❶ 化学的起源的简介
化学起源说将生命的起源分为四个阶段。
第一个阶段
从无机小分子生成有机小分子的阶段,即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的,这一过程教材中已有叙述,这里不再重复。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中,一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋,其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热,使水蒸汽在管中循环,接着他通过两个电极放电产生电火花,模拟原始天空的闪电,以激发密封装置中的不同气体发生化学反应,而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体,又流回底部的烧瓶,即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现,其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物,同时还形成了氰氢酸,而氰氢酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实,生命起源的第一步,从无机小分子物质形成有机小分子物质,在原始地球的条件下是完全可能实现的。
第二个阶段
从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如黏土的吸附作用),通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
第三个阶段
从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说,他通过实验表明,将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中,它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴,这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为,团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如,团聚体具有类似于膜那样的边界,其内部的化学特征显着地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物,还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应,反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外,有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说,以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。
第四个阶段
有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。
❷ 化学的历史由来
化学的历史渊源非常古老,可以说从人类学会使用火,就开始了最早的化学实践活动。我们的祖先钻木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驱赶猛兽,充分利用燃烧时的发光发热现象。
当时这只是一种经验的积累。化学知识的形成、化学的发展经历了漫长而曲折的道路。它伴随着人类社会的进步而发展,是社会发展的必然结果。而它的发展,又促进生产力的发展,推动历史的前进。
化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,派生出不同层次的许多分支。
在20世纪20年代以前,化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后,由于世界经济的高速发展,化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起,化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段。
导致这门学科从30年代以来飞跃发展,出现了崭新的面貌。化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等七大类共80项,实际包括了七大分支学科。
(2)怎么出现的化学扩展阅读
化学起源说将生命的起源分为四个阶段。
第一个阶段
从无机小分子生成有机小分子的阶段,即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中,一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋,其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。
米勒分析其化学成分时发现,其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物,同时还形成了氰氢酸,而氰氢酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。
米勒的实验试图向人们证实,生命起源的第一步,从无机小分子物质形成有机小分子物质,在原始地球的条件下是完全可能实现的。
第二个阶段
从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如黏土的吸附作用),通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
第三个阶段
从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说,他通过实验表明,将蛋白质、多肽、核酸、明胶、阿拉伯胶和多糖等放在合适的溶液中,它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴,这些小滴就是团聚体。
第四个阶段
有机多分子体系演变为原始生命,包括以生化系统和遗传系统的建立为标志的细胞的诞生。这一阶段是在原始海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。
❸ 化学是怎么被发现的
化学,是一门科学。它不是说发现就能发现的。
⑴在化学发展的历史上,英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出:“元素是构成物质的基本,它可以与其他元素相结合,形成化合物。但是,如果把元素从化合物中分离出来以后,它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。”
波义耳还主张,不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从事工艺的经验性技艺,而应把它看成一门科学。因此,波义耳被认为是将化学确立为科学的人。
⑵1803年,英国化学家道尔顿创立的原子学说进一步解答了这个问题。
原子学说的主要内容有三点:1.一切元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成,这种微粒称为原子;2.同一种元素的原子的性质和质量都相同,不同元素的原子的性质和质量不同;3.一定数目的两种不同元素化合以后,便形成化合物。
⑶随后意大利化学家阿佛加德罗又于1811年提出了分子学说,进一步补充和发展了道尔顿的原子学说。他认为,许多物质往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式
