現(xiàn)代化學(xué)與技術(shù)概論講義

xxx公司現(xiàn)代化學(xué)與技術(shù)概論講義文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度現(xiàn)代化學(xué)與技術(shù)概論（講義）主講：謝修銀化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院二0一一年三月前言課程簡(jiǎn)介：概述現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)與技術(shù)的最新發(fā)展現(xiàn)狀、化學(xué)在自然科學(xué)中的地位與社會(huì)生活和社會(huì)發(fā)展中的作用、化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系等。探討化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)以及化學(xué)科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)與教育傳播的方法。課程教學(xué)目的：系統(tǒng)地了解化學(xué)發(fā)展的歷史和規(guī)律；了解化學(xué)自身及相關(guān)學(xué)科（如材料、環(huán)境、生命、醫(yī)學(xué)、信息等）的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步的重要作用；了解化學(xué)發(fā)展對(duì)人類生活的影響；了解化學(xué)學(xué)科的前沿發(fā)展領(lǐng)域和廣闊的應(yīng)用前景；了解長(zhǎng)大化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院學(xué)科發(fā)展的概況，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；初步掌握學(xué)習(xí)化學(xué)的方法：查閱、索取相關(guān)學(xué)習(xí)資料，認(rèn)識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)學(xué)科的重要性，了解進(jìn)行化學(xué)研究所需要的知識(shí)、技能和素質(zhì)。課程教學(xué)內(nèi)容：第一篇化學(xué)科學(xué)概論第一講化學(xué)及其學(xué)科特點(diǎn)第二講化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史第三講化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系第二篇化學(xué)技術(shù)概論第一講化學(xué)合成技術(shù)第二講化學(xué)分離技術(shù)第三講定量分析技術(shù)第四講結(jié)構(gòu)表征技術(shù)第五講反應(yīng)測(cè)試技術(shù)課程學(xué)習(xí)要求：1.課堂學(xué)習(xí)的“九字真經(jīng)”：聽(tīng)、記、查、讀、覽、思、疑、問(wèn)、寫。2.“受魚”或“習(xí)漁”。學(xué)識(shí)與品德并重。前途和利益?zhèn)€人的前途與國(guó)家的前途緊密相連；個(gè)人的利益和人民的利益緊密相連。5.認(rèn)清形勢(shì)，找準(zhǔn)方向，堅(jiān)持不懈。課程學(xué)習(xí)參考資料：《近代化學(xué)導(dǎo)論》（上、下），申泮文主編，高等教育出版社，2002年第一版；《化學(xué)與社會(huì)》，唐有祺，王夔主編，高等教育出版社1997年7月第一版；《社會(huì)化學(xué)簡(jiǎn)明教程》，陳平初等，高等教育出版社2004年6月第一版；《綠色化學(xué)原理和應(yīng)用》，胡常偉李賢均編著，中國(guó)石化出版社2004年4月第一版；《化學(xué)簡(jiǎn)史》，（英）J.R.柏廷頓編著，廣西師范大學(xué)出版社2003年4月第一版；《現(xiàn)代化學(xué)與人類社會(huì)》，何法信主編，山東大學(xué)出版社2001年5月第一版；《普通化學(xué)原理》，華彤文、陳景祖等編著，北京大學(xué)出版社2005年7月第三版。需要經(jīng)常翻閱的雜志：化學(xué)通報(bào)、大學(xué)化學(xué)、化學(xué)教育。國(guó)內(nèi)外重要的化學(xué)期刊：中國(guó)科學(xué)、科學(xué)通報(bào)、化學(xué)學(xué)報(bào)、高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)；Science、Nature第一講化學(xué)及其學(xué)科特點(diǎn)什么是化學(xué)

