① 化學是怎麼被發現的
化學,是一門科學。它不是說發現就能發現的。
⑴在化學發展的歷史上,英國的波義耳第一次給元素下了一個明確的定義。他指出:「元素是構成物質的基本,它可以與其他元素相結合,形成化合物。但是,如果把元素從化合物中分離出來以後,它便不能再被分解為任何比它更簡單的東西了。」
波義耳還主張,不應該單純把化學看作是一種製造金屬、葯物等從事工藝的經驗性技藝,而應把它看成一門科學。因此,波義耳被認為是將化學確立為科學的人。
⑵1803年,英國化學家道爾頓創立的原子學說進一步解答了這個問題。
原子學說的主要內容有三點:1.一切元素都是由不能再分割和不能毀滅的微粒所組成,這種微粒稱為原子;2.同一種元素的原子的性質和質量都相同,不同元素的原子的性質和質量不同;3.一定數目的兩種不同元素化合以後,便形成化合物。
⑶隨後義大利化學家阿佛加德羅又於1811年提出了分子學說,進一步補充和發展了道爾頓的原子學說。他認為,許多物質往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式
存在,例如氧氣是以兩個氧原子組成的氧分子,而化合物實際上都是分子。從此以後,化學由宏觀進入到微觀的層次,使化學研究建立在原子和分子水平的基礎上。
⑷19世紀末,物理學上出現了三大發現,即X射線、放射性和電廳肆此子。這些新發現猛烈雹散地沖擊了道爾頓關於原子不可分割的觀念,從而打開了原子和原子核內部結構的大門,揭露了微觀世界中更深層次的扮迅奧秘。
熱力學等物理學理論引入化學以後,利用化學平衡和反應速度的概念,可以判斷化學反應中物質轉化的方向和條件,從而開始建立了物理化學,把化學從理論上提高到了一個新的水平。
現代化學的興起使化學從無機化學和有機化學的基礎上,發展成為多分支學科的科學,開始建立了以無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和高分子化學為分支學科的化學學科。
② 化學是誰提出的
1661年英國化學家波義耳提出化學元素的概念,標志著近代化學的誕生。 1771年法國化學家拉瓦錫建立燃燒現象的氧化學說。 1803年英國化學家道爾頓提出原子學說。 1869年俄國化學家門捷列夫提出元素周期律。 正是這些科學家的努力,是化學這門學科不斷完善,這才槐高坦使念鋒得化學能夠為一門鉛桐專業學科。
③ 化學界傑出人物
化學是在近代興起的一門學科,無數的科學先驅者為這門學科奠定了理論基礎,英國物理學家、化學家約翰·道爾頓就是其中的一位。道爾頓既具有敏銳的理論思維頭腦,又具有卓越的實驗才能,尤其是在對原子的研究方面取得了非凡的成果,因而被稱為「近代化學之父」,成為近代化學的奠基人。
道爾頓在化學方面提出了定量的概念,總結出質量守恆定律、定比定律和化合量(當量)定律。在此基礎上,1803年又發現了化合物的倍比定律,提出了元素的原子量概念,並製成最早的原子量表。
道爾頓出生在英國坎伯蘭的一個貧困的鄉村,他的父親是一個紡織工人。當時正值第一次工業革命的初期,很多破產的農民淪為僱用工人。道爾頓一家的生活十分困頓,道爾頓的一個弟弟和一個妹妹都因為飢餓和疾病而夭折。道爾頓在童年根本沒有讀書的條件,只是勉強接受了一點點初等教育,十歲時,他就去給一個富有的教士當僕役。也許這也算是命運賜予他的一次機會吧,在教士家裡他有讀了一些書,增長了很多知識。於是兩年後,他被推舉為本村小學的教師。
1781年,年僅十五歲的道爾頓隨哥哥到外地謀生。不久後,他就成為了肯達耳中學的教師。在教學之餘,他一邊系統的自學科學知識,一邊進行氣象觀察。在這里他還結識了著名學者豪夫(Johann Hauf),他從豪夫那裡學習了很多知識,教學水平迅速提高,四年以後,便成為了肯達耳中學的校長。1793年,在豪夫的推薦下,道爾頓又受聘於曼徹斯特的一所新學院。在這里他出版了自己的第一本科學著作 — 《氣象觀察與研究》。第二年,他在羅伯特·歐文的推薦下成為曼徹斯特文學哲學會的會員。
1799年,為了把大部分精力投入到科學研究中去,道爾頓離開了學院。他在幾個富人家裡做私人教師,每天教課時間不超過兩小時。這樣,既能謀生又保證了他的科研工作。現在,他越來越重視對氣體和氣體混合物的研究。道爾頓認為,要說明氣體的特性就必須知道它的壓力。他找到兩種很容易分離的氣體,分別測量了混合氣體和各部分氣體的壓力。結果很有意思,裝在容積一定的容器中的某種氣體壓力是不變的,引入第二種氣體後壓力增加,但它等於兩種氣體的分壓之和,兩種氣體單獨的壓力沒有改變。於是道爾頓得出結論:混合氣體的總壓等於組成它的各個氣體的分壓之和。道爾頓發現由此可以做出某些重要的結論,氣體在容器中存在的狀態與其他氣體無關。用氣體具有微粒結構來解釋就是,一種氣體的微粒或原子均勻的分布在另一種氣體的原子之間,因而這種氣體的微粒所表示出來的性質與容器中沒有另一種氣體一樣。道爾頓開始更多的研究關於原子的問題,他頑強進行研究工作,尋找資料、動手實驗、不斷的思考……
同年10月21日,道爾頓報告了他的化學原子論,並且宣讀了他的第二篇論文《第一張關於物體的最小質點的相對重量表》。道爾頓的理論引起了科學界的廣泛重視。他應邀去倫敦講學,幾個月後又回到曼徹斯特繼續進行測量原子量的工作。有些時候,道爾頓也遇到一些困難。有些物質被氧化後生成不同的氧化物,這是一種難解釋的現象,當然前人已經進行了分析化驗,為了進行計算,道爾頓就只能利用這些結果;有時他在原始文獻中發現的結果只是由一位科學家側得的,為了保證可靠性,道爾頓就再做一次分析。道爾頓所得出的原子量有很多是不準確的,但實際上他所計算出來的正是今天所謂的當量。例如他把氧的原子量確定為7而不是16。
1804年以後,道爾頓又對甲烷和乙烯的化學成分進行分析實驗,他發現,甲烷中碳氫比是4.3:4;而乙烯中碳氫比是4.3:2。他由此推出碳氫化合的比例關系,並發現了倍比定律:相同的兩種元素生成兩種或兩種以上的化合物時,若其中一種元素的質量不變,另一種元素在化合物中的相對重量成簡單的整數比。道爾頓認為倍比定律既可以看作是原子論的一個推論,又可以看作是對原子論的一個證明。
1807年,湯姆遜在它的《化學體系》一書中詳細的介紹了道爾頓的原子論。第二年道爾頓的主要化學著作《化學哲學的新體系》正式出版。書中詳細記載了道爾頓的原子論的主要實驗和主要理論。自此道爾頓的原子論才正式問世。
在科學理論上,道爾頓的原子論是繼拉瓦錫的氧化學說之後理論化學的又一次重大進步,他揭示出了一切化學現象的本質都是原子運動,明確了化學的研究對象,對化學真正成為一門學科具有重要意義,此後,化學及其相關學科得到了蓬勃發展;在哲學思想上,原子論揭示了化學反應現象與本質的關系,繼天體演化學說誕生以後,又一次沖擊了當時僵化的自然觀,為科學方法論的發展、辯證自然觀的形成以及整個哲學認識論的發展具有重要意義。
原子論建立以後,道爾頓名震英國乃至整個歐洲,各種榮譽紛至沓來,1816年,道爾頓被選為法國科學院院士;1817年,道爾頓被選為曼徹斯特文學哲學會會長;1826年,英國政府授予他金質科學勛章;1828年,道爾頓被選為英國皇家學會會員;此後,他又相繼被選為柏林科學院名譽院士、慕尼黑科學院名譽院士、莫斯科科學協會名譽會員,還得到了當時牛津大學授予科學家的最高榮譽 — 法學博士稱號。在榮譽面前,道爾頓開始還是冷靜的、謙虛的,但是後來榮譽越來越高,他逐漸改變了,變得驕傲、保守,最終走向了思想僵化、固步自封。
1808年,法國化學家呂薩克在原子論的影響下發現了氣體反應的體積定律,實際上這一定律也是對道爾頓的原子論的一次論證,後來也得到了其他科學家的證實並應用於測量氣體元素的原子量。但是呂薩克定律卻遭到了道爾頓本人的拒絕和反對,他不僅懷疑呂薩克的實驗基礎和理論分析,還對他進行了嚴厲的抨擊。1811年,義大利物理學家阿佛加德羅建立了分子論,使道爾頓的原子論與呂薩克定律在新的理論基礎上統一起來。他也遭到了道爾頓無情的反駁。1813年,瑞典化學家貝齊力烏斯創立了用字母表示元素的新方法,這種易寫易記的新方法被大多數科學家接受,而道爾頓一直到死都是新元素符號的反對派。
雖然道爾頓的後半生科學貢獻不大、甚至阻撓別人的探索,人們還是給予了他深切的懷念。
【化學諾貝爾獎得主】
1901年 J. H. 范特·霍夫(荷蘭人)發現溶液中化學動力學法則和滲透壓規律