存在,例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子,而化合物实际上都是分子。从此以后,化学由宏观进入到微观的层次,使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。
⑷19世纪末,物理学上出现了三大发现,即X射线、放射性和电厅肆此子。这些新发现猛烈雹散地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念,从而打开了原子和原子核内部结构的大门,揭露了微观世界中更深层次的扮迅奥秘。
热力学等物理学理论引入化学以后,利用化学平衡和反应速度的概念,可以判断化学反应中物质转化的方向和条件,从而开始建立了物理化学,把化学从理论上提高到了一个新的水平。
现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上,发展成为多分支学科的科学,开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。
❹ 化学的由来是什么
在中国,“化学”一词最早出现在1857年墨海书馆出版的期刊《六合丛谈》[4] 。伟烈亚力提及王韬在其日记中记载了从戴德生处听闻的“化学”一词[5][6]。一般认为中文中的“化学”一词是徐寿翻译英国人的书《化学鉴原》一书时发明的。
“化学”一词被介绍到日本,取代了原先日语中的译法“舍密”[7][4]
《化学鉴原》是我国清代化学家徐寿参考英国一本教科书《Well‘s Principles of Chemistry》一书的无机化学部分所翻译的。该书是“Well’s科学丛书(Well's Scientific Series)”系列之中的一种,由英国韦而司(当时译名)撰、英国傅兰雅口译、中国无锡徐寿笔录而成。
本书成书于1871年(清朝同治10年),是中国第一本近代化学理论教科书,是《无机化学》的老祖宗。
如《化学鉴原》是晚清中国译介的第一部比较系统的西方化学着作;《三角数理》是晚清译介的三角学名着;《微积溯源》为19世纪中国介绍微积分的代表作之一;《代数学》是系统介绍代数知识的着作;《电学》是晚清所译影响最大、流传最广的电学书籍。关于地质气象学的有《金石识别》、《地学浅识》、《风雨表说》等书,其中1883年出版的《化学求数》,有15卷276章,插图186幅,1146页,堪称煌煌巨制。《合数术》(关于对数造表法)、《决疑数学》(关于概率论)等,较早地将对数、概率论等介绍到中国。同属基础科学类的还有《声学》、《光学》等书。
江南制造局翻译馆的基础科学译着对中国的近代科学产生了重要的影响,翻译馆编译的《化学鉴原》中的65个化学元素汉译名,其中36个汉译名一直沿用至今,是中国最早翻译的化学元素汉译名。我国近代着名学者梁启超在《读西学书法》中,高度评价了《化学鉴原》。他认为“《化学鉴原》与《续编》、《补编》合为一书,译出之化学书最有条理者也……视制造局之取罗马字第一音,而加金石偏旁以示识别,其精审不逮远矣”。
❺ 谁有关于化学学科起源的介绍
一、化学的前奏
1.人类文明的起点——火的利用
在几百万年以前,人类过着极其简单的原始生活,靠狩猎为生,吃
的是生肉和野果。根据考古学家的考证,至少在距今50
万年以前,可以
找到人类用火的证据,即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火
烧过的动物骨骼化石。
有了火,原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进
了健康,智力也有所发展,提高了生存能力。
后来,人们又学会了摩擦生火和钻木取火,这样,火就可以随身携
带了。于是,人们不再是火种的看管者,而成了能够驾驭火的造火者。
火是人类用来发明工具和创造财富的武器,利用火能够产生各种各
样化学反应这个特点,人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺,进入了广
阔的生产、生活天地。
2.历史悠久的工艺——制陶
陶器是什么时候产生的,已很难考证。对陶器的由来,说法不一,
有人推测:人类最原始的生活用容器是用树枝编成的,为了使它耐火和
致密无缝,往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中,
偶尔会被火烧着,其中的树枝都被烧掉了,但粘土不会着火,不但仍旧
保留下来,而且变得更坚硬,比火烧前更好用。这一偶然事件却给人们
很大启发。后来,人们干脆不再用树枝做骨架,开始有意识地将粘土捣
碎,用水调和,揉捏到很软的程度,再塑造成各种形状,放在太阳光底
下晒干,最后架在篝火上烧制成最初的陶器。
大约距今
1
万年以前,中国开始出现烧制陶器的窑,成为最早生产
陶器的国家。陶器的发明,在制造技木上是一个重大的突破。制陶过程
改变了粘土的性质,使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙(gài)、
氧化镁(měi)等在烧制过程中发生了一系列的化学变化,使陶器具备了防
水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义,而且有新的经济意
又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法,陶制的纺轮、陶刀、陶挫
等工具也在生产中发挥了重要的作用,同时陶制储存器可以使谷物和水
便于存放。因此,陶器很快成为人类生活和生产的必需品,特别是定居
下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。
3.冶金化学的兴起
在新石器时代后期,人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得
最多的是红铜。但这种天然资源毕竟有限,于是,产生了从矿石冶炼金
属的冶金学。最先冶炼的是铜矿,约公元前3800
年,伊朗就开始将铜矿
石(孔雀石)和木炭混合在一起加热,得到了金属铜。纯铜的质地比较软,
用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后,便出现了
青铜器。
到了公元前3000~前2500
年,除了冶炼铜以外,又炼出了锡(xī)
和铅(qiān)两种金属。往纯铜中掺入锡,可使铜的熔点降低到800℃左
右,这样一来,铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜(有时也
含有铅),它的硬度高,适合制造生产工具。青铜做的兵器,硬而锋利,
青铜做的生产工具也远比红铜好,还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸
造青铜器上有过很大的成就,如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼
器,是世界上最大的出土青铜器。又如战国时的编钟,称得上古代在音
乐上的伟大创造。因此,青铜器的出现,推动了当时农业、兵器、金融、
艺术等方面的发展,把社会文明向前推进了一步。
世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度,中国在春秋
时代晚期(公元前
6
世纪)已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼
铁,木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属
铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁■(一种锄草工具)、铁锛等农具以及铁
鼎等器物,当然也用于制造兵器。到了公元前8~前
7
世纪,欧洲等才相
继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬,炼铁的原料也远比铜矿丰富,
在绝大部分地方,铁器代替了青铜器。
4.中国的重大贡献——火药和造纸
黑火药是中国古代四大发明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢?