化學(xué)是一門關(guān)于如何創(chuàng)造新物質(zhì)的科學(xué)，它的任務(wù)是研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化及其能量變化的規(guī)律?；瘜W(xué)學(xué)科的特點(diǎn)化學(xué)是一門包羅萬(wàn)象的學(xué)科在現(xiàn)實(shí)生活中，化學(xué)可謂無(wú)所不在：從星際空間有機(jī)物的進(jìn)化到地面上造化萬(wàn)物的聚散離合，再到地層深處礦物的生成和利用，化學(xué)的對(duì)象幾乎包括整個(gè)物質(zhì)世界。由于物質(zhì)世界永遠(yuǎn)處于動(dòng)態(tài)變化之中，因此化學(xué)注定會(huì)成為我們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的重要科學(xué)工具?；瘜W(xué)是一門神奇的科學(xué)在悠悠歷史深處，化學(xué)發(fā)源于古人對(duì)于神秘力量的敬畏和追求。早期的金丹術(shù)士試圖跨越生命和財(cái)富的自然極限，為追求更美好的人生而努力。“盡管他們失敗了，但是他們卻完成了更偉大的工作！"---------------RalphWaldoEmerson，美國(guó)作家、哲學(xué)家化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)化學(xué)是一門關(guān)于變化的科學(xué)，或者也可以說(shuō)，化學(xué)是一門關(guān)于創(chuàng)造前所未有的新物質(zhì)的科學(xué)。Chemistry=Chemistry化學(xué)是一門神奇的科學(xué)在金丹術(shù)士們追求長(zhǎng)生不老以及把黑鉛變成黃金的過(guò)程中，人類學(xué)會(huì)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了觀察總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)會(huì)了客觀分析和思考。盡管化學(xué)并沒(méi)有真正把鉛變成黃金，但是她創(chuàng)造了更可寶貴的東西；盡管化學(xué)也并沒(méi)有帶給我們長(zhǎng)生不老之藥，但是她帶給我們健康與長(zhǎng)壽，帶給我們新的、科學(xué)的生活方式。在17世紀(jì)末，化學(xué)作為一門科學(xué)誕生了，延續(xù)了她最初的神奇。化肥和殺蟲劑啟動(dòng)了綠色革命，使許多國(guó)家和無(wú)數(shù)人民擺脫了饑餓的威脅；塑料制品的普及大幅度降低了日用品的價(jià)格，使無(wú)數(shù)普通人能夠過(guò)上以前只有少數(shù)人才能擁有的生活；青霉素以及其他藥物的人工合成和批量生產(chǎn)拯救了無(wú)數(shù)垂危的生命，使無(wú)數(shù)家庭免于破碎；化學(xué)燃料和功能陶瓷的制備與技術(shù)革新推動(dòng)了航天技術(shù)的發(fā)展，使人類得以實(shí)現(xiàn)飛天的夢(mèng)想。當(dāng)我們回顧人類的前進(jìn)足跡時(shí)，總是可以看到化學(xué)家的身影。化學(xué)變化的特點(diǎn)化學(xué)變化是質(zhì)變，涉及化學(xué)鍵的斷裂和形成，即反應(yīng)過(guò)程中各個(gè)原子之間的重新組合；化學(xué)變化是定量變化，發(fā)生在原子水平之上，只涉及原子核外電子在分子中的重新排布，而不涉及原子核內(nèi)的變化（核化學(xué)除外）。因此，在化學(xué)變化中，參與反應(yīng)的元素類型不會(huì)變化，即沒(méi)有原有元素的消失和新元素的產(chǎn)生。在化學(xué)變化前后各物質(zhì)的量維持恒定，服從質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后物質(zhì)的量有確定的計(jì)量關(guān)系?；瘜W(xué)變化伴隨著能量變化，當(dāng)化學(xué)鍵發(fā)生變化時(shí)，必然伴隨著能量的變化，伴隨著體系和環(huán)境的能量交換?