化学简史

化学发展简史化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学摘要化学的历史渊源，不管是过去、现在还是未来，人类社会的发展都离不开化学，化学与人类生活息息相关。按照化学的发展，我们可以把化学史简要地分为三个时期。第一：古代及中古时期的化学（十七世纪中叶以前），这是化学知识的萌时期。第二：近代化学时期（十七世纪后半叶至十九世纪末），前期（十七世纪末至十八世纪末）属于近代化学的孕育时期，后期（十九世纪）属于近代化学的发展时期。第三：现代化学时期（二十世纪以来），是化学发展的现阶段。关键词化学家化学史发展时期古代及中古时期的化学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。火是人类的第一个化学发现。火也是最常见、最普通的一种化学现象。从远古时代直至今天，人类的每一步前进都离不开化学。人类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。中国古代化学界占主导地位的是五行学说（即金木水火土五行）。而西方古代化学界占主导地位的是亚里士多德的四元素学说(即地水火风四元素）。随着人们对烧制陶瓷，冶炼金属，酿酒，染色等基本化学操作的熟悉掌握以及人类社会的发展，古中国的帝王将相开始幻想着长生不老，也就有了一批用药材矿物炼制“长生不老药”的炼丹师。而中国古代四大发明之一的火药也是由此而来。公元7世纪，中国炼丹术西传至阿拉伯，后又传入欧洲，并同西方炼金术结合在一起逐步发展成为近代化学，直至现代化学科学。因此可以说，中国不仅是炼金术的发源地，而且也是整个化学的发源地。文艺复兴时期，炼金术分成三个走向，一是继续传统的点石成金术，再是将炼金术知识用于医药方面，形成了所谓的医药化学运动，三是将炼金术知识用于矿物冶炼方面，形成了早期的矿物学。17世纪以前的化学史称为古代化学时期。这一时期经历了实用化学、炼丹和炼金、医药化学和冶金化学等时期。早起化学知识来源于人类的生产和生活实践。同时在人类对自然界万物的本原探索过程中，诞生了古代朴素的元素观。古代化学具有实用和经验的特点，但尚未形成一定规模的理论体系，是化学的萌芽时期。近代化学虽然早在原始社会的时候人类已经开始应用化学于日常生活之中，但那些只是一些粗浅的方面，真正让化学作为一门科学学科进入人们眼中的时间是近代（从十七世纪到十九世纪）。在经历了化学萌芽之后，人们已经开始摸索物质的组成和结构了，近代化学史上的许多重要发现和学说都与这些探索有着紧密的联系。1661年，罗伯特·波义耳在《怀疑派化学家》文中提出了元素概念。他认识到化学值得为其自身目的去进行研究，而不仅仅是从属于医学或作为炼金术去进行研究——虽然他相信炼金术是可能成功的；他把严密的实验方法引入到化学；他给元素下了一个清楚的定义，并且通过实验证明亚里士多德的四元素和炼金术家的三要素（水银、硫磺和盐）根本不配称为元素，因为其中没有一个可以从物体（例如金属）中提取出来。1703年，德国化学家施塔尔提出了“燃素学说”。施塔尔在总结了前人关于燃烧本质的各种观点，并对其进行甄别之后，更系统地提出了明确的燃素学说。施塔尔认为，火是一各由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体。这各微粒可以和其他的元素结合形成化合物。同时也能够以游离的形式存在。如果大量的微粒聚焦在一起就会形成明显的火焰，这些微粒弥漫在大气之中便给人以热的感觉。由这种微粒构成的火的元素称为“燃素”。1777年，拉瓦锡于提出了科学的燃烧学说-氧化学说，彻底推翻了“燃素学说”。开创了定量化学时期，使化学沿着正确的轨道发展。。1774年，他用锡和铅做了著名的金属煅烧实验，他首先将实验用的铅和锡进行精确称量，将它们放入曲劲瓶中，将瓶封闭后再准确称量铅、锡与瓶的总重量。