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化学发展史简介

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概述化学发展史的五个时期

自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼青铜器和铁器,都是化学技术的应用。正是这些应用,极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类进步的标志。今天,化学作为一门基础学科,在科学技术和社会生活的方方面面正起看越来越大的作用。化学史大致分为:

远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。

炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年,炼丹术士和炼金木士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富责的黄金,开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书藉,在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来,炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书耕,第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry 起源于alchemy,即炼金术。chemist至今还保留昔两个相关的含义:化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。

燃素化学时期。从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。

定量化学时期,即近代化学时期。1775年前后,拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律,提出了原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。

科学相互渗透时期,即现代化学时期。二十世纪初,量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言,解决了化学上许多悬而未决的问题;另一方面,化学又向生物学和地质学等学科渗透,使蛋白质、酶的结构问题得到了逐步的解决。

古代和近代化学史大事记

§我国有了青铜器;春秋晚期能炼铁;战国晚期能炼钢;唐代有了火药。

§十八世纪七十年代,瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯里分别发现并制得了氧气;法国学家锡最早用天平和为研究化学的工具,并推翻了燃素学说;英国化学家卡文迪许。雷利等陆续从空气中发现了惰性气体。

§1748年俄国化学家罗蒙诺索夫建立了质量守恒定律。

§1808年英国科学家道尔顿提出了近代原子学说。

§1811年意大利科学家阿佛加德罗提出了分子的概念。

§1828年;德国化学家维勒第一次证明有机物可用普通的无机物制得。

§1869年俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律。

§1888年法国化学家勒沙特列提出了化学平衡移动原理

§1890年德国化学家凯库蔓提出了苯分子的结构式。

§十九世纪荷兰物理学家范德华首先研究了分子间作用力。

§十九世纪英国物理学家丁达尔和植物学家布朗分别提出了胶体的“丁达尔现象”与

“布朗运动”。

§二十世纪奥地利和德国物理学家泡利。洪特分别提出了核外电子排布的“泡利不相容原理”、“洪特规则”。

第一节化学实验发展史概述

化学实验是化学科学赖以产生和发展的基础,从其发展过程来看,大致经过了早期化学实验、近代化学实验和现代化学实验等三个发展时期。

早期化学实验

从远古时代开始到17世纪,化学实验在向科学道路迈进的过程中,经历了一段漫长的发展时期。

一化学实验的萌芽

人类最初对火的利用距今大概已有100多万年了。火是人类最早使用的化学实验手段。人类最早从事的制陶、冶金、酿酒等化学工艺,都与火有直接或间接的联系。在熊熊烈火中,烧制成型的粘土可获得陶器;烧炼矿石可得到金属。陶器的发明使人类有了贮水器以及贮藏粮食和液体食物的器皿,从而为酿酒工艺的形成和发展创造了条件。

制陶、冶金和酿酒等化学工艺,已孕育了化学实验的萌芽。例如,在烧制灰、黑陶的化学工艺中,工匠们在焙烧后期便封闭窑顶和窑门,再从窑顶徐徐喷水,致使陶土中的铁质生成四氧化三铁,又使表面覆上一层炭黑,因此里外黑灰。这表明当时已初步懂得了焙烧气氛的控制和利用。

二原始化学实验

古代的炼丹术,是早期化学实验的主要和典型的代表。炼丹的主要目的一是希望得到能使人长生不死的“仙药”;二是想把一些廉价的金属借助于“仙药”的点化,转变为贵重的黄金和白银。由于炼丹活动符合帝王、贵族长生不死、永世霸业的愿望,因而受到他们的大力推崇,于是从古代到中古时代,这种活动很快地得到开展并兴盛起来。

焙烧是炼丹术士经常采用的一种基本的化学实验操作方法。例如在空气中焙烧方铅矿(即硫化铅)等贱金属矿石,把铅放在灰皿或骨灰造的盘子中加热,铅烧掉之后,可以得到一点银;把黄铁矿(从外表看有点象黄金)与铅共熔,铅用灰皿烧掉之后,可以获得微量的黄金。

除焙烧之外,炼丹术士还经常使用一些液体“试药”来对各种金属进行加工。液体试药通常是一些能在金属表面涂上颜色的物质。例如,硫黄水(多硫化合物的溶液)能把金属黄化成黄金;汞能在其他金属表面留下银色。在制造液体试药的过程中,炼丹术士发明了蒸馏器、烧杯、冷凝器和过滤器等化学实验仪器,以及溶解、过滤、结晶、升华,特别是蒸馏等化学实验操作方法。蒸馏方法的广泛使用,促进了酒精、硝酸、硫酸和盐酸等溶剂和试剂的发现,从而扩大了化学实验的范围,为后来许多物质的制取创造了条件。

蒸馏是早期化学实验中最完整的一种重要实验操作方法。到了16世纪,出现了大批有关蒸馏方法方面的书籍,如希罗尼姆·布伦契威格(HieronymusBrunschwygk,1450—1513年)1500年出版的《蒸馏术简明手段》及其增订版《蒸馏术大全》(1512年出版)等。这些著作对蒸馏方法作了较详细的叙述。蒸馏在早期化学实验发展史上占有重要地位,它至今还在基础化学实验中被经常运用。

三向化学科学实验的过渡

到了十五六世纪,炼丹术由于缺乏科学基础,屡遭失败而变得声名狼藉。化学实验则开始在医学和冶金等一些实用工艺中发挥作用,并不断得到发展。

在医药化学时期,最具代表性的人物是瑞士的医生、医药化学家帕拉塞斯

(P.A.Paracelsus,1493-1541)。他强调化学研究的目的不应在于点金,而应该把化学知识应用于医疗实践,制取药物。他和他的弟子们通过对矿物药剂的性质和疗效的研究,以及在制备新药剂的过程中,探讨了许多无机物的分离、提纯方法,进行了一些合成实验,并总结出这些物质的性质。因此,有人认为帕拉塞斯“从根本上改变了医疗和化学的发展道路”①。

安德雷·李巴乌(Andreas Libavius,约1540-1616)是德国的医生、医药化学家,他极力强调化学的实用意义,为推进化学成为一门独立科学做出了重要贡献。他编著的《工艺化学大全》(1611—1613年问世),总结了他多年的实验经验。书中叙述了硫酸和王水的制备方法;证明了焙烧硝石和硫黄所得到的硫酸与干馏胆矾所得到的完全是同一种物质;首次提出将食盐与胆矾一起在泥坩埚中焙烧制取盐酸的方法;讲解了用金属锡与氯化汞一起加热、蒸馏获得四氯化锡(后来被称为“李巴乌发烟液”)的方法;描述了含铜的溶液遇氨水变为翠蓝的现象,并建议用这种方法检验水中的氨。这部著作的问世,使化学终于有了真正的教科书。他还设计过一所实验室的建筑详图,但直到1683年,这所实验室才在阿尔特多夫(Altderf)修建起来。

继帕拉塞斯、李巴乌之后,对后世影响较大、对化学实验的发展贡献卓著的医药化学家还有赫尔蒙特(J.B.van Helmont,1597-1644)。他工作的最大特点是对化学进行定量研究,广泛使用了天平,并萌生了初始的物质不灭的思想。他所做的“柳树实验”和“沙子实验”,是早期化学实验发展史上著名的两个定量实验①。此外,他在无机物制备方面取得过空前的成果,曾对燃烧现象提出过颇有独到之处的见解。因此,他常被尊为从炼丹术到化学的过渡阶段的代表。

化学实验在冶金方面也曾发挥过重要作用。德国著名化验师埃尔克(L.Ercker,约1530—1594)在其编著的《主要矿石加工和采掘方法说明》(1574年出版)一书中较为系统地论述了当时对银、金、铜、锑、汞以及铋和铅的合金的检验技术;制取和精炼这些金属的技艺;以及制取酸、盐和其他化合物的技术。这部著作被认为是分析化学和冶金化学的第一部手册。

四早期化学实验的特点

早期的化学实验还只能算做是化学“试验”,具有很大的盲目性;还没有从生产、生活实践中分化出来,成为独立的科学实践。最早的制陶、冶金和酿酒等活动,是低级的、缺乏理论指导的、不自觉的实践活动;作为化学实验原始形式的炼丹术,其实验目的也只是追求长生不老药或点金之术,变贱金属为贵金属。

尽管如此,还应该肯定从事早期化学实验的工匠和炼丹术士们是化学实验的先驱和开拓者。他们发明了焙烧、溶解、结晶、蒸馏、过滤和冷凝等化学实验操作方法;制造了风箱、坩埚、铁剪、烧杯、平底蒸发皿、沙浴、焙烧炉等化学实验仪器和装置;发现和制取了铜、金、银、汞、铅等金属,酒精、硝酸、硫酸、盐酸等化学溶剂和试剂,以及许多酸、碱、盐,甚至意识到了一些粗浅的化学反应规律。后人正是从他们的经验教训中,才找到了化学实验的真历史使命,建立了化学实验科学。

近代化学实验

17—19世纪,是近代化学实验时期。在这一时期,随着欧洲资本主义生产方式的诞生和工业革命的进行,以及天文学、物理学等学科的重大突破,化学实验终于冲破了炼丹术的桎梏,走上了科学的康庄大道。为此做出巨大贡献的化学实验家当推波义耳(R.Boyle,1627—1691)和拉瓦锡(https://www.doczj.com/doc/167792071.html,voisier,1743—1794)。

一化学科学实验的奠基人——波义耳

“波义耳把化学确立为科学”。作为近代化学科学的确立者,波义耳也是化学科学实验的重要奠基人。他认为,只有运用严密的和科学的实验方法才能够把化学确立为科学。他明确指出:“化学,为了完成其光荣而庄严的使命,就不能认为到目前为止的研究方法是正确的。

而必须抛弃古代传统的思辩方法”,只有这样,化学才能象“已经觉醒了的天文学和物理学那样,立足于严密的实验基础之上”①;“不应该把理性放在高于一切的位置,知识应该从实验中来,实验是最好的老师”②,“没有实验,任何新的东西都不能深知”,“空谈无济于事,实验决定一切”③,“人之所以能效力于世界者,莫过于勤在实验上做功夫”①。他的这些观点和主张,奠定了化学实验方法论的基础。

不仅如此,波义耳还是一位技术精湛的出色的化学实验家。他一生做过大量的化学实验,获得了许多重要的发现。他是第一个发明指示剂的化学家,他把各种天然植物的汁液或配成溶液,或做成试纸(“石蕊试纸”就是波义耳发明的),并根据指示剂颜色的变化来检验酸和碱;他还发现了铜盐和银盐、盐酸和硫酸的化学检验方法,并在1685年发表的“矿泉水的实验研究史的简单回顾”一文中,描述了一套鉴定物质的方法。因此,他还常被尊为定性分析化学的奠基者。

二定量化学实验方法论的创立者——拉瓦锡

拉瓦锡“是明确提出把量做为衡量尺度对化学现象进行实验证明的第一位化学家”②,他把近代化学实验推进到定量研究的水平。

拉瓦锡从一开始从事化学科学研究,就非常善于发挥天平在化学研究中的作用,重视对物质及其变化进行定量测定。他21岁时所做的第一个化学实验,就是定量地测定石膏在加热和冷却过程中水分的变化。他一生做过很多定量化学实验,并依据实验事实揭示了“水变成土”以及“火粒子”学说、“燃素说”的谬误。