；瘜W(xué)在自然科學(xué)中的地位：化學(xué)是一門中心科學(xué)材料材料科學(xué)電子醫(yī)學(xué)制藥生物學(xué)石油化工冶金環(huán)境科學(xué)食品紡織印染法醫(yī)鑒定化肥農(nóng)藥地質(zhì)學(xué)日用化學(xué)化學(xué)化學(xué)是一把開(kāi)啟自然奧秘的鑰匙。大千世界的無(wú)窮變化時(shí)時(shí)令我們驚奇：花兒為什么會(huì)那么鮮艷，那么五彩繽紛？鐵器為什么會(huì)生銹，食物為什么會(huì)腐爛？蠟燭為什么會(huì)燃燒？篝火為什么會(huì)發(fā)出炙熱的光芒？探索未知世界，揭開(kāi)自然的奧秘的實(shí)踐活動(dòng)推動(dòng)著化學(xué)的進(jìn)步：花瓣的顏色引出了酸堿概念以及酸堿指示劑；金屬的腐蝕引出了氧化還原問(wèn)題；蠟燭的故事引出了燃燒的本質(zhì)問(wèn)題。。。。。。。逐步建立起嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)規(guī)范，發(fā)展出有效的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并通過(guò)歸納、推理，描繪出自然的法則。化學(xué)是人類的無(wú)價(jià)財(cái)富化學(xué)不僅可以化腐朽為神奇，不僅可以滿足人類的好奇心和求知欲，也能解決我們身邊的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題?；鹚?-----熱兵器------軍備競(jìng)賽------軍事科學(xué)技術(shù)民用化，化學(xué)是推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入文明時(shí)代的助力器；高檔服飾、美容美發(fā)，化學(xué)是我們享受高品質(zhì)生活的保障。化學(xué)在“創(chuàng)新型社會(huì)”建設(shè)中的作用文明社會(huì)人類的生存環(huán)境遇到了前所未有的挑戰(zhàn)能源危機(jī)是人類社會(huì)揮之不去的陰影------掠奪能源成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的核心價(jià)值水資源，土地資源，礦產(chǎn)資源日益枯竭-------未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的理由臭氧空洞、溫室效應(yīng)有毒有害氣體白色有毒有害氣體白色污染蘇丹紅事件三聚氰胺事件烏黑的江河湖泊噴著濃煙的煙囪化學(xué)之罪？誤解與偏見(jiàn)化學(xué)面臨著前所未有的信任危機(jī)！學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的目的是造福人類化學(xué)在荊棘化學(xué)在荊棘叢生中開(kāi)辟出一條可持續(xù)發(fā)展之路新能源開(kāi)發(fā)利用環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)化學(xué)工業(yè)綠色化太陽(yáng)能核能的開(kāi)發(fā)利用儲(chǔ)能節(jié)能材料的發(fā)展生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)與利用大氣保護(hù)水土污染的防治“三廢”的回收利用傳統(tǒng)化工工藝的改造第二講化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史古代化學(xué)與化學(xué)科學(xué)的產(chǎn)生近代化學(xué)與化學(xué)學(xué)科的分支現(xiàn)代化學(xué)與化學(xué)學(xué)科的前沿化學(xué)的前奏——古代化學(xué)與化學(xué)學(xué)科的產(chǎn)生人類的化學(xué)知識(shí)源于自然現(xiàn)象人類化學(xué)知識(shí)的發(fā)展，無(wú)論中國(guó)、埃及、希臘或印度等文明古國(guó)，都是從一些自然的化學(xué)現(xiàn)象開(kāi)始的。動(dòng)植物的腐爛、空氣和水對(duì)物質(zhì)的浸蝕，人們飲食在體內(nèi)的變化等現(xiàn)象，不斷地刺激著人們的感官，年復(fù)一年地印入人們的大腦。人類文明的起點(diǎn)——火的利用在各種各樣的化學(xué)現(xiàn)象中，使人們印象最深、影響最大的不過(guò)于火?；鹕奖l(fā)、隕石落地、物質(zhì)摩擦、雷電轟擊、植物發(fā)酵都能產(chǎn)生火，人們?cè)谛苄芰一鸬拿媲?