❶ 化學的起源的簡介
化學起源說將生命的起源分為四個階段。
第一個階段
從無機小分子生成有機小分子的階段,即生命起源的化學進化過程是在原始的地球條件下進行的,這一過程教材中已有敘述,這里不再重復。需要著重指出的是米勒的模擬實驗。在這個實驗中,一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋,其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等「還原性大氣」。米勒先給燒瓶加熱,使水蒸汽在管中循環,接著他通過兩個電極放電產生電火花,模擬原始天空的閃電,以激發密封裝置中的不同氣體發生化學反應,而球型空間下部連通的冷凝管讓反應後的產物和水蒸汽冷卻形成液體,又流回底部的燒瓶,即模擬降雨的過程。經過一周持續不斷的實驗和循環之後。米勒分析其化學成分時發現,其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內的各種新的有機化合物,同時還形成了氰氫酸,而氰氫酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是組成核苷酸的基本單位。米勒的實驗試圖向人們證實,生命起源的第一步,從無機小分子物質形成有機小分子物質,在原始地球的條件下是完全可能實現的。
第二個階段
從有機小分子物質生成生物大分子物質。這一過程是在原始海洋中發生的,即氨基酸、核苷酸等有機小分子物質,經過長期積累,相互作用,在適當條件下(如黏土的吸附作用),通過縮合作用或聚合作用形成了原始的蛋白質分子和核酸分子。
第三個階段
從生物大分子物質組成多分子體系。這一過程是怎樣形成的呢?前蘇聯學者奧巴林提出了團聚體假說,他通過實驗表明,將蛋白質、多肽、核酸和多糖等放在合適的溶液中,它們能自動地濃縮聚集為分散的球狀小滴,這些小滴就是團聚體。奧巴林等人認為,團聚體可以表現出合成、分解、生長、生殖等生命現象。例如,團聚體具有類似於膜那樣的邊界,其內部的化學特徵顯著地區別於外部的溶液環境。團聚體能從外部溶液中吸入某些分子作為反應物,還能在酶的催化作用下發生特定的生化反應,反應的產物也能從團聚體中釋放出去。另外,有的學者還提出了微球體和脂球體等其他的一些假說,以解釋有機高分子物質形成多分子體系的過程。
第四個階段
有機多分子體系演變為原始生命。這一階段是在原始的海洋中形成的,是生命起源過程中最復雜和最有決定意義的階段。目前,人們還不能在實驗室里驗證這一過程。
❷ 化學的歷史由來
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。
化學在發展過程中,依照所研究的分子類別和研究手段、目的、任務的不同,派生出不同層次的許多分支。
在20世紀20年代以前,化學傳統地分為無機化學、有機化學、物理化學和分析化學四個分支。20年代以後,由於世界經濟的高速發展,化學鍵的電子理論和量子力學的誕生、電子技術和計算機技術的興起,化學研究在理論上和實驗技術上都獲得了新的手段。
導致這門學科從30年代以來飛躍發展,出現了嶄新的面貌。化學內容一般分為生物化學、有機化學、高分子化學、應用化學和化學工程學、物理化學、無機化學等七大類共80項,實際包括了七大分支學科。
(2)怎麼出現的化學擴展閱讀
化學起源說將生命的起源分為四個階段。
第一個階段
從無機小分子生成有機小分子的階段,即生命起源的化學進化過程是在原始的地球條件下進行的。需要著重指出的是米勒的模擬實驗。在這個實驗中,一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋,其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等「還原性大氣」。
米勒分析其化學成分時發現,其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內的各種新的有機化合物,同時還形成了氰氫酸,而氰氫酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是組成核苷酸的基本單位。
米勒的實驗試圖向人們證實,生命起源的第一步,從無機小分子物質形成有機小分子物質,在原始地球的條件下是完全可能實現的。
第二個階段
從有機小分子物質生成生物大分子物質。這一過程是在原始海洋中發生的,即氨基酸、核苷酸等有機小分子物質,經過長期積累,相互作用,在適當條件下(如黏土的吸附作用),通過縮合作用或聚合作用形成了原始的蛋白質分子和核酸分子。
第三個階段
從生物大分子物質組成多分子體系。這一過程是怎樣形成的?前蘇聯學者奧巴林提出了團聚體假說,他通過實驗表明,將蛋白質、多肽、核酸、明膠、阿拉伯膠和多糖等放在合適的溶液中,它們能自動地濃縮聚集為分散的球狀小滴,這些小滴就是團聚體。
第四個階段
有機多分子體系演變為原始生命,包括以生化系統和遺傳系統的建立為標志的細胞的誕生。這一階段是在原始海洋中形成的,是生命起源過程中最復雜和最有決定意義的階段。目前,人們還不能在實驗室里驗證這一過程。
❸ 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。
❹ 化學的由來是什麼
在中國,「化學」一詞最早出現在1857年墨海書館出版的期刊《六合叢談》[4] 。偉烈亞力提及王韜在其日記中記載了從戴德生處聽聞的「化學」一詞[5][6]。一般認為中文中的「化學」一詞是徐壽翻譯英國人的書《化學鑒原》一書時發明的。
「化學」一詞被介紹到日本,取代了原先日語中的譯法「舍密」[7][4]
