1886年，当凯里·利亚(Carey Lea)来到他的避暑别墅时，他的银器颜色错了. 至少有一部分是.
Lea传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜白银已经有几十年了. 他着迷于摄影的化学作用, 而银溶液对于捕捉图像是必不可少的. 最近李开发了一种新的银胶体. 它开始是金色的，与光反应后变成白色. 他称之为“同素异形体银”,他带了三份样品到他的避暑别墅.
一个样本被涂在纸上, 另一个散布在玻璃板上, 而第三个则松散地装在玻璃管里. 在乘坐火车和汽船颠簸600英里的旅程开始时，一切都是金色的. 但是到达后, 储存在管子里的银在没有暴露在光线下就变成了白色.
丽娅思索着这个奇怪的转变. 某种机械力一定是罪魁祸首，他想. 也不会是乘坐火车时的颠簸, 否则所有的样本都会受到影响. 而, 他猜测, 微粒之间的摩擦引起了化学变化.
为了验证自己的假设，他又打包了三个样品，用2号邮筒寄了出去,400英里火车之旅. 当货物返回时, 事实证明Lea是对的——两个松散的控制组变成了白色, 而用棉絮紧紧包裹的样品则保留了原来的金色.
这个简单的实验是Lea对机械力如何引发化学反应的一系列见解中的第一个. 更重要的是，他将继续揭示机械力可以生成 独特的 反应和产物. 一项为期三年的传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜将使机械化学成为一个独立的领域，而李则是它的父亲.
但是Lea是一个没有子嗣的父亲. 他是另一个时代的人, 一位富有而隐居的绅士科学家在私人实验室里追逐好奇心. 当他在1897年去世时——就在他发表机械化学的基础著作几年后——美国化学工业和化学作为一种贸易和职业的发展已经把最后一批绅士科学家赶出了世界. 莉娅的发现逐渐消失了.
然而，近几十年来，传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员开始重新审视机械化学. 他们从中看到了一种绿色化学的前景，即用机械力代替热量和溶剂. 随着对机械化学的重新兴趣，Lea也经历了一个小小的历史复兴.
马修·凯里·利亚于1823年出生在费城一个非常富有的知识分子家庭. (Lea的名字的拼写记录各不相同，但他的名字是Carey.)
他的祖父 马修凯里 是一位与本杰明·富兰克林和托马斯·杰斐逊往来密切的出版商和政治操纵者. 他的父亲, 艾萨克Lea,叔叔 亨利·凯里兄弟， 亨利·李他将公司打造成了全国最大的出版商之一.
但这个家族的成就远远超出了出版业. 莉娅的叔叔是一位有影响力的经济学家，他离开商界后为亚伯拉罕·林肯总统提供建议. 莉娅的父亲也是一个同样有天赋的人 贝壳学者 谁在退休后领导了几个国家科学组织. 他的兄弟成了著名的藏书家和中世纪时期和西班牙宗教裁判所的历史学家.
凯里家和利亚家的学术氛围一定是令人敬畏的,历史学家爱德华·彼得斯评论道.
但这种氛围给凯里·利亚和他的兄弟带来了损失. 两人都经历了一阵疲惫和精神紧张的表现. 而亨利控制着他的病情，继续过着积极的职业和公民生活, 凯莉·李从公众视野中消失了. 疾病迫使他在律师生涯开始之前就放弃了. 相反，他逃到欧洲寻求“永久的解脱，但没有成功” 乔治•巴克 在他传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜李的传记回忆录中.
回到费城后，李进入了化学家实验室 詹姆斯·布斯他小时候曾跟着她学习化学. 在跟布斯磨练了分析能力之后, 他回到了栗山豪华住宅区的家中, 他在那里建了一个私人实验室.
他娶了一个丧偶的表妹(他哥哥的妻子的妹妹)，并和她组成了一个家庭. 第一任妻子死后，他又结了婚. 他有几个亲密的朋友, 他的兄弟是其中的首领, 除此之外，他在设备齐全的实验室里过着隐居的生活. 他很少(如果有的话)公布他的发现. 他只是工作.
“很少有化学家亲自认识李，”机械化学家和历史学家写道 Laszlo塔卡克斯. 他虚弱的身体和一次实验室事故使他的一只眼睛受损，使他成为一个难以捉摸的人物. 他在实验室里安静而独立地工作, 通过出版物与其他科学界保持联系.”