，或避而遠(yuǎn)逃、或祈禱神靈、或與之對(duì)抗，久而久之通過(guò)觀察、接觸、試探，遂逐漸認(rèn)識(shí)到火不單是對(duì)人施加暴虐，同時(shí)可以給人以福澤?；鹂梢栽诤渲薪o人以溫暖，在黑暗中給人以光明，燒過(guò)的食物其味更鮮美，還可以驅(qū)逐野善保護(hù)人們的安全。在一百八十萬(wàn)年以前，云南元謀人遺址和山西芮城西候度遺址中，發(fā)現(xiàn)有大量的炭屑、燒過(guò)的哺乳動(dòng)物的骨骼。據(jù)考古學(xué)家的分析研究，認(rèn)為這都是人類用火遺跡的證明。五十萬(wàn)年前北京周口店北京人住過(guò)的洞穴里，上、中下部的灰燼層中都發(fā)現(xiàn)草木灰和木炭，還有燒過(guò)的石頭和骨頭。西安半坡村原始社會(huì)遺址中發(fā)現(xiàn)室內(nèi)有火炕、室外有大火溝以及采陶盤等，證明六、七千年前的半坡村人不僅在生活中已充分用火，而且在工藝生產(chǎn)中用了高溫爐火。中國(guó)的古籍中有鉆木取火的記載，如“木與木相摩則燃”。還有燧人氏取火的傳說(shuō)：“民食果苽、蜯蛤，腥臊惡味，而傷害腹胃，民多疾病。有圣人作鉆燧取火以化腥臊，而民悅之，使王天下，號(hào)之日燧人氏”。有了火，原始人從此告別了茹毛飲血的生活。吃了熟食后人類增進(jìn)了健康，智力也有所發(fā)展，提高了生存能力。后來(lái)，人們又學(xué)會(huì)了摩擦生火和鉆木取火，這樣，火就可以隨身攜帶了。于是，人們不再是火種的看管者，而成了能夠駕馭火的造火者。火是人類用來(lái)發(fā)明工具和創(chuàng)造財(cái)富的武器，利用火能夠產(chǎn)生各種各樣化學(xué)反應(yīng)這個(gè)特點(diǎn)，人類開(kāi)始了制陶、冶金、釀造等工藝，進(jìn)入了廣闊的生產(chǎn)、生活天地?；瘜W(xué)的萌芽古代工藝化學(xué)——制陶陶器是什么時(shí)候產(chǎn)生的，已很難考證。對(duì)陶器的由來(lái)，說(shuō)法不一，有人推測(cè)：人類最原始的生活用容器是用樹枝編成的，為了使它耐火和致密無(wú)縫，往往在容器的內(nèi)外抹上一層粘土。這些容器在使用過(guò)程中，偶爾會(huì)被火燒著，其中的樹枝都被燒掉了，但粘土不會(huì)著火，不但仍舊保留下來(lái)，而且變得更堅(jiān)硬，比火燒前更好用。這一偶然事件卻給人們很大啟發(fā)。后來(lái)，人們干脆不再用樹枝做骨架，開(kāi)始有意識(shí)地將粘土搗碎。用水調(diào)和，揉捏到很軟的程度，再塑造成各種形狀，放在太陽(yáng)光底下曬干，最后架在篝火上燒制成最初的陶器。1萬(wàn)年以前，中國(guó)開(kāi)始出現(xiàn)燒制陶器的窯，成為最早生產(chǎn)陶器的國(guó)家。陶器的發(fā)明，在制造技術(shù)上是一個(gè)重大的突破。制陶過(guò)程改變了粘土的性質(zhì)，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣、氧化鎂等在燒制過(guò)程中發(fā)生了一系列的化學(xué)變化，使陶器具備了防水耐用的優(yōu)良性質(zhì)。因此陶器不但有新的技術(shù)意義，而且有新的經(jīng)濟(jì)意義。它使人們處理食物時(shí)增添了蒸煮的辦法。陶制的紡輪、陶刀、陶銼等工具也在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用；同時(shí)陶制儲(chǔ)存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成為人類生活和生產(chǎn)的必需品，特別是定居下來(lái)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人們更是離不開(kāi)陶器。古代工藝化學(xué)——冶金在新石器時(shí)代后期，人類開(kāi)始使用金屬代替石器制造工具。使用得最多的是紅銅。但這種天然資源畢竟有限，于是，產(chǎn)生了從礦石冶煉金屬的冶金學(xué)。最先冶煉的是銅礦，約公元前3800年，伊朗就開(kāi)始將銅礦石（孔雀石）和木炭混合在一起加熱，得到了金屬銅。純銅的質(zhì)地比較軟，用它制造的工具和兵器的質(zhì)量都不夠好。在此基礎(chǔ)上改進(jìn)后，便出現(xiàn)了青銅器。到了公元前3000年～公元前2500年，除了冶煉銅以外，又煉出了錫和鉛兩種金屬。往純銅中摻入錫，可使銅的熔點(diǎn)降低到800℃左右，這樣一來(lái)，鑄造起來(lái)就比較容易了。