这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)石和木
炭。木炭是黑色的,因此,制成的火药也是黑色的,叫黑火药。火药的
性质是容易着火,因此可以和火联系起来,但是这个“药”字又怎样理
解呢?原来,硫磺和硝石在古代都是治病用的药,因此,黑火药便可理
解为黑色的会着火的药。
火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关,炼丹的目的是寻求长生
不老的药,在炼丹的原料中,就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和
硝石放在炼丹炉中,长时间地用火炼制。在许多次炼丹过程中,曾出现
过一次又一次地着火和爆炸现象,经过这样多次试验终于找到了配制火
药的方法。
黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系,一直被用在军事上。古代人
打仗,近距离时用刀枪,远距离时用弓箭。有了黑火药以后,从宋朝开
始,便出现了各种新式武器,例如用弓发射的火药包。火药包有火球和
火蒺藜两种,用火将药线点着,把火药包抛出去,利用燃烧和爆炸杀伤
对方。
大约在公元
8
世纪,中国的炼丹术传到了阿拉伯,火药的配制方法
也传了过去,后来又传到了欧洲。这样,中国的火药成了现代炸药的“老
祖宗”。这是中国的伟大发明之一。
纸是人类保存知识和传播文化的工具,是中华民族对人类文明的重
大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前,中国古代传播文字的方法主要
有:在甲骨(乌龟的腹甲和牛骨)上刻字,即所谓的甲骨文;甲骨数量有
限,后来改在竹简或木简上刻字。可是,孔子写的《论语》所用的竹简
之多,份量之重是可想而知的;另外,用丝织成帛(bó),也可以用来写
字,但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸,
一直流传到今天。
1957
年
5
月,中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)桥的一座古代
墓葬中发现一些米黄色的古纸。经鉴定这种纸主要由大麻纤维制造,其
年代不会晚于汉武帝(公元前156~公元前87
年),这是现存的世界上最
早的植物纤维纸。
提起纸的发明,人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看
到当时写字用的竹简太笨重,便总结了前人造纸的经验,带领工匠用树
皮、麻头、破布、破鱼网等做原料,先把它们剪碎或切断,放在水里长
时间浸泡,再捣烂成为浆状物,然后在席子上摊成薄片,放在太阳底下
晒干,便制成了纸。它质薄体轻,适合写字,很受欢迎。
造纸是一个极其复杂的化学工艺,它是广大劳动人民智慧的产物。
实际上,蔡伦之前已经有纸了,因此,蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。
5.炼丹术与炼金术
当封建社会发展到一定的阶段,生产力有了较大提高的时候,统治
阶级对物质享受的要求也越来越高,皇帝和贵族自然而然地产生了两种
奢望:第一是希望掌握更多的财富,供他们享乐;第二,当他们有了巨
大的财富以后,总希望永远享用下去。于是,便有了长生不老的愿望。
例如,秦始皇统一中国以后,便迫不及待地寻求长生不老药,不但让徐
福等人出海寻找,还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂
——长生不老药。
炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为,可以通
过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊
的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金,然后把它放入多硫化钙
溶液中浸泡。于是,在合金表面便形成了一层硫化锡,它的颜色酷似黄
金(现在,金黄色的硫化锡被称为金粉,可用作古建筑等的金色涂料)。
这祥,炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上,这种仅从表面
颜色而不从本质来判断物质变化的方法,是自欺欺人。他们从未达到过
“点石成金”的目的。
虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到,但是他们辛勤的劳动
并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化
学实验室”中,应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学
家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训,甚
至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提
出:“丹砂(硫化汞)烧之成水银,积变(把硫和水银二者放在一起)又还
成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结,即“物质之间可以用
人工的方法互相转变”。
炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验,必定需要
大批实验器具,于是,他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过
滤装置等。他们还根据当时的需要,制造出很多化学药剂、有用的合金
或治病的药,其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法
和经过记录下来,他们还创造了许多技术名词,写下了许多着作。正是
这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金着作,开挖了化学
这门科学的先河。
从这些史实可见,炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩
的,后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们,
应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此,在英语中化学家(chemist)
与炼金家(alchemist)两个名词极为相近,其真正的含义是“化学源于炼
金术”。
二、创建近代化学理论
——探索物质结构
世界是由物质构成的,但是,物质又是由什么组成的呢?最早尝试
解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140
年),他认为:
“易有太极,易生两仪,两仪生四象,四象生八卦。”以阴阳八卦来解
释物质的组成。
约公元前1400
年,西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的
泰立斯认为水是万物之母;黑拉克里特斯认为,万物是由火生成的;亚
里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时,以四种“原性”作
为自然界最原始的性质,它们是热、冷、干、湿,把它们成对地组合起
来,便形成了四种“元素”,即火、气、水、土,然后构成了各种物质。
上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上,
是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出:“元素是
构成物质的基本,它可以与其他元素相结合,形成化合物。但是,如果
