化學(xué)發(fā)展史第一講

1、靜同學(xué)們好！學(xué)習(xí)歷史可以使人明智。培根化學(xué)發(fā)展史北方交通大學(xué)理學(xué)院化學(xué)所程志明E-mail： Tel： 516884972005.11緒 論化學(xué)是一門中心的、實用科學(xué)1.為人類生存提供物質(zhì)基礎(chǔ)；2.在相關(guān)學(xué)科的發(fā)展中起牽頭作用； 牽動其他學(xué)科向分子層次發(fā)展 化學(xué)研究帶動其它學(xué)科過程的研究 帶動材料科學(xué)的發(fā)展； 化學(xué)實驗方法推動其它學(xué)科在分子層次上觀察和測定物質(zhì)的變化過程。一、化學(xué)的地位與作用二、化學(xué)發(fā)展特點 1方向總是不斷變化，每個時代各不相同。化學(xué)發(fā)展四個時期化學(xué)的萌芽時期煉丹和醫(yī)藥化學(xué)時期近代化學(xué)發(fā)展時期現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展時期細分： 實用和手工藝化學(xué)時期； 煉金術(shù)時期； 醫(yī)藥化學(xué)時期； 燃素說時

2、期； 分析化學(xué)和氣體化學(xué)時期； 化學(xué)革命時期； 原子-分子學(xué)說形成時期； 有機化學(xué)誕生和發(fā)展時期； 物理化學(xué)時期 其他等等。 2發(fā)展過程的不平衡性原因：各種社會經(jīng)濟因素的影響例如：18世紀(jì)末，法國19世紀(jì)，英國10月革命后，蘇聯(lián)1949年后，中國1.古代的化學(xué)知識和自然觀 2.金丹術(shù)時期3.近代化學(xué)的孕育4.近代化學(xué)的創(chuàng)建5.電化學(xué)的興起6.近代無機化學(xué)的發(fā)展7.近代有機化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展8.物理化學(xué)的建立和發(fā)展9.核化學(xué)的發(fā)展 10.現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展三 教學(xué)內(nèi)容四、開化學(xué)發(fā)展史的目的1了解化學(xué)的發(fā)展過程 2了解化學(xué)家的思維方法和實驗方法，提高自己的綜合思考能力和創(chuàng)新能力 3樹立辯證的唯物主義世界

3、觀四、教學(xué)參考書1化學(xué)發(fā)展簡史,科學(xué)出版社, 1980, 周嘉華等 2科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)出版社, 1982, 周嘉華3化學(xué)史簡明教程，郭保章，北京師范大學(xué)出版社，1985 4 化學(xué)通史，趙匡華，高等教育出版社，1990 第一章 古代的化學(xué)知識和自然觀第一節(jié) 古代的化學(xué)知識 一、火的使用100多萬年前，人類開始使用火 云南元謀縣 非洲肯尼亞的切蘇瓦尼亞 人類用火遺跡二、陶器的制造2.陶制容器可以貯水，人工灌溉，利于農(nóng)業(yè)發(fā)展。3.用陶坯和磚瓦造的房子牢固，利于人類生活的安定。4.陶器為金屬冶煉和鑄造準(zhǔn)備了技術(shù)條件。5.標(biāo)志著人類制造和使用機械的開始。陶器的發(fā)明意義： 1.用陶制容器煮食，利于人體

4、吸收，提高人的體質(zhì)和智能。早期陶器的發(fā)展階段 1.紅陶 粘土在氧化焰中焙燒后，F(xiàn)e2O3呈現(xiàn)紅色。 2.彩陶 紅陶器上進行彩繪裝飾，成為彩陶。 紅褐色條紋赤鐵礦粉著色； 黑褐色條紋鐵錳礦粉著色； 白色條紋硅酸鋁礦粉（白土）著色。3.黑陶或灰陶 原料粘土，色澤黑灰或烏黑。如在坯體中摻進去細石英砂，稱為“灰陶”。 黑陶器內(nèi)外通體黑灰另一個重要原因：陶坯中的氧化鐵在還原氣氛中生成Fe3O4所造成的。4.白陶 原料白色粘土，主要成份：硅酸鋁，Al2O3含量高，達3040%，F(xiàn)e2O3低。 白陶質(zhì)地堅硬、壁薄，而且常有印紋裝飾，較紅陶的彩繪更美觀。 5.硬陶 硬陶的胎質(zhì)比一般泥質(zhì)或夾砂質(zhì)陶器細膩、堅硬。

