1、第1讲 绪 论 充满争论和变革的化学发展史,实用技术阶段,50万年前,17世纪中叶,19世纪末20世纪初,21世纪,现代化学阶段,近代化学阶段,实用技术阶段,50万年前（主要是公元前2世纪起）17世纪中叶，是实用技术阶段。,火的利用是古代化学的开端,西安半坡原始人面鱼纹彩陶盆,陌上桑 日出东南隅，照我秦氏楼。秦氏有好女，自名为罗敷。 罗敷善蚕桑，采桑城南隅；青丝为笼系，桂枝为笼钩。 头上倭堕髻，耳中明月珠；缃绮为下裙，紫绮为上襦。 汉朝,实用技术阶段,实用技术阶段,“璎琳琅开”、“琉琳”、“流离”、“玻璃”等，见诸于穆天子传、尚书禹贡、山海经中山经等，它是作为天然玉石和人工制造的玻璃的“统称”
2、。汉代以后的有关史料常用琉璃（流离、瑁璃）、璧琉璃等称呼，见盐铁论、西京杂记、汉书、后汉书、隋书等。,古时的琉璃指的是什么？,实用技术阶段,自汉以后西方传入玻璃器皿后，把西方传入的玻璃称“玻璃”，中国自制的玻璃称“琉璃”，其他还有 如药玉、硝子、料器等称呼。宋代以后，以低温彩釉陶作的砖瓦称之为“琉璃”或“琉璃瓦”，才把玻璃和琉璃逐渐分开。直到清代康熙年间的宫廷内务府造办处，把制造琉璃瓦的地方称“琉璃厂”，而制造玻璃的称“玻璃厂”，从而分开称呼”。,实用技术阶段,古埃及玻璃制品“钙钠玻璃”,西汉玻璃杯“铅钡玻璃”,古代中西方玻璃的差异,实用技术阶段,冶炼金属,染色,酿酒,造纸,实用技术阶段,公元
3、前2-3世纪起，中外各国先后兴起了炼金术，是近代化学的前身，恩格斯称之为“化学的原始形式”。,炼制长生不死的仙药,将廉价金属变成贵金属,东西方化学的萌芽非常相似,实用技术阶段,东方炼丹术,炼丹术又称炼金术，是一种试图从普通药物中炼制出长生不老药金丹的方法。,实用技术阶段,金石自然进化论,“铁受太阳之气，始生于初卤矿焉，一百年而成磁石，二百年孕而成铁，又二百年不经采炼而成铜，铜复化为白金，白金化为黄金，故铁与金银同一根源也”土宿真君本草,实用技术阶段,葛洪(公元284364或343)，晋朝人，道教名家，别号抱朴子，著有金丹、黄白、仙药、抱朴子等13本传世之作，集汉魏炼丹术之大成。书中云“丹砂烧之
4、成水银，积变，又还成丹砂”，“以曾青涂铁，铁赤色如铜”等。,“夫金丹之为物，烧之愈久变化愈妙，黄金入火百炼不消，埋之毕天不朽。服此二物炼人身体，故能令人不老不死” 抱朴子金丹篇,实用技术阶段,魏伯阳，又名魏翱，道号云牙子，公元2世纪左右东汉著名炼丹家，所著周易参同契是现存世界讨论炼丹术的最早文献，曾被英译。,实用技术阶段,“河上姹女，灵而最神，得火则飞，不见尘埃，鬼隐龙匿，莫知所存，将欲制之，黄芽为根”周易参同契,汞, Hg,硫磺, S,退之(韩愈)服硫黄，一病讫不痊； 微之(元稹)炼秋石，未老身溘然； 杜子(杜牧)得丹诀，终日断腥膻； 崔君(崔元亮)夸药力，经冬不衣棉； 或疾或暴夭，悉不过中
5、年。 白居易思归诗,实用技术阶段,服食金丹真的能够长生不老么？,实用技术阶段,西方炼金术如何起源的呢？,中国,阿拉伯,文献：化学史简明教程，张德生，中国科学技术大学出版社，2009.4,欧洲,公元7世纪 到9世纪,公元1144年， 阿拉伯的炼金著作 在西班牙被 翻译成拉丁文,实用技术阶段,西方炼金术(Alchemy),寻找哲人石,“炼金术是制备某些灵药的科学，把这些灵药移在金属或不完善的物体上时，能使后者立刻变成完美之物” 罗哲培根,实用技术阶段,冶炼金属,染色,酿酒,造纸,这一时期的特点：实用性、经验性和零散性。化学作为一门科学尚未诞生。,实用技术阶段,近代化学阶段,17世纪后半叶至20世纪
6、初，是近代化学发展阶段。,近代化学建立,17世纪后半叶,19世纪中期,20世纪初期,近代化学发展成熟时期,1661年 英国化学家R.Boyle(16271691)发表了“怀疑派化学家”第一篇区分化学家和炼金术士的著作。1680年被选为英国皇家学会主席，恩格斯对他给予了高度评价，指出“玻意耳把化学确定为科学”。,近代化学的建立,近代化学建立,怀疑派化学家：或化学物理的怀疑和悖论，涉及炼金家普遍推崇并为之辩护的而又为化学家通常认为实在的种种要素,(The Sceptical Chymist: or Chymico-physical Doubts & Paradoxes, Touching the