把元素从化合物中分离出来以后,它便不能再被分解为任何比它更简单
的东西了。”
波义耳还主张,不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从
事工艺的经验性技艺,而应把它看成一门科学。因此,波义耳被认为是
将化学确立为科学的人。
人类对物质结构的认识是永无止境的,物质是由元素构成的,那么,
元素又是由什么构成的呢?1803
年,英国化学家道尔顿创立的原子学说
进一步解答了这个问题。
原子学说的主要内容有三点:1.一切元素都是由不能再分割和不能
毁灭的微粒所组成,这种微粒称为原子;2.同一种元素的原子的性质和
质量都相同,不同元素的原子的性质和质量不同;3.一定数目的两种不
同元素化合以后,便形成化合物。
原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德
罗又于1811
年提出了分子学说,进一步补充和发展了道尔顿的原子学
说。他认为,许多物质往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式
存在,例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子,而化合物实际上都是分
子。从此以后,化学由宏观进入到微观的层次,使化学研究建立在原子
和分子水平的基础上。
三、现代化学的兴起
19
世纪末,物理学上出现了三大发现,即
X
射线、放射性和电子。
这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念,从而打开了
原子和原子核内部结构的大门,揭露了微观世界中更深层次的奥秘。
热力学等物理学理论引入化学以后,利用化学平衡和反应速度的概
念,可以判断化学反应中物质转化的方向和条件,从而开始建立了物理
化学,把化学从理论上提高到了一个新的水平。
在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结
合力)理论,使人类进一步了解了分子结构与性能的关系,大大地促进了
化学与材料科学的联系,为发展材料科学提供了理论依据。
化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和
思考社会问题,用化学的知识来分析和解决社会问题,例如能源危机、
粮食问题、环境污染等。
化学与其他学科的相互交叉与渗透,产生了很多边缘学科,如生物
化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等,使得生物、电
子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。
化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证,在改善
人民生活,提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。
现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上,发展成为
多分支学科的科学,开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物
理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”
将运用善变之手,为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。
2.元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究
陕西省渭南师范专科学校化学系张文根
化学发展史上,从个人发现新元素的数量方面讲,出现过两次奇迹。
值得研究的是,两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。
1.戴维与新元素的发现
英国化学家戴维(H·Davy,1778~1829)出生于木刻匠家庭,从小就
喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性,发
现其麻醉性,使医学外科手术发生了重大改途;他还发明了安全矿灯,
解决了因火焰引起的瓦斯爆炸,对19
世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有
益的贡献。但是,他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。
1799
年,意大利物理学家伏特(A·Volta)发现了金属活动顺序,并
应用其发明了伏特电池。次年,英国化学家尼科尔森(W.Nicholson)和
卡里斯尔(A·Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此,电在化学
研究中的应用引起了科学家的广泛关注。
1806
年,戴维对前人有关电的研究进行了总结,预言这种手段除可
以把水分解为氢气和氧气外,还可能分解其他物质,这一科学思想使他
把电与物质组成联系起来,从而导致了一系列新元素的发现。
1777
年之前,对于碱类和碱土类物质的化学成分,人们普遍认为具
有元素性质,是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(A·L·Lavoisier)创
立氧化理论之后,则认为这两类物质都可能是氧化物。1807
年,戴维决
心用实验来证实拉瓦锡的见解,同时也想验证一下自己预言的正确性。
最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验,发现碱没有变化,只和
水电解结果一样。通过分析,他认为应该排除水这个干扰因素。于是改
用熔融苛性钾,结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰,说明
由于加热温度过高,分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾
并通以强电流,但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后,他
总结教训,在密闭坩埚内电解熔融苛性钾,终于拿到了一种银白色金属,
并进行性质实验,发现在水中能剧烈反应,出现淡紫色火焰,显然是该
金属与水作用放出氢气的结果。山此,戴维判断这是一种新金属,取名
为钾。不久,他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年,用同样方法,
他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了
新元素镁、钙、锶和钡。
❻ 近代化学的起源
1、化学的起源 :化学作为一门科学是从炼金术和化学工艺中发展而来的 ; 2、近代化学的出现 (1)时间 :17世纪 ; (2)创始人 :英国科学家波义耳把严密的实验方法引入化学 ; (3)燃素说的出现 : ① 时间 :17世纪末 ; ② 观点 :燃素是化合物燃烧时析出的一种特殊的物质 ; ③ 影响 :统治化学界近一百年 ; 3、近代化学步入正轨 (1)时间 :18世纪末 ; (2)科学家 :拉瓦锡 ; ① 认为燃烧是燃烧的物质和空气中的氧进行化合的过程 ,推翻了“燃素说” ; ② 提出质量守恒定律的第一人 ; ③ 意义 :拉瓦锡的理论使化学的发展步入正轨 ; 4、近代化学的发展时期 项 目基 本 概 况时 间19世纪 ; 道尔顿原子论时 间19世纪初 ;英国科学家的创立 ; 观 点①各种物质的原子具有不同的质量 ;②化合物是由以一定数量关系结合起来的原子组成的 ;③同一元素的原子,其形状、质量及性质都一样;意 义标志着近代化学发展时期的开始 ;分子论创 立意大利科学家阿伏加德罗提出分子的概念 ;提 示19世纪中期,分子—原子结构学说确立,推动了化学的飞速发展 ;元素周期律发现时间19世纪60年代末 ;发现人物俄国化学家门捷列,发现并制定了元素周期表 ;周期现象元素的化学性质随相对原子量的增加而呈现周期性变化的现象 ;发现意义元素周期律的发现是无机化学的系统化和大综合 ;