虽然李的公共生活看起来很沉闷，但他的内心生活却充满活力.
李的栗树山实验室可能是全国最好的私人化学实验室. 那一定是玻璃器皿的海洋，充满了丰富的色彩，揭示了化学物质的本质. 1864年，一组分离铂金属的实验产生了高浓度的“华丽的红紫色”溶液, 通过“一种精致的玫瑰色”遮阳下来,最后以浓度为百分之一的“一种更苍白但毫无疑问的玫瑰色”结尾,000.
在他的整个职业生涯中，颜色一直是他的执念. 1895年，他提出了一个与门捷列夫元素周期表相竞争的系统，该系统将颜色与原子量配对作为组织元素的属性.
但丽娅最常被联想到的颜色是银色, 他一生中出现的最具革命性的技术之一的基本基础:摄影.
李早在1840年就开始试验摄影, 当, 17岁时, 他从他父亲的自然历史收藏中创作了一系列植物和贝壳的图像，在博物馆展出 美国哲学学会.
到19世纪60年代，利亚的唯一关注点是摄影. 1868年，他出版了 摄影手册, 它成为摄影师和其他试图理解技术的艺术和科学的人的标准参考作品. 在这篇文章中，李就曝光时间和拍摄风景和肖像照片的特殊技巧提供了实用的建议. 其中包括制作摄影师涂抹在玻璃板上的感光乳剂的化学配方，以及用于显影的化学过程. 创新, 他描述了利用感光化学物氯化银和溴化银从金属银中产生不同深浅颜色的方法. (弄清楚如何修复这些彩色图像，化学家们又花了50年的时间.)
李的 手册 是第一批购买的吗 乔治·伊斯曼 当他开始让摄影成为任何人都可以参与的事情时.
当时的摄影是一件完全混乱和繁重的事情. 它需要拖着沉重的设备, 玻璃盘子, 还有一堆化学物质和其他物质. 摄影师总是在等待(他们的底片曝光)或匆忙(在底片晒干前冲洗)。. 在摄影棚外拍摄是一种拥挤的生活, 通常是即兴的暗房，到处都是有毒的乳剂, 开发人员, 和调停者. 伊士曼，一个年轻的银行家和不知所措的业余摄影师，想要结束这种混乱. 化学反应是关键.
伊士曼开始试验一种乳剂，这种乳剂可以作为一种干燥的光敏涂层涂在可卷曲材料上, 基于纸张的电影. 1879年初，他写信给利亚寻求建议，尽管利亚的回信现在已经丢失，如果他曾经发过回信的话. 伊士曼最终成功地制造出了一种干燥透明的薄膜, 这是他在1888年推出的柯达相机的核心. (“你按下按钮，剩下的传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜来做.)毫不奇怪，伊士曼的工艺使用了Lea描述的一种显影化学物质.
李对摄影科学这一新生领域的贡献在19世纪是无与伦比的, 在很多方面，他对摄影科学的贡献就像马修·布雷迪对艺术的贡献一样,大卫·惠特科姆写道, 银化学和摄影专家. Lea总共发表了近300篇与摄影化学有关的科学文章.
银一直是照相化学中的神奇元素, 没有人比凯莉·李更了解它的属性. 正是通过对银盐和胶体的传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜，李开始思考机械力对化学反应的影响.
Lea在1886年观察到的错误颜色的银引发了对卤化银和机械力的仔细传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜, 结果发表了四篇论文，标志着机械化学的第一次系统传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜. 卤化银是银原子和溴原子之间形成的化合物, 氟, 氯, 或碘.)
起初, Lea花了大约两年的时间来探索如何转化他的银胶体(“同素异形体银”)样本. 他发现光和物理力量可以产生类似的变化. 例如, 把一根玻璃棒压在覆盖有银胶体的感光板上，就能产生可显影的图像, 就好像盘子暴露在光下一样. 如果机械力能引起光化学效应, Lea想知道它是否也会引起通常由高温引发的影响.
李证明了任何形式的能量, 包括机械, 真的能破坏卤化银分子吗,Takacs写道。. Lea描述了他是如何在一台压榨机中压榨三种不同化合物的样品的, 将样品暴露在100度,每平方英寸1000磅的静压持续24小时. 颜色的变化清楚地表明一些银原子已经脱离了卤化物.