7、Spagyrists Principles commonly calld Hypostatical, as they are wont to be Proposd and Defended by the Generality of Alchymists),近代化学建立, 给元素下了一个清楚的定义,Boyle的主要贡献：,“我说的元素.，是指某种原始的、简单的、一点儿也没有掺杂的物体。元素不能用任何其他物体造成，也不能彼此相互造成。元素是直接合成所谓完全混合物的成分，也是完全混合物最终分解成的要素。”, 他将化学确立为一门科学,近代化学建立, 他将严密的实验方法引入了化学研究中,Boyle的主要
8、贡献：,他带领助手做了物质燃烧实验(铁和盐酸反应制氢气，氢气燃烧)，金属焙烧实验(金属锡在敞口瓶中加热)，酸碱性质实验(酸与植物染料作用，使其变色，颜色可被碱复原)等等。,近代化学的建立,J.J. Becher，1669年出版地下的自然哲学,提出物体的组成是空气、水及三种土，一种是可燃的(油状土),G.E. Stahl，1703年在化学基础中修正了贝歇尔的观点，把油状土改名为燃素,近代化学建立,燃素学说认为，燃素是“火质和火素而非火本身”，物质燃烧时失去燃素，燃素包含在所有可燃物体中，也包含在金属里面。烧过的产物可复原为原来的物质，只需任何含燃素的物质提供给它燃素。施塔尔通过实验“证明”硫是硫
9、酸(一种元素)和燃素的化合物。,近代化学建立,硫磺,燃素,硫酸,燃烧,产生火焰,防止酸挥发，用钾碱固定,硫酸钾,暗褐色的 “酸酐”,与钾碱共熔，制取酸酐,与木炭共热，添加燃素,近代化学建立,施塔尔的燃素学说，理论联系了大量事实，首尾一贯，条理井然，并建议了新的实验，引导了新的发现。,但是它完全是错误的理论！,亨利卡文迪许 (1731-1810): 发现氢气 卡尔威廉舍勒 (1742-1786): 发现氯气，是氧气的最早发现者，命名为“火气” 约瑟夫普利斯特里 (1733-1804): 发现氧气，称之为“脱燃素空气”,拉瓦锡(1743-1794)，法国化学家，英国皇家科学院主要成员，写有化学概论
10、，拥有当时最好的私人实验室，13000只烧杯，提出质量守恒定律，发现氧化燃烧原理，陨于法国大革命。,近代化学建立,近代化学建立, 在化学研究中采用定量方法，使用天平,Lavoisier 的主要贡献：,证明锡、铅燃烧时重量增加，相等重量的空气被吸收，磷燃烧时也发现同样的结果。, 明确提出“反燃素学说”, 与其他人一起发表化学命名法,“燃烧的氧化学说把过去建筑在燃素学说基础上倒立着的全部化学正立过来了。”,恩格斯,约翰道尔顿(John Dalton，17661844)，英国皇家科学院成员，提出气体分压定律，创立原子学说，代表作为1808年发表的：化学哲学的新体系。,近代化学建立,此后大批科学家纷纷
11、投入到原子量的测定中，推动了化学学科的迅速发展。,道尔顿原子论：元素是由不能再分割的原子所组成，一定元素的原子是等同的，质量也相同，不同元素的原子质量不同，原子不能创造也不能消灭，每种元素与其它元素化合时都是以原子为代表的最小单位一份一份地进行。,近代化学建立,约瑟夫路易盖-吕萨克 Joseph Louis Gay-Lussac (1778 1850)，法国下院、上院议员，提出盖吕萨克定律。,近代化学建立,近代化学建立,压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比,“在同温同压下，相同体积的不同气体，含有相同数目的原子”,盖-吕萨克定律,新的假说,元素的原子大小不同，质量也不同，因而相同体
12、积的不同气体不可能含有相同数目的原子,道尔顿观点,ON 2NO,半个原子的困难,阿佛加德罗(A.Amedeo Avogadro 17761856)，意大利化学家，引入了“分子”的概念，研究了测定原子量和分子量的方法，提出阿佛加德罗定律。,近代化学建立,分子假说：气体分子可以由多个原子组成，例如H2、O2、Cl2都是双原子分子，而且同温同压下，同体积气体所含分子数目相等。,汉弗莱戴维(Humphry Davy，17781829)，曾任英国皇家学会会长，发明了电解技术，借此发现钾、钠、锰、钙、锶、铝等12种元素，发现笑气有麻醉作用。,近代化学建立,J.J.贝采利乌斯(17791848)，瑞典化学家