《化學鑒原》是我國清代化學家徐壽參考英國一本教科書《Well『s Principles of Chemistry》一書的無機化學部分所翻譯的。該書是「Well』s科學叢書(Well's Scientific Series)」系列之中的一種,由英國韋而司(當時譯名)撰、英國傅蘭雅口譯、中國無錫徐壽筆錄而成。
本書成書於1871年(清朝同治10年),是中國第一本近代化學理論教科書,是《無機化學》的老祖宗。
如《化學鑒原》是晚清中國譯介的第一部比較系統的西方化學著作;《三角數理》是晚清譯介的三角學名著;《微積溯源》為19世紀中國介紹微積分的代表作之一;《代數學》是系統介紹代數知識的著作;《電學》是晚清所譯影響最大、流傳最廣的電學書籍。關於地質氣象學的有《金石識別》、《地學淺識》、《風雨表說》等書,其中1883年出版的《化學求數》,有15卷276章,插圖186幅,1146頁,堪稱煌煌巨制。《合數術》(關於對數造表法)、《決疑數學》(關於概率論)等,較早地將對數、概率論等介紹到中國。同屬基礎科學類的還有《聲學》、《光學》等書。
江南製造局翻譯館的基礎科學譯著對中國的近代科學產生了重要的影響,翻譯館編譯的《化學鑒原》中的65個化學元素漢譯名,其中36個漢譯名一直沿用至今,是中國最早翻譯的化學元素漢譯名。我國近代著名學者梁啟超在《讀西學書法》中,高度評價了《化學鑒原》。他認為「《化學鑒原》與《續編》、《補編》合為一書,譯出之化學書最有條理者也……視製造局之取羅馬字第一音,而加金石偏旁以示識別,其精審不逮遠矣」。
❺ 誰有關於化學學科起源的介紹
一、化學的前奏
1.人類文明的起點——火的利用
在幾百萬年以前,人類過著極其簡單的原始生活,靠狩獵為生,吃
的是生肉和野果。根據考古學家的考證,至少在距今50
萬年以前,可以
找到人類用火的證據,即北京周口店北京猿人生活過的地方發現了經火
燒過的動物骨骼化石。
有了火,原始人從此告別了茹毛飲血的生活。吃了熟食後人類增進
了健康,智力也有所發展,提高了生存能力。
後來,人們又學會了摩擦生火和鑽木取火,這樣,火就可以隨身攜
帶了。於是,人們不再是火種的看管者,而成了能夠駕馭火的造火者。
火是人類用來發明工具和創造財富的武器,利用火能夠產生各種各
樣化學反應這個特點,人類開始了制陶、冶金、釀造等工藝,進入了廣
闊的生產、生活天地。
2.歷史悠久的工藝——制陶
陶器是什麼時候產生的,已很難考證。對陶器的由來,說法不一,
有人推測:人類最原始的生活用容器是用樹枝編成的,為了使它耐火和
緻密無縫,往往在容器的內外抹上一層粘土。這些容器在使用過程中,
偶爾會被火燒著,其中的樹枝都被燒掉了,但粘土不會著火,不但仍舊
保留下來,而且變得更堅硬,比火燒前更好用。這一偶然事件卻給人們
很大啟發。後來,人們乾脆不再用樹枝做骨架,開始有意識地將粘土搗
碎,用水調和,揉捏到很軟的程度,再塑造成各種形狀,放在太陽光底
下曬干,最後架在篝火上燒製成最初的陶器。
大約距今
1
萬年以前,中國開始出現燒制陶器的窯,成為最早生產
陶器的國家。陶器的發明,在製造技木上是一個重大的突破。制陶過程
改變了粘土的性質,使粘土的成分二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣(gài)、
氧化鎂(měi)等在燒制過程中發生了一系列的化學變化,使陶器具備了防
水耐用的優良性質。因此陶器不但有新的技術意義,而且有新的經濟意
又。它使人們處理食物時增添了蒸煮的辦法,陶制的紡輪、陶刀、陶挫
等工具也在生產中發揮了重要的作用,同時陶制儲存器可以使穀物和水
便於存放。因此,陶器很快成為人類生活和生產的必需品,特別是定居
下來從事農業生產的人們更是離不開陶器。
3.冶金化學的興起
在新石器時代後期,人類開始使用金屬代替石器製造工具。使用得
最多的是紅銅。但這種天然資源畢竟有限,於是,產生了從礦石冶煉金
屬的冶金學。最先冶煉的是銅礦,約公元前3800
年,伊朗就開始將銅礦
石(孔雀石)和木炭混合在一起加熱,得到了金屬銅。純銅的質地比較軟,
用它製造的工具和兵器的質量都不夠好。在此基礎上改進後,便出現了
青銅器。
到了公元前3000~前2500
年,除了冶煉銅以外,又煉出了錫(xī)
和鉛(qiān)兩種金屬。往純銅中摻入錫,可使銅的熔點降低到800℃左
右,這樣一來,鑄造起來就比較容易了。銅和錫的合金稱為青銅(有時也
含有鉛),它的硬度高,適合製造生產工具。青銅做的兵器,硬而鋒利,
青銅做的生產工具也遠比紅銅好,還出現了青銅鑄造的銅幣。中國在鑄
造青銅器上有過很大的成就,如殷朝前期的「司母戊」鼎。它是一種禮
器,是世界上最大的出土青銅器。又如戰國時的編鍾,稱得上古代在音
樂上的偉大創造。因此,青銅器的出現,推動了當時農業、兵器、金融、
藝術等方面的發展,把社會文明向前推進了一步。
世界上最早煉鐵和使用鐵的國家是中國、埃及和印度,中國在春秋
時代晚期(公元前
6
世紀)已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時候用木炭煉
鐵,木炭不完全燃燒產生的一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵還原為金屬
鐵。鐵被廣泛用於製造犁鏵、鐵■(一種鋤草工具)、鐵錛等農具以及鐵
鼎等器物,當然也用於製造兵器。到了公元前8~前
7
世紀,歐洲等才相
繼進入了鐵器時代。由於鐵比青銅更堅硬,煉鐵的原料也遠比銅礦豐富,
在絕大部分地方,鐵器代替了青銅器。
4.中國的重大貢獻——火葯和造紙
黑火葯是中國古代四大發明之一。為什麼要把它叫做「黑火葯」呢?