銅和錫的合金稱為青銅（有時(shí)也含有鉛），它的硬度高，適合制造生產(chǎn)工具。青銅做的兵器，硬而鋒利，青銅做的生產(chǎn)工具也遠(yuǎn)比紅銅好，還出現(xiàn)了青銅鑄造的銅幣。中國(guó)在鑄造青銅器上有過(guò)很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一種禮器，是世界上最大的出土青銅器。又如戰(zhàn)國(guó)時(shí)的編鐘，稱得上古代在音樂(lè)上的偉大創(chuàng)造。因此，青銅器的出現(xiàn)，推動(dòng)了當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)、兵器、金融、藝術(shù)等方面的發(fā)展，把社會(huì)文明向前推進(jìn)了一步。世界上最早煉鐵和使用鐵的國(guó)家是中國(guó)、埃及和印度，中國(guó)在春秋時(shí)代晚期（公元前6世紀(jì)）已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時(shí)候用木炭煉鐵，木炭不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵還原為金屬鐵。鐵被廣泛用于制造犁鏵、鐵镈（一種鋤草工具）、鐵錛等農(nóng)具以及鐵鼎等器物，當(dāng)然也用于制造兵器。到了公元前8世紀(jì)～公元前7世紀(jì)，歐洲等才相繼進(jìn)入了鐵器時(shí)代。由于鐵比青銅更堅(jiān)硬，煉鐵的原料也遠(yuǎn)比銅礦豐富，在絕大部分地方，鐵器代替了青銅器。古代工藝化學(xué)——釀酒谷物釀酒始于何時(shí)，有兩種截然相反的觀點(diǎn)：傳統(tǒng)的釀酒起源觀認(rèn)為:釀酒是在農(nóng)耕之后才發(fā)展起來(lái)的，這種觀點(diǎn)早在漢代就有人提出了，漢代劉安在《淮南子》中說(shuō):“清盎之美，始于耒耜(leisi)”?，F(xiàn)代的許多學(xué)者也持有相同的看法，有人甚至認(rèn)為是當(dāng)農(nóng)業(yè)發(fā)展到一定程度，有了剩余糧食后，才開(kāi)始釀酒的。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為谷物釀酒先于農(nóng)耕時(shí)代，如在1937年，中國(guó)考古學(xué)家吳其昌先生曾提出一個(gè)很有趣的觀點(diǎn):“我們祖先最早種稻種黍的目的，是為釀酒而非做飯……。吃飯實(shí)在是從飲酒中帶出來(lái)?！边@種觀點(diǎn)在國(guó)外是較為流行的，但一直沒(méi)有證據(jù)。時(shí)隔半個(gè)世紀(jì)，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)人類學(xué)家索羅門·卡茨博士發(fā)表論文，又提出了類似的觀點(diǎn)，認(rèn)為人們最初種糧食的目的是為了釀制啤酒，人們先是發(fā)現(xiàn)采集而來(lái)的谷物可以釀造成酒，而后開(kāi)始有意識(shí)地種植谷物，以便保證釀酒原料的供應(yīng)。酒曲釀酒是中國(guó)釀酒的精華所在。釀酒加曲，是因?yàn)榫魄仙L(zhǎng)有大量的微生物——霉菌，還有微生物所分泌的酶(淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等)，酶具有生物催化作用，可以加速將谷物中的淀粉，蛋白質(zhì)等轉(zhuǎn)變成糖、氨基酸。糖分在酵母菌的酶的作用下，分解成乙醇，即酒精。對(duì)霉菌的利用是中國(guó)人的一大發(fā)明創(chuàng)造。日本有位著名的微生物學(xué)家坂口謹(jǐn)一郎教授認(rèn)為這甚至可與中國(guó)古代的四大發(fā)明相媲美，這顯然是從生物工程技術(shù)在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的重要地位推斷出來(lái)的。隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)古代人民所創(chuàng)立的方法將日益顯示其重要的作用。古代工藝化學(xué)——印染我國(guó)古代勞動(dòng)人民很早就利用礦石、植物對(duì)紡織物進(jìn)行染色，并在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，掌握了各類染料的提取，染色等工藝技術(shù)，生產(chǎn)出五彩繽紛的紡織品。