❼ 化学是怎么被发现的
土五种元素之说,把原来认为各种元素之间彼此孤立,每数到8个就和第一个元素的性质相近,德国化学家迈尔根据元素的物理性质及其他性质?古希腊人以为是水,再收起,而是像一支训练有素的军队,任圣彼得堡大学教授.开始剪吧. 门捷列夫激动得双手不断颤抖着、火、气四种元素,皱着眉头地玩“牌”…… 冬去春来. “安东:“根据元素原子量及其化学性质的近似性试排元素表.门捷列夫没有在杂乱无章的元素卡片中找到内在的规律,他又坐到桌前摆弄起“纸牌”来了、再摆开,摆着,还是彼此间有着某种联系呢,门捷列夫去德国深造.他把当时已发现的60多种元素按其原子量和性质排列成一张表、铁、硫等.” 门捷列大不知疲倦地工作着.” 安东是门捷列夫教授家的忠实仆人.门捷列夫激动不已,人们才渐渐明白、化合物的化学式和主要性质,使化学研究从只限于对无数个别的零星事实作无规律的罗列中摆脱出来,按照严格的命令井然有序地排列着.1861年回国. 元素周期律一举连中三元,元素不是一群乌合之众,仆人为了安全起见,使人类认识到化学元素性质发生变化是由量变到质变的过程.16岁时,如金,门捷列夫终于在化学元素符号的排列中,门捷列夫像触电似的站了起来、水. 在编写无机化学讲义时,门捷列夫发现这门学科的俄语教材都已陈旧. “帮我把它剪开,怎么排列的呢? 1834年2月7日,他迈进了圣彼得堡大学的图书馆,科学家已探知的元素有30多种,结果发现.同年. “所有的卡片都要像这个格于一样大小.门捷列夫深刻地了解这一点、木. “这就是说. 人们自然会问,一边动手在厚纸上画出格子,夜以继日地分析思考.筐里逐渐装满了卡片、能够反映当代化学发展水平的无机化学教科书?当时俄罗斯科学家门捷列夫发现元素周期律,简直着了迷,从任何一种元素算起.有一大!”门捷列夫站起来对仆人说?当时化学界发现的化学元索已达63种、原于量.夜深人静.毕业后,然后摆放在一个宽大的实验台上,他遇到了难题.” 1869年2月底,他不得不研究有关元素之间的内在联系、土.”门捷列夫兴奋地在室内踱着步子,他把这个规律称为“八音律”,从而奠定了现代化学的基础,没有发现的元素还有多少种,然后?门捷列夫发现. 原来.按照什么次序排列它们的位置呢、磷,决不止于四五种.他走出房门,迅速地抓起记事簿在上面写道.门捷列夫把它们分成几类,摆着,门捷列夫把元素卡片进行系统地整理.” 门捷列夫一边吩咐仆人,古代中国则相信金宇宙万物是由什么组成的元素的原子量相等或相近的、火,进入圣彼得堡师范学院自然科学教育系学习,发现了元素具有周期性变化的规律,在他面前出现了完全没有料到的现象,推开了门捷列夫书房的门.为了寻找元素的科学分类方法、银.门捷列夫的家人看到一向珍惜时间的教授突然热衷于“纸牌”感到奇怪,因而迫切需要有一本新的. 接下来的日子,我要在上面写字,已发现的元素已达54种,莫名其妙地耸耸肩膀.到了近代.门捷列夫旁若无人,是把握该学科发展进程的最好方法. 研究某一学科的历史. 这种想法激励着年轻的门捷列夫,父亲是中学校长.18世纪,元素的性质与它们的原子量呈周期性有关系. 门捷列夫是怎样发现元素周期律的呢;而且,在数不尽的卷帙中逐一整理以往人们研究化学元素分类的原始资料…… 门捷列夫抓住了化学家研究元素分类的历史脉络?元素之间是孤零零地存在,收起,圣彼得堡大学主楼左侧的的门捷列夫的居室仍然亮着灯光,性质相似相近:元素多种多样,到19世纪,揭开了这个奥秘、互不相关的观点彻底打破了:“到实验室去找几张厚纸,也制出了一个元素周期表,元素的性质和它们的原子量呈周期性的变化,伊万诺维奇·门捷列夫诞生于西伯利亚的托波尔斯克,把筐也一起拿来.到了1869年底.他在每一张卡片上都写上了元素名称,集中精力研究物理化学.当门捷列夫编写有关化学元素及其化合物性质的章节时,外文教科书也无法适应新的教学要求、氧,很快就拿来一卷厚纸,每一行元素的性质都是按照原子量的增大而从上到下地逐渐变化着,每天手拿元素卡片像玩纸牌那样,门捷列夫已经积累了关于元素化学组成和性质的足够材料
❽ 化学是什么时候确立的
化学的历史渊源非常古老,可以说从人类学会使用火,就开始了最早的化学实践活动。我们的祖先钻木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驱赶猛兽,充分利用燃烧时的发光发热现象。当时这只是一种经验的积累。化学知识的形成、化学的发展经历了漫长而曲折的道路。它伴随着人类社会的进步而发展,是社会发展的必然结果。而它的发展,又促进生产力的发展,是社会发展的必然结果。而它的发展,又促进生产力的发展,推动历史的前进。化学的发展,主要经历以下几个时期:
(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,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,而后记载、总结炼丹术的书籍也相继出现。虽然炼丹家、炼金术士们都以失败而告终,但他们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。当时出现的“化学”一词,其含义便是“炼金术”。但随着炼丹术、炼金术的衰落,人们更多地看到它的荒唐的一面,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:这个时期从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。这一时期,不仅从科学实践上,还从思想上为近代化学的发展做了准备,这一时期成为近代化学的孕育时期。 (四)定量化学时期:这个时期从1775年到1900年,是近代化学发展的时期。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,使化学沿着正确的轨道发展。19世纪初,英国化学家道尔顿提出近代原子学说,接着意大利科学家阿伏加德罗提出分子概念。自从用原子—分子论来研究化学,化学才真正被确立为一门科学。这一时期,建立了不少化学基本定律。俄国化学家门捷列夫发现元素周期律,德国化学家李比希和维勒发展了有机结构理论,这此都使化学成为一门系统的科学,也为现代化学的发展奠定了基础。 (五)科学相互渗透时期:这个时期基本上从20世纪初开始,是现代化学时期。20世纪初,物理学的长足发展,各种物理测试手段的涌现,促进了溶液理论、物质结构、催化剂等领域的研究,尤其是量子理论的发展,使化学和物理学有了更多共同的语言,解决了化学上许多未决的问题,物理化学、结构化学等理论逐步完善。同时,化学又向生物学和地质学等学科渗透,使过去很难解决的蛋白质、酶等结构问题得到深入的研究,生物化学等得到快速的发展。 诚然,科学的发展是没有止境的,因而化学的发展也决不会停滞不前。 从物质组成的探讨到化学科学的确立 化学是一门研究物质的组成、结构、性质及变化规律的自然科学。 从古到今,对物质组成的探讨,凝聚了无数哲人的智慧。中国春秋战国时期就有世界万物起源于金、木、水、火、土的“五行”学说。古代希腊以亚里士多德为代表的哲学家提出万物都是由水、火、土、气四元素组成的“四元素说”。古代的炼丹家、炼金术士信奉这些理论,认为只要改变这些元素的比例,就能炼出长生不老药,就能把普通的金属变成贵金属。中国早在公元2世纪,炼丹就很盛了。大约到公元8世纪,炼丹术传入阿拉伯,后又传欧洲,在欧洲很快风行起炼金术。术士们顽强地、反复地从事把“土”变成“金”的工作,从中摸索出许多物质的性质和相互转化关系,观察和记载了虽然零散却是丰富的化学知识。“化学”一词最早的含义是炼金术。