1902年 E. H. 費雪(德國人)合成了糖類以及嘌噙誘導體
1903年 S . A . 阿倫紐斯(瑞典人)提出電解質溶液理論
1904年 W . 拉姆賽(英國人)發現空氣中的惰性氣體
1905年 A .馮·貝耶爾(德國人)從事有機染料以及氫化芳香族化合物的研究
1906年 H . 莫瓦桑(法國人)從事氟元素的研究
1907年 E .畢希納(德國人)從事酵素和酶化學、生物學研究
1908年 歐內斯特·盧瑟福(英國人)首先提出放射性元素的蛻變理論
1909年 W. 奧斯特瓦爾德(德國人)從事催化作用、化學平衡以及反應速度的研究
1910年 O. 瓦拉赫(德國人)脂環式化合物的奠基人
1911年 M. 居里(法國人)發現鐳和釙
1912年 V. 格林尼亞(法國人)發明了格林尼亞試劑 —— 有機鎂試劑
P. 薩巴蒂(法國人)使用細金屬粉末作催化劑,發明了一種製取氫化不飽和烴的有效方法
1913年 A. 維爾納 (瑞士人)從事分子內原子化合價的研究
1914年 T.W. 理查茲(美國人)致力於原子量的研究,精確地測定了許多元素的原子量
1915年 R. 威爾斯泰特(德國人)從事植物色素(葉綠素)的研究
1916---1917年 未頒獎
1918年 F. 哈伯(德國人)發明固氮法
1919年 未頒獎
1920年 W.H. 能斯脫(德國人)從事電化學和熱動力學方面的研究
1921年 F. 索迪(英國人)從事放射性物質的研究,首次命名「同位素」
1922年 F.W. 阿斯頓(英國人) 發現非放射性元素中的同位素並開發了質譜儀
1923年 F. 普雷格爾(奧地利人)創立了有機化合物的微量分析法
1924年 未頒獎
1925年 R.A. 席格蒙迪(德國人)從事膠體溶液的研究並確立了膠體化學
1926年 T. 斯韋德貝里(瑞典人)從事膠體化學中分散系統的研究
1927年 H.O. 維蘭德(德國人)研究確定了膽酸及多種同類物質的化學結構
1928年 A. 溫道斯(德國人)研究出一族甾醇及其與維生素的關系
1929年 A. 哈登(英國人),馮·奧伊勒 – 歇爾平(瑞典人)闡明了糖發酵過程和酶的作用
1930年 H. 非舍爾(德國人)從事血紅素和葉綠素的性質及結構方面的研究
1931年 C. 博施(德國人),F.貝吉烏斯(德國人)發明和開發了高壓化學方法
1932年 I. 蘭米爾 (美國人) 創立了表面化學
1933年 未頒獎
1934年 H.C. 尤里(美國人)發現重氫
1935年 J.F.J. 居里,I.J. 居里(法國人)發明了人工放射性元素
1936年 P.J.W. 德拜(美國人)提出分子磁耦極矩概念並且應用X射線衍射弄清分子結構
1937年 W. N. 霍沃斯(英國人) 從事碳水化合物和維生素C的結構研究
P. 卡雷(瑞士人) 從事類胡蘿卜、核黃素以及維生素 A、B2的研究
1938年 R. 庫恩(德國人) 從事類胡蘿卜素以及維生素類的研究
1939年 A. 布泰南特(德國人)從事性激素的研究
L. 魯齊卡(瑞士人) 從事萜、聚甲烯結構方面的研究
1940年—1942年 未頒獎
1943年 G. 海韋希(匈牙利人)利用放射性同位素示蹤技術研究化學和物理變化過程
1944年 O. 哈恩(德國人) 發現重核裂變反應
1945年 A.I.魏爾塔南(芬蘭人)研究農業化學和營養化學,發明了飼料貯藏保養鮮法
1946年 J. B. 薩姆納(美國人) 首次分離提純了酶
J. H. 諾思羅普,W. M. 斯坦利(美國人) 分離提純酶和病毒蛋白質
1947年 R. 魯賓遜(英國人)從事生物鹼的研究
1948年 A. W. K. 蒂塞留斯(瑞典人) 發現電泳技術和吸附色譜法
1949年 W.F. 吉奧克(美國人)長期從事化學熱力學的研究,物別是對超溫狀態下的物理反應的研究
1950年 O.P.H. 狄爾斯、K.阿爾德(德國人)發現狄爾斯 – 阿爾德反應及其應用
1951年 G.T. 西博格、E.M. 麥克米倫(美國人) 發現超鈾元素
1952年 A.J.P. 馬丁、R.L.M. 辛格(英國人)開發並應用了分配色譜法
1953年 H. 施陶丁格(德國人)從事環狀高分子化合物的研究
1954年 L.C.鮑林(美國人)闡明化學結合的本性,解釋了復雜的分子結構
1955年 V. 維格諾德 (美國人)確定並合成了含硫的生物體物質(特別是後葉催產素和增壓素)
1956年 C.N. 欣謝爾伍德(英國人)
N.N. 謝苗諾夫(俄國人)提出氣相反應的化學動力學理論(特別是支鏈反應)
1957年 A.R. 托德(英國人)從事核酸酶以及核酸輔酶的研究
1958年 F. 桑格(英國人)從事胰島素結構的研究
1959年 J. 海洛夫斯基(捷克人)提出極普學理論並發現「極普法」
1960年 W.F. 利時(美國人)發明了「放射性碳素年代測定法」
1961年 M. 卡爾文(美國人)提示了植物光合作用機理
1962年 M.F. 佩魯茨、J.C. 肯德魯(英國人)測定了蛋白質的精細結構
1963年 K. 齊格勒(德國人)、G. 納塔(義大利人)發現了利用新型催化劑進行聚合的方法,並從事這方面的基礎研究
1964年 D.M.C. 霍金英(英國人)使用X射線衍射技術測定復雜晶體和大分子的空間結構
1965年 R.B. 伍德沃德(美國人)因對有機合成法的貢獻
1966年 R.S. 馬利肯(美國人)用量子力學創立了化學結構分子軌道理論,闡明了分子的共價鍵本質和電子結構
1967年 R.G.W.諾里會、G. 波特(英國人)
M. 艾根(德國人)發明了測定快速 化學反應的技術
1968年 L. 翁薩格(美國人)從事不可逆過程熱力學的基礎研究
1969年 O. 哈塞爾(挪威人)、K.H.R. 巴頓(英國人)為發展立體化學理論作出貢獻
1970年 L.F. 萊洛伊爾(阿根廷人)發現糖核苷酸及其在糖合成過程中的作用
1971年 G. 赫茲伯格(加拿大人)從事自由基的電子結構和幾何學結構的研究
1972年 C.B. 安芬森(美國人)確定了核糖核苷酸酶的活性區位研究
1973年 E.O. 菲舍爾(德國人)、G. 威爾金森(英國人)從事具有多層結構的有機金屬化合物的研究
1974年 P.J. 弗洛里(美國人)從事高分子化學的理論、實驗兩方面的基礎研究
1975年 J.W. 康福思(澳大利亞人)研究酶催化反應的立體化學
V.普雷洛格(瑞士人)從事有機分子以及有機分子的立體化學研究
1976年 W.N. 利普斯科姆(美國人)從事甲硼烷的結構研究
1977年 I. 普里戈金(比利時人)主要研究非平衡熱力學,提出了「耗散結構」理論
1978年 P.D. 米切爾(英國人)從事生物膜上的能量轉換研究
1979年 H.C. 布朗(美國人)、G. 維蒂希(德國人)研製了新的有機合成法
1980年 P. 伯格(美國人)從事核酸的生物化學研究
W.吉爾伯特(美國人)、F. 桑格(英國人)確定了核酸的鹼基排列順序
1981年 福井謙一(日本人)、R. 霍夫曼(英國人) 從事化學反應過程的理論性研究
1982年 A. 克盧格(英國人)開發了結晶學的電子衍射法,並從事核酸蛋白質復合體的立體結構的研究
1983年 H.陶布(美國人)闡明了金屬配位化合物電子反應機理
1984年 R.B. 梅里菲爾德(美國人)開發了極簡便的肽合成法
1985年 J.卡爾、H.A.豪普特曼(美國人)開發了應用X射線衍射確定物質晶體結構的直接計演算法
1986年 D.R. 赫希巴奇、李遠哲(中國台灣人)、
J.C.波利亞尼(加拿大人)研究化學反應體系在位能面運動過程的動力學
1987年 C.J.佩德森、D.J. 克拉姆(美國人)
J.M. 萊恩(法國人)合成冠醚化合物
1988年 J. 戴森霍弗、R. 胡伯爾、H. 米歇爾(德國人)分析了光合作用反應中心的三維結構
1989年 S. 奧爾特曼, T.R. 切赫(美國人)發現RNA自身具有酶的催化功能
1990年 E.J. 科里(美國人)創建了一種獨特的有機合成理論——逆合成分析理論
1991年 R.R. 恩斯特(瑞士人)發明了傅里葉變換核磁共振分光法和二維核磁共振技術
1992年 R.A. 馬庫斯(美國人)對溶液中的電子轉移反應理論作了貢獻
1993年 K.B. 穆利斯(美國人)發明「聚合酶鏈式反應」法
M. 史密斯(加拿大人)開創「寡聚核苷酸基定點誘變」法
