南开大学化学学院博士毕业论文

张克忠，生于天津。父亲早丧，他与母亲住在家境并不宽裕的外祖父家，母亲靠做些女红含辛茹 苦地抚养儿子。张克忠不负母亲的希望，小学毕业后考入南开中 学。酷爱人才的张伯苓校长非常器重这个聪明过人又非常勤奋的学生，特批准他免费就读，又由于他长于数学，破格特许张克忠当 寒暑假数学补习班的教师，这样小小年纪的张克忠既是“南中”的学生又是“南中”的教师。张校长开通的政策终于使这个后来的化 学英才没有因家贫而辍学。张克忠中学毕业后，正处于草创阶段的南开大学尚不具备招收数理科学生的条件，张克忠只好就读于唐山交通大学。但很快 南开大学设立数理科系，张克忠重新报考，成为南开大学最早的文 理混合班学生，得以再续与南开的情缘。同年，南洋兄弟烟草公司董事长简氏兄弟设立简氏奖学金，以资助国内大学生赴美深造。只有大学一年级的张克忠本无资格报 考这项面向毕业生的考试，而一向爱才如命的张伯苓校长亲自跑 到简氏基本招考机构力荐张克忠。有伯乐，焉能没有千里马。张克忠被破格允许参加考试，年龄最小、学历最浅的他竟脱颖而出，名列第一名。1923年，张克忠得到简氏资助赴美留学，并且进入了著名的麻省理工学院，攻读在美国也是一门新兴学科的化学工程学。从此，他一生的生命指针便指向了化工。学院中被人们戏称为化工“鼻祖”的著名教授路易士（W．K．Lewis）非常惊讶于张克忠这样一个来自科学落后的国度的学生竟 有着这样好的数理化功底和英文水平，亲任张克忠的导师。百分之一的天赋，加上百分之九十九的勤奋，终于使张克忠在五年后戴上了博士的桂冠。1928年，麻省理工学院在授予张克忠 科学博士学学位的同时，出版了他的博士学位论文《扩散原理》一书。此书立刻轰动了美国科学界，一向不被看重的中国人竟令美国科学界大长见识，“扩散原理”被定名为“张氏定理”。那年张克忠只有二十四岁。张克忠经过5年的艰苦努力，以惊人速度学完一般需八九年才能完成的从大学本科到博士生的全部课程和实验，写出了高水平的博士论文。论文提出的扩散原理，是他研究精馏过程机理，将原基本扩散方程积分，结合实验数据，对影响塔板效率的因素作定量分析得到的成果。这一扩散原理很有指导意义，被称为“张氏扩散原理”，至今仍被沿用。1928年，张克忠以优异成绩成为在该院获得化学工程科学博士的第一个中国人。导师路易斯对张克忠的成就和才能极为赞赏，执意要他留下作助手，但张克忠怀着为祖国培养化学工程人才和振兴化学工业的强烈愿望，毅然离美归国，回到母校南开大学。路易士教授执意把自己最得意的学生张克忠留在麻省理工学院，先后三次为他安排职位。一面是工作生活条件都优越的美国，一面是科学上还是一片荒芜的贫困的祖国。出于一片赤子丹心，张克忠选择了后者，义无反顾地拒绝了导师的好意，返回祖国.就在张克忠回国的前夕，他曾与麻省理工学院的同学后来的化工学家张洪流促膝长谈。他向张洪沅谈到在拥有广阔海陆资源 的中国，发展化学工业是一条可行的富国之路。张克忠还谈到他 非常敬重张伯苓这位爱国的教育家，非常热爱南开，为了报答恩师 的知遇之恩和母校的培养，他决定接受南开大学的聘请去任教，尽 管当时南大由于要自募经费，资金有限，能给他的薪金与国内同等 学校相比相差较大。张克忠甚至还说动了张洪流学成归国后也来 南开，因为那里大有“用武之地”。张伯苓的理想是把南开办成国人公认的名牌大学，而当时，南开与清华、北大这些知名大学相比，无论是在教授阵容、设备条件还是在经济力量方面都相差甚远，怎样办出自己的特色呢？张校长根据当时中国的实际情况，认为教育本来就是要培养有用人才，研究也应切合国计民生，于是他决定抓住“应用”二字下功夫。长于应用化学的张克忠的归来，无疑使张校长如久旱逢甘霖 般兴奋，难怪当时一些先生们开玩笑地对张克忠说：“张校长从麻 省理工学院得到了及时雨。”张克忠一向非常赞同麻省理工学院” 理论与实际并重”、“教学与科研并举”的办学方针，这本身就与张 校长的想法一拍即合。张克忠确实是张伯苓的“及时雨”，而张克忠回到南大也是如鱼得水，马上大干起来。