化学发展史

化学发展史一、化学溯源生命科学与医药化工学院：梁华定一、化学溯源•化学的历史渊源非常古老，在原始社会，人类生活在这个不停运动、不断变化的物质世界中，大自然的许多化学现象，如森林失火、动植物腐烂、空气和水对许多东西的侵蚀，不断地刺激着人类的感官，一次复一次地印入人类的脑海，人类不再局限于通过自己的本能活动来适应外界环境的变化，而开始依靠集体的力量来与自然界作斗争，人类就是在这种斗争的进程中，在赢得自己的生存和发展的基础上，孕育了包括化学在内的自然科学的萌芽，为世界文明奠定了最初的理论基础•火的发现为进行化学操作最早打开了方便之门，原始人借助于火，学会了用泥土、铜、青铜或其他易于获取的物质来制作器具。这一时期没有文字记载，后人只能通过对原始人制造的武器、器皿进行分析，才能推测出他们所使用的制取方法和材料。•文字的采用使一些化学制取方法留下了比较准确的记载。随着文明的发展以及各种工艺技术的发明和改进，许许多多化学物体已为人所利用，可是，人们总是只关心最后的成品及其用途。只有工匠本人才关心产品制作方法。这些工匠中的大多数，出于一种仿佛几已成为人类天性的本能，为自己及其子孙后代的利益，将手艺绝不外传。他们只靠口头传授来培养后人，因而极少留下工艺过程的文字记载。所以后人也只能根据对各个古文明时期制造和使用的各种器具的分析，来了解他们使用的方法。在这方面，考古学家掌握的各种情况都说明，现在称为化学的这门学问是和人类历史一样悠久的，但也表明史前时期和古文明时期的化学纯粹是经验的产物，决不能算是一门科学。千万年间，随着史前人类文明雏型的缓缓发展，火的应用逐渐使人能拥有日益增多的武器和工具，从而带来了新的进步。在火的使用和制陶技术中，包含一些化学知识的萌芽。但古代工匠甚至没有想到冶炼金属是一种化学工作，也不认为这种工作与他一生的其他活动有什么不同。然而，新的发现一旦出现，立即就会加入文明技术进程，最终成为古代科学陶器的出现是应该算是化学知识萌芽的较早开端。但古代文明至今保存得最好的器物要算是金属制品了。这种情况非常普遍，以致形成一种惯例：石器时代之后的人类发展时代，都用铜、青铜或铁器等名称表示。甚至连古代人也有类似的观念，只不过他们通常认为文明在逐渐衰退，是从原始的黄金时代退化到了铜器和铁器的时代。在巴比伦人那里，神祗和行星都分别和各种金属联系在一起。•考古学的发现表明，人类最早使用的，都是一些天然金属。从埃及和美索不达米亚最古老的墓葬中，就发现了铜和金。尽管这些金属可能是在许多不同地区各自被人发现和得到使用的，但由于各个民族甚至在有文字记载之前就已开辟了贸易通道，所以，各种金属在文明国家间的辗转运送，对古代世界的文明交流无疑起了颇为重要的作用。•继天然的使用之后，接踵而来的巨大进步是发明了从矿石中提炼金属的方法。史前时代定居于伊朗南部的苏美尔人，大约很早以前就在这里发现了用木柴加热来熔炼铜的方法。由于没有设法将所有的矿石进行精选，所以在把铜矿石和锡矿石混合熔炼时，自然很快发现了青铜。青铜与铜相比，硬度高，熔点低，这使它一经发现，就得到广泛的应用。•除金属外，古代人还使用过大量的其他化学物质。釉料在远古时期就已配制成功，后来逐渐改进，成为真正的玻璃。青金石最初可能产于巴比伦，是一种贵重商品，经过自由转运输入埃及，埃及人把它视为金属。巴比伦还制成了人造青金石，还有“埃及蓝”，这是一种钙和铜的混合硅酸盐，在整个古代世界，甚至直到罗马时代，都很驰名，当时的建筑师维持鲁维斯就描述过它的制备方法。化学发展史•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。•约50万年前“北京猿人”已会用火•公元前8000-6000年中国（新石器时代）开始制陶器•约公元前3000年埃及人已用采集的金银制作饰品•约公元前2000年中国已会铸铜•约公元前17世纪中国已开始冶铸青铜•公元前1400年小亚细亚的赫梯人已会冶铁•约公元前1200年中国商代已使用锡、铅、汞•公元前10世纪埃及人已会制作玻璃器具•公无前6世纪中国发明了冶炼生铁•公元前5世纪中国《墨子·经下》提出物质的最小单位是“端”的观点•公元前4世纪古希腊的德谟克利特提出朴素的原•子论：古希腊的亚里士多德提出“四元素”学说•公元前3世纪中国发展起块铁渗碳的制钢技术•公元前2世纪中国西汉已有用胆水制铜的记载•公元前140--87年中国发明了造纸术二、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。•前1世纪到1世纪中国《木草经》成书•2世纪中国魏伯阳的《周易参同契》成书，•这是世界上最早的一部有关炼丹术的著作•7到8世纪中国唐代初年孔思邈著作中的《伏硫磺法》•篇里最早记有火药的三种成分•10世纪中国宋代把火药用于制造火药箭、火球等武器•13世纪中国火药传入阿拉伯•16世纪中国明代已用锌制造黄铜•1661年英国的波义耳在《怀疑派化学家》书中给•元素下了科学的定义三、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。•1703年德国的施塔尔把燃素说系统化•1772年瑞典的舍勒制得了氧气•1777年法国的拉瓦锡发表《燃烧概论》推翻了燃素说•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。