1994年 G.A. 歐拉(美國人)在碳氫化合物即烴類研究領域作出了傑出貢獻
1995年 P.克魯岑(德國人)、M. 莫利納、
F.S. 羅蘭(美國人)闡述了對臭氧層產生影響的化學機理,證明了人造化學物質對臭氧層構成破壞作用
1996年 R.F.柯爾(美國人)、H.W.克羅托因(英國人)、
R.E.斯莫利(美國人)發現了碳元素的新形式——富勒氏球(也稱布基球)C60
1997年 P.B.博耶(美國人)、J.E.沃克爾(英國人)、
J.C.斯科(丹麥人)發現人體細胞內負責儲藏轉移能量的離子傳輸酶
1998年 W.科恩(奧地利)J.波普(英國)提出密度泛函理論
1999年 艾哈邁德-澤維爾(美籍埃及人)將毫微微秒光譜學應用於化學反應的轉變狀態研究
2000年 黑格(美國人)、麥克迪爾米德(美國人)、白川秀樹(日本人)因發現能夠導電的塑料有功
2001年 威廉·諾爾斯(美國人)、野依良治(日本人)在「手性催化氫化反應」領域取得成就
巴里·夏普萊斯(美國人)在「手性催化氧化反應」領域取得成就。
2002年 約翰-B-芬恩(美國人)、田中耕一(日本人)在生物高分子大規模光譜測定分析中發展了軟解吸附作用電離方法。
庫特-烏特里希(瑞士)以核電磁共振光譜法確定了溶劑的生物高分子三維結構。
2003年 阿格里(美國人)和麥克農(美國人)研究細胞隔膜
2004年 以色列 阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科、
美國 歐文·羅斯發現了泛素調節的蛋白質降解——一種蛋白質「死亡」的重要機理
2005年 法國伊夫·肖萬、美國羅伯特·格拉布 理查德·施羅克 有機化學的烯烴復分解反應
2006年 美國 羅傑·科恩伯格 「真核轉錄的分子基礎」
2007年 德國 格哈德·埃特爾 表面化學研究
2008年 下村修 美籍日本人 馬丁•查爾非 美國人 錢永健 美籍華人 GFP(綠色熒光蛋白)的發現與進一步研究
④ 近代化學是如何誕生的
1794年5月8日,法國有史以來最偉大的科學家之一培鋒——拉瓦錫,在斷頭台上被處死。作為已被廢黜的皇室政府稅務官員之一,許多凱中罩人把他看成是人民的公敵,「稅農」(FermiersGeneraux)的一員——通過剋扣底層窮人向不受歡迎的國王上交稅款而獲利。更要命的拉瓦錫和「稅農」們站在革命法庭前接受審訊。盡管他的同代人承認他是大科學家,拉瓦錫還是被判決推上斷頭台。是,拉瓦錫曾經反對接納馬拉(Jean-Paul Marat,1743—1793)加入法國科學院,這一舉動招來了滅頂之災,因為馬拉決忘不了盯鬧他投的反對票。當馬拉在法國革命政府掌權時,他看到了一條報仇的途徑,於是把拉瓦錫逮捕、審訊和定罪。雖然馬拉後來也遭到逮捕,竟在拉瓦錫之前上了斷頭台,但是革命法庭通過了判決,宣布「共和國不需要科學家」,拉瓦錫的處決按計劃執行。
這是科學史上恐怖的一天,因為就在幾年之前,在其他四位偉大化學家的幫助下,拉瓦錫終於開始澄清自古以來禁錮化學的混亂局面。這四位化學家是舍勒(Karl William Scheele,1742—1786)、普里斯特利、布萊克(Joseph Black,1728—1799)和卡文迪什。5年之前的1789年,拉瓦錫出版了他的《化學基礎論》(Elementary Treatise on Chemistry),從而在化學中引起一場科學革命。51歲,正是拉瓦錫能力的巔峰期。就在拉瓦錫受刑後的次日,拉格朗日說過這樣的話:「砍下這樣一顆頭顱只要一瞬間,但要再長出一個這樣的腦袋,也許要100年!」
⑤ 求化學發展史 盡量短小
化 學 發 展 史
( 化工學院 x x x)
摘要:從公元前1500年到公元1650年,煉丹術士和煉金術士們,在皇宮、在教堂、在自己的家裡、在深山老林的煙熏火燎中,為求得長生不老的仙丹,為求得榮華富貴的黃金,開始了最早的化學實驗。記載、總結煉丹術的書籍,在中國、阿拉伯、埃及、希臘都有不少。這一時期積累了許多物質間的化學變化,為化學的進一步發展准備了豐富的素材。這是化學史上令我們驚嘆的雄渾的一幕。後來,煉丹術、煉金術幾經盛衰,使人們更多地看到了它荒唐的一面。化學方法轉而在醫葯和冶金方面得到了正當發揮。在歐洲文藝復興時期,出版了一些有關化學的書籍,第一次有了「化學」這個名詞。英語的chemistry起源於alchemy,即煉金術。chemist至今還保留著兩個相關的含義:化學家和葯劑師。這些可以說是化學脫胎於煉金術和制葯業的文化遺跡了。
關鍵詞:燃素化學;量子論;晶體化學
自從有了人類,化學便與人類結下了不解之緣。鑽木取火,用火燒煮食物,燒制陶器,冶煉青銅器和鐵器,都是化學技術的應用。正是這些應用,極大地促進了當時社會生產力的發展,成為人類進步的標志。今天,化學作為一門基礎學科,在科學技術和社會生活的方方面面正起著越來越大的作用。從古至今,伴隨著人類社會的進步,化學歷史的發展經歷了哪些時期呢?
遠古的工藝化學時期。這時人類的制陶、冶金、釀酒、染色等工藝,主要是在實踐經驗的直接啟發下經過多少萬年摸索而來的,化學知識還沒有形成。這是化學的萌芽時期。
一、化學的來由
化學的英文詞為Chemistry,法文Chimie,德文Chemie,它們都是從一個古字、即拉丁字chemia,希臘字Xηwa(Chamia),希伯萊字Chaman或Haman,阿拉伯字Chema或Kema,埃及字Chemi演化而來的.它的最早來源難以查考.從現存資料看,最早是在埃及第四世紀的記載里出現的.所以有人認為可以假定是從埃及古字Chemi來的,不過這個名字的意義很晦澀,有埃及、埃及的藝術、宗教的迷惑、隱藏、秘密或黑暗等意義。其所以有這些意義,大概因為埃及在西方是化學記載誕生的地方,也是古代化學極為發達的地方,尤其是在實用化學方面。例如,埃及在十一朝代進已有一種雕刻表示一些工人下在製造玻璃,可見至少在公元前2500年以前,埃及已知道玻璃的製造方法了。再從埃及出土的木乃伊看,可知在公元前一、二千年時已精於使用防腐劑和布帛染色等技術。所以古人用埃及或埃及的藝術來命名「化學」。至於其它幾種意義,可能因為古人認為化學是一種神奇和秘密的事業以及帶有宗教色彩的緣故。
中國的化學史當然也是毫不遜色的。大約5000-11000年前,我們已會製作陶器,3000多年前的商朝已有高度精美的青銅器,造紙、磁器、火葯更是化學史上的偉大發明。在十六、十七世紀時,中國算得上是世界最先進的國家。「化學」二字我國在1856年開始使用。最早出現在英國傳教士韋廉臣在1856年出版的《格物探原》啟敬一書中。
二、化學的幾個發展階段
遠古的工藝化學時期。這時人類的制陶、冶金、釀酒、染色等工藝,主要是在實踐經驗的直接啟發下經過多少萬年摸索而來的,化學知識還沒有形成。這是化學的萌芽時期。
煉丹術和醫葯化學時期。從公元前1500年到公元1650年,煉丹術士和煉金術士們,在皇宮、在教堂、在自己的家裡、在深山老林的煙熏火燎中,為求得長生不老的仙丹,為求得榮華富貴的黃金,開始了最早的化學實驗。記載、總結煉丹術的書籍,在中國、阿拉伯、埃及、希臘都有不少。這一時期積累了許多物質間的化學變化,為化學的進一步發展准備了豐富的素材。這是化學史上令我們驚嘆的雄渾的一幕。後來,煉丹術、煉金術幾經盛衰,使人們更多地看到了它荒唐的一面。化學方法轉而在醫葯和冶金方面得到了正當發揮。在歐洲文藝復興時期,出版了一些有關化學的書籍,第一次有了「化學」這個名詞。。
燃素化學時期。從1650年到敗茄1775年,隨著冶金工業和實驗室經驗的積累,人們總結感性知識,認為可燃物能夠察旁察燃燒是因為它含有燃素,燃燒的過程是可燃物中燃素放出的過程,可燃物放出燃素後成為灰燼。
定量化學時期,既近代化學時期。1775年前後,拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說,開創了定量化學時期。這一時期建立了不少化學基本定律,提出了原子學說,發現了元素周期律,發展了有機結構理論。所有這一切都為現代化學的發展奠定了堅實的基礎。
科學相互滲透時期,既現代化學時期。二十世紀初,量子論的發展使化學和物理學有了共同的語言,解決了化學上許多懸而未決的問題;另一方面,化學又向生物學和地質學等學科滲透,使蛋白質、酶的結構問題得到逐步的解決。