這還要從它所用的原料談起。火葯的三種原料是硫磺、硝(xiāo)石和木
炭。木炭是黑色的,因此,製成的火葯也是黑色的,叫黑火葯。火葯的
性質是容易著火,因此可以和火聯系起來,但是這個「葯」字又怎樣理
解呢?原來,硫磺和硝石在古代都是治病用的葯,因此,黑火葯便可理
解為黑色的會著火的葯。
火葯的發明與中國西漢時期的煉丹術有關,煉丹的目的是尋求長生
不老的葯,在煉丹的原料中,就有硫磺和硝石。煉丹的方法是把硫磺和
硝石放在煉丹爐中,長時間地用火煉制。在許多次煉丹過程中,曾出現
過一次又一次地著火和爆炸現象,經過這樣多次試驗終於找到了配製火
葯的方法。
黑火葯發明以後就與煉丹脫離了關系,一直被用在軍事上。古代人
打仗,近距離時用刀槍,遠距離時用弓箭。有了黑火葯以後,從宋朝開
始,便出現了各種新式武器,例如用弓發射的火葯包。火葯包有火球和
火蒺藜兩種,用火將葯線點著,把火葯包拋出去,利用燃燒和爆炸殺傷
對方。
大約在公元
8
世紀,中國的煉丹術傳到了阿拉伯,火葯的配製方法
也傳了過去,後來又傳到了歐洲。這樣,中國的火葯成了現代炸葯的「老
祖宗」。這是中國的偉大發明之一。
紙是人類保存知識和傳播文化的工具,是中華民族對人類文明的重
大貢獻。在使用植物纖維製造的紙以前,中國古代傳播文字的方法主要
有:在甲骨(烏龜的腹甲和牛骨)上刻字,即所謂的甲骨文;甲骨數量有
限,後來改在竹簡或木簡上刻字。可是,孔子寫的《論語》所用的竹簡
之多,份量之重是可想而知的;另外,用絲織成帛(bó),也可以用來寫
字,但大量生產帛卻是難以做到的。最後才有了用植物纖維製造的紙,
一直流傳到今天。
1957
年
5
月,中國考古工作者在陝西省西安市灞(bà)橋的一座古代
墓葬中發現一些米黃色的古紙。經鑒定這種紙主要由大麻纖維製造,其
年代不會晚於漢武帝(公元前156~公元前87
年),這是現存的世界上最
早的植物纖維紙。
提起紙的發明,人們都會想起蔡倫。他是漢和帝時的中常侍。他看
到當時寫字用的竹簡太笨重,便總結了前人造紙的經驗,帶領工匠用樹
皮、麻頭、破布、破魚網等做原料,先把它們剪碎或切斷,放在水裡長
時間浸泡,再搗爛成為漿狀物,然後在席子上攤成薄片,放在太陽底下
曬干,便製成了紙。它質薄體輕,適合寫字,很受歡迎。
造紙是一個極其復雜的化學工藝,它是廣大勞動人民智慧的產物。
實際上,蔡倫之前已經有紙了,因此,蔡倫只能算是造紙工藝的改良者。
5.煉丹術與煉金術
當封建社會發展到一定的階段,生產力有了較大提高的時候,統治
階級對物質享受的要求也越來越高,皇帝和貴族自然而然地產生了兩種
奢望:第一是希望掌握更多的財富,供他們享樂;第二,當他們有了巨
大的財富以後,總希望永遠享用下去。於是,便有了長生不老的願望。
例如,秦始皇統一中國以後,便迫不及待地尋求長生不老葯,不但讓徐
福等人出海尋找,還召集了一大幫方士(煉丹家)日日夜夜為他煉制丹砂
——長生不老葯。
煉金家想要點石成金(即用人工方法製造金銀)。他們認為,可以通
過某種手段把銅、鉛、錫、鐵等賤金屬轉變為金、銀等貴金屬。像希臘
的煉金家就把銅、鉛、錫、鐵熔化成一種合金,然後把它放入多硫化鈣
溶液中浸泡。於是,在合金錶面便形成了一層硫化錫,它的顏色酷似黃
金(現在,金黃色的硫化錫被稱為金粉,可用作古建築等的金色塗料)。
這祥,煉金家主觀地認為「黃金」已經煉成了。實際上,這種僅從表面
顏色而不從本質來判斷物質變化的方法,是自欺欺人。他們從未達到過
「點石成金」的目的。
虔誠的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達到,但是他們辛勤的勞動
並沒有完全白費。他們長年累月置身在被毒氣、煙塵籠罩的簡陋的「化
學實驗室」中,應該說是第一批專心致志地探索化學科學奧秘的「化學
家」。他們為化學學科的建立積累了相當豐富的經驗和失敗的教訓,甚
至總結出一些化學反應的規律。例如中國煉丹家葛洪從煉丹實踐中提
出:「丹砂(硫化汞)燒之成水銀,積變(把硫和水銀二者放在一起)又還
成(交成)丹砂。」這是一種化學變化規律的總結,即「物質之間可以用
人工的方法互相轉變」。
煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學實驗,必定需要
大批實驗器具,於是,他們發明了蒸餾器、熔化爐、加熱鍋、燒杯及過
濾裝置等。他們還根據當時的需要,製造出很多化學葯劑、有用的合金
或治病的葯,其中很多都是今天常用的酸、鹼和鹽。為了把試驗的方法
和經過記錄下來,他們還創造了許多技術名詞,寫下了許多著作。正是
這些理論、化學實驗方法、化學儀器以及煉丹、煉金著作,開挖了化學
這門科學的先河。
從這些史實可見,煉丹家和煉金家對化學的興起和發展是有功績
的,後世之人決不能因為他們「追求長生不老和點石成金」而嘲弄他們,
應該把他們敬為開拓化學科學的先驅。因此,在英語中化學家(chemist)
與煉金家(alchemist)兩個名詞極為相近,其真正的含義是「化學源於煉