张克忠受聘于南开大学时年仅25岁，是当时最年轻的教授。他首先积极创建化工系和工学院。1931年8月，化工系成立，他立即延聘麻省理工学院化学工程学博士张洪沅教授，以及高少白教授、蒋子瞻研究员、伉铁隽讲师等来校，分别讲授化工原理、化工计算、定量分析等课程。张克忠亲自讲授工业化学。他还每年安排一定时间让学生参加实际工作，如化学分析，设备安装和调试等。张克忠是中国化学工程学会创始人之一。为活跃学术交流，张克忠和中国化学工程学会的同仁创办的《化学工程》杂志于1934年起在天津出版，他担任经理、编辑。文章用英文发表。每年4期，为1卷。这是我国第一本向国内外公开发行的化工类高水平学术刊物，颇受化工界同行重视。应用化学研究所与化工系相继建立起来，恰恰符合了“教学与科研并举的方针”。张克忠也身兼应化所所长和化工系系主任之职。在《南开大学应用化学研究所章程》上这样写道：“本所目的，在研究我国工商业实际上之问题，利用南开大学之设备，辅助我国工商界改善其出口之质量，俾收学与社会合作之实效。”张克忠强调“科研与生产并举”，应化所进行的研究课题并非取自书本用之“象牙塔”，而是直接接受各工厂的委托搞技术攻关，解决实际问题。今天，我们常说“要把科学技术尽快转化为生产力”，当时应化所所采取的科研与生产直接对接的方式无疑是最快的转化方式了。草创时期的应化所十分简陋，设在当年教职员宿舍的锅炉房附近，只有几间低矮的小平房，屋里是式样各异的旧桌子和几条长板凳。随着科研与委托业务的发展，旧址实在不敷应用才搬到了 当时南大的理科教学楼——思源堂中的一间大教室。人员也非常精简，全所人员最多时不过十五个，其中包括著名的化学家邱宗岳、杨石先和高长庚（字少白）教授，与张克忠“海外盟誓”的张洪流回来后担任副所长兼研究部主任。虽然条件差，人员少，但大家却都精神饱满，工作效率也很高。张克忠更是以身作则，每日不分八小时内外，也没有假日这类观念，把教学之外的全部精力都投人了应化所。人们常说，应用化学研究所与何廉教授主办的经济研究所是张伯苓的两颗掌上明珠。事实上，应化所也确是为南大增辉不少。1933年6月，应用化学研究所接受了天津利中硫酸厂的设计、建设和投产任务。至1934年5月，试车成功，运转良好。这个厂年产3万吨硫酸，总耗资仅13万元。此前厂方曾想委托外商承包，要价25万元，还需另付外籍工程师和焊工生活费。两者相比，节约投资10余万元。硫酸厂的建成，大长了中国化工科技人员的志气，也创造了巨大的经济效益和社会效益。从1932年到1936年，应用化学研究所先后接受分析化验样品共约300多个。有的对原有分析方法作了改进，如锰矿石中锰含量的分析。还帮助企业研究解决了不少生产难题，如茶油硬化、蜂蜜脱臭、草帽辫漂白、印刷制版胶、自行车链发蓝剂、手电筒反光镜等。该所还仿制了金属磨光皂、油墨、复写纸、制革发光水、浆纱粉、辣酱油等产品；自行试制成功了酒精、硬脂酸、油酸、甘油、钾皂、黄铅粉、红铅粉等。这些虽然都只能小量生产，但对缓解市场需要，抵制洋货起了积极的作用。从当年的应化所报告书中可见，在1932年到1936年五年间，应化所共接受委托分析化验样品323个。其中，美国的《化学文摘》曾摘录了应化所研究人员对Goutel氏的煤发热值计算方程式的修正以及对锰矿石内含锰量的分析方法的改进两项研究工作的 要点。为了抵制洋货，应化所还仿制了一些轻工业产品。同时，为了更好地解决生产难题，应化所还派人亲自送技术上门，可谓“传授到家”。在应化所的委托工作中，有一件事值得特书一笔，那就是天津 利中公司硫酸厂的设计和建筑。天津利中公司原本想让外商包建一座日产三吨的硫酸厂，外商开的价是设备费25万元加上负担一名工程师每天15美元和两名焊工每人每日5美元的工资，而当时利中公司所能筹集的资金总额不过20万元。在此种情况下，利中酸厂的发起人赵雁秋与吴印塘两先生慕名找到了应化所。张克忠 欣然同意，并和张洪沅、蒋子瞻二位挑起了这个重担。从1933年6月开始投入设计到1934年5月酸厂试车成功，公司只花费了13万元投资，酸厂就建成投产，各项包工指标都超过了外商。