這里主要講述近二百多年來的化學史故事。這是化學得到快速發展的時期,是風雲變幻英雄輩出的期。讓我們一道去體驗當年化學家所經歷的艱難險阻,在近代化學史峰迴路轉的曲折歷程中不倦跋涉,領略他們撥開重重迷霧建立新理論、發現新元素、提出新方法時的無限風光。
三、化學學科在探索中成長
化學的發展可以說是日新月異,尤其是它的邊緣學科或者說是它的分支學科,譬如生物化學、物理化學、晶體化學等等,令人目不暇接。就眼下炒得過熱的基因工程、克隆技術以及共軛電場論等,更是令人眼花繚亂。而古往今來,有多少化學家為化學的發展做出了難以估量的貢獻。你想了解他們嗎?化學名人風采將帶您走近他們。
燃素說的影響 。可燃物如炭和硫磺,燃燒以後只剩下很少的一點灰燼;緻密的金屬煅燒後得到的鍛灰較多,但很疏鬆。這一切給人的印象是,隨著火焰的升騰,什麼東西被帶走了。當冶金工業得到長足發展後,人們希望總結燃燒現象本質的願望更加強烈了。
1723年,德國哈雷大學的醫學與葯理學教授施塔爾出版了教科書《化學基礎》。他繼承並發展了他的老師貝歇爾有關燃燒現象的解釋,形成了貫穿整個化學的完整、系統的理論。《化學基礎》是燃素說的代表作。
施塔爾認為燃素存在於一切可燃物中,在燃燒過程中釋放出來,同時發光發熱。燃燒是分解過程:
可燃物==灰燼+燃素
金屬==鍛灰+燃素
如果將金屬鍛灰和木炭混合加熱,鍛灰就吸收木炭中的燃素,重新變為金屬,同時木炭失去燃素變為灰燼。木炭、油脂、蠟都是富含燃素的物質,燃燒起來非常猛烈,而且燃燒後只剩下很少的灰燼;石頭、草木灰、黃金不能燃燒,是因為它們不含燃素。酒精是燃素與水的結合物,酒精燃燒時失去燃素,便只剩下了水。
空氣是帶走燃素的必需媒介物。燃素和空氣結合,充塞於天地之間。植物從空氣中吸收燃素,動物又從植物中獲得燃素。所以動植物易燃。
富含燃素的硫磺和白磷燃燒時,燃素逸去,變成了硫酸和磷酸。硫酸與富含燃素的松節油共煮,磷酸(當時指P2O5)與木炭密閉加熱,便會重新奪得燃素生成硫磺和白磷。而金屬和酸反應時,金屬失去燃素生成氫氣,氫氣極富燃素。鐵、鋅等金屬溶於膽礬(CuSO4·5H2O)溶液置換出銅,是燃素轉移到銅中的結果。
燃素說盡管錯誤,但它把大量的化學事實統一在一個概念之下,解釋了冶金過程中的化學反應。燃素說流行的一百多年間,化學家為了解釋各種現象,做了大量的實驗,積累了豐富的感性材料。特別是燃素說認為化學反應是一種物質轉移到另一種物質的過程,化學反應中物質守恆,這些觀點奠定了近、現代化學思維的基礎。我們現在學習的置換反應,是物質間相互交換成分的過程;氧化還原反應是電子得失的過程;而有機化學中的取代反應是有機物某一結構位置的原子或原子團被其它原子或原子團替換的過程。這些思想方法與燃素說多麼相似。
舍勒和普里斯特里發現氧氣的製法 :令後人尊敬的瑞典化學家舍勒的職業是葯劑師--chemist,他長期在小鎮徹平的葯房工作,生活貧困。白天,他在葯房為病人配製各種葯劑。一有時間,他就鑽進他的實驗室忙碌起來。有一次,後院傳來一聲爆鳴,店主和顧客還在驚詫之中,舍勒滿臉是灰地跑來,興奮地拉著店主去看他新合成的化合物,忘記了一切。對這樣的店員,店主是又愛又氣,但從來不想辭退他,因為舍勒是這個城市最好的葯劑師。
到了晚上,舍勒可以自由支配時間,他更加專心致志地投入到他的實驗研究中。對於當時能見到的化學書籍里的實驗,他都重做一遍。他所做的大量艱苦的實驗,使他合成了許多新化合物,例如氧氣、氯氣、焦酒石酸、錳酸鹽、高錳酸鹽、尿酸、硫化氫、升汞(氯化汞)、鉬酸、乳酸、乙醚等等,他研究了不少物質的性質和成分,發現了白鎢礦等。至今還在使用的綠色顏料舍勒綠(Scheele』s green),就是舍勒發明的亞砷酸氫銅(CuHAsO3)。如此之多的研究成果在十八世紀是絕無僅有的,但舍勒只發表了其中的一小部分。直到1942年舍勒誕生二百周年的時候,他的全部實驗記錄、日記和書信才經過整理正式出版,共有八卷之多。其中舍勒與當時不少化學家的通信引人注目。通信中有十分寶貴的想法和實驗過程,起到了互相交流和啟發的作用。法國化學家拉瓦錫對舍勒十分推崇,使得舍勒在法國的聲譽比在瑞典國內還高。
在舍勒與大學教師甘恩的通信中,人們發現,由於舍勒發現了骨灰里有磷,啟發甘恩後來證明了骨頭裡面含有磷。在這之前,人們只知道尿里有磷。
1775年2月4日,33歲的舍勒當選為瑞典科學院院士。這時店主人已經去世,舍勒繼承了葯店,在他簡陋的實驗室里繼續科學實驗。由於經常徹夜工作,加上寒冷和有害氣體的侵蝕,舍勒得了哮喘病。他依然不顧危險經常品嘗各種物質的味道--他要掌握物質各方面的性質。他品嘗氫氰酸的時候,還不知道氫氰酸有劇毒。1786年5月21日,為化學的進步辛勞了一生的舍勒不幸去世,終年只有44歲。舍勒發現氧氣的兩種製法是在1773年。第一種方法是分別將KNO3、Mg(NO3)2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加熱分解放出氧氣:
2KNO3==2KNO2+O2↑
2Mg(NO3)2 == 2MgO+4NO2↑+O2↑↑
2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑
2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑
2HgO==2Hg+O2↑
第二種方法是將軟錳礦(MnO2)與濃硫酸共熱產生氧氣:
2MnO2+2H2SO4(濃)== 2MnSO4+2H2O+O2↑
舍勒研究了氧氣的性質,他發現可燃物在這種氣體中燃燒更為劇烈,燃燒後這種氣體便消失了,因而他把氧氣叫做「火氣」。舍勒是燃素說的信奉者,他認為燃燒是空氣中的「火氣」與可燃物中的燃素結合的過程,火焰是「火氣」與燃素相結合形成的化合物。他將他的發現和觀點寫成《論空氣和火的化學》。這篇論文拖延了4年直到1777年才發表。而英國化學家普里斯特里在1774年發現氧氣後,很快就發表了論文。
普里斯特里始終堅信燃素說,甚至在拉瓦錫用他們發現的氧氣做實驗,推翻了燃素說之後依然故我。他將氧氣叫做「脫燃素氣」。他寫到:我把老鼠放在『脫燃素氣』里,發現它們過得非常舒服後,我自己受了好奇心的驅使,又親自加以實驗,我想讀者是不會覺得驚異的。我自己實驗時,是用玻璃吸管從放滿這種氣體的大瓶里吸取的。當時我的肺部所得的感覺,和平時吸入普通空氣一樣;但自從吸過這種氣體以後,經過好長時間,身心一直覺得十分輕快舒暢。有誰能說這種氣體將來不會變成通用品呢?不過現在只有兩只老鼠和我,才有享受呼吸這種氣體的權利罷了。」普里斯特里一生的大部分時間是在英國的利茲作牧師,業余愛好化學。1773年他結識了著名的美國科學家兼政治家富蘭克林,他們後來成了經常書信往來的好朋友。普里斯特里受到好朋友多方的啟發和鼓勵。他在化學、電學、自然哲學、神學四個方面都有很多著述。
1774年普里斯特里到歐洲大陸參觀旅行。在巴黎,他與拉瓦錫交換了好多化學方面的看法。正直的普里斯特里同情法國大革命,曾在英國公開做了幾次演講。英國一批反對法國大革命的人燒毀了他的住宅和實驗室。普里斯特里於1794年他六十一歲的時候不得已移居美國,在賓夕法尼亞大學任化學教授。美國化學會認為他是美國最早研究化學的學者之一。他住過的房子現在已建成紀念館,以他的名字命名的普里斯特里獎章已成為美國化學界的最高榮譽。
拉瓦錫和他的天平: 燃素說的推翻者,法國化學家拉瓦錫原來是學法律的。1763年,他20歲的時候就取得了法律學士學位,並且獲得律師開業證書。他的父親是一位律師,家裡很富有。所以拉瓦錫不急於當律師,而是對植物學發生了興趣。經常上山採集標本使他對氣象學也產生了興趣。後來,拉瓦錫在他的老師,地質學家葛太德的建議下,師從巴黎有名的魯伊勒教授學習化學。拉瓦錫的第一篇化學論文是關於石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。當他加熱石膏時放出了水蒸氣。拉瓦錫用天平仔細測定了不同溫度下石膏失去水蒸氣的質量。從此,他的老師魯伊勒就開始使用「結晶水」這個名詞了。這次成功使拉瓦錫開始經常使用天平,並總結出了質量守恆定律。質量守恆定律成為他的信念,成為他進行定量實驗、思維和計算的基礎。例如他曾經應用這一思想,把糖轉變為酒精的發酵過程表示為下面的等式:
葡萄糖 == 碳酸(CO2)+ 酒精