“水变成土”是赫尔蒙特根据他著名的“柳树实验”提出来的,后来又得到波义耳和牛顿(J.Newton,1642—1727)的赞同。为了检验这一观点的科学性,拉瓦锡进行了如下实验:将收集到的被认为是最纯净的雨水连续蒸馏了8次;然后将这些水倒入一个特制的玻璃蒸馏器中,加热驱去其中的空气,并加以密封;用沙浴在60—70℃之间加热101天。结果发现其中确有悬浮的小片固体物出现。这似乎是水变成了土的证据。然而,拉瓦锡仔细称量了加热前后水的重量、容器的重量、以及水和容器的总重量,终于查明,水和容器的总重量在加热前后并没有变化,而且密封在瓶中的水的重量也没起变化,只是玻璃容器本身变轻了,而减轻的重量又恰好与固体悬浮物的重量相当。这样,拉瓦锡查明了那些悬浮物来自玻璃容器,从而以坚实的实验数据否定了“水变成土”的错误观点。

“火粒子”学说,是波义耳为解释金属煅烧后重量增加的原因而提出来的。为了检验这一假说,拉瓦锡重复了波义耳在密闭的烧瓶中煅烧金属锡的实验。他与波义耳不同之处在于,在打开烧瓶之前对整个密闭体系进行了称量,结果发现整个体系在加热前后重量没有变化。这就证明波义耳曾经设想的在加热过程中火的微粒透过玻璃壁进入烧瓶内与金属锡结合而增重的观点是错误的。

拉瓦锡还通过对硫和磷等一些物质燃烧现象的定量实验研究,否定了统治化学长达百年之久的“燃素说”,建立了氧化学说,并确立了“质量守恒定律”。

拉瓦锡的定量实验研究,极大地丰富和发展了化学实验方法论。对物质及其变化,不仅要用定性分析方法,而且还必须运用定量分析方法,只有二者的有机结合,才能正确认识物质及其变化在质和量两个方面的性质和规律;化学实验是建立化学理论的基础和检验化学理论的标准。他曾明确指出:“在任何情况下,都应该使我们的推理受到实验的检验,除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理以外,别无它途。”①

拉瓦锡的化学实验方法论思想,对化学实验从定性向定量的发展,产生了积极和深远的影响,成为近代化学实验发展史上的重要里程碑。正是在此基础上,近代化学实验才得以蓬勃发展,从而拓展了化学科学研究的领域,导致了许多重要化学理论的建立和发展。

三化学实验是化学科学理论建立和发展的基础

道尔顿(J.Dalton,1766—1844)原子论就是在化学科学实验的基础上建立起来的。他通过

化学实验,研究了许多地区的空气组成,发现各地的空气都是由氧、氮、二氧化碳和水蒸气四种重要物质的无数个微小颗粒(道尔顿称之为“原子”)混合起来的。他进一步分析一氧化碳和二氧化碳、沼气(CH4)和油气(C2H4)的组成,发现前两种气体中氧的重量比为1:2,后两种气体中与同量碳化合的氢的重量比为2:1。这使道尔顿发现了倍比定律。这个实验定律成为他确立化学原子论的重要基石。

1805年,法国化学家盖·吕萨克(J.L.Gay-Lussac,1778—1850)在研究氢气和氧气的化合时发现,100个体积的氧气总是和200个体积的氢气相化合;在进一步研究氨与氯化氢、一氧化碳与氧气、氮气与氢气的化合时,居然发现都具有简单整数比的关系。于是,他于1808年发现了气体化合体积定律。为了对这个实验定律进行理论解释,意大利化学家阿佛加德罗(A.Avo-gadro,1776—1856)引入了“分子”的概念,提出了著名的分子假说。

1824年,年仅24岁的德国化学家维勒(F.Wöhler,1800—1882)做了一个在化学实验发展史上非常著名的实验,即用氯化铵(NH4Cl)水溶液同氰酸银(AgCNO)作用来制取氰酸铵(NH4CNO)。然而,当他滤去氯化银(AgCl)沉淀,并对溶液进行蒸发时,并没有得到所期望的氰酸铵,而得到了一种白色结晶状的物质。为了确定这种白色结晶物,维勒又用了4年的时间,采用不同的无机物和不同的方法,对其进行了一系列的定性和定量实验研究,最后终于完全确认实验中所得到的这种白色结晶状物质,正是动物机体内的代谢产物尿素。1828年,他发表了“论尿素的人工合成”的论文,以雄辩的实验事实公布了这一重大成果。这一实验成果,意义重大,动摇了传统的“生命力论”的基础,开辟了用无机物合成有机化合物的新天地。1845年,德国化学家柯尔柏(H.Kolbe,1818—1884)用木炭、硫黄、氯水等无机物合成了酒精、蚁酸、葡萄酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸等一系列有机酸,进而还合成了油脂类和糖类物质;到了19世纪后期,有机合成更加蓬勃发展,先后用人工方法合成了染料、香料、药物和炸药等。

维勒不但用氰酸铵人工合成了尿素,而且还分析了氰酸银的化学组成,结果竟与李比希(J.von Liebig,1803—1873)对雷酸银的化学组成的分析结果相当地吻合。而氰酸银和雷酸银确是两种性质不同的化合物。为此,维勒与李比希又共同研究了氰酸、雷酸和三聚氰酸,发现他们的化学组成完全相同,而性质却不相同。化学大师瑞典的贝采里乌斯(J.J.Berzelius,1779—1848)在这些实验事实的基础上,提出了“同分异构”的概念,认为之所以性质不同,是由于它们的化学结构不同。这导致了有机化合物经典结构理论的建立和发展。

1800年,历史上第一个电池——提供稳定、持续电流的电源装置,即伏打(A.V olta,1745—1827)电堆诞生了。它是近代化学实验发展史上非常重要的实验手段之一。应用这种实验手段来引发化学反应,推动了电化学的诞生和发展。1800年3月,英国化学家尼科尔森(W.Nicholson,1753—1815)和卡里斯尔(A.Carlisle,1768—1840)就用电堆电解了水;1807年,英国化学家戴维(H.Davy,1778—1829)又用电解熔融盐的方法制出了金属钠、钾、镁、钙、锶、钡和非金属元素硼和硅。至此,电解法成了一种经常被采用的重要的化学实验方法。戴维的助手法拉第(M.Faraday,1791—1867)对电解过程进行了深入的研究,在他1834年发表的《关于电的实验研究》这篇论文中,提出了著名的“法拉第电解定律”。他的工作,使电化学的研究从定性走向了定量,对电化学的发展作出了重要贡献。

此外,近代化学实验还开辟了化学热力学和化学动力学两大研究领域,推动了物理化学的完善和发展。

四近代化学实验方法

近代化学实验的蓬勃发展与近代化学实验方法论的发展有着十分密切的关系。在这一时期,人们创立或发展了诸如系统定性分析法、重量分析法、滴定分析法、光谱分析法、电解法等很多经典的化学实验方法。

1.系统定性分析法

系统定性分析法是为了检验矿物质中的微量甚至痕量元素,克服传统的湿法定性检验法和吹管检验法的局限性而被创立的。德国化学家浦法夫(C.H.Pfaff,1773—1852)在他1821年出版的《分析化学教程》中提出了“初步试验”和“分组”的思想。1829年德国化学家罗斯(H.Rose,1795—1864)在他编著的《分析化学教程》中,首次明确地提出和制订了系统定性分析法,但该书内容过繁,条理不够清楚。1841年,德国化学家富里西尼乌斯(C.R.Fre-senius,1818—1897)在他出版的教科书《定性化学分析导论》中对罗斯的系统定性分析法提出了修订方案。这本书内容清晰,颇受欢迎,再版16次,被译成中文、英文出版。他提出的分组法与目前通用的定性分析教科书中所采用的方法基本相同。

2.重量分析法重量分析法在19世纪得到了很大的完善和发展,主要表现在分离和测定方法以及操作技术方面。罗斯在其编著的《分析化学实验综论》一书中提出了很多有效的新的分离方法,尤其是应用了缓冲溶液和配合掩蔽剂,这在分析化学发展中是一项重要的进步。贝采里乌斯是当时最享盛誉的分析化学家,他曾测定了2000多种化合物的化合量,使用了很多新的测定方法、试剂和仪器设备,使定量分析的精确度达到了空前的高度,对定量分析法的完善和发展做出了重大贡献。富里西尼乌斯在其1846年编著的《定量分析教程》中,介绍了灵敏度已达0.1毫克的天平;介绍了各种元素的重量测定方法;解决了一系列复杂的分离问题。他们所运用的分离和测定方法以及操作技术,至今大都仍被采用。

运用这些分析方法,在19世纪人们发现了锆和钛、铍、铀和钍、硒和碲、钼、钨、铬、镉、锗、铌、钽、钒、钌、铑、钯、锇、铱等元素及一些稀土元素。

3.滴定分析法

滴定分析法是在18世纪中叶从法国诞生和发展起来的。它最初的含义只是一种对化工原料及产品的纯度进行简易、快速测定的方法。1729年,法国化学家日夫鲁瓦(C.J.Geoffroy,1685—1752)第一次利用滴定分析的原则,以碳酸钾为基准物,测定了醋酸的相对浓度;1750年,法国化学家文耐尔(G.F.Venel,1723—1775)在滴定实验中运用了指示剂,1767年,英国化学家W.路易斯(W.Lewis,1708—1781)在滴定实验中不仅采用了指示剂,而且还提供了分析的绝对结果,但他测量滴定溶液消耗量的方法采用的则是称重法;法国化学家德克劳西(F.A.H.Descroizilles,1751—1825)较早地在酸碱滴定中采用体积量度,他发明了“碱量计”可以说是最原始的滴定管。随着人工合成指示剂的出现,到了19世纪30—50年代,滴定分析法的发展达到极盛时期,其应用范围显著扩大,准确度大为提高,接近了重量分析法所能达到的程度。在这一时期,盖-吕萨克发明的银量法,大大提高了滴定分析法的信誉;滴定分析法的种类更加繁多,除酸碱中和滴定法外,人们还发明和发展了沉淀滴定法、氧化还原滴定法、络合滴定法等一些具体的滴定方法。到了19世纪50年代,又出现了带有玻璃磨口塞和用剪式夹控制流速的滴定管,使这种方法更趋完善。

4.光谱分析法

光谱分析法是利用光谱线来分析某种元素存在与否的一种方法。它是由德国化学家本生(R.W.Bunsen,1811—1899)和基尔霍夫(G.R.Krichhoff,1824—1887)共同创立的。1855年,本生为克服当时的煤气灯的缺点,发明了著名的“本生灯”。金属及其盐在本生灯火焰中能产生特殊的带有颜色的火焰,据此可以鉴别这些金属。为了使产生的光谱具有更好的观察效果,他们两人合作研制成了分光镜,并用这种新的实验仪器发现了铯、铷等元素。随后人们又用这种方法发现了铊、铟、镓、钪、锗等。

五近代化学实验的特点

随着欧洲资本主义生产方式的建立和发展,近代化学实验作为一种相对独立的科学实践活动,从生产实践中分化出来,历经两百多年,取得了突飞猛进的发展。

1.明确了化学科学实验的性质、目的和作用

化学实验不再是服务于炼丹术等封建迷信和宗教神学的婢女,不再是从属于观察的附带

的东西,而是一种独立的化学科学实践、重要的化学科学认识方法。只有通过化学科学实验,才能达到对物质的本质及其变化规律的正确认识。同古代化学实验相比,近代化学实验已不仅仅是获得化学实验事实的重要途径、手段和方法,而且还具有验证化学假说和检验化学理论、发现和合成新的化学物质、推动化学分支学科建立和发展的作用。