•1777年法国的拉瓦锡发表《燃烧概论》推翻了燃素说•1799年普罗斯提出了定比定律•1802年法国费歇列出了第一个酸碱当量表•1803年英国道尔顿提出原子论•1804年英国的道尔顿提出倍比定律•1807年英国的戴维首次用电解熔盐的方法取得了金属钾和钠•1808年法国的盖吕萨克提出气体反应体积定律•1810年戴维确定氯是种元素•1811年意大利的阿佛加德罗提出分子假说•1828年德国的维勒用无机物氰酸铵制出尿素•1834年英国法拉第提出电解定律•1852年英国弗兰克兰提出原子价的初步概念•1857年德国凯库勒指出碳是四价•1860年分子说得到世界公认•1861年俄国的布特列洛夫提出并论述了化学结构学•1864年挪威的古德贝格和瓦格发展和确立了质量作用定律•1867年瑞典的诺尔贝制成用硅藻土吸收硝化甘油的炸药•1869年俄国的门捷列夫提出了他的第一个元素周期表•1874年荷兰的范特甫和法国的勒贝尔各自提出碳原子的正四体理论•1884年提出了勒沙特利原理•1887年瑞典的阿仑尼乌斯提出了电离学说•1893年瑞士的维尔纳提出了络合物的配位理论五、科学相互渗透时期，既现代化学时期。•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、酶的结构问题得到逐步的解决。•1895年德国的奥斯特瓦尔德提出催化剂概念•1898年法国的居里夫妇发现钍有放射性并发现了钋•1906年俄国的茨维特发明色层分析法•1911年英国的卢瑟福提出原子核模型•1913年丹麦的波尔根据量子理论提出原子结构模型•1934年法国的约里奥、居里夫妇发现人工放射性1942年中国的侯德榜发明了联合制碱法•1952年欧格尔提出配位场理论•1961年改用碳12为原子量的标准•1962年加拿大的巴特来合成了第一个惰气化合物•1965年中国科学家合成出牛胰岛素•1969---1974年美国的乔索等合成104、105、106号元素化学元素发展史•化学元素本文来自：博研联盟论坛一、人类对化学元素的认识：博研联盟论坛1、春秋战国时期——“阴阳五行”说联盟论坛《尚书》：“五行：一曰水、二曰火、三曰木、四曰金、五曰土”《国语》：“以土与金、木、水、火杂以成百物”中国的炼丹术（始于公元前两世纪的西汉时期）魏伯阳（东汉）——《周易参同契》——现存最早的炼丹术著作葛洪（晋代、句容人）——《抱朴子》（《金丹》、《黄白》、《仙药》）陶弘景（梁朝、句容人）——〈名医别录〉盟论坛（1）阿拉伯的炼金术（公元三世纪）研联盟论坛贡献：我国炼丹家发明了蒸馏器；阿拉伯的炼金家创建了“元素”符号本文来自：博研联盟论坛2、古希腊——“四元素”学说•安培杜格尔：世界万物由水、火、气、土四种“元素”组成，亚里士多德的观点：每种物质由两种基本性质配合而成。如：热、干——火；热、湿——气；冷、湿——水；冷、干——土•3、古印度——“五元素”说来自：博研联盟论坛万物由地、火、水、风、空五元素组成，•4、15——16世纪欧洲医药化学家帕拉塞尔斯——“三元素”说本文来自：博研联盟论坛万物由盐、硫、汞三元素以不同比例构成盟论坛盐——不易挥发、不易燃烧的元素（肉体）；坛汞——挥发的液体元素（灵魂）；硫——易燃烧的元素（精神）本文来自：博研联盟论坛帕拉塞尔斯：化学的目的并不是为了制造金银，而是为了制造药剂本文来自•5、波义尔于1661年发表《怀疑派化学家》指出：元素是“组成复杂物质和分解复杂物质时，最后所得到的那种最简单的物质”并指出：“化学的目的是认识物质的结构，而认识的方法是分析，即把物质分解成元素”从拉瓦锡起才被接受，成为近代化学的基础。波义尔把化学确立为科学——恩格斯本文来自：二、化学元素的发现•1、我国历史上一些物质的应用青铜（含锡的铜）——青铜时代；•铁器时代（我国是最早发明炼铁的国家）南北朝（公元四世纪）——炼制黄铜（铜锌合金）西汉（公元前一世纪）——炼制白铜（铜镍合金）•2、十八世纪前本文来自：博研联盟论坛H、N、F、Cl、P、As、Ti、Cr、Mo、Te、W、U、Mn、Co等28种元素•3、十九世纪•前50年（27种）；电解法——Na、K、Mg、Ba等；还原法——B、Si等；•光谱分析法——Cr、La、Zn、Tl、Td、Dy、Se、Er、I等；•研究空气——He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等稀有气体。三、元素的符号和名称•（一）化学元素的外文名称有一定的含义•1、纪念发现地本文来自：博研联盟论坛铕——欧洲、镅——美洲、锗——德国、铊——斯纳的维也纳、镥——巴黎、钋——波兰、镓——家里亚（法国）•2、纪念某科学家•钔——门捷列夫、锔——居里夫妇、锘——诺贝尔•3、元素的某一特性本文来自：博研联盟论坛氦——太阳、氖——新的、氩——不活泼、氡——射气、碘——紫色、氮——无生命的、镭——射线•（二）符号：1860年的卡尔斯卢会议规定，一切化学元素的符号均彩该元素的拉丁文开头字母表示。氧——Oxygenium——O；硫——Sulfur——S；钛——Tilanium——Ti；钽——Tanlantum——Ta；砷——Arsenium——