這正是現代化學方程式的雛形。用等號而不用箭頭表示變化過程,表明了他守恆的思想。拉瓦錫為了進一步闡明這種表達方式的深刻含義,又具體地寫到:「我可以設想,把參加發酵的物質和發酵後的生成物列成一個代數式。再逐個假定方程式中的某一項是未知數,然後分別通過實驗,逐個算出它們的值。這樣以來,就可以用計算來檢驗我們的實驗,再用實驗來驗證我們的計算。我經常卓有成效地用這種方法修正實驗的初步結果,使我能通過正確的途徑重新進行實驗,直到獲得成功。」早在拉瓦錫出生之時,多才多藝的俄羅斯科學家羅蒙諾索夫就提出了質量守恆定律,他當時稱之為「物質不滅定律」,其中含有更多的哲學意蘊。但由於「物質不滅定律」缺乏豐富的實驗根據,特別是當時俄羅斯的科學還很落後,西歐對沙俄的科學成果不重視,「物質不滅定律」沒有得到廣泛的傳播。
1772年秋天,拉瓦錫照習慣稱量了一定質量的白磷使之燃燒,冷卻後又稱量了燃燒產物P2O5的質量,發現質量增加了!他又燃燒硫磺,同樣發現燃燒產物的質量大於硫磺的質量。他想這一定是什麼氣體被白磷和硫磺吸收了。他於是又做了更細致的實驗:將白磷放在水銀面上,扣上一個鍾罩,鍾罩里留有一部分空氣。加熱水銀到40℃時白磷就迅速燃燒,之後水銀面上升。拉瓦錫描述道:「這表明部分空氣被消耗,剩下的空氣不能使白磷燃燒,並可使燃燒著的蠟燭熄滅;1盎司的白磷大約可得到2.7盎司的白色粉末(P2O5,應該是2.3盎司)。增加的重量和所消耗的1/5容積的空氣重量接近相同。」燃素說認為燃燒是分解過程,燃燒產物應該比可燃物質量輕。而拉瓦錫實驗的結果卻是截然相反。他把實驗結果寫成論文交給法國科學院。從此他做了很多實驗來證明燃素說的錯誤。在1773年2月,他在實驗記錄本上寫到:「我所做的實驗使物理和化學發生了根本的變化。」他將「新化學」命名為「反燃素化學」。
1774年,拉瓦錫做了焙燒錫和鉛的實驗。他將稱量後的金屬分別放入大小不等的曲頸瓶中,密封後再稱量金屬和瓶的質量,然後充分加熱。冷卻後再次稱量金屬和瓶的質量,發現沒有變化。打開瓶口,有空氣進入,這一次質量增加了,顯然增加量是進入的空氣的質量(設為A)。他再次打開瓶口取出金屬鍛灰(在容積小的瓶中還有剩餘的金屬)稱量,發現增加的質量正和進入瓶中的空氣的質量相同(即也為A)。這表明鍛灰是金屬與空氣的化合物。
拉瓦錫進一步想,如果設法從金屬鍛灰中直接分離出空氣來,就更能說明問題。他曾經試圖分解鐵鍛灰(即鐵銹),但實驗沒有成功。
拉瓦錫製得氧氣之後: 到了這年的10月,普里斯特里訪問巴黎。在歡迎宴會上他談到「從紅色沉澱(HgO)和鉛丹(Pb3O4)可得到『脫燃素氣』」。對於正在無奈中的拉瓦錫來說,這條信息是很直接的啟發。11月,拉瓦錫加熱紅色的汞灰製得了氧氣。在舍勒的啟發下,拉瓦錫甚至製造了火車頭大小的加熱裝置,其中心是聚光鏡。平台下面是六個大輪子,以便跟著太陽隨時轉動。1775年,拉瓦錫的實驗中心已從分解金屬鍛灰轉移到了對氧氣的研究。他發現燃燒時增加的質量恰好是氧氣減少的質量。以前認為可燃物燃燒時吸收了一部分空氣,其實是吸收了氧氣,與氧氣化合,即氧化。這就是推翻了燃素說的燃燒的氧化理論。與此同時,拉瓦錫還用動物實驗,研究了呼吸作用,認為「是氧氣在動物體內與碳化合,生成二氧化碳的同時放出熱來。這和在實驗室中燃燒有機物的情況完全一樣。」這就解答了體溫的來源問題。空氣中既然含有1/4的氧氣(數據來自原文),就應該含有其餘的氣體,拉瓦錫將它稱為「碳氣」。研究了空氣的組成後,拉瓦錫總結道:「大氣中不是全部空氣都是可以呼吸的;金屬焙燒時,與金屬化合的那部分空氣是合乎衛生的,最適宜呼吸的;剩下的部分是一種『碳氣』,不能維持動物的呼吸,也不能助燃。」他把燃燒與呼吸統一了起來,也結束了空氣是一種純凈物質的錯誤見解。1777年,拉瓦錫明確地譏諷和批判了燃素說:「化學家從燃素說只能得出模糊的要素,它十分不確定,因此可以用來任意地解釋各種事物。有時這一要素是有重量的,有時又沒有重量;有時它是自由之火,有時又說它與土素相化合成火;有時說它能通過容器壁的微孔,有時又說它不能透過;它能同時用來解釋鹼性和非鹼性、透明性和非透明性、有顏色和無色。它真是只變色蟲,每時每刻都在改變它的面貌。」 這年的9月5日,拉瓦錫向法國科學院提交了劃時代的《燃燒概論》,系統地闡述了燃燒的氧化學說,將燃素說倒立的化學正立過來。這本書後來被翻譯成多國語言,逐漸掃清了燃素說的影響。化學自此切斷了與古代煉丹術的聯系,揭掉了神秘和臆測的面紗,代之以科學的實驗和定量的研究。化學進入了定量化學(即近代化學)時期。所以我們說拉瓦錫是近代化學的奠基者。舍勒和普里斯特里先於拉瓦錫發現氧氣,但由於他們思維不夠廣闊,更多地只是關心具體物質的性質,沒有能沖破燃素說的束縛。與真理擦肩而過是很遺憾的。
拉瓦錫對化學的另一大貢獻是否定了古希臘哲學家的四元素說和三要素說,辨證地闡述了建立在科學實驗基礎上的化學元素的概念:「如果元素表示構成物質的最簡單組分,那麼目前我們可能難以判斷什麼是元素;如果相反,我們把元素與目前化學分析最後達到的極限概念聯系起來,那麼,我們現在用任何方法都不能再加以分解的一切物質,對我們來說,就算是元素了。」在1789年出版的歷時四年寫就的《化學概要》里,拉瓦錫列出了第一張元素一覽表,元素被分為四大類:
簡單物質,普遍存在於動物、植物、礦物界,可以看作是物質元素:光、熱、氧、氮、氫。簡單的非金屬物質,其氧化物為酸:硫、磷、碳、鹽酸素、氟酸素、硼酸素。簡單的金屬物質,被氧化後生成可以中和酸的鹽基:銻、銀、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢、鋅。簡單物質,能成鹽的土質:石灰、鎂土、鋇土、鋁土、硅土。拉瓦錫對燃素說和其它陳腐觀點的譏諷和批判是無情和激烈的。這使他在創建科學勛績的同時得罪了一大批同時代和老一輩的科學家。在《影響世界歷史的一百位人物》中,在許多有關歷史、科學史、化學史的書籍中,作者都對拉瓦錫總是突出自己的人格特點進行低調的描述和評價,指責他在《化學概要》里沒有提起舍勒和普里斯特里對他的啟示和幫助。但我們得看到,拉瓦錫確實具有非凡的科學洞察力和勇往直前的無畏精神。雖然不是他最先發現氧氣的製法,但他通過製取氧氣分析了空氣的組成,建立了燃燒的氧化學說。氧氣因此不同於其它氣體,被賦予非凡的科學意義。拉瓦錫十分勤奮,每天六點起床,從六點到八點進行實驗研究,八點到下午七點從事火葯局長或法國科學院院士的工作,七點到晚上十點,又專心從事他的科學研究。星期天不休息,專門進行一整天的實驗工作。拉瓦錫28歲結婚時,他的妻子只有14歲。他們一生沒有孩子,但生活非常愉快。她幫助拉瓦錫實驗,經常陪伴在他身邊。在拉瓦錫的著作里,有很多插圖都是他的妻子畫的。1789年法國大革命爆發,三年後拉瓦錫被解除了火葯局長的職務。1793年11月,國民議會下令逮捕舊王朝的包稅官。拉瓦錫由於曾經擔任過包稅官而自首入獄。極左派馬拉曾與拉瓦錫有過激烈的科學爭論,心存嫉恨,便誣陷拉瓦錫與法國的敵人有來往,犯有叛國罪,於1794年5月8日把他送上了斷頭台。對此,當時科學界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍義大利數學家拉格朗日痛心地說:「他們可以一瞬間把他的頭割下,而他那樣的頭腦一百年也許長不出一個來。」這時,拉瓦錫正當壯年,是51歲。
四、化學學科的發展前沿
中國運動醫學雜志000124 基因工程也叫遺傳工程(Genetic Engineering),是20世紀70年代在分子生物學發展的基礎上形成的新學科。基因工程就是在分子水平上,用人工方法提取(或合成)不同生物的遺傳物質,在體外切割、拼接和重新組成,然後通過載體把重組的DNA分子引入受體細胞,使外源DNA在受體細胞中進行復制與表達。按人們的需要產生不同的產物或定向地創造生物的新性狀,並使之穩定地遺傳給下代[1]。基因工程技術主要包括分離基因、純化基因和擴增基因的技術,其核心是分子克隆技術。它能幫助人們從各種復雜的生物體中分離出單一的基因,並把它純化,再把它大量擴增,用於研究。
20多年來,基因工程技術得到了迅速地發展,特別是限制性內切酶、DNA序列分析及DNA重組技術等三大技術的發現和應用,不僅把分子生物學提高到了基因水平,而且也把生物學與醫學中的其他學科引上基因研究的道路,並取得了許多揭示生命秘密和生命過程的重大成就 ......