金術」。
二、創建近代化學理論
——探索物質結構
世界是由物質構成的,但是,物質又是由什麼組成的呢?最早嘗試
解答這個問題的是我國商朝末年的西伯昌(約公元前1140
年),他認為:
「易有太極,易生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦。」以陰陽八卦來解
釋物質的組成。
約公元前1400
年,西方的自然哲學提出了物質結構的思想。希臘的
泰立斯認為水是萬物之母;黑拉克里特斯認為,萬物是由火生成的;亞
里士多德在《發生和消滅》一書中論證物質構造時,以四種「原性」作
為自然界最原始的性質,它們是熱、冷、干、濕,把它們成對地組合起
來,便形成了四種「元素」,即火、氣、水、土,然後構成了各種物質。
上面這些論證都未能觸及物質結構的本質。在化學發展的歷史上,
是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。
人類對物質結構的認識是永無止境的,物質是由元素構成的,那麼,
元素又是由什麼構成的呢?1803
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。
原子學說成功地解釋了不少化學現象。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。
三、現代化學的興起
19
世紀末,物理學上出現了三大發現,即
X
射線、放射性和電子。
這些新發現猛烈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。
在量子力學建立的基礎上發展起來的化學鍵(分子中原子之間的結
合力)理論,使人類進一步了解了分子結構與性能的關系,大大地促進了
化學與材料科學的聯系,為發展材料科學提供了理論依據。
化學與社會的關系也日益密切。化學家們運用化學的觀點來觀察和
思考社會問題,用化學的知識來分析和解決社會問題,例如能源危機、
糧食問題、環境污染等。
化學與其他學科的相互交叉與滲透,產生了很多邊緣學科,如生物
化學、地球化學、宇宙化學、海洋化學、大氣化學等等,使得生物、電
子、航天、激光、地質、海洋等科學技術迅猛發展。
化學也為人類的衣、食、住、行提供了數不清的物質保證,在改善
人民生活,提高人類的健康水平方面作出了應有的貢獻。
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。化學家這位「分子建築師」
將運用善變之手,為全人類創造今日之大廈、明日之環宇。
2.元素發現史上的兩次奇跡及科學方法研究
陝西省渭南師范專科學校化學系張文根
化學發展史上,從個人發現新元素的數量方面講,出現過兩次奇跡。
值得研究的是,兩次奇跡基本上都採用了類似的科學研究方法。
1.戴維與新元素的發現
英國化學家戴維(H·Davy,1778~1829)出生於木刻匠家庭,從小就
喜愛化學實驗。他曾用自己的身體試驗氧化亞氮(笑氣)氣體的毒性,發
現其麻醉性,使醫學外科手術發生了重大改途;他還發明了安全礦燈,
解決了因火焰引起的瓦斯爆炸,對19
世紀歐洲煤礦的安全開采做出了有
益的貢獻。但是,他一生最輝煌的成就莫過於新元素的發現。
1799
年,義大利物理學家伏特(A·Volta)發現了金屬活動順序,並
應用其發明了伏特電池。次年,英國化學家尼科爾森(W.Nicholson)和
卡里斯爾(A·Carlisle)利用伏特電池成功地分解了水。從此,電在化學
研究中的應用引起了科學家的廣泛關注。
1806
年,戴維對前人有關電的研究進行了總結,預言這種手段除可
以把水分解為氫氣和氧氣外,還可能分解其他物質,這一科學思想使他
把電與物質組成聯系起來,從而導致了一系列新元素的發現。
1777
年之前,對於鹼類和鹼土類物質的化學成分,人們普遍認為具
有元素性質,是不能再分解的。法國化學家拉瓦錫(A·L·Lavoisier)創
立氧化理論之後,則認為這兩類物質都可能是氧化物。1807
年,戴維決
心用實驗來證實拉瓦錫的見解,同時也想驗證一下自己預言的正確性。
最初他用苛性鉀或苛性鈉的飽和溶液實驗,發現鹼沒有變化,只和
水電解結果一樣。通過分析,他認為應該排除水這個干擾因素。於是改
用熔融苛性鉀,結果發現陰極白金絲周圍出現了燃燒更旺的火焰,說明
由於加熱溫度過高,分解出的產物立刻又被燃燒了。後來他換用碳酸鉀
並通以強電流,但陰極上出現的金屬顆粒還是很快被燒掉了。最後,他
總結教訓,在密閉坩堝內電解熔融苛性鉀,終於拿到了一種銀白色金屬,
並進行性質實驗,發現在水中能劇烈反應,出現淡紫色火焰,顯然是該
金屬與水作用放出氫氣的結果。山此,戴維判斷這是一種新金屬,取名
為鉀。不久,他又從苛性蘇打中電解出了金屬鈉。次年,用同樣方法,
他從苦土(MgO)、石灰、菱鍶礦(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分別又發現了