2.建立和发展了化学实验方法论

波义耳和拉瓦锡有关化学实验的思想和主张,对化学实验方法论的建立起到了重要的奠基作用。此后,许多化学家又创立了一系列化学实验方法,丰富和发展了化学实验方法论。正是这些先进的方法论思想,提供了近代化学科学发展的思想条件。

3.发明和研制了较先进的实验仪器和装置

如精密天平、伏打电堆、光谱分析仪、“弹式”量热计、磨口滴定管等等。这些先进的实验仪器和装置把化学科学研究带入了一个又一个崭新的领域,为近代化学科学的发展奠定了先决的物质基础。

现代化学实验

19世纪末20世纪初,以震惊整个自然科学的电子、X射线与放射性等三大发现为标志,化学实验进入了现代发展阶段。同近代化学实验相比,现代化学实验具有如下特点。

一实验内容以结构测定和化学合成实验为主

1.结构测定实验

结构测定实验源于人们对阴极放电现象微观本质的探讨。早在1836年,法拉第就曾研究过低压气体中的放电现象。1869年,德国化学家希托夫(J.W.Hittorf,1824—1914)发现真空放电于阴极,并以直线传播。1876年,戈尔茨坦(E.Coldstein,1850—1930)将这种射线命名为“阴极射线”。1878年,英国化学家克鲁克斯(Sir W.Crookes,1832—1919)发现阴极射线能推动小风车,被磁场推斥或牵引,是带电的粒子流。1897年,克鲁克斯的学生英国物理学家J.J.汤姆生(J.J.Thomson,1856—1940)对阴极射线作了定性和定量的研究,测定了阴极射线中粒子的荷质比。这种比原子还小的粒子被命名为“电子”。电子的发现,动摇了“原子不可分”的传统化学观。

1895年,德国物理学家伦琴(W.C.Rönt-gen,1845—1923)在研究阴极射线时发现了X射线。1896年,法国物理学家贝克勒(A.H.Becquerel,1852—1908)发现了“铀射线”。次年,法国著名化学家玛丽·居里(M.Curie,1867—1934)又发现了钍也能产生射线,于是她把这种现象称为“放射性”,把具有这种性质的元素称为放射性元素。居里夫妇经过极其艰苦的努力,于1898年先后发现了具有更强放射性的新元素钋和镭。随后,又花费了几年时间,从两吨铀的废矿渣中分离出0.1克光谱纯的氯化镭,并测定了镭的原子量。镭曾被称为“伟大的革命家”,克鲁克斯尖锐地评论说:“十分之几克的镭就破坏了化学中的原子论”。可见这一成果意义的重大。为此,居里夫人获得了1911年的诺贝尔化学奖。

1898年,J.J.汤姆生的学生E.卢瑟福(F.Rutherford,1871—1937)发现铀和铀的化合物发出的射线有两种不同的类型,一种是α射线,一种是β射线;2年后,法国化学家维拉尔(P.Villard,1860—1934)又发现了第三种射线γ射线。1901年卢瑟福和英国年青的化学家索迪(F.Soddy,1877—1956)进行了一系列合作实验研究,发现镭和钍等放射性元素都具有蜕变现象。据此,他们提出了著名的元素蜕变假说,认为放射性的产生是由于一种元素蜕变成另一种元素所引起的。这一成果具有革命意义,打破了“元素不能变”的传统化学观。卢瑟福也因此荣获1908年的诺贝尔化学奖。

电子、放射性和元素蜕变理论奠定了化学结构测定实验的理论基础。

1912年,德国物理学家劳埃(M.von Laue,1879—1960)发现X射线通过硫酸铜、硫化锌、铜、氯化钠、铁和萤石等晶体时可以产生衍射现象。这一发现提供了一种在原子-分子水平

上对无机物和有机物结构进行测定的重要实验方法,即X射线衍射法。

无机物的结构测定的真正开始是X射线衍射线发现以后。在此之前,象氯化钠这样简单的离子化合物的结构问题,对化学家来说都是一个难题,但运用这种方法之后,化学家才恍然大悟,原来其结构是如此简单。本世纪20—30年代,人们运用X射线衍射法分析测定了数以百计的无机盐、金属配合物和一系列硅酸盐的晶体结构。

有机物的晶体结构测定始于20年代。在此期间,人们测定了六次甲基四胺、简单的聚苯环系、己链烃、尿素、一些甾族化合物、镍钛菁、纤维素以及一系列天然高分子和人工聚合物的结构。40—50年代,有机物晶体结构分析工作更加蓬勃发展,最突出的是1949年青霉素晶体结构、1952年二茂铁(金属有机化合物)结构和1957年维生素B12结构的测定。另外,人们应用X射线衍射法还对一系列复杂蛋白质的结构进行了测定,取得了许多重大突破,为分子生物学理论的建立奠定了坚实的实验基础。

2.化学合成实验

化学合成实验是现代化学实验的一个非常活跃的领域。随着现代化学实验仪器、设备和方法的飞速发展,人们创造了很多过去根本无法创设的实验条件,合成了大量结构复杂的化学物质。

制备硼的氢化物,一直是久未攻克的化学难题。1912年,德国化学家斯托克(A.Stock,1876—1946)对硼烷进行了开创性的工作,发明了一种专门的真空设备,采取低温方法合成了一系列硼的氢化物(从B2H6到B10H14),并研究了它们的分子量和化学性质。1940年,斯托克的学生 E.威伯格用氨与硼烷作用制成了结构与苯相似的“无机苯”B3N3H6。1962年,英国化学家巴特利特(N.Bartlett,1932—)合成了第一种稀有气体化合物六氟铂酸氙,打破了统治化学达80年之久的稀有气体“不能参加化学反应”的传统化学观,开辟了新的化学合成领域。

有机合成在本世纪取得了突飞猛进的发展,合成了许多高分子化合物,如酚醛树脂(1907年)、丁钠橡胶(1910年)、尼龙纤维(1934年)。对有机天然产物合成贡献较大的化学家,应首推美国化学家伍德沃德(R.B.Woodward,1917—1979)。他先后合成了奎宁(1944年)、包括胆甾醇(胆固醇)和皮质酮(可的松)在内的甾族化合物(1951年)、利血平(1956年)、叶绿素(1960年)以及维生素B12(1972年)等。为表彰他的杰出贡献,他获得了1965年的诺贝尔化学奖,被誉为“当代的有机化学大师”。

1965年,我国科学家第一次实现了具有生物活性的结晶牛胰岛素蛋白质的人工合成,这对揭示生命奥秘具有重要意义;1972年美国化学家科勒拉(H.G.Khorana,1922—)等人使用模板技艺合成了具有77个核苷酸片断的DNA,其后又合成了含有207个碱基对的具有生物活性的大肠杆菌DNA;1981年我国科学家又实现了具有生物活性的酵母丙氨酸tRNA的首次全合成,取得了又一突破。

现代化学实验除上述两方面以外,还在溶液理论的发展和化学反应动力学的建立等方面发挥了重要作用。

二化学实验手段的现代化

化学实验手段是制约化学科学研究的非常重要的方面。虽然在19世纪化学实验手段已经有了相当的水平,形成了一套相对比较完整的化学常规仪器(包括各种玻璃仪器在内)和设备,但这些仪器和设备的质量还不高,种类还不够齐全,精度也不够灵敏和准确。为克服这些不足,人们在对原有的化学实验手段加以改进的同时,积极吸收现代各种科学技术的新成果,创造和发明了一大批现代化的实验仪器和设备。

在18—19世纪,天平曾是使化学实验定量化的重要实验手段,借助于天平,人们取得了一系列重要实验成果。但当时的天平还比较粗糙,灵敏度一般只能达到0.1克—0.01克左右。为了满足现代化学科学研究的需要,人们对天平进行了改进和完善,制造了一些灵敏度

更高、操作更方便的天平。如现代的分析天平,从称量范围来看,有常量分析天平(范围:0.1毫克—100克)、微量分析天平(范围:0.001毫克—20克)和介于二者之间的半微量分析天平;从种类来看,有等臂式天平和悬臂式超微量天平(灵敏度可达0.01微克,最大载重为1毫克)。这些天平具有灵敏、准确和操作方便(如应用光学、电学原理制造的电光天平)等特点。

现代化学的许多重大突破都与化学实验手段的改进、发明和创造紧密相关。1919年J.J.汤姆生的助手阿斯顿(F.W.Aston,1877—1945)改进了磁分离器,制成了第一台质谱仪,从而把人类研究微观粒子的手段向前大大推进了一步。阿斯顿利用质谱仪发现了氖、氩、氪、氙、氯等元素都有同位素存在;在71种元素中,他发现了天然存在的287种核素中的212种。为表彰阿斯顿在研制质谱仪和发现众多核素方面的卓越贡献,他于1922年获得了诺贝尔化学奖。

现代化学实验使用了很多灵敏、精确和快速的实验手段,表现出仪器化的特点,红外光谱、核磁共振、顺磁共振和质谱等实验手段已被广泛使用。在微量分析和痕量杂质分析方面,出现了原子吸收光谱、极谱分析、库仑分析以及萃取、离子交换分离、色谱、电泳层析等新的分析、分离技术和手段;在化学元素或组分的分析测定、微观分子结构、晶体结构、表面化学结构等的分析测定方面,出现了X射线、荧光光谱、光电子能谱、扫描电镜、电子探针、拉曼激光光谱、分子束、四圆衍射仪、低能电子衍射、中子衍射、皮秒激光光谱等现代化的实验技术和手段。运用这些实验手段,能够更精确地进行化学定量检测,达到微(10-6)米、纳(10-9)米、甚至皮(10-12)米数量级,从而大大促进了化学实验手段的精密化。

近30年来,计算机在化学实验中得到了卓有成效的应用,正逐步成为重要的化学实验手段。目前出现的各种仪器的联机使用和自动化,不仅用于电分析化学、谱学、微观反应动力学、平衡常数的测定、分析仪器的控制、数据的存贮与处理、以及化学文献检索等,而且还能使经典化学操作达到控制的自动化。

三化学实验方法的现代化

随着现代化学科学研究领域的不断扩展和深入,以及现代科学技术和现代工业的迅速发展,化学实验方法日趋现代化。

1.对传统化学实验方法的改进和完善

虽然现代化学实验手段具有快速、灵敏、准确的特点,但由于一些实验仪器和设备的价格比较昂贵、结构比较复杂、调试维修的任务较重,因此使它们的普及受到相当大的限制,从而使一些传统的化学实验方法仍有普遍利用和进一步改进、完善的必要和可能。

例如EDTA滴定法就是对传统的滴定法的改进和发展。在30年代,人们已经知道乙二胺四乙酸(简称EDTA)等氨基多羧酸在碱性介质中能跟钙、镁离子生成极稳定的配合物。对这类化合物,瑞士化学家施瓦岑巴赫(G.Schwarzenbach,1904—)进行了广泛的研究,并成功地以紫尿酸铵为指示剂,用EDTA滴定了水的硬度。1946年他又提出以铬黑T作为络合滴定的指示剂,从而奠定了EDTA滴定法的基础。运用这种方法,人们对近50种元素进行了直接滴定(包括返滴法),对16种元素进行了间接滴定。由于这种方法应用范围较广,因此受到普遍欢迎,至今仍是一种常规的化学实验方法。