5、其中SiO2較紅陶要高，CaO、MgO較低，因此燒成溫度較高，以至有深度的燒結(jié)現(xiàn)象，所以質(zhì)硬不裂。 6.釉陶 胎骨原料與硬陶相近，但在掛陶衣的粘土漿中摻加了一些石灰石、方解石、草木灰等堿性物質(zhì)。這層陶衣的熔點很降低，在1000焙燒的過程中陶器表面形成了層玻璃狀物質(zhì)，這就是最早的石灰釉，稱為原始釉陶。青釉；鉛釉 以黃丹(PbO)、鉛粉2PbCO3Pb(OH)2作為基本的助熔劑（約700左右開始熔化），它一直是我國傳統(tǒng)的低溫釉。著色劑：銅和鐵（兩漢時期）。陶釉若在氧化氣氛中燒成，Cu(II)使釉呈深綠色，F(xiàn)e(III)使釉呈深黃色或棕紅色。 銅綠釉，美如翡翠，清澈透明，平整光滑，是我國陶瓷史上開放

6、出的一枝瑰麗花朵。唐三彩 一種施以多種釉色的陶器制品。 白色粘土為胎，釉彩有黃、深綠、淺綠、翠綠、褐、赭黑、藍、白、紫等多色。 白、綠、黃三色為基色，所以人們習(xí)慣地稱它為“三彩”。唐三彩唐三彩使用低溫鉛釉，約在800的溫度下燒成 綠釉：用氧化銅類礦石(孔雀石、藍銅礦)著色黃釉和褐色釉：赭石(主要成分是Fe2O3)著色； 藍色釉：鈷土(含鈷軟錳礦)著色的； 黑色釉：鐵錳礦粉(Fe2O3與MnO)著色的；白色釉：無色透明釉覆蓋在化妝白土上所造成的效果。 唐三彩采用二次燒成工藝，即先燒好白色素胎，再施鉛釉。 古埃及：公元前40005000年制造了陶器原始陶器紅陶灰陶粘土原料不同黑陶用石墨磨擦表面彩陶

7、粘土坯中摻加了大量赤鐵礦粉，燒成后呈現(xiàn)瑰麗紅色，質(zhì)地相當(dāng)堅硬。公元前4000年時，制陶業(yè)是兩河流域及地中海西岸的主要手工業(yè)，生產(chǎn)的黃、紅及褐色的陶器，大多數(shù)有單柄或雙柄。公元前3000年前，生產(chǎn)出帶釉的陶輪，且使用了原始機械。這種陶輪大概后來傳入了埃及、希臘、印度。7.瓷器中國 原始瓷器與釉陶的區(qū)別： 胎體的原料成分接近于瓷土，F(xiàn)e3%，故胎色灰白，質(zhì)地細膩堅硬，燒成溫度達1100以上，胎體基本燒結(jié)，斷面微閃貝殼光澤，吸水性較弱。東漢，原始瓷器真正瓷器唐，白瓷中國瓷器的傳播瓷器7世紀(jì)，盛唐 海上 阿拉伯西亞絲綢之路 非洲歐洲威尼斯公元九世紀(jì) 十五世紀(jì)后半葉 三、玻璃的發(fā)明 說法一：敘利亞與黎巴

8、嫩沿海一帶水手發(fā)明 說法二：埃及人和陶工發(fā)明 公元1370年左右，埃及已經(jīng)大規(guī)模制造玻璃。 公元五世紀(jì)，印度人有發(fā)達玻璃制造業(yè)，可能是從羅馬人那里學(xué)來的。 中國 古玻璃自成獨立發(fā)展體系。 19541974年，河南、陜西、山東先后都從西周或先周的墓葬中發(fā)現(xiàn)了數(shù)量不等的玻璃管珠。 至唐代，開始用硼砂制作玻璃。10世紀(jì)時，西藏硼砂輸入阿拉伯世界，在那里生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)坡璃。四、古代的金屬冶煉 1.銅與青銅的冶煉 世界冶煉金屬的歷史上，銅先于鐵。 原因 ： 在自然界有天然銅，幾乎無天然鐵； 銅礦石比鐵礦石容易察覺和識別； 在古代的技術(shù)條件下，煉銅比煉鐵容易。 公元前3000年，西亞和東南歐的廣大地區(qū)，普遍掌