新元素鎂、鈣、鍶和鋇。
❻ 近代化學的起源
1、化學的起源 :化學作為一門科學是從煉金術和化學工藝中發展而來的 ; 2、近代化學的出現 (1)時間 :17世紀 ; (2)創始人 :英國科學家波義耳把嚴密的實驗方法引入化學 ; (3)燃素說的出現 : ① 時間 :17世紀末 ; ② 觀點 :燃素是化合物燃燒時析出的一種特殊的物質 ; ③ 影響 :統治化學界近一百年 ; 3、近代化學步入正軌 (1)時間 :18世紀末 ; (2)科學家 :拉瓦錫 ; ① 認為燃燒是燃燒的物質和空氣中的氧進行化合的過程 ,推翻了「燃素說」 ; ② 提出質量守恆定律的第一人 ; ③ 意義 :拉瓦錫的理論使化學的發展步入正軌 ; 4、近代化學的發展時期 項 目基 本 概 況時 間19世紀 ; 道爾頓原子論時 間19世紀初 ;英國科學家的創立 ; 觀 點①各種物質的原子具有不同的質量 ;②化合物是由以一定數量關系結合起來的原子組成的 ;③同一元素的原子,其形狀、質量及性質都一樣;意 義標志著近代化學發展時期的開始 ;分子論創 立義大利科學家阿伏加德羅提出分子的概念 ;提 示19世紀中期,分子—原子結構學說確立,推動了化學的飛速發展 ;元素周期律發現時間19世紀60年代末 ;發現人物俄國化學家門捷列,發現並制定了元素周期表 ;周期現象元素的化學性質隨相對原子量的增加而呈現周期性變化的現象 ;發現意義元素周期律的發現是無機化學的系統化和大綜合 ;
❼ 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
❽ 化學是什麼時候確立的
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,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,人們更多地看到它的荒唐的一面,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,這此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。 從物質組成的探討到化學科學的確立 化學是一門研究物質的組成、結構、性質及變化規律的自然科學。 從古到今,對物質組成的探討,凝聚了無數哲人的智慧。中國春秋戰國時期就有世界萬物起源於金、木、水、火、土的「五行」學說。古代希臘以亞里士多德為代表的哲學家提出萬物都是由水、火、土、氣四元素組成的「四元素說」。古代的煉丹家、煉金術士信奉這些理論,認為只要改變這些元素的比例,就能煉出長生不老葯,就能把普通的金屬變成貴金屬。中國早在公元2世紀,煉丹就很盛了。大約到公元8世紀,煉丹術傳入阿拉伯,後又傳歐洲,在歐洲很快風行起煉金術。術士們頑強地、反復地從事把「土」變成「金」的工作,從中摸索出許多物質的性質和相互轉化關系,觀察和記載了雖然零散卻是豐富的化學知識。「化學」一詞最早的含義是煉金術。由於化學長期與煉金這樣荒唐的行為聯系在一起,所以化學科學的確立,就不是一帆風順的,它浸透無數科學家的心血,英國化學和物理學家波義耳,就是一位為化學發展成為真正的科學作出重大貢獻的代表人物。他給化學元素提出了科學的定義,為人們研究物質的組成指明了方向。對此,恩格斯給予了高度的評價:「波義耳把化學確立為科學。」 到了15、16世紀,隨著歐洲近代自然科學的興起,化學開始擺脫煉金術的束縛,醫葯化學和冶金化學隨之興起。但是醫學化學派主張化學研究的目的是制葯。冶金化學派強調化學研究的目的是製取金屬。波義耳從親身的實踐中體會到化學應該有其自身的目的,他明確地提出:「化學不是醫學和冶金的從屬物,應該把化學看成一門獨立的科學。」這個觀點成為化學發展中的一個轉折點。當時,醫葯化學家派還明確提出「三元素說」,認為萬物都是由鹽、硫、汞三種元素以不同的比例構成的,這三種元素在物質中含量的多少就決定該物質的性質。 波義耳堅決否認亞里士多德的「四元素說」,堅決批判醫學化學家的「三元素說」。他的批判是建立在實驗的基礎上的。他仔細觀察很多分解反應,但沒有出現硫、汞、鹽的成分,也沒有一種方法能夠把數目繁多的物體只變成四種原質——水、氣、土、火。他認為自然界中一定存在很多種元素,由於它們的結合形成復雜的物質,而各種物體都應該能用適當的分解方法最後變成元素。波義耳通過實驗證明同一物質經不同的處理,會變為千差萬別的東西,但在變化中,構成物質的微粒本身是不可改變的。例如「把一點金子放在王水裡,不久它就溶解了,如果再把溶液蒸干,就得到一種黃色的新物質,這是金的微粒和王水結合的產物。如果在溶液中加一點鋅,容器底部就沉澱出一層金粉,這就是起初溶進去的黃金。總之,金微粒與王水結合,會暫時改變自己的形態,但金微粒是永存的。」波義耳還否認物體在火的作用下產生的都是元素。他指出:把砂和灰鹼兩種物質融化在一起生成的是透明玻璃,玻璃顯然是復雜的物質,但火不能分解它。