這些紡織品，不僅是古代人民的生活用品，也是富有民族風(fēng)格的藝術(shù)品，在世界上享有很高的聲譽(yù)。古代染色的染料，從天然礦物到植物染料的轉(zhuǎn)變。早在六、七千年前的新石器時(shí)代，我們的祖先就能夠用赤鐵礦粉末將麻布染成紅。古代將原色青、赤、黃、白、黑稱為“五色”。將原色混合可以得到“間色（多次色）”原色白用天然礦物絹云母滌染，但主要是通過(guò)漂白的方法取得。漂白生絲只要用強(qiáng)堿脫去絲膠即可。漂白麻，在古代則多用草木灰加石灰反復(fù)浸煮。然后攤開(kāi)在平鋪水面的葦簾上，“半浸半曬”多日，直到麻縷極白為止。這是利用日光的紫外線在水面由于界面反應(yīng)產(chǎn)生的臭氧對(duì)纖維中的雜質(zhì)和色素進(jìn)行氧化，從而起到漂白作用。赤色最初是用赤鐵礦粉末，后又用朱砂（硫化汞），但用它們?nèi)旧味容^差。周代開(kāi)始使用茜草，它的根含有茜素，以明礬為媒染劑可染出紅色。青色，也是從藍(lán)草里提取的靛藍(lán)染成的，能制靛藍(lán)的草有好幾種，古代最初是用馬藍(lán)。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)已能用藍(lán)草制靛染青色。所以荀子在，《勸學(xué)篇》中說(shuō)：“青取之于藍(lán)而勝于藍(lán)”。公元六世紀(jì)，北魏的賈思佳在《齊民要術(shù)》中詳盡地記術(shù)了我國(guó)古代用藍(lán)草制靛的方法。這是世界上最早的制造藍(lán)靛的工藝操作記載。黃色染料早期主要用梔子果實(shí)中含有“藏在酸”的黃色素，是一種直接染料，染成的黃色微泛紅光。古代染黑色的植物主要用了橡實(shí)、五倍子、柿葉、冬青葉、栗殼、蓮子殼、鼠尾葉、烏柏葉等。布料印染的方法主要有兩種，一種是傳統(tǒng)的涂料印染，另一種則是與涂料印染相對(duì)的活性印染?；钚杂∪揪褪窃谟∪具^(guò)程中不添加偶氮和甲醛，不含對(duì)人體有害的物質(zhì)，且洗滌時(shí)不褪色不縮水。活性印染與涂料印染的區(qū)別在于活性印染的手感滑軟，普通的說(shuō)法就是活性印染的面料看起來(lái)像絲光棉，從正反兩方面看印染的效果都很好；而涂料印染的面料手感僵硬，看起來(lái)有點(diǎn)像油墨畫效果。至1834年法國(guó)的佩羅印花機(jī)發(fā)明以前，中國(guó)一直擁有世界上最發(fā)達(dá)的手工印染技術(shù)。四大發(fā)明中的化學(xué)——火藥黑火藥是中國(guó)古代四大發(fā)明之一。為什么要把它叫做“黑火藥”呢？火藥的三種原料是硫黃、硝石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火藥也是黑色的，叫黑火藥?；鹚幍男再|(zhì)是容易著火，因此可以和火聯(lián)系起來(lái)，但是這個(gè)“藥”字又怎樣理解呢？原來(lái)，硫磺和硝石在古代都是治病用的藥，因此，黑火藥便可理解為黑色的會(huì)著火的藥?；鹚幍陌l(fā)明與中國(guó)西漢時(shí)期的煉丹術(shù)有關(guān)，在許多次煉丹過(guò)程中，曾出現(xiàn)過(guò)一次又一次地著火和爆炸現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)這樣多次試驗(yàn)終于找到了配制火藥的方法。黑火藥發(fā)明以后一直被用在軍事上。從宋朝開(kāi)始，便出現(xiàn)了各種新式武器，例如用弓發(fā)射的火藥包?；鹚幇谢鹎蚝突疠疝純煞N，用火將藥線點(diǎn)著，把火藥包拋出去，利用燃燒和爆炸殺傷對(duì)方。大約在公元8世紀(jì)，中國(guó)的煉丹術(shù)傳到了阿拉伯，火藥的配制方法也傳了過(guò)去，后來(lái)又傳到了歐洲。這樣，中國(guó)的火藥成了現(xiàn)代炸藥的“老祖宗”。四大發(fā)明中的化學(xué)——紙紙是人類保存知識(shí)和傳播文化的工具，是中華民族對(duì)人類文明的重大貢獻(xiàn)。在使用植物纖維制造的紙以前，中國(guó)古代傳播文字的方法主要有：在甲骨（烏龜?shù)母辜缀团９牵┥峡套?，即所謂的甲骨文；甲骨數(shù)量有限，后來(lái)改在竹簡(jiǎn)或木簡(jiǎn)上刻字?？墒牵鬃訉懙摹墩撜Z(yǔ)》所用的竹簡(jiǎn)之多，份量之重是可想而知的；另外，用絲織成帛,也可以用來(lái)寫字，但大量生產(chǎn)帛卻是難以做到的。最后才有了用植物纖維制造的紙，一直流傳到今天。1957年5月，中國(guó)考古工作者在陜西省西安市灞橋的一座古代墓葬中發(fā)現(xiàn)一些米黃色的古紙。