9、握了煉銅技術(shù) 。 紅銅 紅銅質(zhì)軟，不適合造工具，也不適合制作兵器。 青銅 銅與錫或鉛的合金或它們的三元合金 中國青銅器 商代前期的大型青銅器很粗陋，外壁厚，形制多模仿陶器，花紋多為線條的獸面紋。 青銅器制造在殷商及西周初期達到了鼎盛時代。這時期，青銅除了鑄造禮器、明器、青銅農(nóng)具外，主要制造兵器。 西方青銅時代 早期（公元前3000年前） 青銅中含錫僅在13，錫大概來自銅礦石中夾雜的錫礦石，同時往往還有砷。 中期(公元前3000年后) 青銅器中的含錫在710左右，但不含其它金屬成分。 晚期 二氧化錫摻入銅礦石中制造青銅。青銅器中還出現(xiàn)了鉛的成分，錫的含量穩(wěn)定在10%左右。2.鐵與鋼的冶煉 西方

10、鐵器時代最早是在安鈉脫利亞地區(qū)開始的。大約在公元前2000年，那里人就已經(jīng)開始使用鐵器了。據(jù)冶金史家的分析，在冶煉銅礦石時已使用氧化鐵為助熔劑，可能在爐的底部還原一些鐵來，從而在爐底出現(xiàn)的許多熔渣和可鍛的鐵。 公元前1000年左右，冶鐵業(yè)普遍發(fā)展起來，人類完全過渡到鐵器時代。 古波斯人煉鐵圖 塊煉鐵（或叫固態(tài)鐵） 約1200，鐵礦石用木碳還原，生成的鐵與渣和未燒完的木炭屑攪混在一起，呈團塊狀，然后不斷趁熱錘打，擠出其中的夾雜物。把小鐵塊鍛接起來，鍛打成型，制造器物。主要作匕首的刀體。 生鐵（鑄鐵） 鐵中炭、硫和磷量較高。熔點低，只有1150，但質(zhì)硬性脆，經(jīng)不起錘打，不宜做兵器。 兩河流域國家到

11、了公元前八世紀(jì)時治鐵業(yè)達到了興旺時代。 中國 中國的冶鐵技術(shù)開始于春秋戰(zhàn)國中后期，比歐洲早1000多年。 白口鐵 白口鐵發(fā)展最早，鐵中的碳以碳化鐵形態(tài)存在，質(zhì)硬而脆，斷口呈亮白色，故稱“白口”。 優(yōu)點：耐磨，適合于鑄造犁之類的農(nóng)具。中國古代煉鐵 灰口鐵 含硅較高，硅能促使鐵中的碳石墨化，生成小塊石墨片，而基體變成含碳低的鐵，這就使它的脆性大為降低。 優(yōu)點：鑄造性能較好，凝固收縮小，適于鑄造各種器物。由于灰口鐵中夾雜有石墨片，具有潤滑作用，適合作軸承材料。 麻口鐵 性能介于白口鐵和灰口鐵之間。 韌性鑄鐵 韌性鑄鐵是將白口鐵加熱、保溫，緩慢冷卻使炭以團絮狀石墨析出，而基體則相當(dāng)于低炭鋼或中炭鋼，這

12、種過程即“退火”。 戰(zhàn)國中晚期以及兩漢至魏晉南北朝期間，韌性鑄鐵技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展。它們主要用于農(nóng)具方面，它對農(nóng)業(yè)的發(fā)展起過積極的作用。 鋼 中國在春秋晚期初步學(xué)會制鋼，到戰(zhàn)國時期煉鋼技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造兵器和工具。 中國最早的鋼是以塊煉鐵為原料，在炭火中加熱滲炭而成。 炒鋼 發(fā)明于西漢后期 生鐵加熱熔化后，在熔池中加以攪拌，借助空氣把生鐵中所含的炭部分氧化掉。 在古代尚缺乏檢驗方法的條件下，炒鋼中的炭往往是“一炒到底”，把生鐵炒成了熟鐵，然后再經(jīng)百煉滲炭而成優(yōu)質(zhì)鋼，歷代名劍、寶刀多是用這類百煉鋼鍛成的。 團鋼 生鐵與熟鐵配合在一起加熱，生鐵先熔化滲入熟鐵中，使熟鐵中碳分升高。3.銀與鉛的冶煉 自然銀在自然界中主要以硫化物（輝銀礦）與鉛礦共生。 在冶煉時，銀與鉛一起被還原出來，成為合