由于化学长期与炼金这样荒唐的行为联系在一起,所以化学科学的确立,就不是一帆风顺的,它浸透无数科学家的心血,英国化学和物理学家波义耳,就是一位为化学发展成为真正的科学作出重大贡献的代表人物。他给化学元素提出了科学的定义,为人们研究物质的组成指明了方向。对此,恩格斯给予了高度的评价:“波义耳把化学确立为科学。” 到了15、16世纪,随着欧洲近代自然科学的兴起,化学开始摆脱炼金术的束缚,医药化学和冶金化学随之兴起。但是医学化学派主张化学研究的目的是制药。冶金化学派强调化学研究的目的是制取金属。波义耳从亲身的实践中体会到化学应该有其自身的目的,他明确地提出:“化学不是医学和冶金的从属物,应该把化学看成一门独立的科学。”这个观点成为化学发展中的一个转折点。当时,医药化学家派还明确提出“三元素说”,认为万物都是由盐、硫、汞三种元素以不同的比例构成的,这三种元素在物质中含量的多少就决定该物质的性质。 波义耳坚决否认亚里士多德的“四元素说”,坚决批判医学化学家的“三元素说”。他的批判是建立在实验的基础上的。他仔细观察很多分解反应,但没有出现硫、汞、盐的成分,也没有一种方法能够把数目繁多的物体只变成四种原质——水、气、土、火。他认为自然界中一定存在很多种元素,由于它们的结合形成复杂的物质,而各种物体都应该能用适当的分解方法最后变成元素。波义耳通过实验证明同一物质经不同的处理,会变为千差万别的东西,但在变化中,构成物质的微粒本身是不可改变的。例如“把一点金子放在王水里,不久它就溶解了,如果再把溶液蒸干,就得到一种黄色的新物质,这是金的微粒和王水结合的产物。如果在溶液中加一点锌,容器底部就沉淀出一层金粉,这就是起初溶进去的黄金。总之,金微粒与王水结合,会暂时改变自己的形态,但金微粒是永存的。”波义耳还否认物体在火的作用下产生的都是元素。他指出:把砂和灰碱两种物质融化在一起生成的是透明玻璃,玻璃显然是复杂的物质,但火不能分解它。煅烧锡后,变成锡灰,重量(当时对质量和重量的概念没有进行严格的区分。本书有的地方保留历史上的用法,没有将重量改为质量,以下同)增加了,显然火的作用却使金属锡变成更复杂的物质。正是从许多事实出发,他指出:“我指的元素应当是某些不由任何物质所构成的原始的和简单的物质或完全纯净的物质。”“是具有一定确定的、实在的、可觉察到的实物,它们应该是用一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物。”这样,波义耳就给化学元素下了一个朴实的科学的定义。当然从现代化学的观点看,波义耳所定义的元素实际上是单质,他以这一定义将单质与化合物和混合物区别开。波义耳关于化学元素的这些论述主要集中在他的名着《怀疑派化学家》一书中。该书于1661年出版。这是他一生研究成果的总结,对当时流行的旧物质观作了大胆的怀疑和批判。书中许多突破旧观念的伟大见解,标志着化学发展中一个新时代的开始。
❾ 化学起源
一、化学的前奏
1.人类文明的起点——火的利用
在几百万年以前,人类过着极其简单的原始生活,靠狩猎为生,吃
的是生肉和野果。根据考古学家的考证,至少在距今50
万年以前,可以找到人类用火的证据,即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火烧过的动物骨骼化石。
有了火,原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进
了健康,智力也有所发展,提高了生存能力。
后来,人们又学会了摩擦生火和钻木取火,这样,火就可以随身携
带了。于是,人们不再是火种的看管者,而成了能够驾驭火的造火者。
火是人类用来发明工具和创造财富的武器,利用火能够产生各种各
样化学反应这个特点,人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺,进入了广
阔的生产、生活天地。
2.历史悠久的工艺——制陶
陶器是什么时候产生的,已很难考证。对陶器的由来,说法不一,
有人推测:人类最原始的生活用容器是用树枝编成的,为了使它耐火和
致密无缝,往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中,
偶尔会被火烧着,其中的树枝都被烧掉了,但粘土不会着火,不但仍旧
保留下来,而且变得更坚硬,比火烧前更好用。这一偶然事件却给人们
很大启发。后来,人们干脆不再用树枝做骨架,开始有意识地将粘土捣
碎,用水调和,揉捏到很软的程度,再塑造成各种形状,放在太阳光底
下晒干,最后架在篝火上烧制成最初的陶器。
大约距今
1万年以前,中国开始出现烧制陶器的窑,成为最早生产陶器的国家。陶器的发明,在制造技木上是一个重大的突破。制陶过程改变了粘土的性质,使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙(gài),氧化镁(měi)等在烧制过程中发生了一系列的化学变化,使陶器具备了防
水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义,而且有新的经济意
又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法,陶制的纺轮、陶刀、陶挫
等工具也在生产中发挥了重要的作用,同时陶制储存器可以使谷物和水
便于存放。因此,陶器很快成为人类生活和生产的必需品,特别是定居
下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。
3.冶金化学的兴起
在新石器时代后期,人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得
最多的是红铜。但这种天然资源毕竟有限,于是,产生了从矿石冶炼金
属的冶金学。最先冶炼的是铜矿,约公元前3800年,伊朗就开始将铜矿 石(孔雀石)和木炭混合在一起加热,得到了金属铜。纯铜的质地比较软,用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后,便出现了青铜器。
到了公元前3000~前2500年,除了冶炼铜以外,又炼出了锡(xī)
和铅(qiān)两种金属。往纯铜中掺入锡,可使铜的熔点降低到800℃左
右,这样一来,铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜(有时也
含有铅),它的硬度高,适合制造生产工具。青铜做的兵器,硬而锋利,
青铜做的生产工具也远比红铜好,还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸
造青铜器上有过很大的成就,如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼
器,是世界上最大的出土青铜器。又如战国时的编钟,称得上古代在音
乐上的伟大创造。因此,青铜器的出现,推动了当时农业、兵器、金融、
艺术等方面的发展,把社会文明向前推进了一步。
世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度,中国在春秋
时代晚期(公元前6世纪)已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼
铁,木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属
铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁■(一种锄草工具)、铁锛等农具以及铁
鼎等器物,当然也用于制造兵器。到了公元前8~前7世纪,欧洲等才相
继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬,炼铁的原料也远比铜矿丰富,
在绝大部分地方,铁器代替了青铜器。
4.中国的重大贡献——火药和造纸
黑火药是中国古代四大发明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢?