煅燒錫後,變成錫灰,重量(當時對質量和重量的概念沒有進行嚴格的區分。本書有的地方保留歷史上的用法,沒有將重量改為質量,以下同)增加了,顯然火的作用卻使金屬錫變成更復雜的物質。正是從許多事實出發,他指出:「我指的元素應當是某些不由任何物質所構成的原始的和簡單的物質或完全純凈的物質。」「是具有一定確定的、實在的、可覺察到的實物,它們應該是用一般化學方法不能再分解為更簡單的某些實物。」這樣,波義耳就給化學元素下了一個朴實的科學的定義。當然從現代化學的觀點看,波義耳所定義的元素實際上是單質,他以這一定義將單質與化合物和混合物區別開。波義耳關於化學元素的這些論述主要集中在他的名著《懷疑派化學家》一書中。該書於1661年出版。這是他一生研究成果的總結,對當時流行的舊物質觀作了大膽的懷疑和批判。書中許多突破舊觀念的偉大見解,標志著化學發展中一個新時代的開始。
❾ 化學起源
一、化學的前奏
1.人類文明的起點——火的利用
在幾百萬年以前,人類過著極其簡單的原始生活,靠狩獵為生,吃
的是生肉和野果。根據考古學家的考證,至少在距今50
萬年以前,可以找到人類用火的證據,即北京周口店北京猿人生活過的地方發現了經火燒過的動物骨骼化石。
有了火,原始人從此告別了茹毛飲血的生活。吃了熟食後人類增進
了健康,智力也有所發展,提高了生存能力。
後來,人們又學會了摩擦生火和鑽木取火,這樣,火就可以隨身攜
帶了。於是,人們不再是火種的看管者,而成了能夠駕馭火的造火者。
火是人類用來發明工具和創造財富的武器,利用火能夠產生各種各
樣化學反應這個特點,人類開始了制陶、冶金、釀造等工藝,進入了廣
闊的生產、生活天地。
2.歷史悠久的工藝——制陶
陶器是什麼時候產生的,已很難考證。對陶器的由來,說法不一,
有人推測:人類最原始的生活用容器是用樹枝編成的,為了使它耐火和
緻密無縫,往往在容器的內外抹上一層粘土。這些容器在使用過程中,
偶爾會被火燒著,其中的樹枝都被燒掉了,但粘土不會著火,不但仍舊
保留下來,而且變得更堅硬,比火燒前更好用。這一偶然事件卻給人們
很大啟發。後來,人們乾脆不再用樹枝做骨架,開始有意識地將粘土搗
碎,用水調和,揉捏到很軟的程度,再塑造成各種形狀,放在太陽光底
下曬干,最後架在篝火上燒製成最初的陶器。
大約距今
1萬年以前,中國開始出現燒制陶器的窯,成為最早生產陶器的國家。陶器的發明,在製造技木上是一個重大的突破。制陶過程改變了粘土的性質,使粘土的成分二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣(gài),氧化鎂(měi)等在燒制過程中發生了一系列的化學變化,使陶器具備了防
水耐用的優良性質。因此陶器不但有新的技術意義,而且有新的經濟意
又。它使人們處理食物時增添了蒸煮的辦法,陶制的紡輪、陶刀、陶挫
等工具也在生產中發揮了重要的作用,同時陶制儲存器可以使穀物和水
便於存放。因此,陶器很快成為人類生活和生產的必需品,特別是定居
下來從事農業生產的人們更是離不開陶器。
3.冶金化學的興起
在新石器時代後期,人類開始使用金屬代替石器製造工具。使用得
最多的是紅銅。但這種天然資源畢竟有限,於是,產生了從礦石冶煉金
屬的冶金學。最先冶煉的是銅礦,約公元前3800年,伊朗就開始將銅礦 石(孔雀石)和木炭混合在一起加熱,得到了金屬銅。純銅的質地比較軟,用它製造的工具和兵器的質量都不夠好。在此基礎上改進後,便出現了青銅器。
到了公元前3000~前2500年,除了冶煉銅以外,又煉出了錫(xī)
和鉛(qiān)兩種金屬。往純銅中摻入錫,可使銅的熔點降低到800℃左
右,這樣一來,鑄造起來就比較容易了。銅和錫的合金稱為青銅(有時也
含有鉛),它的硬度高,適合製造生產工具。青銅做的兵器,硬而鋒利,
青銅做的生產工具也遠比紅銅好,還出現了青銅鑄造的銅幣。中國在鑄
造青銅器上有過很大的成就,如殷朝前期的「司母戊」鼎。它是一種禮
器,是世界上最大的出土青銅器。又如戰國時的編鍾,稱得上古代在音
樂上的偉大創造。因此,青銅器的出現,推動了當時農業、兵器、金融、
藝術等方面的發展,把社會文明向前推進了一步。
世界上最早煉鐵和使用鐵的國家是中國、埃及和印度,中國在春秋
時代晚期(公元前6世紀)已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時候用木炭煉
鐵,木炭不完全燃燒產生的一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵還原為金屬
鐵。鐵被廣泛用於製造犁鏵、鐵■(一種鋤草工具)、鐵錛等農具以及鐵
鼎等器物,當然也用於製造兵器。到了公元前8~前7世紀,歐洲等才相
繼進入了鐵器時代。由於鐵比青銅更堅硬,煉鐵的原料也遠比銅礦豐富,
在絕大部分地方,鐵器代替了青銅器。
4.中國的重大貢獻——火葯和造紙
黑火葯是中國古代四大發明之一。為什麼要把它叫做「黑火葯」呢?