准备就绪后，进行加热，直到铅、锡变为灰烬。再称量总重，与试验前一样。之后，当他把瓶子打开时发现空气冲了进去，这时再对瓶及煅灰进行称量，发现总生日重量增加了，另外，他发现金属在煅烧后重量也增加了，所增重量恰恰是等于空气冲进瓶后总增量。因此，拉瓦锡断定，金属所增加的重量，既不是来自水中，也不是来自瓶外任何物质，只能是金属结合了瓶中部分空气的结果。此后，拉瓦锡又对金属的氧化与还原的反应进行了很精确的定量研究，证明了化学反应中质量不灭的定律。在几年的积累、归纳总结之后，拉瓦锡于1777年提出了科学的燃烧学说-氧化学说。此后不久，水的合成和分解试验取得成功，氧化学说也随之为举世公认了。1803年，英国化学家道尔顿提出了近代原子学说，标志着近代化学发展的开始。他接受了牛顿的原子概念和物理学的思想，．把原子量作为自己原子论的核心．并进一步提出了通过化学分析求算原子量的方法。他接受了拉瓦锯的元素说和元素表，并把元素作为划分原子种类的依据，赋予了元素新的含义他把其他化学家发现的化学基本定律加以验证，作为论证自己原子学说的实验根据。1811年意大利科学家阿伏加德罗提出分子概念，确立了分子理论。阿伏加德罗经过大量的实验事实分析、讨论得出：分子是保持物质化学性质的最小微粒。俄国化学家门捷列夫发现元素周期律。门捷列夫不分昼夜地研究着，探求元素的化学特性和它们的一般的原子特性，然后将每个元素记在一张小纸卡上。他企图在元素全部的复杂的特性里，捕捉元素的共同性。他发现性质相似的元素，它们的原子量并不相近；相反，有些性质不同的元素，它们的原子量反而相近。他的周期律说明：简单物体的性质，以及元素化合物的形式和性质，都和元素原子量的大小有周期性的依赖关系。德国化学家李比希和维勒发展了有机结构理论。他们在关于安息香酸的一系列研究中发现了苯甲酰基，为基团论学说提供了有力的实验依据；通过对氰尿酸的精心研究，搞清了它的组成和性质；共同研究了密石酸的组成和扁桃酸发酵机理，制备了尿酸的多种衍生物；他们还研究了苯六甲酸、苦扁桃油、那可汀、配糖体、乳浊液；一起编辑了对化学发展有着重大影响的化学辞典、李比希化学年鉴，联名发表了几十篇极有价值的有机化学方面的学术论文。正是经过李比希和维勒的努力，开创了无机化学和有机化学的新局面。这些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。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。现代化学现代化学的显著特点1．从宏观的研究深入到微观的研究。2．从描述性的科学向推理性的科学过渡。3．大大提高了化学科学的定量化水平，向定量科学发展。4．对物质的静态结构和化学反应的动态研究愈趋精细化。5．化学学科既分化又综合的发展趋势日益加速。这一时期是化学史上又一次革命和飞跃的时代。物理学的革命，给化学带来了新时期的曙光，使化学的研究深入到探索原子、分子、晶体内部结构的新阶段。现代化学的发展，一方面作为经验方法基础的实验手段，发生了根本性的变化。不仅传统的实验技术由于技术的进步得到进一步的改善，还出现了仪器现代化。另一方面，由于现代化学研究对象日益微观化，仅有实验方法、发展实验技术还是会限制化学进步的，必须大力发展理论方法。（1）无机化学无机化学是化学学科的起始。人类早期的冶铁、冶金、炼丹等都是与无机化学相关的活动。19世纪中叶形成的元素周期律为现代无机化学奠定了基础。20世纪以来，由于化学工业及其他相关产业的兴起，无机化学又有了更广阔的舞台。在近50年中，人们对于新理论，新材料，高产出和低污染等的追求，促进了无机化学的发展。新兴的无机化学领域有无机材料化学、生物无机化学、理论无机化学等。这些新兴领域的出现，使传统的无机化学再次焕发出勃勃生机。（2）有机化学从19世纪初到1858年提出价键概念之前是有机化学的萌芽时期。在这个时期，已经认识了一些有机化合物的性质。