2.现代化学实验方法

现代化学实验方法,是在满足现代化工业生产和化学科学技术对化学试样中微量乃至痕量组分如何进行快速、灵敏、准确检测的要求基础上建立和发展起来的。这些方法从原理上看,都超越了经典方法的局限性,几乎都不再是通过定量化学反应的化学计量,而是根据被检测组分的某种物理的或物理化学的特性(如光学、电学和放射性等方面的特性),因而具有很高的灵敏度和准确性。

(1)光学分析法。

光学分析法是利用光谱学的研究成果而建立起来的一类方法,它包括光度法和光谱法

等。

光度法

光度法的前身是比色法,这种方法在19世纪中期开始盛行,所采用的实验手段主要是一些目视比色计,如“Nessler比色管”、“目视分光光度计”等。但使用这些仪器容易引起观测上的主观误差,并易使测试人员眼睛疲劳,分辨能力降低。为此,在19世纪末,人们将光电测量器利用到比色计上,设计和发明了光电比色计。本世纪30年代以后,人们利用棱镜和能发射紫外与可见连续光谱的汞灯、氢灯制造了可见光紫外光分光光度计。由于这种分光光度计扩展了测定组分吸收光谱的利用范围,因此到60年代,它已基本上取代了光电比色计。

40年代红外技术开始在化学实验研究中加以运用并得到较快的发展,人们可以根据红外光谱来推断分子中某些基团的存在。50年代初又发展出了原子吸收光度法,由于它具有灵敏、快速、简便、准确、经济和适用广泛等诸多优点,所以发展极快,十几年内就得到了普及。

光谱法

光谱法产生于19世纪50年代,但只是利用光谱来进行一些定性检验。利用光谱广泛进行半定量、定量检测则开始于本世纪20年代。本世纪60年代,利用光电倍增管为接受器的多道光谱仪问世,使光谱定量分析的速度和自动化程度大为提高。在此期间,人们又进行了利用ICP(电感耦合等离子距)作为光谱分析光源的尝试,极大地提高了光谱分析的灵敏度、准确度和工作效率。

(2)极谱法。

极谱法是电化学分析法中最重要和最成功的一种方法。其创始人是捷克斯洛伐克的化学家海洛夫斯基(J.Heyrovsky,1890—1967),他于本世纪20年代开始研究极谱分析法。1925年,他与日本化学家志方益三合作,发明了世界上第一台能自动记录电流、电压曲线的极谱仪。1946年,他又在极谱仪上配置了示波器,从而发明了示波极谱法。极谱法在痕量分析中发挥了极为重要的作用,海洛夫斯基因此于1959年获得了诺贝尔化学奖。

(3)色谱法。

色谱法也叫色层法、层析法,其创始人是俄国化学家米哈依尔·茨卫特(M.Tsvett,1872—1920)。这种方法最初是作为一种分离手段而在实验中被加以研究和运用的。德籍奥地利化学家R.库恩(R.Kuhn,1900—1967)就曾运用层析法在维生素和胡萝卜素的离析与结构分析中取得了重大研究成果,并于1938年获得了诺贝尔化学奖。英国化学家A.马丁(A.Martin,1910—)对层析法的发展贡献卓著,他因此于1952年获得了诺贝尔化学奖。

本世纪50年代以后,人们将这种分离手段与检测系统连接起来,从而使其成为一种独特的分析方法,它包括气相色谱和液相色谱等。目前这种方法是应用最广泛、最具特色的分析方法之一,而且表现出广阔的发展前景。

4.质谱法

质谱法的基本原理是使化学试样中的各种组分在离子源中发生电离,生成不同荷质比的带正电荷的离子,经过加速电场的作用,形成了离子束,进入质量分析器。在质量分析器中,再利用电场和磁场,使其发生相反的速度色散,将它们分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。这种方法在同位素质量的测定中被广泛应用。

最早的质谱仪的雏型,是1910年J.J.汤姆生设计的一种没有聚焦的抛物线质谱装置,他利用这台仪器第一次发现了稳定同位素;1918年美国科学家丹普斯特(A.J.Dempster,1886—1950)研制了第一台单聚焦质谱仪,并利用该仪器发现了锂、钙、锌和镁的同位素。此后,人们又相继发明了速度聚焦质谱仪、双聚焦质谱仪和离子源质谱仪,使这种方法的适用性更加广阔。60年代出现的二次离子质谱法,显示了更巨大的魅力。

此外,放射化学分析法也是现代化学实验方法中的一种比较重要的方法。

四化学实验规模和研究方式的变化

现代化学实验在实验规模和研究方式上发生了很大变化。最早的化学实验室大概要算炼丹术士的实验室,实验室中的实验设备和条件极其粗糙和简陋,实验者的实验目的也只是为了寻求“长生不老”和“点石化金”的“仙药”。到了17世纪至19世纪初期,当化学成为一门独立的科学以后,化学实验室才逐渐多了起来,出现了一大批从事化学科学实验研究的化学家。但这些实验室都属于私人所有,如波义耳在他姐姐家建立的实验室,化学大师贝采里乌斯的实验室是他的厨房,在那里化学实验和烹调一起进行。私人实验室的规模比较小,除实验室的主人外,最多只能容纳1—2个助手或1—2名学生。李比希就曾在盖·吕萨克的私人实验室里当过助手。这个时期的化学实验基本上属于个体式研究,个别的科学家独居楼阁,摆弄着烧瓶、量筒、天平等仪器,其规模和形式近似于手工业作坊。

第一个公共化学实验室是1817年英国化学家T.汤姆生(T.Thomson,1773—1852)在格拉斯哥大学建立的供教学用的实验室。自此之后,欧洲各大学都纷纷仿效,建立了自己的化学实验室。这些实验室的建立,不仅改变了化学教育的面貌,使实验成为培养和提高学生素质的重要内容,而且使大学不再是单纯传授化学知识的场所,还是进行化学科学研究的重要基地。在19世纪的公共实验室中,最著名的是1824年李比希在吉森大学建立的化学实验室,它可以同时容纳22名学生进行化学实验。在那里,李比希培养了许多优秀的化学家,以他为核心的“吉森学派”是近代化学史上公认的一大学派。他们这种集体式的合作研究,取得了惊人的成就。在1901—1910年最早的10位诺贝尔化学奖获得者当中,李比希的学生竟然占了7位。这一成就在化学史上首屈一指。

从本世纪30年代起,出现了国家规模的大型化学科学研究机构和庞大的实验基地;到了70年代,实验的规模则扩大到国际间相互合作的新阶段。许多尖端实验决不是任何个人、一般科研组织所能胜任的,而必须由国家统一规划、组织协调各学科科学家来共同攻关。实验用人广、花费多、规模大、组织周密和协调,已成为现代化学实验的又一重要特点。

第二节物理化学发展史

一般认为,物理化学作为一门学科的正式形成,是从1877年德国化学家Ostwald和荷兰化学家Van't Hoff创刊的《物理化学杂志》开始的。从这一时期到20世纪初,物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特征。

热力学第一定律和热力学第二定律被广泛应用于各种化学体系,特别是溶液体系的研究。Gibbs对多相平衡体系的研究和Van't

Hoff对化学平衡的研究,Arrehnius提出电离学说,Nernst发现热定理都是对化学热力学的重要贡献。

1906年,Lewis提出处理非理想体系的逸度和活度概念以及测定方法,化学热力学的全部基础已经具备。劳厄和Brag对X射线晶体结构分析的创造性研究,为经典的晶体学向近代结晶化学的发展奠定了基础。Arrehnius关于化学反应活化能的概念,以及bodenstein 和Nernst关于链反应的概念,对后来化学动力学的发展也都作出了重要贡献。

20世纪20~40年代是结构化学领先发展的时期,这时的物理化学研究已深入到微观的原子和分子世界,改变了对分子内部结构的复杂性茫然无知的状况。

1926年,量子力学研究的兴起,不但在物理学中掀起了高潮,对物理化学研究也给以很大的冲击。尤其是在1927年,海特勒和伦敦对氢分子问题的量子力学处理,为1916年Lewis提出的共享电子对的共价键概念提供了理论基础。1931年Pauling和Slater把这种处理方法推广到其他双原子分子和多原子分子,形成了化学键的价键方法。1932年,Muliken 和Hond在处理氢分子的问题时根据不同的物理模型,采用不同的试探波函数,从而发展了

分子轨道方法。

价键法和分子轨道法已成为近代化学键理论的基础。Pauling等提出的轨道杂化法以及氢键和电负性等概念对结构化学的发展也起了重要作用。在这个时期,物理化学的其他分支也都或多或少地带有微观的色彩,例如由Hinshelwood和谢苗诺夫两个学派所发展的自由基链式反应动力学,Debye和Huckel的强电解质离子的互吸理论,以及电化学中电极过程研究的进展——氢超电压理论。

第二次世界大战后到60年代期间,物理化学以实验研究手段和测量技术,特别是各种谱学技术的飞跃发展和由此而产生的丰硕成果为其特点。

电子学、高真空和计算机技术的突飞猛进,不但使物理化学的传统实验方法和测量技术的准确度、精密度和时间分辨率有很大提高,而且还出现了许多新的谱学技术。光谱学和其他谱学的时间分辨率和自控、记录手段的不断提高,使物理化学的研究对象超出了基态稳定分子而开始进入各种激发态的研究领域。

光化学首先获得了长足的进步,因为光谱的研究弄清楚了光化学初步过程的实质,促进了对各种化学反应机理的研究。这些快速灵敏的检测手段能够发现反应过程中出现的暂态中间产物,使反应机理不再只是从反应速率方程凭猜测而得出的结论。这些检测手段对化学动力学的发展也有很大的推动作用。

先进的仪器设备和检测手段也大大缩短了测定结构的时间,使结晶化学在测定复杂的生物大分子晶体结构方面有了重大突破,青霉素、维生素B12、蛋白质、胰岛索的结构测定和脱氧核糖核酸的螺旋体构型的测定都获得成功。电子能谱的出现更使结构化学研究能够从物体的体相转到表面相,对于固体表面和催化剂而言,这是一个得力的新的研究方法。

20世纪60年代,激光器的发明和不断改进的激光技术。大容量高速电子计算机的出现,以及微弱信号检测手段的发明孕育着物理化学中新的生长点的诞生。

20世纪70年代以来,分子反应动力学、激光化学和表面结构化学代表着物理化学的前沿阵地。研究对象从一般键合分子扩展到准键合分子、范德瓦耳斯分子、原子簇、分子簇和非化学计量化合物。在实验中不但能控制化学反应的温度和压力等条件,进而对反应物分子的内部量子态、能量和空间取向实行控制。

在理论研究方面,快速大型电子计算机加速了量子化学在定量计算方面的发展。对于许多化学体系来说,薛定谔方程已不再是可望而不可解的了。福井谦一提出的前线轨道理论以及伍德沃德和霍夫曼提出的分子轨道对称守恒原理的建立是量子化学的重要发展。