這還要從它所用的原料談起。火葯的三種原料是硫磺、硝(xiāo)石和木
炭。木炭是黑色的,因此,製成的火葯也是黑色的,叫黑火葯。火葯的
性質是容易著火,因此可以和火聯系起來,但是這個「葯」字又怎樣理
解呢?原來,硫磺和硝石在古代都是治病用的葯,因此,黑火葯便可理
解為黑色的會著火的葯。
火葯的發明與中國西漢時期的煉丹術有關,煉丹的目的是尋求長生
不老的葯,在煉丹的原料中,就有硫磺和硝石。煉丹的方法是把硫磺和
硝石放在煉丹爐中,長時間地用火煉制。在許多次煉丹過程中,曾出現
過一次又一次地著火和爆炸現象,經過這樣多次試驗終於找到了配製火
葯的方法。
黑火葯發明以後就與煉丹脫離了關系,一直被用在軍事上。古代人
打仗,近距離時用刀槍,遠距離時用弓箭。有了黑火葯以後,從宋朝開
始,便出現了各種新式武器,例如用弓發射的火葯包。火葯包有火球和
火蒺藜兩種,用火將葯線點著,把火葯包拋出去,利用燃燒和爆炸殺傷
對方。
大約在公元8世紀,中國的煉丹術傳到了阿拉伯,火葯的配製方法
也傳了過去,後來又傳到了歐洲。這樣,中國的火葯成了現代炸葯的「老
祖宗」。這是中國的偉大發明之一。
紙是人類保存知識和傳播文化的工具,是中華民族對人類文明的重
大貢獻。在使用植物纖維製造的紙以前,中國古代傳播文字的方法主要
有:在甲骨(烏龜的腹甲和牛骨)上刻字,即所謂的甲骨文;甲骨數量有
限,後來改在竹簡或木簡上刻字。可是,孔子寫的《論語》所用的竹簡
之多,份量之重是可想而知的;另外,用絲織成帛(bó),也可以用來寫
字,但大量生產帛卻是難以做到的。最後才有了用植物纖維製造的紙,
一直流傳到今天。
1957年5月,中國考古工作者在陝西省西安市灞(bà)橋的一座古代
墓葬中發現一些米黃色的古紙。經鑒定這種紙主要由大麻纖維製造,其
年代不會晚於漢武帝(公元前156~公元前87年),這是現存的世界上最
早的植物纖維紙。
提起紙的發明,人們都會想起蔡倫。他是漢和帝時的中常侍。他看
到當時寫字用的竹簡太笨重,便總結了前人造紙的經驗,帶領工匠用樹
皮、麻頭、破布、破魚網等做原料,先把它們剪碎或切斷,放在水裡長
時間浸泡,再搗爛成為漿狀物,然後在席子上攤成薄片,放在太陽底下
曬干,便製成了紙。它質薄體輕,適合寫字,很受歡迎。
造紙是一個極其復雜的化學工藝,它是廣大勞動人民智慧的產物。
實際上,蔡倫之前已經有紙了,因此,蔡倫只能算是造紙工藝的改良者。
5.煉丹術與煉金術
當封建社會發展到一定的階段,生產力有了較大提高的時候,統治
階級對物質享受的要求也越來越高,皇帝和貴族自然而然地產生了兩種
奢望:第一是希望掌握更多的財富,供他們享樂;第二,當他們有了巨
大的財富以後,總希望永遠享用下去。於是,便有了長生不老的願望。
例如,秦始皇統一中國以後,便迫不及待地尋求長生不老葯,不但讓徐
福等人出海尋找,還召集了一大幫方士(煉丹家)日日夜夜為他煉制丹砂
——長生不老葯。
煉金家想要點石成金(即用人工方法製造金銀)。他們認為,可以通
過某種手段把銅、鉛、錫、鐵等賤金屬轉變為金、銀等貴金屬。像希臘
的煉金家就把銅、鉛、錫、鐵熔化成一種合金,然後把它放入多硫化鈣
溶液中浸泡。於是,在合金錶面便形成了一層硫化錫,它的顏色酷似黃
金(現在,金黃色的硫化錫被稱為金粉,可用作古建築等的金色塗料)。
這祥,煉金家主觀地認為「黃金」已經煉成了。實際上,這種僅從表面
顏色而不從本質來判斷物質變化的方法,是自欺欺人。他們從未達到過
「點石成金」的目的。
虔誠的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達到,但是他們辛勤的勞動
並沒有完全白費。他們長年累月置身在被毒氣、煙塵籠罩的簡陋的「化
學實驗室」中,應該說是第一批專心致志地探索化學科學奧秘的「化學
家」。他們為化學學科的建立積累了相當豐富的經驗和失敗的教訓,甚
至總結出一些化學反應的規律。例如中國煉丹家葛洪從煉丹實踐中提
出:「丹砂(硫化汞)燒之成水銀,積變(把硫和水銀二者放在一起)又還
成(交成)丹砂。」這是一種化學變化規律的總結,即「物質之間可以用
人工的方法互相轉變」。
煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學實驗,必定需要
大批實驗器具,於是,他們發明了蒸餾器、熔化爐、加熱鍋、燒杯及過
濾裝置等。他們還根據當時的需要,製造出很多化學葯劑、有用的合金
或治病的葯,其中很多都是今天常用的酸、鹼和鹽。為了把試驗的方法
和經過記錄下來,他們還創造了許多技術名詞,寫下了許多著作。正是
這些理論、化學實驗方法、化學儀器以及煉丹、煉金著作,開挖了化學
這門科學的先河。
從這些史實可見,煉丹家和煉金家對化學的興起和發展是有功績
的,後世之人決不能因為他們「追求長生不老和點石成金」而嘲弄他們,
應該把他們敬為開拓化學科學的先驅。因此,在英語中化學家(chemist)
與煉金家(alchemist)兩個名詞極為相近,其真正的含義是「化學源於煉
金術」。
二、創建近代化學理論
——探索物質結構
世界是由物質構成的,但是,物質又是由什麼組成的呢?最早嘗試
解答這個問題的是我國商朝末年的西伯昌(約公元前1140
年),他認為:
「易有太極,易生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦。」以陰陽八卦來解
釋物質的組成。
約公元前1400年,西方的自然哲學提出了物質結構的思想。希臘的
泰立斯認為水是萬物之母;黑拉克里特斯認為,萬物是由火生成的;亞
里士多德在《發生和消滅》一書中論證物質構造時,以四種「原性」作
為自然界最原始的性質,它們是熱、冷、干、濕,把它們成對地組合起
來,便形成了四種「元素」,即火、氣、水、土,然後構成了各種物質。
上面這些論證都未能觸及物質結構的本質。在化學發展的歷史上,
是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。
人類對物質結構的認識是永無止境的,物質是由元素構成的,那麼,
元素又是由什麼構成的呢?1803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。
原子學說成功地解釋了不少化學現象。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。
三、現代化學的興起
19世紀末,物理學上出現了三大發現,即X射線、放射性和電子。
這些新發現猛烈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。
在量子力學建立的基礎上發展起來的化學鍵(分子中原子之間的結
合力)理論,使人類進一步了解了分子結構與性能的關系,大大地促進了
化學與材料科學的聯系,為發展材料科學提供了理論依據。
化學與社會的關系也日益密切。化學家們運用化學的觀點來觀察和
思考社會問題,用化學的知識來分析和解決社會問題,例如能源危機、
糧食問題、環境污染等。
化學與其他學科的相互交叉與滲透,產生了很多邊緣學科,如生物
化學、地球化學、宇宙化學、海洋化學、大氣化學等等,使得生物、電
子、航天、激光、地質、海洋等科學技術迅猛發展。
化學也為人類的衣、食、住、行提供了數不清的物質保證,在改善
人民生活,提高人類的健康水平方面作出了應有的貢獻。
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。化學家這位「分子建築師」
將運用善變之手,為全人類創造今日之大廈、明日之環宇。
2.元素發現史上的兩次奇跡及科學方法研究
陝西省渭南師范專科學校化學系張文根
化學發展史上,從個人發現新元素的數量方面講,出現過兩次奇跡。
值得研究的是,兩次奇跡基本上都採用了類似的科學研究方法。
1.戴維與新元素的發現
英國化學家戴維(H·Davy,1778~1829)出生於木刻匠家庭,從小就
喜愛化學實驗。他曾用自己的身體試驗氧化亞氮(笑氣)氣體的毒性,發
現其麻醉性,使醫學外科手術發生了重大改途;他還發明了安全礦燈,
解決了因火焰引起的瓦斯爆炸,對19世紀歐洲煤礦的安全開采做出了有
益的貢獻。但是,他一生最輝煌的成就莫過於新元素的發現。
1799年,義大利物理學家伏特(A·Volta)發現了金屬活動順序,並
應用其發明了伏特電池。次年,英國化學家尼科爾森(W.Nicholson)和
卡里斯爾(A·Carlisle)利用伏特電池成功地分解了水。從此,電在化學
研究中的應用引起了科學家的廣泛關注。
1806年,戴維對前人有關電的研究進行了總結,預言這種手段除可
以把水分解為氫氣和氧氣外,還可能分解其他物質,這一科學思想使他
把電與物質組成聯系起來,從而導致了一系列新元素的發現。
1777年之前,對於鹼類和鹼土類物質的化學成分,人們普遍認為具
有元素性質,是不能再分解的。法國化學家拉瓦錫(A·L·Lavoisier)創
立氧化理論之後,則認為這兩類物質都可能是氧化物。1807
年,戴維決心用實驗來證實拉瓦錫的見解,同時也想驗證一下自己預言的正確性。
最初他用苛性鉀或苛性鈉的飽和溶液實驗,發現鹼沒有變化,只和
水電解結果一樣。通過分析,他認為應該排除水這個干擾因素。於是改
用熔融苛性鉀,結果發現陰極白金絲周圍出現了燃燒更旺的火焰,說明
由於加熱溫度過高,分解出的產物立刻又被燃燒了。後來他換用碳酸鉀
並通以強電流,但陰極上出現的金屬顆粒還是很快被燒掉了。最後,他
總結教訓,在密閉坩堝內電解熔融苛性鉀,終於拿到了一種銀白色金屬,
並進行性質實驗,發現在水中能劇烈反應,出現淡紫色火焰,顯然是該
金屬與水作用放出氫氣的結果。山此,戴維判斷這是一種新金屬,取名
為鉀。不久,他又從苛性蘇打中電解出了金屬鈉。次年,用同樣方法,
他從苦土(MgO)、石灰、菱鍶礦(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分別又發現了
新元素鎂、鈣、鍶和鋇。
1807年12月,盡管當時英法兩國正進行著戰爭,法國皇帝拿破崙仍
然頒發勛章,以嘉獎戴維的卓越成就。但是,戴維並沒有因此驕傲起來。
金屬鉀被發現以後,他由該金屬可從水中分解出氫氣受到後發,認為鉀
也應該能夠分解其他物質。於是在1808年,他將鉀與無水硼酸混合,在
銅管中加熱,得到了青灰色的非金屬硼。這樣,不到兩年,戴維就發現
了7新元素。如果加上他1810年和1813年確定的氯元素和碘元素,
戴維一生發現和確認的元素就有9種。這一成就在他去逝之前的52
個元素發現史上,無人能與其媲美。