但剪切力比静压更有效. Lea用手持杵在瓷臼中研磨卤化银. (磨碎 这个动作的专业术语是什么.)剪毛10分钟后, discolored streaks began to appear in the silver chloride; the sample was largely decomposed after another 5 minutes of triturating.
在1893年和1894年, Lea又发表了三篇论文，扩展了他对化学键的机械力的传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜. 第一个, 他打开了他的静压机，看看当他压碎15种已知在光或热的作用下会变色的材料时会发生什么. 其中有几种在静压下会不同程度地分解.
Lea的下一篇论文瞄准了19世纪的普遍教条，即化学变化不能由“机械冲动”带来.Lea采用了物理化学家创造的一个词 威廉 奥斯特瓦尔德 对于本文: 机械化学. 用研钵和杵攻击了至少17种材料, Lea证明了机械力可以像热一样分解一些材料, 有时效率更高.
更重要的是, Lea发现机械化学可以做热化学做不到的事情. 例如, 加热氯化汞使其升华(从固体跳到气体), 但是研磨会分解分子.
综上所述, 他的论文表明，Lea在量化结果时能够区分热效应和机械作用, 这项工作使他成为“机械化学的真正创始人”,Takacs说. “他不仅证明了机械作用能够引起化学变化， . . . 他还证明了这些变化有时与热产生的变化不同.”
但李的见解来得太晚，而且来自一个与化学主流相距甚远的地方.
在李的一生中，化学领域的社会结构发生了重大变化. 在私人实验室里工作的绅士科学家的影响减弱了. 传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜, 而不是, 在大学支持的实验室里蓬勃发展, 政府部门, 工业公司. 大学的扩张造就了越来越多有资格的化学家, 谁在工业和政府机构领薪水. 随着化学的发展, 新一代专家认可的化学方法得到了蓬勃发展.
在19世纪的最后几十年, 德国拜耳公司将化学方面的发明和发现产业化. 传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜化学家团队, 与图书管理员和分析师合作, 将发现转化为可销售的产品. 化学工程师通过将传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员的实验室流程规模化用于工业生产，形成了一个新的职业. 溶剂和热量成为传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员和工程师们熟悉的工具，他们成功地控制了这些工具，以实现工业规模的化学品生产.
正是这种工业化发明的模式成为了20世纪工业的国际模式,写道:“ 威廉·布洛克 in 诺顿化学史. “传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜现在是一个官僚结构内的合作企业，其中一个公司, 而不是某个特定的化学家, 成为了集体发明家.”
机械化学在很大程度上被工业所忽视. Lea缺乏能够将他的见解整合到工业规模生产中的proteen和合作者. 新的化工厂是由化学工程师设计的，他们在大学教育项目中接受过溶剂化学家的培训.
1897年Lea去世时, 化学课程已经定好了, 和机械化学, 这是一位专注而孤独的化学家的心血结晶, 在它的身后留下了什么.
历史是讲述者使用的工具. 传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜谈论历史人物的方式都是为了达到自己的目的. 凯莉·李的故事也是如此. 在特定的时间和地点, 他的故事被编造出来，以促进他人的追求.
埃德加·法斯·史密斯 是第一个从莉娅的故事中找到有用信息的人吗. 1923年，史密斯出版了一本传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜李和其他美国化学家的传记.
史密斯把李塑造成一个英雄, 他的化学传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员“美国遗产”的一部分，这些传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员可能会激励学生留在美国，而不是去德国接受高等教育. 李是费城的一名传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员，这对史密斯收集化学超人的过程尤为重要:
值得赞扬的是，史密斯的追求是成功的. 建立他的美国化学家神殿, 史密斯帮助建立了宾夕法尼亚大学，使其成为一个主要的收集者和传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜化学历史的地方, 最终促成了化学遗产基金会的成立, 现在是传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜, 宾夕法尼亚大学教授 阿诺德Thackray.
史密斯1928年去世后, 科学几乎忘记了凯莉·李, 他的作品大多为摄影史学家所铭记.
但在2003年，拉兹洛·塔卡奇, 他是马里兰大学的冶金学家和物理学教授, 巴尔的摩县, 发表“M. 凯里·利亚，机械化学之父 化学史通报. 利亚传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜某些化合物在机械作用下分解的结果，仍然最清楚地证明了这样一个事实，即机械作用产生的化学变化与热作用产生的化学变化明显不同,塔卡克斯宣布. “这些结果确保了马修·凯里·利在伟大的化学家中占有一席之地，他们的贡献在发表一百多年后仍然有效和重要.”
