古代实用化学时期.ppt

化学与社会 曲松 qsong2004@163.com 上海理工大学 透过科学之窗口的化学 了解化学在社会发展和科技进步中的作用和贡献 了解化学在社会发展过程中和其他科学交叉渗透的特点 了解化学具有实验和理论并重的特点 绪论 1 什么是化学？ 化学是一门试图了解物质的组成、结构、性质和物质发生反应的科学。化学是一门实用的、中心的和创造性的科学。 2 化学家做什么？ 探寻物质相互转化的条件和规律，为人类社会创新物质世界。 3 为什么化学家称这门学科为“中心科学”？ 农业、电子学、生物学、药学、环境科学、计算机科学、工程学、地质学、物理学、冶金学 与生命、材料、环保、资源、信息、航天、海洋等高技术领域密切相关。 1 化学发展简史 古代实用化学时期 （17世纪中叶之前） 近代化学时期 （17世纪后半叶到19世纪末 以分子原子论为代表） 现代化学时期 （20世纪以来 以现代科学技术为基础，以物质结构理论为代表） 1.1 古代实用化学时期 中国古代文化艺术 古代实用化学时期 公元7世纪（南北朝时期），人们为了制造黑火药，学会了制备和利用硝酸钾、硫磺和木炭（黑火药的主要成分）； 黑火药着火时，发生如下反应： 2KNO3 + S + 3C ==== K2S + N2 ↑+ 3CO2 ↑ 在实践中，人们发现某些微生物通过一些变化（生物化学变化）可使谷物发霉成“曲”，再用曲酿酒，后来利用发酵原理又从谷物中酿造出醋和酱油； 由于当时丝、麻纺织业的需要，人们逐渐学会了利用化学加工技术从某些植物中提取染料（最著名的是靛蓝），并掌握了彩色套染、多套复染技术。 古代实用化学时期 （实用性、经验性、零散性） 古人对物质变化的本源的认识： 元素说 世上万物均由少数几种物质本原（元素）所组成。 中国的“五行说”（金、木、水、火、土） 印度的“五元素说” （地、水、火、风、空） 古希腊的“四元素说”（土、水、气、火）等。 原子论 原子论则认为世上万物的本原就是不可入、不可分的微小粒子一原子，最具代表性的观点认为宇宙的要素是原子和虚空，原子在虚空中上下运动，通过互相碰撞或互相结合而形成各种物质。 1.2 近代化学时期 化学科学的建立时期（17世纪后半期到19世纪末） 英国科学家波义耳 《 The sceptical chemist 》 《怀疑派化学家》 古代元素说中的所谓元素实际上指的是混合物或化合物，而元素应当是某些不由任何其他物体所构成的原始而简单的物质。波义耳的这一化学元素定义为研究物质的组成指明了方向。 恩格斯评价：“波义耳把化学确立为科学”。 近代化学时期 对燃烧本质的探讨： 燃素论 物质燃烧时生成燃素和灰分 燃素论不能解释气体实验事实。 燃烧的氧化学说 化学学科的奠基人 法国科学家拉瓦锡 燃烧的实质是物质和空气中的氧气发生了化合反应。 近代化学时期 1803年 道尔顿 “原子论” 原子的化合与化分来说明各种化学现象和各种化学定律，这就抓住了化学科学的本质。 缺陷：未能正确区分原子和分子 1811年 阿伏加德罗 “分子”概念 气体分子可以由几个原子组成。 原子分子论： 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。 近代化学时期 化学学科的形成： 1869年 元素的发现和原子量的准确测定 门捷列夫 元素周期表 无机化学的系统化形成 1861年 凯库勒 碳的四价概念 碳原子的四面体结构和键价的方向性 有机立体化学的基础。 定性化学分析的系统化、重量分析法、滴定分析法的完善 分析化学 化学和物理的结合 物理化学 门捷列夫发现元素周期表及元素周期率——使化学有规律可循 1.3 现代化学阶段 物理化学 X射线衍射 扫描隧道显微镜 有机化学 高分子 橡胶 塑料 纤维 糖 核苷酸 蛋白质 分析化学 电化学 色谱 质谱 光学分析 无机化学 纳米 20世纪合成化学技术 报刊上常说20世纪发明了六大技术（1）无线电、半导体、计算机、芯片和网络技术；（2）基因重组、克隆和生物芯片等生物技术；（3）核科学和核武器技术；（4）航空航天和导弹技术；（5）激光技术；（6）纳米技术。 但很少人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥、农药的化学合成技术。 其实，化学在20世纪的成就用“空前辉煌”来描述，是并不过分的。上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存，但如果没有发明合成氨（国外评选20世纪最重大发明，得票