物理化学还在不断吸收物理和数学的研究成果,例如20世纪70年代初,普里戈金等提出了耗散结构理论,使非平衡态理论研究获得了可喜的进展,加深了人们对远离平衡的体系稳定性的理解。

中国物理化学发展史

中国物理化学的发展历史,以1949年中华人民共和国成立为界,大致可以分为两个阶段。在30~40年代,尽管当时物质条件薄弱,但老一辈物理化学家不仅在化学热力学、电化学、胶体和表面化学、分子光谱学、X射线结晶学、量子化学等方面做出了相当的成绩,而且培养了许多物理化学方面的人才。

1949年以后,经过几十年的努力,在各个高等学校设置物理化学教研室进行人才培养的同时,还在中国科学院各有关研究所和各重点高等学校建立了物理化学研究室,在结构化学、量子化学、催化、电化学、分子反应动力学等方面取得了可喜的成绩。

物理化学的研究内容

一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面:

化学体系的宏观平衡性质

以热力学三个基本定律为理论基础,研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。在这一情况下,时间不是一个变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学热力学、溶液、胶体和表面化学。

化学体系的微观结构和性质

以量子理论为理论基础,研究原子和分子的结构,物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构,以及结构与物性的规律性。属于这方面的物理化学分支学科有结构化学和量子化学。

化学体系的动态性质

研究由于化学或物理因素的扰动而引起体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。在这一情况下,时间是重要的变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学。

化学的发展历程

化学的发展历程 化学的发展尽力了无比艰辛而漫长的探索历程,从原始人的砖木取火,到现代的基因工程,化学还经历了从简单到复杂,从宏观到微观,从无机到有机,从生物界到人类社会的巨大转变。其间,化学为人类提供了先进的生产工具,使社会生产力大大提高,为人类的文明开创了一个又一个新纪元。与此同时,化学的发展也为社会科学的发展提供了思想依据奠定了物质基础,为其他自然科学的研究,提供了研究手段。 原始社会初期,人类只会使用简单加工过的石块、树枝等进行狩猎、采集活动,生产力水平极为低下。原始社会后期,金属工具的出现,是人类生产力水平提高的重要标志。从此人类用金属工具进行生产劳动,获取了更丰富的劳动成果,饥饿对人类的威胁大大减小。奴隶社会,青铜冶铸,制陶有了很大发展。商朝的奴隶工匠把铜、锡和铅放在一起冶炼青铜,炉高温达1000摄氏度左右,同时铸造出了许多容器、车马配件、兵器等。商朝后期制造的司母戊大方鼎是迄今世界上发现的最大的青铜器。春秋后期,我国已经发明了生铁冶炼技术。铁质工具在农业,手工业生产上广泛使用,标志着社会生产力又一次提高。在我国封建社会,四大发明相继传入欧洲、美洲对人类的文明造成深远影响。随后,化学制剂逐渐生产,简单的金属工具像机器,以及机械自动化发展,推动着西方资本主义社会的第三次工业革命,使人类进入了近代文明。 首先,原始人发现了火,他们把它称为圣火,是神灵赏赐之物,能给人类带来温暖,能赶走野兽,能烧制香美的熟食。为了保持火种,原始人发明了砖木取火的方法。到十七世纪,英国科学家波义耳给元素下了较明确的定义,化学家们才开始燃烧反应和氧化还原反应的研究。经历了燃素说后,法国科学家拉瓦锡证明燃烧不是放出燃素,而恰恰相反,且增加了质量,根本不存在虚构的燃素。 其次,人类开始认识周围的物质世界,但由于宇宙万物形形色色,多种多样,千变万化。人们更陷入了唯物主义与唯心主义的争论之中。唯物派的智者们通过宏观世界的太阳、月亮、大地、山川河流等以及它们的运动状态进行了仔细观察和论证后,认为世界是物质的,物质是运动的,这些物质及其运动都是永恒的,既不能创生,也不能消灭,存在于人的意识之外,不随人的而转移的客观实在的东西。唯心主义则认为物质依赖于人的意识而存在,随人的意志而转移,即:万

《中国化学学科史》读书笔记

《中国化学学科史》读书笔记 在暑假里,我认真的阅读了《中国化学学科史》这本专业书,感觉收获特别大。这部书追溯了化学学科在中国建立、成长和发 展的历程。它不仅关注化学知识的增长进程,更关注化学作为一 个学科的体系、机构、制度在中国确立的过程。首先,在中国古代,确实存在很多 在暑假里,我认真的阅读了《中国化学学科史》这本专业书,感觉收获特别大。这部书追溯了化学学科在中国建立、成长和发 展的历程。它不仅关注化学知识的增长进程,更关注化学作为一 个学科的体系、机构、制度在中国确立的过程。首先,在中国古代,确实存在很多与化学相关的实践活动,并产生了丰富的化学 知识。其次,20世纪现代化学作为一个独立学科在中国的建立完 全是西方化学学科体制移植的结果。另外,中国古代的化学实践 和知识,曾在一定程度上 对现代化学做出了贡献。 作为一门现代科学,中国现代化学是20世纪初从西方全面移植过来的。晚清民国时期是现代化学学科在中国落地生根的关键 时期。本书对这段历史进行了全面梳理,尤其是对中国化学学会 等中国首批化学研究团体和研究机构建立、发展和演变的历史, 对于中文化学术语的制定以及学科化时期的学术研究情况进行了 专门研究,再现了中国化学学科的早期制度化过程。

自新中国成立以来,中国化学学科取得了重大发展,无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等化学分支学科蓬勃发展。但以前对于中国化学学科在1949年以后的发展,还从未从学科史角度进行过全面的梳理。本书以1949年以后中国化学学科的发展情况作为全书的重点,填补了以前对于此段历史研究不够充分的缺陷。 《中国化学学科史》共分三大部分、共十七章。 第一部分包括前6章,对化学学科在中国得以建立的本土文化背景和国际学科背景进行了简要探讨,内容包括中国古代的化学相关实践和知识以及作为中国现代化学学科直接来源的西方现代化学学科的制度化过程。 主要论述了中国古代化学活动、知识及相应的社会和建制框架。在古代,无论是在中国,还是在西方,均不存在一个独立的化学学科,古代化学活动和知识存在于古代自然哲学、炼金术(炼丹术)、金属冶炼、医学及药物制备以及诸如制陶(瓷)、制酒等实用生活技术之中。这些实用性的技术一般都有官方和民间两套系统,除去造币为国家职能,冶铁、酿酒等曾经一度为国家垄断之外,其余技术一般既有官办场所又有民办场所。此部分阐明了中国古代有代表性的化学实用活动、知识及其社会文化依托。 第二部分全面追溯19世纪末到20世纪初现代化学逐渐传入中国,并作为一个独立学科在中国逐渐确立的过程,内容包括化学教科书的引进、名词术语的翻译、近代化学研究团体和研究机构

教育综合——我国化学学科的诞生及早期发展探讨

我国化学学科诞生的背景 (一)国际历史背景:现代化学学科的确立及化学工业的发展在西方,现代化学脱胎于多个源流,其中包括古希腊时期的“元素说”、阿拉伯人的化学和炼金术、文艺复兴时期的医学化学等。1661年,波义耳(R.Boyle)在牛津出版了《怀疑的化学家》(ScepticalChymists),该书提出了10个问题,对17世纪60年代之前相关化学研究进行了全面的质疑与批判。“化学史家曾经不止一次地指出过,正是这部着作使古老的‘黑术’(古埃及‘化学’概念的直译)走上了科学的道路。”[2]后经一个多世纪的发展,至1778年,法国化学家拉瓦锡(https://www.doczj.com/doc/167792071.html,voisier)引领了化学革命,他提出燃烧的氧化学说,阐明了燃烧现象的本质,并创建了一套用以描述其理论体系的化学术语(词汇),使其化学理论和语言成为了化学的核心内容。[3]此后,随着原子论和分子论的提出,物质转化及物质组成问题得到了圆满的解释,一系列化学基本概念和化学基本原理得到了阐明和确立,有机化学、无机化学、物理化学等分支学科也相继建立。至此,化学的研究目的、范围和方法已经清晰明确,化学基本上成为一门独立的学科,而不再是其他学科的附庸。在化学学科知识增长、化学学科纲领确立的同时,从拉瓦锡领导的化学革命到19世纪中期,化学学科的建制化也取得了重要突破。以当时被称为“三巨头”(TheBigThree)的法国、英国和德国为代表,西方现代化学实现了职业化和建制化,建立了全国性的化学学会、融教学与研究为一体的现代化学实验室,化学开始进入教育和科研体系。[4]18世纪既是化学学科发生重大变革与快速发展的时期,也是化学工业的萌芽和初步发展时期。三项重大技术的进步奠定了现代化学工业的基础:1749年,约翰?罗巴克(J.Roebuck)在普雷斯顿潘实现硫酸的商业化生产;1798年,英国工业化学家台耐特(C.Tennant)对氯气漂白技术的重大改进;1789年,法国吕布兰(N.Leblanc)对纯碱生产工艺的重大改进。[5]化学工业的产生和发展,极大地改变了人类社会的生产和生活面貌,为人类社会的现代化奠定了基础。可以说,19世纪的西方,在“现代化学学科纲领的确立”、“化学学科的建制化”、“化学工业的形成与发展”三个方面都取得了重要突破。这并非简单的巧合,三者相互之间有着密切的关联。一方面,化学学科知识的发展为化学工业提供了良好的智力支持,而化学学科建制化则为这种智力支持提供了制度保障;另一方面,化学工业的发展能够为化学知识的增长、化学专业人才的培养提供物质与经济支持。正是在这种宏观背景下,伴随着现代学校教育体制的诞生,使得化学进入了西方现代学校,成为学校教育学科群中的重要一员。 (二)国内历史背景:“西学东渐”时期化学的传入正当西方化学迅速发展的时候,中国社会的变革和西方教会组织的传教活动等引发了西学东渐的过程。相应的,化学也开始了向中国传播的历程。 1.化学知识在中国的早期传播及“化学”一词的出现早在鸦片战争之前,英美等资本主义列强就加紧了对中国的经济、文化和教育侵略。一方面,西方传教士来华传教,带来了部分科技知识,其中有许多关于采矿炼金、制造医疗药物等涉及化学工艺的内容。如德国耶稣会士汤若旺(JeanAdamSchallvonbell)与我国学者将德国矿物学名着《论金属》翻译成《坤舆格致》,其中就涉及化学知识,但由于当时社会动乱,该书译稿未及发行,现下落不明。[6]另一方面,西方国家开进中国的商船和炮艇已经用到了许多化学物品,例如用于灭火器的硫酸、用于焊接的盐酸、鉴别金属用的硝酸以及氢氧吹管等。[7]这样,古老中国的传统文化与现代西方科学开始了最初的碰撞,二者在碰撞中“化合”,生成着中国化学学科的最初源头。“化学”直接来源于英文chemistry一词的意译。Chemistry源于希腊文Khemia,后者是埃及一个古国的名字,指该国的土地为黑色,因而该词含有“埃及学”或“神秘学”的意思,而后逐渐演化成Chemistry。而在之前的汉语中,并没有“化学”一词,只是在唐末五代时期有一本道教着作《化书》。据郭宝章等人考证,我国最早出现“化学”一词,是在1856年。[8]是年,英国人韦廉臣(AlexanderWilliamson)出版《格物探源》一书,该书卷三论“元质”(元素)时写道:“轻二养一成为水,霼一绿一成为盐(NaCl),铗一淡一养三成为火硝(KNO3)。读化学一书,可悉其事”。同年,英国人伟烈亚力(AlexanderWylie)在其执笔的《六合丛刊》发刊号《小引》中写道:“比