經(jīng)鑒定這種紙主要由大麻纖維制造，其年代不會(huì)晚于漢武帝（公元前156年～公元前87年），這是現(xiàn)存的世界上最早的植物纖維紙。提起紙的發(fā)明，人們都會(huì)想起蔡倫。他是漢和帝時(shí)的中常侍。他看到當(dāng)時(shí)寫字用的竹簡(jiǎn)太笨重，便總結(jié)了前人造紙的經(jīng)驗(yàn)，帶領(lǐng)工匠用樹皮、麻頭、破布、破魚網(wǎng)等做原料，先把它們剪碎或切斷，放在水里長(zhǎng)時(shí)間浸泡，再搗爛成為漿狀物，然后在席子上攤成薄片，放在太陽(yáng)底下曬干，便制成了紙。它質(zhì)薄體輕，適合寫字，很受歡迎。造紙是一個(gè)極其復(fù)雜的化學(xué)工藝，它是廣大勞動(dòng)人民智慧的產(chǎn)物。實(shí)際上，蔡倫之前已經(jīng)有紙了，因此，蔡倫只能算是造紙工藝的改良者。金丹術(shù)和醫(yī)藥化學(xué)早期的化學(xué)實(shí)驗(yàn)——煉丹術(shù)由于生產(chǎn)的發(fā)展，統(tǒng)治階級(jí)不僅希望提高物質(zhì)享受，而且希望長(zhǎng)生不死。在這樣的時(shí)代背景下，煉丹術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。秦始皇統(tǒng)一六國(guó)之后，曾派人到海上求仙人不死之藥。漢武帝本人就熱衷于神仙和長(zhǎng)生不死之藥，不僅是尋找自然界的長(zhǎng)生不死之藥，而且要煉制長(zhǎng)生不死之藥。到了東漢煉丹術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了著名的煉丹術(shù)家魏伯陽(yáng)，著書《周易參同契》以闡明長(zhǎng)生不死之說(shuō)。他說(shuō)“巨勝（胡麻）尚延年，還丹可入口。金性不敗朽，故為萬(wàn)物寶。術(shù)士取食之，壽命保長(zhǎng)久?！崩^后，晉代煉丹述家陶弘景著書《真誥》。到了唐代，煉丹術(shù)跟道教結(jié)合起來(lái)而進(jìn)入全盛時(shí)期，這時(shí)煉丹術(shù)家孫思邈，著作《丹房訣要》。這些煉丹術(shù)著作都有不少化學(xué)知識(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)共有化學(xué)藥物六十多種，還有許多關(guān)于化學(xué)變化的記載。在煉丹中已經(jīng)出現(xiàn)了分解反應(yīng)、化合反應(yīng)和置換反應(yīng)。如魏伯陽(yáng)的著作中載有“河上姹女，靈而最神。得火則飛，不見(jiàn)埃塵?！瓕⒂浦?，黃芽為根。”實(shí)際上說(shuō)的就是硫與汞化合生成硫化汞的反應(yīng)。姹女就是汞，黃芽就是硫。他研究鉛和胡粉（堿式碳酸鉛）之間的相互變化：“胡粉投火中，色壞還為鉛”意指胡粉原來(lái)是鉛制的，經(jīng)火燒之后，胡粉不但色變而且變成原來(lái)的鉛了。他研究汞跟其他金屬形成汞齊時(shí)說(shuō)：“太陽(yáng)流珠，常欲去人，卒得金華，轉(zhuǎn)而相親，化為白液，凝而至堅(jiān)?！碧?yáng)流珠指汞，金華指鉛，汞和鉛互相化合可得鉛汞齊。而陶弘景對(duì)汞齊的作用所作的研究指出：“水銀……能消化金、銀，使成泥，人以鍍物是也?！睙挼ばg(shù)家雖然發(fā)現(xiàn)了不少化學(xué)知識(shí)，也提出了一些對(duì)化學(xué)有影響的煉丹理論；但由于他們的思想方法不甚科學(xué)，不是根據(jù)物質(zhì)現(xiàn)象的分析研究，去發(fā)現(xiàn)物質(zhì)變化的規(guī)律，而是把某些物質(zhì)的性質(zhì)或現(xiàn)象，加以主觀推論作為煉長(zhǎng)生不死之藥的依據(jù)。雖然用煉丹術(shù)家的基本理論有一些合理部分，但主要方面是不科學(xué)的，因而也注定了煉丹術(shù)的必然衰亡。早期的化學(xué)實(shí)驗(yàn)——煉金術(shù)煉金術(shù)起源于古埃及，留下了最早的煉金術(shù)典籍——《翠玉錄》。在古希臘時(shí)期，最早、最可靠的代表人物是佐息摩斯。大約生活在公元350至420年的佐息摩斯相信存在著一種物質(zhì)，它能魔術(shù)般地使金屬出現(xiàn)人所企望的變化。他對(duì)這種物質(zhì)的稱呼，經(jīng)阿拉伯傳入拉丁語(yǔ)系后，叫做“Elixirvitae”（長(zhǎng)生不老藥），也就是類似于中國(guó)所說(shuō)的“能令人不老不死”的“上品之神藥”———“金丹”。另一位煉金術(shù)士，活動(dòng)于公元三世紀(jì)的赫米斯，是埃及的教士。