Takacs于2019年去世，他成为了整合机械化学历史的关键人物. 他复活了Lea的工作，以及19世纪对该领域的其他调查, 在古希腊哲学家泰奥弗拉斯托斯的著作中发现了机械化学的痕迹, 并强调了苏联和东欧科学家在20世纪60年代进行的传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜.
塔卡克斯传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜的明显目的是使机械化学成为一个连贯的传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜领域——恢复机械化学的历史，这样它就可以被视为一门明确的科学学科, 在20世纪的大部分时间里都不是这样吗. 和史密斯一样，塔卡克斯认为历史是创造社区的工具. 2004年的一期特刊 材料科学杂志 论机械化学和机械合金化, 他写了, “共同的历史根源感有望增加传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜社区的凝聚力.”
你正在读的这篇文章是对凯莉·李的故事的第三次重构, 这是为了开发更环保的替代品，以取代目前的化学方法.
在20世纪, 化学家们利用溶剂和热量开发出了种类繁多的化学物质，这些化学物质构成了今天物质世界的基础. 他们在暖气便宜的年代工作. 处理有毒溶剂通常很便宜, 太, 而且没有任何后果——至少对那些处理垃圾的公司来说是这样.
根据… 彭博情报报告, 今天，化学工业占全球温室气体排放量的6%, 以及它的碳足迹 持续增长. 该行业对溶剂的依赖也持续了下来. 在典型的反应中，溶剂占原料的80%到90% 85%的废物产生. 在全球范围内, 化学工业每年消耗3000万吨溶剂, 托米斯拉夫Friščić说, 麦吉尔大学的化学家. 商业分析师预计，全球溶剂市场将 增长率超过60% by 2028.
在气候破坏的时代，20世纪化学品生产的全部成本和后果不能再被忽视. 许多社区——通常由穷人和有色人种组成——有 遭受了 从 流行的 实践.
作为回应 新一代机械化学传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜者 是在努力扩大传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜对分子被机械力压在一起时发生的化学反应的理解吗. 计算机建模的进步和新工具的出现，例如 原子力显微镜，使传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员能够在分子水平上测量和模拟这种反应. 改进版本的激振器和球磨机, 几个世纪以来矿工和制陶师使用的工具, 能将化学物质分解成均匀的纳米颗粒吗. 这种方法的能源需求很低，刚好足够旋转风车. 反应是在很少或没有溶剂和室温下完成的, 这是一种更环保的合成化学物质和材料的方法.
在某些情况下, 机械化学创造了其他方法无法制造的工业产品. 从20世纪60年代开始, 冶金学家用球磨法使镍接受在熔化过程中被排斥的氧化物颗粒. 这些氧化物弥散强化合金可以承受核反应堆和 喷气发动机. 直到最近传奇电子跳高高试玩-apple app store-传奇跳高高排行榜人员才发现 实验方法 使用激光和3d打印原理来制造这些合金.
在其他情况下, 机械化学家希望用需要更少能源和产生更少废物的机械过程取代溶剂型生产. 在实验层面上, 化学家黛博拉·克劳福德和伊芙琳娜·科拉奇诺使用了一种由相互啮合的螺钉组成的挤压过程 把反应物磨碎 代替热和溶剂生产著名的肌肉松弛剂和抗生素.
这样的创新很有希望，但化学的历史轨迹是强大的. 科学记者萨姆·莱蒙尼克评论道 《福布斯》 in 2016, “有机合成化学家——制造药物分子的人, 塑料和其他碳基产品已经有近两个世纪的时间来完善它们的工艺.尽管溶剂化学在环境方面存在缺陷，但它还是有效的. 它是可预测和可靠的. 除了机械合金化之外，机械化学在很大程度上仍处于实验阶段.
而机械化学代表了一条20世纪化学没有走的路, 这可能是对未来的展望. Its methods are not intrinsically more difficult; scaling up would not require giant leaps in technology. 随着越来越多的人认识到工业对社会和环境的影响，并要求采取行动应对气候变化, 旧的做事方式似乎不再实用了. 这样看来，马修·凯里·利亚的故事可能会为化学及其在世界上的地位指明一个新的视角.
本文由化学机械控制中心资助，NSF基金号:CHE-2023644, 和德州A&米大学.