化学发展简史大事记汇总

化学发展简史(1)

化学发展简史(2) 道尔顿的原子论用原子整数比解释了定组成定律和倍比定律,这属于原子间量的关系。但为什么原子会互相结合和分解?它们结合时遵循什么规律?这些问题似乎应该是无机化学来解决,但处于统治地位的贝采里乌斯的电化二元论过于笼统、不及实质而又十分强大,禁锢了人们的思想。在有机化学的研究中,许多现象使人们突破了电化二元论,勇敢地探索有机物的分子结构。这一讲我们将认识维勒、李比希、凯库勒和范霍夫,这些先行者用他们的无畏和智慧,开辟了一条光明之路——通过有机物的分子结构,建立、发展了原子间相互结合的价键理论,并使人们看清了原子在三维空间的排列情况。 维勒初涉“莽林” 1800年7月31日维勒出生于德国梅因河畔法兰克福附近的埃希海姆村。他的祖父是黑森选帝侯的马舍长,他的父亲在马尔堡大学学习兽医和农业,毕业后也曾在选帝侯的王子处任马舍长,1806年在法兰克福附近经营起自己的庄园,1812年迁入法兰克福担任宫廷职务,由于学识渊博能力突出,又热心社会公益事业,不久成了当地名流。他的母亲是哈瑙一位中学校长的女儿,对幼年维勒施以良好的教育。维勒七八岁时由父亲启蒙教他读写、绘画,不久入普通小学,又自学了拉丁文、法文、音乐。1814年入法兰克福的中学受到良师的教导。农学家的父亲影响他自幼热爱自然,特别是从事理化研究的布赫医生指引这位热心化学试验与采集矿物标本的中学生跟踪前人的工作进行科学的探索:例如他们曾查知一种制硫酸用的矿石中含有硒(这项工作1821年发表在科学杂志上,是维勒发表的第一篇论文),从锌中制得少量镉,以伏打电堆进行电化学试验,以碳还原法制得金属钾,等等,显示出少年维勒对化学的偏爱与才华。 1819年,维勒入马尔堡大学学医,次年转入海得尔堡大学在格曼林教授指导下学习,1823年9月获医学(外科学及产科学)博士学位。格曼林教授发现维勒的化学实验技能很强,就建议他赴瑞典化学大事贝采里乌斯处进修,专攻化学。 1823年11月,维勒赴瑞典贝采里乌斯处进修,按贝采里乌斯制定的方法从事沸石、黑柱石的分析,制备当时还较为少见的硒、锂、氧化铈、钨,研究氰酸及氰的反应,还担当贝采里乌斯的助手,很快接触到近代化学的前沿。在实验室,每当维勒操作得过快时,贝采里乌斯就对他说:“快是快,但工作可不大好!”真是高徒严师。 实验室工作结束后,维勒随贝采里乌斯穿越瑞典和挪威做野外地质考察:参观著名的矿山胜迹,考察典型的地质现象,会晤知名学者,采集岩矿标本。1824年9月17日,维勒辞别恩师贝采里乌斯,经丹麦做短期访问后,于1824年10月回到法兰克福。在瑞典的学习,不但奠定了维勒与贝采里乌斯的终生友谊,也确定了维勒一生的学术方向。 1825年3月维勒应柏林工业学校之聘,任化学与矿物学教职。1828年维勒晋升为教授。1830年6月维勒教授与他的一个族妹结婚。1831年柏林霍乱流行,维勒教授偕眷至卡塞尔岳父处避疫,同年9月受新建的卡塞尔工业技术学校的聘任而离开柏林。

化学发展史简介

化学发展史简介 概述化学发展史的五个时期 自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼青铜器和铁器,都是化学技术的应用。正是这些应用,极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类进步的标志。今天,化学作为一门基础学科,在科学技术和社会生活的方方面面正起看越来越大的作用。化学史大致分为: 远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。 炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年,炼丹术士和炼金木士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富责的黄金,开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书藉,在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来,炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书耕,第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry 起源于alchemy,即炼金术。chemist至今还保留昔两个相关的含义:化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。 燃素化学时期。从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。 定量化学时期,即近代化学时期。1775年前后,拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律,提出了原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。 科学相互渗透时期,即现代化学时期。二十世纪初,量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言,解决了化学上许多悬而未决的问题;另一方面,化学又向生物学和地质学等学科渗透,使蛋白质、酶的结构问题得到了逐步的解决。 古代和近代化学史大事记 §我国有了青铜器;春秋晚期能炼铁;战国晚期能炼钢;唐代有了火药。 §十八世纪七十年代,瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯里分别发现并制得了氧气;法国学家锡最早用天平和为研究化学的工具,并推翻了燃素学说;英国化学家卡文迪许。雷利等陆续从空气中发现了惰性气体。 §1748年俄国化学家罗蒙诺索夫建立了质量守恒定律。 §1808年英国科学家道尔顿提出了近代原子学说。 §1811年意大利科学家阿佛加德罗提出了分子的概念。 §1828年;德国化学家维勒第一次证明有机物可用普通的无机物制得。 §1869年俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律。 §1888年法国化学家勒沙特列提出了化学平衡移动原理 §1890年德国化学家凯库蔓提出了苯分子的结构式。 §十九世纪荷兰物理学家范德华首先研究了分子间作用力。 §十九世纪英国物理学家丁达尔和植物学家布朗分别提出了胶体的“丁达尔现象”与

中国化学发展史

浅谈中国化学发展史 武瞳 兰州城市学院甘肃兰州 730070 摘要:化学的发展,对人类社会的进步至关重要。化学与人们的生活息息相关,了解化学的发展史,有助于我们更好的利用化学。化学的历史渊源非常古老,可以说自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼青铜器和铁器等等。当时只是一种经验的积累,化学知识的形成和发展经历了漫长而曲折的道路。而它的发展,又极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类进步的标志。 关键词:萌芽炼丹燃素定量化学化学史化学家侯德榜张青莲侯氏制碱法 化学史大致分为以下几个时期: (一)化学的萌芽时期:从远古到公元前1500年,人类学会在熊熊的烈火中由黏土制出陶器、由矿石烧出金属,学会从谷物酿造出酒、给丝麻等织物染上颜色,等等。这些都是在实践经验的直接启发下经过长期摸索而来的最早的化学工艺,但还没有形成化学知识,只是化学的萌芽时期。 (二)炼丹和医药化学时期:约从公元前1500年到公元1650年,化学被炼丹术、炼金术所控制。为求得长生不老的仙丹或象征富贵的黄金,炼丹家和炼金术士们开始了最早的化学实验,虽然他们都以失败告终,但在炼制长生不老药的过程中,在探索“点石成金”的方法中实现了物质间用人工方法进行的相互转变,积累了许多物质发生化学变化的条件和现象,为化学的发展积累了丰富的实践经验。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书耕,第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry起源于alchemy,即炼金术。chemist 至今还保留昔两个相关的含义:化学家和药剂师。但随着炼丹术、炼金术的衰落,人们更多地看到它荒唐的一面,化学方法转而在医药和冶金方面得到正当发挥,中、外药物学和冶金学的发展为化学成为一门科学准备了丰富的素材。 (三)燃素化学时期:从1650年到1775年,是近代化学的孕育时期。随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,进行化学变化的理论研究,使化学成为自然科学的一个分支。这一阶段开始的标志是英国化学家波义耳为化学元素指明科学的概念。继之,化学又借燃素说从炼金术中解放出来。燃素说认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧过程是可燃物中燃素放出的过程,尽管这个理论是错误的,但它把大量的化学事实统一在一个概念之下,解释了许多化学现象。在燃素说流行的一百多年间,化学家为解释各种现象,做了大量的实验,发现多种气体的存在,积累了更多关于物质转化的新知识。特别是燃素说,认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程,化学反应中物质守恒,这些观点奠定了近代化学思维的基础。这

化学发展史

化学发展史的五个时期 自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼青铜器和铁器,都是化学技术的应用。正是这些应用,极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类进步的标志。今天,化学作为一门基础学科,在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。从古至今,伴随着人类社会的进步,化学历史的发展经历了哪些时期呢? 一、远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺, 主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还 没有形成。这是化学的萌芽时期。 二、炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年,炼丹术 士和炼金术士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏 火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富贵的黄金,开始了最早 的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍,在中国、阿拉伯、埃及、希腊 都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发 展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来, 炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方 法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版 了一些有关化学的书籍,第一次有了“化学”这个名词。英语的 chemistry起源于alchemy,即炼金术。chemist至今还保留着两个相 关的含义:化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业 的文化遗迹了。

三、燃素化学时期。从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验 的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。 四、定量化学时期,既近代化学时期。1775年前后,拉瓦锡用定量化学 实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律,提出了原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。

拉瓦锡与近代化学革命

拉瓦锡与近代化学革命 拉瓦锡与近代化学革命 摘要: 分析了十八世纪化学革命产生的的背景,阐述了燃烧氧化学说的伟大意义及其在化学发展史上的地位,并探讨了拉瓦锡的科学思想和研究方法。 关键词:拉瓦锡; 燃烧氧化学说;化学革命; 燃素说 十八世纪的法国爆发了两种大革命,一种是政治大革命,一种是化学革命.两种革命,拉瓦锡都卷入其中.在政治大革命中,他被指控为罪人而丢了脑袋;但在化学革命中,他却成了旗手.他建立的燃烧氧化学说,被称为“史无前例的化学革命”. 1.化学革命的背景 任何一种革命,总有它的背景,化学革命也不例外.它的发生,首先取决于自身的矛盾运动.十八世纪中期,愈来愈多的物质被发现,日益复杂的实验现象相继出现,极大地丰富了人们对物质世界和化学变化的认识,也使原来试图解释一切的“燃素说”变得难圆其说了,为此,法国的拉瓦锡、施塔贝尔和贝岩、荷兰的伯尔哈费、俄国的罗蒙诺索夫等化学家纷纷向“燃素说”发出了质疑和批判. 施塔贝尔在他的《教义—实验化学》一书中指出“燃素说”的自相矛盾;更尖锐批判“燃素说”的是拉瓦锡,他说:“化学家从燃素说只能得出模糊的要素,它十分不确定,因此可以用来任意解释事物.有时这一要素是有重量的,有时又没有

重量;有时它是自由之火,有时又说它与土素相化合成火;有时说它能穿过容器器壁的微孔,有时又不能;它能同时解释碱性和非碱性、透明性和不透明性、有色和无色。它真是个变色虫,每时每刻都在改变它的面貌.” 要真正认识燃烧的本质,必须首先弄清空气的组成和氧气在燃烧中的作用.1772年和1774年,瑞典的舍勒和英国的普里斯特列分别用不同的方法制取了氧气并研究了其性质,但他俩却笃信“燃素说”,把氧气称为“火空气”和“脱燃素气体”.虽然舍勒和普里斯特列没有真正认识到氧气在燃烧中的作用,但却为拉瓦锡的燃烧氧化学说理论提供了决定性的证据.恩格斯说:“在化学中,燃素说经过百年的实验工作提供了这样一些材料,借助于这些材料,拉瓦锡才能在普里斯特列制出的氧气中发现了幻想的燃素的对立物,因而推翻了全部的燃素说.”①所以在客观上,“燃素说”论者关于氧气的发现,为埋葬“燃素说”自身奠定了一块最牢固的基石.虽然“燃素说”是一个错误的学说,而正是由于其形成和本身的矛盾性,才吸引了一大批拥护者和反对者去争论、去思索、去不断进行新的实验,从而加速了人们对燃烧现象本质的揭示. 燃烧氧化学说的建立,在一定程度上还依赖于十八世纪分析化学的发展及其成就。十八的世纪的欧洲出现了许多象德国的马格列夫、瑞典的贝格曼等优秀的分析化学家,他们在广泛地进行定性分析的基础上,将定量分析用于提纯、分离新物质和探索复