这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)石和木
炭。木炭是黑色的,因此,制成的火药也是黑色的,叫黑火药。火药的
性质是容易着火,因此可以和火联系起来,但是这个“药”字又怎样理
解呢?原来,硫磺和硝石在古代都是治病用的药,因此,黑火药便可理
解为黑色的会着火的药。
火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关,炼丹的目的是寻求长生
不老的药,在炼丹的原料中,就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和
硝石放在炼丹炉中,长时间地用火炼制。在许多次炼丹过程中,曾出现
过一次又一次地着火和爆炸现象,经过这样多次试验终于找到了配制火
药的方法。
黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系,一直被用在军事上。古代人
打仗,近距离时用刀枪,远距离时用弓箭。有了黑火药以后,从宋朝开
始,便出现了各种新式武器,例如用弓发射的火药包。火药包有火球和
火蒺藜两种,用火将药线点着,把火药包抛出去,利用燃烧和爆炸杀伤
对方。
大约在公元8世纪,中国的炼丹术传到了阿拉伯,火药的配制方法
也传了过去,后来又传到了欧洲。这样,中国的火药成了现代炸药的“老
祖宗”。这是中国的伟大发明之一。
纸是人类保存知识和传播文化的工具,是中华民族对人类文明的重
大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前,中国古代传播文字的方法主要
有:在甲骨(乌龟的腹甲和牛骨)上刻字,即所谓的甲骨文;甲骨数量有
限,后来改在竹简或木简上刻字。可是,孔子写的《论语》所用的竹简
之多,份量之重是可想而知的;另外,用丝织成帛(bó),也可以用来写
字,但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸,
一直流传到今天。
1957年5月,中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)桥的一座古代
墓葬中发现一些米黄色的古纸。经鉴定这种纸主要由大麻纤维制造,其
年代不会晚于汉武帝(公元前156~公元前87年),这是现存的世界上最
早的植物纤维纸。
提起纸的发明,人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看
到当时写字用的竹简太笨重,便总结了前人造纸的经验,带领工匠用树
皮、麻头、破布、破鱼网等做原料,先把它们剪碎或切断,放在水里长
时间浸泡,再捣烂成为浆状物,然后在席子上摊成薄片,放在太阳底下
晒干,便制成了纸。它质薄体轻,适合写字,很受欢迎。
造纸是一个极其复杂的化学工艺,它是广大劳动人民智慧的产物。
实际上,蔡伦之前已经有纸了,因此,蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。
5.炼丹术与炼金术
当封建社会发展到一定的阶段,生产力有了较大提高的时候,统治
阶级对物质享受的要求也越来越高,皇帝和贵族自然而然地产生了两种
奢望:第一是希望掌握更多的财富,供他们享乐;第二,当他们有了巨
大的财富以后,总希望永远享用下去。于是,便有了长生不老的愿望。
例如,秦始皇统一中国以后,便迫不及待地寻求长生不老药,不但让徐
福等人出海寻找,还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂
——长生不老药。
炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为,可以通
过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊
的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金,然后把它放入多硫化钙
溶液中浸泡。于是,在合金表面便形成了一层硫化锡,它的颜色酷似黄
金(现在,金黄色的硫化锡被称为金粉,可用作古建筑等的金色涂料)。
这祥,炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上,这种仅从表面
颜色而不从本质来判断物质变化的方法,是自欺欺人。他们从未达到过
“点石成金”的目的。
虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到,但是他们辛勤的劳动
并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化
学实验室”中,应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学
家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训,甚
至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提
出:“丹砂(硫化汞)烧之成水银,积变(把硫和水银二者放在一起)又还
成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结,即“物质之间可以用
人工的方法互相转变”。
炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验,必定需要
大批实验器具,于是,他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过
滤装置等。他们还根据当时的需要,制造出很多化学药剂、有用的合金
或治病的药,其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法
和经过记录下来,他们还创造了许多技术名词,写下了许多着作。正是
这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金着作,开挖了化学
这门科学的先河。
从这些史实可见,炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩
的,后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们,
应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此,在英语中化学家(chemist)
与炼金家(alchemist)两个名词极为相近,其真正的含义是“化学源于炼
金术”。
二、创建近代化学理论
——探索物质结构
世界是由物质构成的,但是,物质又是由什么组成的呢?最早尝试
解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140
年),他认为:
“易有太极,易生两仪,两仪生四象,四象生八卦。”以阴阳八卦来解
释物质的组成。
约公元前1400年,西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的
泰立斯认为水是万物之母;黑拉克里特斯认为,万物是由火生成的;亚
里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时,以四种“原性”作
为自然界最原始的性质,它们是热、冷、干、湿,把它们成对地组合起
来,便形成了四种“元素”,即火、气、水、土,然后构成了各种物质。
上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上,