⑥ 化學元素周期表是如何產生的 門捷列夫是在什麼情況下提出的
19世紀中期,俄國化學家門捷列夫制定了化學元素周期表
門捷列夫出生於1834年,他出生不久,父親就因雙目失明出外就醫,失去了得以維持家人生活的教員職位.門捷列夫14歲那年,父親逝世,接著火災又吞沒了他家中的所有財產,真是禍不單行.1850年,家境困頓的門捷列夫藉著微薄的助學金開始了他的大學生活,後來成了彼得堡大學的教授.
幸運的是,門捷列夫生活在化學界探索元素規律的卓絕時期.當時,各國化學家都在探索已知的幾十種元素的內在聯系規律.
1865年,英國化學家紐蘭茲把當時已知的元素按原子量大小的順序進行排列,發現無論從哪一個元素算起,每到第八個元素就和第一個元素衡搏鉛的性質相近.這很像音樂銀衫上的八度音循環,因此,他乾脆把元素的這種周期性叫做「八音律」,並據此畫出了標示元素關系的「八音律」表.
顯然,紐蘭茲已經下意識地摸到了「真理女神」的裙角,差點就揭示元素周期律了.不過,條件限制了他作進一步的探索,因為當時原子量的測定值有錯誤,而且他也沒有考慮到還有尚未發現的元素,只是機械地按當時的原子量大小將元素排列起來,所以他沒能揭示出元素之間的內在規律.
可見,任何科學真理的發現,都不會是一帆風順的,都會受到阻力,有些阻力甚至是人為的.當年,紐蘭茲的「八音律」在英國化學學會上受到了嘲弄,主持人以不無譏諷的口吻問道:「你為什麼不按元素的字母順序排列?」
門捷列夫顧不了這么多,他以驚人的洞察力投入了艱苦的探索.直到1869年,他將當時已知的仍種元素的主要性質和原子量,寫在咐好一張張小卡片上,進行反復排列比較,才最後發現了元素周期規律,並依此制定了元素周期表.
門捷列夫的元素周期律宣稱:把元素按原子量的大小排列起來,在物質上會出現明顯的周期性;原子量的大小決定元素的性質;可根據元素周期律修正已知元素的原子量.
門捷列夫元素周期表被後來一個個發現新元素的實驗證實,反過來,元素周期表又指導化學家們有計劃、有目的地尋找新的化學元素.至此,人們對元素的認識跨過漫長的探索歷程,終於進入了自由王國.
門捷列夫,這位化學巨人的元素周期表奠定了現代化學和物理學的理論基礎.
在他死後;人們格外懷念這位個子魁偉,留著長發,有著碧藍的眼珠、挺直的鼻子、寬廣的前額的化學家.他生前總是穿著自己設計的似乎有點古怪的衣服.上衣的口袋特別大,據說那是便於放下厚厚的筆記本——他一想到什麼,總是習慣地立即從衣袋裡掏出筆記本,把它順手記下.
門捷列夫生活上總是以簡朴為樂.即使是沙皇想接見他,他也事先聲明——平時穿什麼,接見時就穿什麼.對於衣服的式樣,他毫不在乎,說:「我的心思在周期表上,不在衣服上.」他的頭發式樣也很隨便.那時,男人們流行戴假發,對此,門捷列夫總是搖著頭說:「我喜歡我的真頭發.」
⑦ 化學是怎麼被發現的
土五種元素之說,把原來認為各種元素之間彼此孤立,每數到8個就和第一個元素的性質相近,德國化學家邁爾根據元素的物理性質及其他性質?古希臘人以為是水,再收起,而是像一支訓練有素的軍隊,任聖彼得堡大學教授.開始剪吧. 門捷列夫激動得雙手不斷顫抖著、火、氣四種元素,皺著眉頭地玩「牌」…… 冬去春來. 「安東:「根據元素原子量及其化學性質的近似性試排元素表.門捷列夫沒有在雜亂無章的元素卡片中找到內在的規律,他又坐到桌前擺弄起「紙牌」來了、再擺開,擺著,還是彼此間有著某種聯系呢,門捷列夫去德國深造.他把當時已發現的60多種元素按其原子量和性質排列成一張表、鐵、硫等.」 門捷列大不知疲倦地工作著.」 安東是門捷列夫教授家的忠實僕人.門捷列夫激動不已,人們才漸漸明白、化合物的化學式和主要性質,使化學研究從只限於對無數個別的零星事實作無規律的羅列中擺脫出來,按照嚴格的命令井然有序地排列著.1861年回國. 元素周期律一舉連中三元,元素不是一群烏合之眾,僕人為了安全起見,使人類認識到化學元素性質發生變化是由量變到質變的過程.16歲時,如金,門捷列夫終於在化學元素符號的排列中,門捷列夫像觸電似的站了起來、水. 在編寫無機化學講義時,門捷列夫發現這門學科的俄語教材都已陳舊. 「幫我把它剪開,怎麼排列的呢? 1834年2月7日,他邁進了聖彼得堡大學的圖書館,科學家已探知的元素有30多種,結果發現.同年. 「所有的卡片都要像這個格於一樣大小.門捷列夫深刻地了解這一點、木. 「這就是說. 人們自然會問,一邊動手在厚紙上畫出格子,夜以繼日地分析思考.筐里逐漸裝滿了卡片、能夠反映當代化學發展水平的無機化學教科書?當時俄羅斯科學家門捷列夫發現元素周期律,簡直著了迷,從任何一種元素算起.有一大!」門捷列夫站起來對僕人說?當時化學界發現的化學元索已達63種、原於量.夜深人靜.畢業後,然後擺放在一個寬大的實驗台上,他遇到了難題.」 1869年2月底,他不得不研究有關元素之間的內在聯系、土.」門捷列夫興奮地在室內踱著步子,他把這個規律稱為「八音律」,從而奠定了現代化學的基礎,沒有發現的元素還有多少種,然後?門捷列夫發現. 原來.按照什麼次序排列它們的位置呢、磷,決不止於四五種.他走出房門,迅速地抓起記事簿在上面寫道.門捷列夫把它們分成幾類,擺著,門捷列夫把元素卡片進行系統地整理.」 門捷列夫一邊吩咐僕人,古代中國則相信金宇宙萬物是由什麼組成的元素的原子量相等或相近的、火,進入聖彼得堡師范學院自然科學教育系學習,發現了元素具有周期性變化的規律,在他面前出現了完全沒有料到的現象,推開了門捷列夫書房的門.為了尋找元素的科學分類方法、銀.門捷列夫的家人看到一向珍惜時間的教授突然熱衷於「紙牌」感到奇怪,因而迫切需要有一本新的. 接下來的日子,我要在上面寫字,已發現的元素已達54種,莫名其妙地聳聳肩膀.到了近代.門捷列夫旁若無人,是把握該學科發展進程的最好方法. 研究某一學科的歷史. 這種想法激勵著年輕的門捷列夫,父親是中學校長.18世紀,元素的性質與它們的原子量呈周期性有關系. 門捷列夫是怎樣發現元素周期律的呢;而且,在數不盡的卷帙中逐一整理以往人們研究化學元素分類的原始資料…… 門捷列夫抓住了化學家研究元素分類的歷史脈絡?元素之間是孤零零地存在,收起,聖彼得堡大學主樓左側的的門捷列夫的居室仍然亮著燈光,性質相似相近:元素多種多樣,到19世紀,揭開了這個奧秘、互不相關的觀點徹底打破了:「到實驗室去找幾張厚紙,也制出了一個元素周期表,元素的性質和它們的原子量呈周期性的變化,伊萬諾維奇·門捷列夫誕生於西伯利亞的托波爾斯克,把筐也一起拿來.到了1869年底.他在每一張卡片上都寫上了元素名稱,集中精力研究物理化學.當門捷列夫編寫有關化學元素及其化合物性質的章節時,外文教科書也無法適應新的教學要求、氧,很快就拿來一卷厚紙,每一行元素的性質都是按照原子量的增大而從上到下地逐漸變化著,每天手拿元素卡片像玩紙牌那樣,門捷列夫已經積累了關於元素化學組成和性質的足夠材料
⑧ 是誰使化學成為一門獨立的學科
道爾頓和阿伏加德羅
定量化學時期出現後,原子,分子理論建立了豎啟,化學才能算是一門真正地科學
自從用原子-分子論來研究化學,化學才真正被確立為一門科學。
19世紀初,英國化學家道爾頓提出近代原子學說,接著義大利科學家阿伏加德羅提出分子概念。
所以應該是19世紀初,奠基人為英國化學家道爾頓和義大利科學家阿伏加德羅。
化學的歷史淵源非常古老,可以說從人類學會使用火,就開始了最早的化學實踐活動。我們的祖先鑽木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驅趕猛獸,充分利用燃燒時的發光發熱現象。當時這只是一種經驗的積累。化學知識的形成、化學的發展經歷了漫長而曲折的道路。它伴隨著人類社會的進步而發展,是社會發展的必然結果。而它的發展,又促進生產力的發展,推動歷史的前進。化學的發展,主要經歷以下幾個時期:
(一)化學的萌芽時期:從遠古到公元前1500年,人類學會在熊熊的烈火中由黏土製出陶器、由礦石燒出金屬,學會從穀物釀造出酒、給絲麻等織物染上顏色,這些都是在實踐經驗的直接啟發下經過長期摸索而來的最早的化學工藝,但還沒有形成化學知識,只是化學的萌芽時期。
(二)煉丹和醫葯化學時期:約從公元前1500年到公元1650年,化學被煉丹術、煉金術所控制。為求得長生不老的仙丹或象徵富貴的黃金,煉丹家和煉金術士們開始了最早的化學實驗,而後記載、總結煉丹術的書籍也相繼出現。雖然煉丹家、煉金術士們都以失敗而告終,但他們在煉制長生不老葯的過程中,在探索「點石成金」的方法中實現了物質間用人工方法進行的相互轉變,積累了許多物質發生化學變化的條件和現象,為化學的發展積累了豐富的實踐經驗。當時出現的「化學」一詞,其含義便是「煉金術」。但隨著煉丹術、煉金術的衰落,人們更多地看到它荒唐的一面,化學方法轉而在醫葯和冶金方面得到正當發揮,中、外葯物學和冶金學的發展為化學成為一門科學准備了豐富的素材。
(三)燃素化學時期:這個時期從1650年到1775年,是近代化學的孕育時期。隨著冶金工業和實驗室經驗的積累,人們總結感性知識,進行化學變化的理論研究,使化學成為自然科學的一個分支。這一階段開始的標志是英國化學家波義耳為化學元素指明余纖如科學的概念。繼之,化學又借燃素說從煉金術中解放出來。燃素說認為可燃物能夠燃燒是因為它含有燃素,燃燒過程是可燃物中燃素放出的過程,盡管這個理論是錯誤的,但它把大量的化學事實統一在一個概念之下,解釋了許多化學現象。在燃素說流行的一百多年間,化學家為解釋各種現象,做了大量的實驗,發現多種氣體的存在,積累了更多關於物質轉化的新知識。特別是燃素說,認為化學反應是一種物質轉移到另一種物質的過程,化學反應中物質守恆,這些觀點奠定了近代化學思維的基礎。這一時期,不僅從科學實踐上,還從思想上為近代化學的發展做了准備,這一時期成為近代化學的孕育時期。
(四)定量化學時期:這個時期從1775年到1900年,是近代化學發展的時期。1775年前後,拉瓦錫用定量化學實豎行驗闡述了燃燒的氧化學說,開創了定量化學時期,使化學沿著正確的軌道發展。19世紀初,英國化學家道爾頓提出近代原子學說,接著義大利科學家阿伏加德羅提出分子概念。自從用原子-分子論來研究化學,化學才真正被確立為一門科學。這一時期,建立了不少化學基本定律。俄國化學家門捷列夫發現元素周期律,德國化學家李比希和維勒發展了有機結構理論,這些都使化學成為一門系統的科學,也為現代化學的發展奠定了基礎。
(五)科學相互滲透時期:這個時期基本上從20世紀初開始,是現代化學時期。20世紀初,物理學的長足發展,各種物理測試手段的涌現,促進了溶液理論、物質結構、催化劑等領域的研究,尤其是量子理論的發展,使化學和物理學有了更多共同的語言,解決了化學上許多未決的問題,物理化學、結構化學等理論逐步完善。同時,化學又向生物學和地質學等學科滲透,使過去很難解決的蛋白質、酶等結構問題得到深入的研究,生物化學等得到快速的發展。
誠然,科學的發展是沒有止境的,因而化學的發展也決不會停滯不前。
⑨ 化學是怎麼樣形成的呢
化學的歷史淵源非常古老,可以說從人類學會使用火,就開始了最早的化學實踐活動。我們的祖先鑽木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驅趕猛獸,充分利用燃燒時的發光發熱現象。當時這只是一種經驗的積累。化學知識的形成、化學的發展經歷了漫長而曲折的道路。它伴隨著人類社會的進步而發展,是社會發展的必然結果。而它的發展,又促進生產力的發展,推動歷史的前進。化學的發展,主要經歷以下幾個時期:萌芽時期從遠古到公元前1500年,人類學會在熊熊的烈火中由黏土製出陶器、由礦石燒出金屬,學會從穀物釀造出酒、給絲麻等織物染上顏色,這些都是在實踐經驗的直接啟發下經過長期摸索而來的最早的化學工藝,但還沒有形成化學知識,只是化學的萌芽時期。古時候,原始人類為了他們的生存,在與自然界的種種災難進行抗爭中,發現和利用了火。原始人類從用火之時開始,由野蠻進入文明,同時也就開始了用化學方法認識和改造天然物質。燃燒就是一種化學現象。(火的發現和利用,改善了人類生存的條件,並使人類變得聰明而強大。)掌握了火以後,人類開始食用熟食;繼而人類又陸續發現了一些物質的變化,如發現在翠綠色的孔雀石等銅礦石上面燃燒炭火,會有紅色的銅生成。在中國,春秋戰國由青銅社會開始轉型,鐵器牛耕引發的社會變革推動了化學的發展。[1]這樣,人類在逐步了解和利用這些物質的變化的過程中,製得了對人類具有使用價值的產品。人類逐步學會了制陶、冶煉;以後又懂得了釀造、染色等等。這些由天然物質加工改造而成的製品,成為古代文明的標志。在這些生產實踐的基礎上,萌發了古代化學知識。丹葯時期約從公元前1500年到公元1650年,化學被煉丹術、煉金術所控制。為求得長生不老的仙丹或象徵富貴的黃金,煉丹家和煉金術士們開始了最早的化學實驗,而後記載、總結煉丹術的書籍也相繼出現。雖然煉丹家、煉金術士們都以失敗而告終,但他們在煉制長生不老葯的過程中,在探索「點石成金」的方法中實現了物質間用人工方法進行的相互轉變,積累了許多物質發生化學變化的條件和現象,為化學的發展積累了豐富的實踐經驗。當時出現的「化學」一詞,其含義便是「煉金術」。但隨著煉丹術、煉金術的衰落,人們更多地看到它荒唐的一面,實際上,化學方法轉而在醫葯和冶金方面得到正當發揮,中、外葯物學和冶金學的發展為化學成為一門科學准備了豐富的素材。與此同時,進一步分類研究了各種物質的性質,特別是相互反應的性能。這些都為近代化學的產生奠定了基礎,許多器具和方法經過改進後,仍然在今天的化學實驗中沿用。煉丹家在實驗過程中發明了火葯,發現了若干元素,製成了某些合金,還制出和提純了許多化合物,這些成果我們至今仍在利用。燃素時期這個時期從1650年到1775年,是近代化學的孕育時期。隨著冶金工業和實驗室經驗的積累,人們總結感性知識,進行化學變化的理論研究,使化學成為自然科學的一個分支。這一階段開始的標志是英國化學家波義耳為化學元素指明科學的概念。繼之,化學又借燃素說從煉金術中解放出來。燃素說認為可燃物能夠燃燒是因為它含有燃素,燃燒過程是可燃物中燃素放出的過程,盡管這個理論是錯誤的,但它把大量的化學事實統一在一個概念之下,解釋了許多化學現象。在燃素說流行的一百多年間,化學家為解釋各種現象,做了大量的實驗,發現多種氣體的存在,積累了更多關於物質轉化的新知識。特別是燃素說,認為化學反應是一種物質轉移到另一種物質的過程,化學反應中物質守恆,這些觀點奠定了近代化學思維的基礎。這一時期,不僅從科學實踐上,還從思想上為近代化學的發展做了准備,這一時期成為近代化學的孕育時期。16世紀開始,歐洲工業生產蓬勃興起,推動了醫葯化學和冶金化學的創立和發展。使煉金術轉向生活和實際應用,繼而更加註意物質化學變化本身的研究。在元素的科學概念建立後,通過對燃燒現象的精密實驗研究,建立了科學的氧化理論和質量守恆定律,隨後又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,為化學進一步科學的發展奠定了基礎。發展期這個時期從1775年到1900年,是近代化學發展的時期。1775年前後,拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說,開創了定量化學時期,使化學沿著正確的軌道發展。19世紀初,英國化學家道爾頓提出近代原子學說,突出地強調了各種元素的原子的質量為其最基本的特徵,其中量的概念的引入,是與古代原子論的一個主要區別。近代原子論使當時的化學知識和理論得到了合理的解釋,成為說明化學現象的統一理論。接著義大利科學家阿伏加德羅提出分子概念。