中国石油化工集团公司发展历史分析

) 成都理工大学旅游与城乡规划学院四川成都610059 摘要:本文回顾了中国石油化工集团公司的发展历程以及各阶段的特征。目前,中国石化正在向规模大型化、布局集中化、炼化一体化、生产园区化方向发展。其次, 本文分析了中国石化的空间分布格局。总体来看, 中国石化的空间格局呈现出“东西强、中部弱”, “北方强、南方弱”,“沿海强、内地弱”的分布特征; 辽中南、京津冀和沪宁杭等八大石化产业基地已成为支撑中国石化工业发展的基础。 关键词: 中国石化; 空间格局; 集聚 一、中石化的成立 中国石油化工集团公司的前身是中国石油化工总公司。1983年2月19日,中共中央、国务院发出《通知》,决定成立中国石油化工总公司。这年7月12日,中国石化总公司成立大会在人民大会堂隆重举行。从此,中国石油化工总公司正式宣告成立。1998年5月26日,中国石油天然气总公司、中国石油化工总公司划转企业交接协议签字仪式在北京举行,胜利油田管理局、中原石油勘探局、江汉石油管理

局、河南石油勘探局、江苏石油勘探局、华东输油管理局等12个油田和输油企业划入石化总公司。1998年7月,国家在原中国石油化工总公司基础上重组成立中国石油化工集团公司。中国石油化工集团公司是国家独资设立的国有公司、国家授权投资的机构和国家控股公司。 二、总部的区位选择 公司总部是整个公司的中心。其功能是制定影响公司发展方向的战略决策。公司总部最为重要的权力之一就是资金控制。作为一家在香港、纽约、伦敦、上海四地交易所成功发行股票上市的全球性大公司,中石化总部的视野是全球,所考虑的时间尺度也较为长远。因此,总部的区位要求可以概括为:(1)便利的交通运输;(2)及时的信息获取;(3)便于与关键人员随时接触。基于我国的特殊情况,国有大型企业主管部门多为中央部委和省、市政府。这些机构均位于首都、直辖市和省会。中石化的总部选择也不例外。其总部位于中国首都北京。北京是直辖市、中国国家中心城市,中国政治、文化和国际交流中心,中国第二大城市。因此,北京基本能满足中石化总部对区位条件的要求。 图1中石化总部所在地 三、子公司及其区位分布 中国石化集团公司主营业务范围包括:实业投资及投资管理;石油、天然气的勘探、开采、储运(含管道运输)、销售和综合利用;

《中国化学学科史》的读后感

《中国化学学科史》的读后感 《中国化学学科史》的读后感 对现代化学做出了贡献。 作为一门现代科学,中国现代化学是20世纪初从西方全面移植 过来的。晚清民国时期是现代化学学科在中国落地生根的关键时期。本书对这段历史进行了全面梳理,尤其是对中国化学学会等中国首 批化学研究团体和研究机构建立、发展和演变的历史,对于中文化 学术语的制定以及学科化时期的学术研究情况进行了专门研究,再 现了中国化学学科的早期制度化过程。 自新中国成立以来,中国化学学科取得了重大发展,无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等化学分支学科蓬勃发展。但以前 对于中国化学学科在1949年以后的发展,还从未从学科史角度进行 过全面的梳理。本书以1949年以后中国化学学科的发展情况作为全 书的重点,填补了以前对于此段历史研究不够充分的缺陷。 《中国化学学科史》共分三大部分、共十七章。 第一部分包括前6章,对化学学科在中国得以建立的本土文化背景和国际学科背景进行了简要探讨,内容包括中国古代的化学相关 实践和知识以及作为中国现代化学学科直接来源的西方现代化学学 科的制度化过程。 第二部分全面追溯19世纪末到20世纪初现代化学逐渐传入中国,并作为一个独立学科在中国逐渐确立的过程,内容包括化学教科书 的引进、名词术语的翻译、近代化学研究团体和研究机构的设置、 中国近代化学工业体系的建立等。这部分包括三章。 第三部分、中国现代化学学科的发展,这部分包括后八章。是《中国化学学科史》的主体部分,这一部分对我国化学学科发展的 基本情况进行了系统概括,弥补了以往对新中国建立以后的化学学

科发展情况研究不够充分的`缺陷。这一部分分章介绍建国以来我国在无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等分支领域里的学科发展情况,内容涉及这些分支学科中取得的重大化学成就、杰出研究者以及学术机构发展概况。

“化学”简介、含义、起源、历史与发展

化学 化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久又富有活力的学科。它的成就是社会文明的重要标志。从开始用火的原始社会,到使用各种人造物质的现代社会,人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善,有赖于科学技术的进步,而化学的贡献在其中起了重要的作用。 化学是重要的基础科学之一,在与物理学、生物学、天文学等学科的相互渗透中,不仅本身得到了迅速的发展,同时也推动了其他学科和技术的发展。例如,核酸化学的研究结果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平,建立了分子生物学;对地球、月球和其他天体的化学成分的分析,得出了元素分布的规律,发现了星际空间简单化合物的存在,为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据,创建了地球化学和宇宙化学。化学的重大成就,还丰富了自然辩证法的内容,推动了唯物主义哲学思想的发展。 化学的历史发展 原始人类从用火之时开始,由野蛮进入文明,同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。火──燃烧──就是一种化学现象。掌握了火以后,人类开始熟食;逐步学会了制陶、冶铜、炼铁;以后,又懂得了酿造、染色等等。这些由天然物质加工改造而成的制品,成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上,萌发了古代化学知识。 古人曾根据物质的某些性质对物质进行分类,并企图追溯其本源及其变化规律。公元前4世纪或更早,中国提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。此说为朴素的唯物主义自然观,用“阴阳“这个概念来解释自然界两种对立和互相消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说为中国炼丹术的理论基础之一。公元前4世纪,希腊也提出与五行学说类似的火、风、土、水四元素说和古代原子论。这些朴素的元素思想,即为物质结构及变化理论的萌芽。后来在中国出现了炼丹术,到了公元前2世纪的秦汉时代,炼丹术已颇为盛行,大致在公元7世纪传到阿拉伯国家,与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼金术,阿拉伯炼金术于中世纪传入欧洲,形成欧洲炼金术,后逐步演进为近代的化学。英文中化学一字(chemistry)的字根chem,即来源于中世纪的拉丁文炼金术(alchemia)。 炼丹术的指导思想是深信物质能转化,试图在炼丹炉中夺造化之功,人工合成金银或修炼长生不老之药,有目的地将各类物质搭配烧炼,进行实验。为此设计了研究物质变化用的各种器皿,如升华器、蒸馏器、研钵等,也创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、结晶、灼烧、熔融、升华、密封等。与此同时,进一步分类研究了各种物质的性质,特别是相互反应的性能。这些都为近代化学的产生奠定了基础,许多器具和方法经过改造后仍然在今天的化学实验室中沿用。炼丹家在实验过程中发明了火药,发现了若干元素(如汞、锌、砷、锑、磷等),制成了某些合金(如黄铜、白铜),还制出和提纯了许多化合物,如明矾等。这些成果我们至今仍在利用。 16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,使炼金术转向生活和实际,更进而注意对物质化学变化本身的研究。在元素的科学概念建立之

化学工业发展史

化学工业发展史 自有史以来,化学工业一直是同发展生产力、保障人类社会生活必需品和应付战争等过程密不可分的。为了满足这些方面的需要,它最初是对天然物质进行简单加工以生产化学品,后来是进行深度加工和仿制,以至创造出自然界根本没有的产品。它对于历史上的产业革命和当代的新技术革命等起着重要作用,足以显示出其在国民经济中的重要地位。 古代的化学加工 化学加工在形成工业之前的历史,可以从18世纪中叶追溯到远古时期,从那时起人类就能运用化学加工方法制作一些生活必需品,如制陶、酿造、染色、冶炼、制漆、造纸以及制造医药、火药和肥皂。 在中国新石器时代的洞穴中就有了残陶片。公元前50世纪左右仰韶文化时,已有红陶、灰陶、黑陶、彩陶等出现(见彩图[中国新石器时期(公元前2500年)烧制的彩陶罐]、[隋代(581~618)烧制的三彩陶骆驼]、[西汉(公元前 206~公元25年)制作的云纹漆]" class=image>、[唐代(618~907)越州窑烧制的青瓷水注]、[中国古代炼丹白描图])。在中国浙江河姆渡出土文物中,有同一时期的木胎碗,外涂朱红色生漆。商代(公元前17~前11世纪)遗址中有漆器破片战国时代(公元前475~前221)漆器工艺已十分精美。公元前20世纪,夏禹以酒为饮料并用于祭祀。公元前25世纪,埃及用染色物包裹干尸。在公元前21世纪,中国已进入青铜时代,公元前5世纪,

进入铁器时代,用冶炼之铜、铁制作武器、耕具、炊具、餐具、乐器、货币等。盐,早供食用,在公元前11世纪,周朝已设有掌盐政之官。公元前7~前6世纪,腓尼基人用山羊脂和草木灰制成肥皂。公元1世纪中国东汉时,造纸工艺已相当完善。 公元前后,中国和欧洲进入炼丹术、炼金术时期。中国由于炼制长生不老药,而对医药进行研究。于秦汉时期完成的最早的药物专著《神农本草经》,载录了动、植、矿物药品365种。16世纪,李时珍的《本草纲目》总结了以前药物之大成,具有很高的学术水平。此外,7~9世纪已有关于三种成分混炼法的记载,并且在宋初时火药已作为军用。欧洲自3世纪起迷信炼金术,直至15世纪才由炼金术渐转为制药,史称15~17世纪为制药时期。在制药研究中为了配制药物,在实验室制得了一些化学品如硫酸、硝酸、盐酸和有机酸。虽未形成工业,但它导致化学品制备方法的发展,为18世纪中叶化学工业的建立,准备了条件。 早期的化学工业 从18世纪中叶至20世纪初是化学工业的初级阶段。在这一阶段无机化工已初具规模,有机化工正在形成,高分子化工处于萌芽时期。 无机化工 第一个典型的化工厂是在18世纪40年代于英国建立的硫酸厂。先以硫磺为原料,后以黄铁矿为原料,产品主要用以制硝酸、盐酸及药物,当时产量不大。在产业革命时期,纺织工业发展迅速。它和玻璃、肥皂等工业都大量用碱,而植物碱和天然碱供不应求。1791年

