时间重写教科书

“科学家们希望重写教科书”,“这些结果需要重写教科书”,“这是textbook-changing东西”。这些都对科学革命出现在新闻稿在过去的几个月里。与修正到达这样的速度,这是一个奇迹,教科书不召回他们印刷的时刻。

在这两种情况下,所涉及的化学被广泛接受的解释是错误的——也许并不完全如此,但明显不正确。尽管没有迫切需要纸浆成千上万的书籍,似乎完全合理的更新我们的导游在下次机会。

但应该修订进一步比简单的用一个新的替换旧的事实吗?这样的情况下,提供一个机会来展示发生了转变——和理解这一过程本身应该是科学教育的核心部分。

黏液和偏见

粘液有许多不同的食谱,但经典包括PVA胶之一,包含聚(醋酸乙烯酯)聚(乙烯醇)和硼砂溶液,发现在一些洗衣粉。

今年7月,化学与工程新闻跑一个故事的蓬勃发展流行黏液示威,伴随着一个图形显示化学工作。一些读者指出错误在硼砂的结构和成键,粘在一起。然而这不是ChemDraw笔,滑发行的只是复制结构广泛的教学资源中描述。因此,而不是仅仅做一个调整,的杂志调查进一步。

硼砂通常被称为四硼酸钠十水合物(Na₂B₄O₇h·10₂O),它的四硼酸盐阴离子画,这样每个硼原子债券三个氧原子。但实际公式显然Na₂[B₄O₅(哦)₄]·8 h₂O,这给了硼原子两个不同的协调环境——一个三角形的,另一个四面体。

当硼砂与聚(乙烯醇),混合形成交叉连接之间的聚合物链产生的材料。这些交叉连接通常显示为tetrahydroxyborate离子形成氢键聚合物的酒精组。除了那不是会发生什么。相反,黏液由硼酸酯在一起,根据¹¹B核磁共振分析。

芳香的劝说

第二个例子。亲核芳香取代通常被描述为一个两步过程中本科教科书。首先,一个亲核试剂进攻苯环与离去基团,形成带负电荷的Meisenheimer复杂;然后,在第二步中,离去基团离去。至关重要的是,复杂的存在作为一个离散的实体,与亲核试剂和离去基团完全绑定到一个碳原子。

哈佛大学的埃里克·雅各布森,我们想知道这个分段机制通常是真实的。他的团队研究了三种不同的苯化合物与团体稳定或破坏中间复杂。使用一些花哨的核磁共振实验,跟踪动力学同位素效应,他们发现只有一个化合物(dinitrofluorobenzene)形成了复杂,由于其吸电子硝基团体和可怜的离去基团。

大多数反应不特性这样极端的例子,不过,和计算研究120例显示,只有不到20%的复杂形式。其余相关协调机制通过一个短暂的过渡状态,与离去基团离开作为亲核试剂的到来。

感觉和信誉

或许沉迷于Meisenheimer复杂和之间的区别仅仅是看起来像hair-splitting Meisenheimer过渡状态。也许我们不应该关心黏液是如何工作的,只要它有助于激发年轻人的心灵。和我们应该追溯每个事实的起源——孩子真的需要了解燃素目前遇到氧气?

取出这些细微差别可能风险模糊的螺母和螺栓化学教授。但是一些关于科学是如何讲故事的发展,除了秃头的事实,可以提供更广泛的好处。

的原因之一“重写教科书”已成为流行的比喻是,感觉有点离经叛道,违反了一些神圣的经典。这种感觉是因为大多数人仍然认为科学是不可改变的事实的集合,而不是一个发现的机制。误解有时可以使科学本身似乎变化无常的甚至是靠不住的:一种观点认为,越来越多地出现在有关气候变化的争论中,疫苗和其他有争议的主题。

然而,改变一个人的世界观的新证据是一种优势而不是劣势。如果我们可以告诉关于科学的故事,说明为什么准备重写教科书是一件好事,它可能有助于促进更广泛的理解科学的过程。

我喜欢上述两个案例,因为他们说明科学是如何工作的——通过失误,修正,聪明的实验和沟通。这样的故事给学生一个机会来了解更多关于旅行,而不是目的地,的研究。这是值得重写教科书。