原来想捞些“油水”的外商除了叹惜外，也只有叹服了。利中酸厂的建立无疑给天津制酸工业奠定了基础，也让中国化工科技人员大长了志气，应化所在1934年报告中记录了这件事并得出结论：“中国问题可由国人自行解决”，“中国工程师未必不如外人也”。大大小小的工厂一个接一个委托应化所解决生产中的问题， 在30年代中期，张克忠的应化所可谓“买卖兴隆”了。应化所赚到 一些资金，又用于扩充设备和支持进一步研究。“以所养所”，张克 忠实践了自己的诺言，“以校养校”，手头桔据的张伯苓应该微笑了.应化所与化工系本来就是相得益彰，化工系学生在这里找到了实践场所，而一些优秀的学生也成为这里的技术力量；后来天津市半导体研究所所长伉铁镌在应化所成立时只有大学二年级，但 也加入了所里的分析研究工作。化工系虽办起来了，但作为新兴学科的化学工程学，国内没有现成的教材，开始张克忠与张洪沅二人翻译国外教材。后来二人干脆与浙江大学的一些教授们开始自编教材，数易寒暑，中国化工学者自撰的化工教科书出版了。此外，张克忠还会同各地同行对化工名词进行重新审定和编译，改变了中国化工名词都是“舶来品”的局面。 正在张克忠的一所一系欣欣向荣的时候，1937年走近了……1937年7月29日午夜一点，蓄谋已久的日本侵略者炮轰天津城，而炮轰目标之一就是南开大学。张克忠苦心经营的应化所与化工系也遭轰炸，南开蒙难，他未在现场，而是在南京协助范旭东、侯德榜扩建硫酸钮厂。留守的高少白教授与伉铁镌冒着炮火抢救出了许多的设备，随后，他们携带着这些设备随南开迁往西南后方。张克忠虽然与妻子、母亲、二儿子在重庆团圆，而大儿子张松 寿却因兵荒马乱罹病不得治疗而夭折了。承受着丧子之悲的张克 忠没有消沉，在重庆重建应化所和化工系，他终日忙碌奔波，不遗余力地与困难斗争，还创办了小规模的工厂——南开化工厂。化工厂最初的情况是不错的。但是国难当头，科研困难可想而知。烧碱、硫酸一类最普通的化学药品也得从香港进口。仪器则多半只能购用本地伪造的，这些仪器欠灵敏，实验误差大得惊人。那时只能是有哪些药品，就做哪些研究，有什么设备，就开展什么工作。张克忠纵有雄心壮志， 终究化为无声的叹惜！化工厂关闭了，应化所也停止活动，张伯苓的掌上明珠就此失落了。在此之前，同样是时局的影响，张克忠协助范旭东、侯德榜进行的永利宁厂扩建工程也受阻。张克忠慨叹：永利沽厂（同为范，侯所开）生产碱，在东南亚仅次于日本。范、侯请先生此次倾尽心 血扩建永利宁厂（在南京）发展硫酸5亚的生产，这样有了酸碱一对翅膀，中国的化工可望展翅高飞了。但是终于是谋事在人，成事在天，而天不遂人愿。国难当头，张克忠原本想办好一系一所并在南开办一个中国 的麻省理工学院的理想破灭了。而他并没有停下脚步，他感到大敌当前，身为七尺男儿，即使不能亲赴沙场抗外侮，也应追随爱国的实业家范、侯诸前辈为振兴民族工业、发展化学工业做一番事业。张克忠走出书斋，开始办工厂搞技术，可惜这条路一样不顺利。天府之国的四川 地，地下宝藏丰富，范、侯以及张克忠等人 在四川的老龙坝、五通桥一带打盐井，并创办了永利川厂。在当时，技术落后的中国的制盐业仍是使用卤水经浓缩而后制成盐的笨办法。为了改变这一局面，永利川厂想采用德国的专利“察安 法”，于是派侯德榜、张克忠等去德国。在柏林的谈判桌上，趾高气扬的洋人百般刁难，竟至提出用这一专利生产出的产品不准到“中国以外的东三省去卖”，在他们的眼里东三省已不是中国领土。侯德榜怒不可遏，当即正告德方：东三省是中国的领土，我们的产品当然要销售到东三省去！洽谈就此破裂。张克忠认为，德国之行虽然没有买回察安专利，但是买回了比之更为宝贵的教训。一个民族不御外侮，根本无所谓富强，弱国无外交，弱国连与外国人进行平起平坐交易的权力也没有。中国人要富强首先要靠自己。侯德榜可谓与张克忠心有戚戚焉，他向化工界同行呼吁：“黄头发、蓝眼珠的人能够搞出来的东西，我们黑头发黑眼珠的人一定也要搞出来！”侯德榜卧薪尝胆，苦斗三年，共进行五百多次试验， 创出了震惊中外化工界的“侯氏制碱法，打破了国外专利的垄断， 化工界同仁无不为之振奋”。