初三化学史入门教学

初三化学史入门教学 教学目标 1.知识与技能初步了解化学发展史,了解炼丹术和炼金术,了解我国近代化学的启蒙者徐寿对化学发展的影响。 2.过程与方法通过故事、史料认识化学的重要性,了解化学的发展过程。 3.情感态度与价值观激发学生了解化学、关注化学、学好化学、热爱化学、报效祖国。教学方法提供史料→教师引导→讨论归纳→激发兴趣→培养学科素养教具准备投影仪、史料胶片、物质样品课时安排 1课时教学过程引入新课:同学们,从今天开始我们又要学习一门新的课程,那就是化学。化学是研究什么的呢?怎样才能学好化学?这门学科有趣 味吗?这门学科是怎么发展的呢?下面我们就学习化学发 展史。板书:初三化学史入门教学引言:在学习化学发展史以前,首先请同学们听三个有趣的故事。第一个故事是发生在1994年的美国某地。那天,大学里面一座大楼失火了。“呜,呜,……”消防车问讯赶来。这时一件奇怪的事情发生了,大楼门口警卫森严,不许消防队员进去。“火烧眉毛了,还不许我们进去?”消防队员着急的问。“不行,没有国防部的证明,谁都不许进!”原来,大楼里面的科学家们正在极端秘密地研究一种化学元素──铀。为什么研究铀要那么保密呢?第二个故事发生在1781年,英国有位著名的化学家叫普利斯特里,他很喜欢给朋友表演化学魔术。

每当有朋友来到他的实验室参观时,他便拿出一个空瓶子,给大家表演。可是,当他把瓶口移近蜡烛的火焰时,忽然发出“啪”的一声巨响。朋友们吓了一跳,有的甚至钻到桌子底下去。原来,瓶子里事先装进氢气和氧气,点火会发出爆炸声。一次,他表演完“拿手好戏”后,在收拾瓶子时,注意到瓶子上有水。经过反复实验,他终于发现,氢气燃烧后变成了水。第三个故事发生在1890年。在庆祝德国化学会成立25周年的大会上,著名化学家凯库勒,讲述了自己怎样解决了有机化学史上一大难题。“那时侯,我住在伦敦,日夜思索着苯分子的结构是什么样的。我徒劳地工作了几个月,毫无收获。一天,我坐马车回家,由于过度劳累,在摇摇晃晃的马车上睡着了。我作了一个梦,一条蛇首尾相连,变成一个环。我从梦中惊醒,当天晚上,在梦的启发下,我终于画出了苯分子的环式结构,解决了有机化学史上的一大难题。” 提问:同学们听完了这三个故事,有什么感想呢?板书:一、从三个故事看化学发言:对同学们的发言有针对性的点评。讲述:故事一从一个很小的侧面说明化学是何等的重要。美国在1945年研制出第一颗原子弹,当年的8月6日和9日分别在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹,引起世人瞩目。我国在1964年10月16日在西北上空爆炸了第一颗原子弹,1967年6月17日第一颗氢弹研制成功,从而结束了我国没有核弹的历史。故事二说明研究化学一定

刘立东-113班-2011122111-《中国化学史对世界化学史的影响》

中国化学史对世界化学史的影响 姓名:刘立东 学号:2011122111 系别:化学系 专业:应用化学 班级:113班 指导教师:左玉

中国化学史对世界化学史的影响 刘立东 (太原师范学院化学系,山西太原) [摘要]著名科学史家李约瑟说过,中国是“整个化学最重要的根源”,“化学是地地道道从中国传出去的”[1]。中国是世界文明最早发达的国家。中国化学史上的“世界第一”不少,中国有许多发明都是堪称世界第一的。中国古代化学也取得了相当辉煌的成就,其发展的水平远远超过了当时世界其它地区和国家。 [关键词]化学史,中国化学史,世界化学史 引言 化学还未成为一门独立的学科,但是利用化学手段来发展生产生活的历史早已开始。在北京人的时代,火的使用已经十分普遍。中国人在古代发展出了一系列烧制陶瓷、冶金和酿造的工艺。中国化学史上的世界第一集锦我国祖先在化学上的发明创造和成就,比起别的民族来,确实有过之而无不及[2]。在近代化学——科学的化学诞生以前,古代的中国化学工艺曾长期领先于西方,其内容丰富,成就辉煌,包括造纸术、烧制陶瓷工艺、炼丹术、生物化学酿造工艺、火药的制造等古代中国的化学工艺,对世界文明的发展做出了不可磨灭的贡献[3]。 [正文] 1.中国化学史上的世界“金牌” 1.焰色反应:被称为“山中宰相”的我国南朝著名科学家陶弘景(公元454—536 年)在实践中发现,硝石(硝酸钾)“以火烧之,紫青烟起”。从而找到了鉴别外表极为相似的硝石与朴硝(硫酸钠)的最简便方法。这个方法其实就是我们今天所说的“焰色反应”。陶弘景发现“焰色反应”并应用于物质的鉴别,比欧洲最早发现者德国化学家马格拉夫早一千二百多年[4]。 2.自燃:西晋时期的政治家、哲学家和诗人张华[5] (公元232—300 年)于公元290 年前出版的新著《博物志》一书,是世界上记载“自燃”现象的最早文字记载。 3.碳酸气:西晋时期张华所著《博物志》一书中,已有烧白石作白灰有气体发生的记载。白石就是白石灰石,白灰就是石灰,所产生的气体就是碳酸气即二氧化碳。十七世纪后,才有比利时人地碳酸气作专门的研究。 4.深井天然气:中国人于公元前1 世纪就已用传统的方法打出了4800 尺深的钻井,并用竹管把天然气从井里引到锅灶里,用来蒸煮食物和熬制食盐。比欧洲人早一千九百多年。 5.氧气:我国唐朝学者马和在公元八世纪时期就已发现了氧气的存在并提出了制取的方法,但由于其原著《平龙认》一书已失传,无法进一步研究和考证。过了一千多年三个欧洲人(普利斯特里、拉瓦锡、舍勒)才在各自不同国家里发现了氧气的存在。

化学发展简史

化学发展的五个时期 自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼青铜器和铁器,都是化学技术的应用。正是这些应用,极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类进步的标志。今天,化学作为一门基础学科,在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。从古至今,伴随着人类社会的进步,化学历史的发展经历了哪些时期呢? 1.远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺,主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。 2.炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年,炼丹术士和炼金术士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富贵的黄金,开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍,在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来,炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书籍,第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry 起源于alchemy,即炼金术。chemist至今还保留着两个相关的含义:化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。 3.燃素化学时期。从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。

当前发展化学工业的几点思考

当前发展化学工业的几点思考 化学工业是国民经济的基础产业,在促进和保证国民经济快速健康发展方面起着重要的支撑作用。我国化学工业主要是新中国成立以后建设和发展起来的。新中国化学工业的建设和发展过程中曾有过2次重要的标志:一是20世纪50年代末,以重点建设前苏联帮助设计和建设的156项中的XX、XX、XX化工区和华北制药厂等十几个新的化工项目为起点,新中国化学工业进入了第一个快速发展期;二是20世纪70年代末,我国化学工业以引进30万t/a乙烯、30万t/a合成氨为标志,相继扩建和新建了燕山、齐鲁、XX、扬子、金山等大型石化基地,我国化学工业从此进入第2个高速发展期也是持续快速的发展时期。21世纪以来,随着全球经济周期的上升,特别是“十五”计划开始,大亚湾、XX、镇海等地几套千万吨级炼油、百万吨级乙烯装置的相继立项和开工,以及氯碱、聚氯乙烯和煤制甲醇、煤制油等项目的建成投产和论证立项,我国化学工业正在经历着第3次建设热潮。 经过50多年的发展,特别是改革开放20多年来,立足国际、国内2个市场、2种资源,我国化学工业获得了持续快速发展,已经形成了完备的工业体系,有些装置规模、产品产量已居世界前列,我国已成为化工大国。21世纪以来的这次建设高潮应是由化工大国向化工强国迈进的跨越。但是正在经历的这次建设和投资热潮中有些问题需引起我们的高度关注。 1 发展化学工业的几个矛盾

目前,发达国家发展化学工业主要是通过企业并购和资产运作的方式,而大力投资新建生产装置的阶段已基本过去。当前我国化学工业正在经历的大发展时期主要是以投资新建为主,这是由我国的经济发展阶段决定的。 1.1 资源矛盾 化学工业的原料主要依靠石油、天然气、煤炭、原盐、矿产资源(如磷矿、硫铁矿、石灰石等)以及粮食或天然植物资源。除粮食和天然植物资源是可再生资源外,其余都是不可再生资源,而利用粮食或天然植物生产化学品,不仅受经济竞争力的制约,而且还受到技术的制约。目前,生产硫酸用的硫铁矿、生产磷肥用的磷矿石以及生产无机盐的一些矿产资源(如生产锶盐用的天青石、生产铬盐用的铬矿等)都面临着枯竭的危险。而我国又是一个多煤、少气、贫油的国家,特别是石油资源,我国现在每年的原油加工量3亿多吨,居世界第3位,原油进口量逐年增加,对外依存度不断提高。2003年对外依存度是36%,2004年和2005年均达到40%以上。原油进口量的不断增加和对外依存度的不断提高,石油资源已严重制约着我国石化工业的发展,石油的储备战略和替代战略均已提到国家战略的高度,资源矛盾已成为我国发展化学工业的主要矛盾。 资源矛盾的另一个表现是水资源的紧缺。我国淡水资源严重缺乏,水资源的储量远低于世界平均水平,人均水资源占有量与世界平均水平差距更大。化学工业是耗水大户,以当前投资较热

化学发展史大全

1、化学发展简史 (1)分析空气成分的第一位科学家——拉瓦锡; (2)近代原子学说的创立者——道尔顿(英国); (3)提出分子概念——何伏加德罗(意大利); (4)候氏制碱法——候德榜(1926年所制的―红三角‖牌纯碱获美国费城万(5)国博览会金奖);(6)金属钾的发现者——戴维(英国); (7)C l2的发现者——舍(8)勒(瑞典); (9)在元素相对原子量的测定上作出了卓越贡献的我国化学家——张青莲; (10)元素周期律的发现, (11)元素周期表的创立者——门捷列夫(俄国); (12)1828年首次用无机物氰酸铵合成了有机物尿素的化学家——维勒(德国); (13)苯是在1825年由英国科学家——法拉第首先发现, (14)德国化学家——凯库勒定为单双健相间的六边形结构; (15)镭的发现人——居里夫人。 (16)人类使用和制造第一种材料是——陶2、俗名3 无机部分: 纯碱、苏打、天然碱、口碱:Na2CO3 小苏打:NaHCO3 大苏打:Na2S2O3 石膏(生石膏):CaSO4.2H2O 熟石膏:2CaSO4?.H2O 莹石:CaF2 重晶石:BaSO4(无毒) 碳铵:NH4HCO3 石灰石、大理石:CaCO3 生石灰:CaO 食盐:NaCl 熟石灰、消石灰:Ca(OH)2 芒硝:Na2SO4?7H2O (缓泻剂) 烧碱、火碱、苛性钠:NaOH 绿矾:FaSO4?7H2O 干冰:CO2 明矾:KAl (SO4)2?12H2O 漂白粉:Ca (ClO)2 、CaCl2(混和物) 泻盐:MgSO4?7H2O 胆矾、蓝矾:Cu SO4?5H2O 双氧水:H2O2 皓矾:ZnSO4?7H2O 硅石、石英:SiO2 刚玉:Al2O3

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