自從用原子-分子論來研究化學,化學才真正被確立為一門科學。這一時期,建立了不少化學基本定律。俄國化學家門捷列夫發現元素周期律,德國化學家李比希和維勒發展了有機結構理論,這些都使化學成為一門系統的科學,也為現代化學的發展奠定了基礎。19世紀下半葉,熱力學等物理學理論引入化學之後,不僅澄清了化學平衡和反應速率的概念,而且可以定量地判斷化學反應中物質轉化的方向和條件。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學和化學動力學的理論基礎。物理化學的誕生,把化學從理論上提高到一個新的水平。通過對礦物的分析,發現了許多新元素,加上對原子分子學說的實驗驗證,經典性的化學分析方法也有了自己的體系。草酸和尿素的合成、原子價概念的產生、苯的六環結構和碳價鍵四面體等學說的創立、酒石酸拆分成旋光異構體,以及分子的不對稱性等等的發現,導致有機化學結構理論的建立,使人們對分子本質的認識更加深入,並奠定了有機化學的基礎。現代時期二十世紀的化學是一門建立在實驗基礎上的科學,實驗與理論一直是化學研究中相互依賴、彼此促進的兩個方面。進入20世紀以後,由於受到自然科學其他學科發展的影響,並廣泛地應用了當代科學的理論、技術和方法,化學在認識物質的組成、結構、合成和測試等方面都有了長足的進展,而且在理論方面取得了許多重要成果。在無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大分支學科的基礎上產生了新的化學分支學科。近代物理的理論和技術、數學方法及計算機技術在化學中的應用,對現代化學的發展起了很大的推動作用。19世紀末,電子、X射線和放射性的發現為化學在20世紀的重大進展創造了條件。在結構化學方面,由於電子的發現開始並確立的現代的有核原子模型,不僅豐富和深化了對元素周期表的認識,而且發展了分子理論。應用量子力學研究分子結構。從氫分子結構的研究開始,逐步揭示了化學鍵的本質,先後創立了價鍵理論、分子軌道理論和配位場理論。化學反應理論也隨著深入到微觀境界。應用X射線作為研究物質結構的新分析手段,可以洞察物質的晶體化學結構。測定化學立體結構的衍射方法,有X射線衍射、電子衍射和中子衍射等方法。其中以X射線衍射法的應用所積累的精密分子立體結構信息最多。研究物質結構的譜學方法也由可見光譜、紫外光譜、紅外光譜擴展到核磁共振譜、電子自選共振譜、光電子能譜、射線共振光譜、穆斯堡爾譜等,與計算機聯用後,積累大量物質結構與性能相關的資料,正由經驗向理論發展。電子顯微鏡放大倍數不斷提高,人們可以直接觀察分子的結構。經典的元素學說由於放射性的發現而產生深刻的變革。從放射性衰變理論的創立、同位素的發現到人工核反應和核裂變的實現、氘的發現、中子和正電子及其它基本粒子的發現,不僅是人類的認識深入到亞原子層次,而且創立了相應的實驗方法和理論;不僅實現了古代煉丹家轉變元素的思想,而且改變了人的宇宙觀。作為20世紀的時代標志,人類開始掌握和使用核能。放射化學和核化學等分支學科相繼產生,並迅速發展;同位素地質學、同位素宇宙化學等交叉學科接踵誕生。元素周期表擴充了,已有109號元素,並且正在探索超重元素以驗證元素「穩定島假說」。與現代宇宙學相依存的元素起源學說和與演化學說密切相關的核素年齡測定等工作,都在不斷補充和更新元素的觀念。酚醛樹脂的合成,開辟了高分子科學領域。20世紀30年代聚醯胺纖維的合成,使高分子的概念得到廣泛的確認。後來,高分子的合成、結構和性能研究、應用三方面保持互相配合和促進,使高分子化學得以迅速發展。各種高分子材料合成和應用,為現代工農業、交通運輸、醫療衛生、軍事技術,以及人們衣食住行各方面,提供了多種性能優異而成本較低的重要材料,成為現代物質文明的重要標志。高分子工業發展為化學工業的重要支柱。20世紀是有機合成的黃金時代。化學的分離手段和結構分析方法已經有了很大發展,許多天然有機化合物的結構問題紛紛獲得圓滿解決,還發現了許多新的重要的有機反應和專一性有機試劑,在此基礎上,精細有機合成,特別是在不對稱合成方面取得了很大進展。一方面,合成了各種有特種結構和特種性能的有機化合物;另一方面,合成了從不穩定的自由基到有生物活性的蛋白質、核酸等生命基礎物質。有機化學家還合成了有復雜結構的天然有機化合物和有特效的葯物。這些成就對促進科學的發展起了巨大的作用;為合成有高度生物活性的物質,並與其他學科協同解決有生命物質的合成問題及解決前生命物質的化學問題等,提供了有利的條件。20世紀以來,化學發展的趨勢可以歸納為:由宏觀向微觀、由定性向定量、由穩定態向亞穩定態發展,由經驗逐漸上升到理論,再用於指導設計和開拓創新的研究。一方面,為生產和技術部門提供盡可能多的新物質、新材料;另一方面,在與其它自然科學相互滲透的進程中不斷產生新學科,並向探索生命科學和宇宙起源的方向發展。希望能夠幫到你。。。
⑩ 生命的「化學起源說」是怎麼證實的
時至今日,在關於生命起源的問題上,研究取得的最重大的進展,就是用實驗支持、證實了生命的「化學起源說」。
1953年,美國芝加哥大學年輕的畢業生米勒,在龍瑞教授指導下,設計和研製出一個模擬原始地球情況的實驗裝置。他把甲烷、氨、水蒸氣、氫氣的混合體裝在這個封閉的裝置內,經過連續一周的火花放電,得到11種氨基酸和其他有機物,即合成了生物小分子。
生物小分子一般是指分子量在1000以下的氨基酸、脂肪、單糖等。這個實驗是生命起源研究史上一個關鍵性實驗。正是這個實驗,提供了幾十億年前,原始地球上合成有機物的生動圖景。關於生命的「化學起源說」,是在100多年前恩格斯提出來的。他總結當時自然科學的成就,提出了三個極為重要的論點:
①生命起源是一個十分漫長的過程,地球上的生命不可能從非生命物質中突然產生。
②生命的起源必然是經過化學途徑實現的。
③生命是蛋白體的存在方式。如果有一天用化學方法製造蛋白體成功了,那麼它們一定會顯示生命現象,進行新陳代謝,雖然可能是很微弱的和短暫的。
「化學起源說」是對當時人類認識生命起源的科學總結,米勒的實驗證實了它的基本思想,也深化了它的基本思想。
米勒和奧吉爾在《地球上生命的起源》一書中,以實驗為依據,明確地指出生命是在地球上發生的,所有生命都具有共同的基本成分和性質,都有共同的生物合成途徑。
米勒的發現打開了生命之謎的大門,成為20世紀最重大的發現之一。
在米勒之後的1959年,德國兩位科學家也做了類似的實驗,所不同的是,他們是用紫外線來模擬地球誕生之初的太陽輻射,結果也得到了氨基酸。這個實驗又證明,只要有能量輻射,就能使宇宙中的一些構成有機分子的原子靠攏,並合成氨基酸。
在米勒實驗的啟發下,到1970年為止,世界各國已先後在實驗室人工合成了21種氨基酸。
實驗的成功,又促使科學家進一步思考:能否人工合成比氨基酸更高級的生命物質?
1961年,美國生化學家奧羅捷足先登,用無機物首次合成了嘌呤和核糖,把生命物質的合成向前推進了一大步;中國科學家後來居上,在人工合成生命物質方面,從1961年開始走在世界前列。這一年,中國科學家開始了那時惟一知道其結構的蛋白質——牛胰島素的人工合成。經過4年探索,1965年合成了牛胰島素,也就是人工合成了一種含有51種氨基酸的、具有生物學活性的蛋白質。1981年,中國科學家又取得震驚世界的重大研究成果,即人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸。這是世界上最早人工合成與天然分子相同的核糖核酸。將這種核糖核酸摻到蛋白質中,它立即顯示出生物活性,進一步證實了生命起源於地球的化學演化過程。
人類認識到並證實地球上的生命來源於無機界,無機物完全可以通過化學演化,演化出有機物來。然而,這個認識並不是輕而易舉和一帆風順得來的,它經歷了非常漫長的探索過程,也走過非常曲折的道路。