13、、伯爵。首先提出了用化学元素拉丁文名称的开头字母作为化学元素符号，发现了硒、硅、钍、铈等元素。与约翰道尔顿、安托万拉瓦锡一起被认为是现代化学之父。,近代化学建立, 化学符号的应用与表示方法上极为混乱，如HO即可代表水，也可代表过氧化氢， C2H2即可代表乙烯，也可代表沼气；醋酸有19种表示式； 原子量标准不统一，有的人把氧的原子量作为8，有的作为16，对碳的原子量，有的人用6，有的人用12，许多化学家对原子量失去信心，甚至有人对原子学说也发生了动摇。,近代化学建立,“混乱”的化学界,近代化学建立,康尼查罗(S.Cannizzaro,18261910)，意大利化学家。1860年9月3日在德国的卡
14、尔斯鲁厄召开第一次国际化学会议。会上康尼查罗论证原子-分子学说，把原子-分子论整理为一个协调的系统。,原子分子学说主要内容：不同元素代表不同原子，原子按一定方式或结构结合成分子，分子的结构直接决定其性能，分子进一步组成物质。,近代化学的发展,J.L. Meyer(1830-1895)，德国化学家，1868年编制出元素周期表,门捷列夫(1834-1907)，俄国化学家，1869年发表元素周期表,门捷列夫1869年发表了元素周期律，并成功预测15种以上的未知元素，为纪念他的卓越工作，第101号新元素命名为Mendelevium，即“钔”。,近代化学的发展,近代化学的发展,出现了无机化学、分析化学、
15、有机化学、物理化学四大主要分支，涌现了门捷列夫、凯库勒、范德霍夫等著名科学家。,近代化学阶段,近代化学阶段是一个大发展时期，化学实现了从经验到理论的重大飞跃，化学真正被确立为一门独立的学科，并出现了无机化学、分析化学、有机化学、物理化学四大主要分支，涌现了如道尔顿、拉瓦锡、贝采利乌斯、门捷列夫、凯库勒、范德霍夫等著名科学家。,19世纪末，物理学中电子、放射性和X射线等的重大发现，打开了原子和原子核的大门，使化学家通过研究电子在分子、原子中的分布和运动规律，更深刻地认识化学变化的本质。,现代化学阶段,现代的原子结构理论 建立在电子的发现和放射性的各种事实基础上,安东尼亨利贝克勒尔，（1852-1
16、908），法国人，法国科学院院士，1896年，通过铀盐的实验发现放射性现象，被授予诺贝尔物理学奖。,现代化学阶段,1898年，玛丽居里与丈夫皮埃尔合作，发现岩石的放射作用，并发现钋和铀； 1899年，居里夫人提出假设：放射性的原子是不稳定的，蜕变时放出能量。1903年居里夫妇与贝克勒尔同获诺贝尔物理学奖。,现代化学阶段,欧内斯特卢瑟福，1871-1937，汤姆森的研究生，曾任卡文迪许实验室主任，英国皇家学会主席，重要成就：放射性的研究、根据粒子散射实验现象提出原子核式结构模型、发现质子等。,现代化学阶段,尼尔斯亨利克大卫玻尔（Niels Henrik David Bohr，18851962)
17、丹麦人，提出了原子的电子分层排布模型，即玻尔理论，创立了哥本哈根学派。,现代化学阶段,现代化学阶段,路易维克多德布罗意(1892-1987)，法国物理学家，1924年将运动着的电子与波联系起来,埃尔温薛定谔(1887-1961)，奥地利物理学家，1926年提出薛定谔方程,现代化学阶段,薛定谔的波动理论认为：原子核外电子云的密度是有方向性的,现代化学阶段,Dalton原子学说 (1803年)Thomson“西瓜式”模型 (1904年)Rutherford核式模型 (1911年) Bohr电子分层排布模型 (1913年) 量子力学模型 (1926年),现代化学阶段,化学研究进入了“量子时代”,化学学科研究的成果改变了我们的生活，也改变了我们的世界！,主要参考书,化学的进程，(Progress in chemistry)，麦克米伦出版集团，外语教学与研究出版社 化学简史，J.R. Partington，中国人民大学出版社 化学史简明教程，张德生，中国科学技术大学出版社 万物简史，美比尔.布莱森著，严维明等译，接力出版社,
