁，让寿命再上一层楼。我们追求的是什么？是生活质量。化学会帮助我们吗？

　　举个例子，我们现在都离不开手机。我们元素周期表上有118个元素，在地球上可以用的天然元素有90种左右。你的手机里面就有40多种元素，接近元素周期表的一半。但是，不是这些元素， 是含这些元素的化合物，这些先进材料，都是化学家发明的。所以如果没有化学家发明这些材料，你就没有手机，一个微信也发不了。

　　化学非常重要，但是现在我们要注意到，因为资源有限，有的元素量是非常少的。举个例子，你需要铟，因为你的手机中的导电玻璃都利用了一个含铟的化合物——氧化铟锡。但是铟非常少，所以现在我们不能浪费。

　　现在化学家也在尝试利用丰富的资源，代替比较稀缺的元素。这是化学的一个重要目标，用丰富的元素，继续研发更好的材料。

　　化学家发明的另一种物质，今年我们应该重新认识它。

　　原来提到塑料，很多人会说不好，这是白色污染。但今天我们能看到，如果化学家没有发明各种各样的塑料，那我们的防护设备都从哪来？所以我们要重新认识到这点。

　　科学家的成果一般都要在学术期刊上发表。有两个最有名的学术期刊，一个是Nature，中文名是《自然》；一个Science，也就是《科学》。我应该说Nature比Science还好，因为Nature是英国的，Science是美国的。开个玩笑，其实都很好，每次都有很多有名的文章。

　　也许最有名的是1953年——沃森和克里克提出的DNA的双螺旋结构模型，就发表在Nature上，这是人们第一次看到DNA的结构。

　　有人问Nature最有名的主编Sir John Maddox，Nature中百分之多少的内容是错的？

　　他是怎么回答的？是不是应该特别生气，我们可是Nature，我的学术水平一定是最高的，当然没有错误。相反，他说，All of it. 任何内容都是错的。因为科学在不断发展，我们不断有新的结果，有新的理论模型改变我们所谓的知识。

　　这应该能给你们年轻人很大的启发。如果我们现在的科学家什么都懂，那你们也不用学习科学，都出去玩儿吧。现实不是这样，科学家有很多不足，需要你们加入科学的世界，跟我们一起更深入地了解科学，纠正之前的错误。

　　所以这几年，我们在北京化工大学开始做化学科普的工作。今年我很荣幸地被邀请参加了科学家座谈会，有机会跟主席讨论科普的问题。主席也经常强调科普是非常重要，他说科技创新和科学普及是创新发展的两翼，所以我借这个机会感谢主席，给我们做化学科普的提供了支持。

　　我们建立了一个科普中心。虽然去了很多的地方，让孩子们跟我们一起做实验，包括在我们北京化工大学的科普实验室里，做科普实验。但是做的效率有点低。

　　现在，关于化学的谣言太多了。别人告诉你，你喝碱性水会抗癌症，一点科学道理都没有，喝普通的水就行。经常能看到广告说我们的洗发水、化妆品不含化学成分，这可能吗？水中肯定有H2O，你的洗发水没有H2O吗？

　　肯定有人说你知道我的意思，我说不含化学成分是没有人工的物质，都是天然的。但这个是一个基本的概念错误。所有的物质都是化学物质，但是就这么简单吗？天然的物质好，人工的物质不好，能这样分吗？

　　如果你想吃蘑菇，你去森林，最绿的蘑菇没有化肥，没有农药，你不是蘑菇专家你敢吃吗？吃一口，人就没了。所以，不能说天然的肯定是好的。

　　在我们的实验室，我们重视改善化学、化工的条件。

　　举一个例子，原来有化工厂要产生环氧丙烷，因为它有很多用途，像乳化剂、汽车的配件、泡沫材料都是利用环氧丙烷做原材料。原来的化工厂产生大量的污染，现在有新的方法。可以用刚才我们用的过氧化氢和丙烯，再加一个催化剂它直接会产生环氧丙烷。

　　副产物是什么？比如水，水会创造污染吗？不会，所以如果很多化工厂开始利用过氧化氢做清洁氧化剂，它可以让原来创造污染的化工厂变成清洁的化工厂。

　　但是需要大量的过氧化氢，过氧化氢是怎么生产的？化工厂是把氢蒽醌类化合物被空气中的氧气氧化变成过氧化氢。为了再生副产物需要利用催化加氢。最好的催化剂是钯Pd，但是钯是非常贵。不能用一大块钯，因为表面的钯原子可以做催化剂，里面的就作废了，所以必须把金属钯分散在另外一个固体里。

　　所以，在北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，我们研发了新的催化剂。现在，很多化工厂利用我们的催化剂产生大量的过氧化氢。他们可以把过氧化氢卖给另外的化工厂，这些化工厂可以利用的过氧化氢，让原来的污染化工厂，变成清洁化工厂。

　　我们希望为中国的环境做出一些改变，催化剂不仅有我们生产的这种，很多催化剂生活中也有，包括生物界的生物酶也都是催化剂。但是为什么钯催化剂这么好？因为它能让氢气分子会变成原子，而原子的活性更高。

　　戴博士实验室的基本原则，是要做实验。所以我想给大家再做一个实验。

　　用金属钯做催化剂，能不能提高氢气的活性？我们用氢气和氧气做一个简单的反应。

　　这个瓶子中有氢气和氧气，现在没有化学反应，但是我们要加催化剂。催化剂就是把钯分散在一个载体中。加了催化剂会不会提高反应速度呢？把瓶子打开，把催化剂扔进去。

　　“嘭！”

　　加了催化剂，反应速度会变快。

　　我希望大家能看到，化学是唯一一个能合成新的物质的学科，它对能源，对环境，对材料，对生命都有很大的贡献，也会激发人类发挥自己的创造能力。

　　但是我说的这个人类是谁？不仅是我们科学家，但是更重要的是你们，年轻人就是未来的科学家！

　　谢谢大家。

　　演讲嘉宾戴伟：《Nature中有多少的内容是错的？所有内容都有可能是错的》 | 摄影：VPhoto