这一时期，张克忠出任昆明化工厂厂长，在别人眼里这或许是大材小用，而他却甘心情愿，或许他觉得那里可以诞生中国化工业腾飞的“双翼”。事实上张克忠正是这样做的：他亲自设计改造旧有的设备，生产出了硫酸；在缺乏先进设备的情况下，经过一番努力，土洋结合，生产出了小批量的纯碱及食用碱。也许个人的命运、事业的成功总是与国运联系在一起的，日本侵略者很快加强对西南的封锁，昆明遭到轰炸，张克忠向往的发展已成为海市蜃楼。抗战八年，张克忠屡次拼搏虽取得了不少成果，却屡次陷入无可奈何之境。好在他从未放弃过，几次三番从头做起，痴心不改地做着祖国化工事业的腾飞之梦，但不知好梦何时圆？45年8月抗战胜利了，欢天喜地的张克忠带着一批精良的技术骨干同赴青岛接收敌伪化工厂，八年的抗战结束了，该是重整河山的时候了。经过一段时间的努力，共有11个化工厂产品投放市场，而当一切才有起色的时候，内战爆发了。1946年底宋子文派人与张克忠谈判，想给张克忠一个经理之类的职位，实际目的是想囊括这十几家化工厂。张克忠无力与宋子文“斗法”，最终挥泪放弃了青岛的工厂。本来笃信科学的人是不该讲缘分的可说来也奇怪涨克忠自从进入南开中学以来，事业发展最辉煌的时刻都是在南开渡过的, 他与南开有着解不开的情缘。1947年，也就是南大复校不久，张克忠回来了，担任工学院院 长兼化工系主任并重建应化所。此时张克忠教授上“工业化学”课，并亲自利用业余时间编写该课程的教材，《无机工业化学》与《有机工业化学》两书相继出版了。张克忠是位严师。据当时张克忠的学生现在天津大学化工系副教授姚玉英回忆：“张先生常常是还没讲课就考试，使大家非常紧张，上他的课之前必须预习，而考完试之后，他又会根据考试中 反映出的问题进行有针对性的讲解，这样一来大家记忆非常深刻 …… 他的考试非常难，有一次全班只有一个同学及格。同学们都怕他。……一次我做实验时，用电炉加热，由于想去拿一些东西， 只离开了片刻。正巧被张先生看到，他狠批了我一顿，因为接操作规程是不允许的。百分之一的疏漏都可能带来无法弥补的损失。 大家虽怕他，却谁也不得不折服于他在学术上的严谨……张先生的家长作风很严重，在我毕业前夕，他根本就不与我仔细谈谈，征求一下我的意见，而只是对我说一句‘你留校’，也就替我决定了我的命运。”话虽如此说，姚玉英如果不是出于对老师的一片敬畏之情，想离开学校也并非难事，张克忠的三个字决定了她的大半生。其实，张克忠也是一位“慈师”。张克忠是在恩师张伯苓的帮助下才没有被贫困压服而得以完成学业的，张克忠对于贫困的学生也有着一份特殊感情。现南开大学化学系的申泮文教授以及天大化工系前主任张建侯教授等人都在不同时期接受过张克忠的帮助。政治风云变幻，张克忠看清了国民党的本质。1947年下半年，老朋友杨公庶想拉他去台湾办公工厂经营，张克忠永远无法忘记青岛十几家工厂被宋子文吞并那段伤心的经历，他果断回答了杨公庶：为蒋介石、国民政府去殉葬，我是绝对不干的。并且劝杨也不要去。张克忠由于情绪过于激动在由上海回天津的途中，晕倒在飞机上，经急救脱离了险情，但高血压却就此扎下了致命的病根。很快，天津局势紧张起来，学校成立了“安全委员会”以做好护校工作张克忠也是委员会的成员之一。张克忠与工学院师生齐心合力，在最后的黑暗中，保护了应化所、工学院各系，迎来了天津的黎明。解放初期的日子里，张克忠接受着新中国温暖阳光的照耀。 南开的校友周恩来关心张克忠和发展化工的问题。他应邀参加了中国人民政治协商会议第一届会议，并应邀列席最高国务会议。 在与会的第一天，张克忠感到自己尚未为新中国做出值得称道的贡献，不愿在指定的席位上人座，而是选了个不显眼的末席坐下来，想不到周总理很快发现了他，并且走过来，微笑着拉起他走到毛主席身边，介绍道：“这是张克忠，子丹教授。”毛主席竟早就对他有所了解，见到他仿佛见到老朋友一样高兴。毛主席说：新中国要富强，就要发展科学，发展化学工业，你们任重道远啊！张克忠激动不已，感到那个二十几年来不断做着的祖国化工腾飞的梦已不再遥不可及。