是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出:“元素是
构成物质的基本,它可以与其他元素相结合,形成化合物。但是,如果
把元素从化合物中分离出来以后,它便不能再被分解为任何比它更简单
的东西了。”
波义耳还主张,不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从
事工艺的经验性技艺,而应把它看成一门科学。因此,波义耳被认为是
将化学确立为科学的人。
人类对物质结构的认识是永无止境的,物质是由元素构成的,那么,
元素又是由什么构成的呢?1803年,英国化学家道尔顿创立的原子学说
进一步解答了这个问题。
原子学说的主要内容有三点:1.一切元素都是由不能再分割和不能
毁灭的微粒所组成,这种微粒称为原子;2.同一种元素的原子的性质和
质量都相同,不同元素的原子的性质和质量不同;3.一定数目的两种不
同元素化合以后,便形成化合物。
原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德
罗又于1811年提出了分子学说,进一步补充和发展了道尔顿的原子学
说。他认为,许多物质往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式
存在,例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子,而化合物实际上都是分
子。从此以后,化学由宏观进入到微观的层次,使化学研究建立在原子
和分子水平的基础上。
三、现代化学的兴起
19世纪末,物理学上出现了三大发现,即X射线、放射性和电子。
这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念,从而打开了
原子和原子核内部结构的大门,揭露了微观世界中更深层次的奥秘。
热力学等物理学理论引入化学以后,利用化学平衡和反应速度的概
念,可以判断化学反应中物质转化的方向和条件,从而开始建立了物理
化学,把化学从理论上提高到了一个新的水平。
在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结
合力)理论,使人类进一步了解了分子结构与性能的关系,大大地促进了
化学与材料科学的联系,为发展材料科学提供了理论依据。
化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和
思考社会问题,用化学的知识来分析和解决社会问题,例如能源危机、
粮食问题、环境污染等。
化学与其他学科的相互交叉与渗透,产生了很多边缘学科,如生物
化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等,使得生物、电
子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。
化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证,在改善
人民生活,提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。
现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上,发展成为
多分支学科的科学,开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物
理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”
将运用善变之手,为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。
2.元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究
陕西省渭南师范专科学校化学系张文根
化学发展史上,从个人发现新元素的数量方面讲,出现过两次奇迹。
值得研究的是,两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。
1.戴维与新元素的发现
英国化学家戴维(H·Davy,1778~1829)出生于木刻匠家庭,从小就
喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性,发
现其麻醉性,使医学外科手术发生了重大改途;他还发明了安全矿灯,
解决了因火焰引起的瓦斯爆炸,对19世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有
益的贡献。但是,他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。
1799年,意大利物理学家伏特(A·Volta)发现了金属活动顺序,并
应用其发明了伏特电池。次年,英国化学家尼科尔森(W.Nicholson)和
卡里斯尔(A·Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此,电在化学
研究中的应用引起了科学家的广泛关注。
1806年,戴维对前人有关电的研究进行了总结,预言这种手段除可
以把水分解为氢气和氧气外,还可能分解其他物质,这一科学思想使他
把电与物质组成联系起来,从而导致了一系列新元素的发现。
1777年之前,对于碱类和碱土类物质的化学成分,人们普遍认为具
有元素性质,是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(A·L·Lavoisier)创
立氧化理论之后,则认为这两类物质都可能是氧化物。1807
年,戴维决心用实验来证实拉瓦锡的见解,同时也想验证一下自己预言的正确性。
最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验,发现碱没有变化,只和
水电解结果一样。通过分析,他认为应该排除水这个干扰因素。于是改
用熔融苛性钾,结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰,说明
由于加热温度过高,分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾
并通以强电流,但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后,他
总结教训,在密闭坩埚内电解熔融苛性钾,终于拿到了一种银白色金属,
并进行性质实验,发现在水中能剧烈反应,出现淡紫色火焰,显然是该
金属与水作用放出氢气的结果。山此,戴维判断这是一种新金属,取名
为钾。不久,他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年,用同样方法,
他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了
新元素镁、钙、锶和钡。
1807年12月,尽管当时英法两国正进行着战争,法国皇帝拿破仑仍
然颁发勋章,以嘉奖戴维的卓越成就。但是,戴维并没有因此骄傲起来。
金属钾被发现以后,他由该金属可从水中分解出氢气受到后发,认为钾
也应该能够分解其他物质。于是在1808年,他将钾与无水硼酸混合,在
铜管中加热,得到了青灰色的非金属硼。这样,不到两年,戴维就发现
了7新元素。如果加上他1810年和1813年确定的氯元素和碘元素,
戴维一生发现和确认的元素就有9种。这一成就在他去逝之前的52
个元素发现史上,无人能与其媲美。