后来法国化学家拉瓦锡发现，有机化合物燃烧后，产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。在有机化学运用方面，随着电子计算机的引入，使有机化合物的分离、分析方法向自动化、超微量化方向又前进了一大步。核磁共振谱仪、x射线结构分析、电子衍射光谱分析等已能用于测定微克级样品的化学结构。用电子计算机设计合成路线的研究也已取得某些进展。未来有机化学的发展首先是研究能源和资源的开发利用问题。（3）物理化学物理化学是在1877年形成的学科。到20世纪初时，物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特征。吉布斯对多相平衡体系的研究、范托夫对化学平衡的研究、阿伦尼乌斯提出电离学说、能斯特的热定理等都对化学热力学的重要贡献。现代电子学、高真空和计算机等技术的突飞猛进，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。物理化学的研究对象开始进入各种激发态的研究领域。（4）分析化学分析化学在古代冶炼、酿造等工艺的发展过程中得到了高度的发展，那个时期是与鉴定、分析、制作过程的控制等手段密切联系在一起的。炼丹术、炼金术等都可视为分析化学的前驱。18世纪的瑞典化学家贝格曼可称为无机定性、定量分析的奠基人。近来分析化学中的新技术有激光在分析化学中的应用、流动注射法等。分析化学有极高的实用价值，对人类的物质文明做出了重要贡献，广泛应用于化学工业、能源、医药、临床化验、环境保护等领域。由于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，使这门学科飞跃发展。化学的现状近年来，化学与其他学科的关系越来越紧密，化学理论和分析方法也日益完善，随着一些新概念的出现，化学出现了多个分支，形成了不同的分析领域，运用比较广泛的有：1．计算机与化学借助于计算机技术的发展，大大提高了用量子力学处理问题的能力，量子力学的应用研究也蓬勃发展起来了。化学技术的改革，正在继续向着高灵敏度、高分辨率、快速、自动的方向发展。2．生物与化学化学研究扩展到生命研究的领域后，在蛋白质和核酸两大类生命基础物质的研究中，取得了重大突破。化学是一门基础学科，它与社会多方面的需要有关，要为全人类的衣、食、住、行，要为日益减少和稀缺的材料提供替代用品。开发能源、保护环境等都要靠化学作为强有力的助手。3．新材料与化学在21世纪，材料和能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱，材料化学是从化学的角度研究材料设计、制备、组成、结构等的一门学科。它既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分。随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学科学领域的不断进展，作为新兴学科的材料化学发展日新月异。4．能源与化学能源是人类赖以生存与发展的基础。能源工业在很大程度上依赖于化学过程，能源消费的90%以上依靠化学技术。未来可再生能源的开发离不开以化学为核心的技术的发展。5．环境与化学目前，人类环境问题、能源资源问题摆在化学的面前，要求化学全力以赴加以解决：运用现代仪器技术和现代化学理论协调控制化学反应速率的因子，开辟合成反应的新途径，寻找新材料，降低反应过程中能量的损耗，提高反应效率。总结在21世纪的今天，尚属于发展中国家的中国，在当今世界高科技的发展和竞争中，面临着极其严峻的挑战。化学不仅会和其他科学一样，保持20世纪初以来的迅猛发展，而且会日益加深和生命，材料，环境等科技领域的相互渗透。了解化学和应用化学的水平将对社会生产力的发展和人民生活质量的提高起着关键性的作用。因此，我们要更深入的了解化学，尤其是现代化学，并对其进行深入思考。