作為一切有用的技藝的發(fā)明者，赫米斯受到普遍的尊重，被看作與埃及的月神有溝通，后來(lái)慢慢地被神化為“三倍大神赫米斯”，以至于他的名字，最后就直接演變成為“煉金術(shù)”。煉金術(shù)者所采用的一個(gè)相當(dāng)普遍的方法是把四種賤金屬銅、錫、鉛、鐵熔合，獲得一種類似合金的物質(zhì)。然后使這種合金表面變白，這樣就賦給它一種銀的靈氣或者形式。接著再給它加進(jìn)一點(diǎn)金子作為種籽或發(fā)酵劑使全部合金變?yōu)辄S金。最后再加一道手續(xù)，或者把表面一層的賤金屬蝕刻掉，留下一個(gè)黃金的表面，或者用硫磺水把合金泡過(guò)，使它看上去有點(diǎn)象青銅那樣，這樣轉(zhuǎn)變就完成了。另一種為早期煉金術(shù)者加以廣泛傳播的思想，是一種更原始的觀念，即金屬是兩性生殖的產(chǎn)物，金屬本身就有雌雄之分。這種觀念在伊斯蘭教和中古煉金術(shù)里的地位比較重要。8世紀(jì)初，煉金術(shù)甚為流行，其代表人物是賈比爾·伊本·哈揚(yáng)（721－776），他是十葉派六世伊瑪目賈法爾·薩迪克（699—765）的弟子，其著作被伊斯瑪儀派奉為經(jīng)典。賈比爾的《七十本書》和《平衡書》，一直被視為伊斯蘭煉金術(shù)的基礎(chǔ)理論著作，是用阿拉伯文寫成的關(guān)于煉金術(shù)最重要的文獻(xiàn)。著名的穆斯林醫(yī)生兼煉金術(shù)上拉齊，開(kāi)創(chuàng)了煉金術(shù)的新時(shí)代。他被譽(yù)為將煉金術(shù)發(fā)展為古代化學(xué)的奠基人。拉齊對(duì)化學(xué)的重要貢獻(xiàn)，在于他對(duì)物質(zhì)的分類，即將所有物質(zhì)分為礦物、植物和動(dòng)物三大類。他還曾對(duì)很多化學(xué)變化過(guò)程，如蒸餾、緩燒、過(guò)濾等作過(guò)詳細(xì)的描述。作為一名醫(yī)生，他對(duì)化學(xué)醫(yī)學(xué)也很有興趣。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)史上，他是將酒精分離出來(lái)并用于醫(yī)療實(shí)踐的第一人。金丹術(shù)總結(jié)錯(cuò)誤的動(dòng)機(jī)和理論指導(dǎo)下的失敗的實(shí)踐活動(dòng)；建立了樸素的物質(zhì)論的哲學(xué)體系，包括中國(guó)的“陰陽(yáng)五行”學(xué)說(shuō)和西方的“元素論”，奠定了物質(zhì)轉(zhuǎn)化理論的基礎(chǔ)；極大地豐富了人類對(duì)自然物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，包括十幾種金屬非金屬和60多種礦物質(zhì)，并將自然物質(zhì)劃分為：礦物、植物和動(dòng)物；掌握了加熱、蒸餾、過(guò)濾等操作，發(fā)明了大量實(shí)驗(yàn)器具，創(chuàng)建了早期的化學(xué)符號(hào)；所積累的知識(shí)和技術(shù)是近代化學(xué)和醫(yī)藥學(xué)的基礎(chǔ)；英語(yǔ)的chemistry起源于alchemy，即煉金術(shù)。chemist至今還保留著兩個(gè)相關(guān)的含義：化學(xué)家和藥劑師。化學(xué)的中興——近代化學(xué)與化學(xué)學(xué)科的分支以燃素學(xué)說(shuō)（ThePhlogistonTheory）為代表的燃素化學(xué)時(shí)期從1650年到1775年，是近代化學(xué)的孕育時(shí)期。隨著冶金工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)的積累，人們總結(jié)感性知識(shí)，進(jìn)行化學(xué)變化的理論研究，使化學(xué)成為自然科學(xué)的一個(gè)分支。這一階段開(kāi)始的標(biāo)志是英國(guó)化學(xué)家波義耳為化學(xué)元素指明科學(xué)的概念。繼之，化學(xué)又借燃素說(shuō)從煉金術(shù)中解放出來(lái)。燃素說(shuō)認(rèn)為火是由無(wú)數(shù)細(xì)小而活潑的微粒構(gòu)成的物質(zhì)實(shí)體。這種火的微粒既能同其他元素結(jié)合而形成化合物，也能以游離方式存在。大量游離的火微粒聚集在一起就形成明顯的火焰，它彌散于大氣之中便給人以熱的感覺(jué)，由這種火微粒構(gòu)成的火的元素就是“燃素”。燃素化學(xué)燃素說(shuō)對(duì)燃燒現(xiàn)象正好做了顛倒的解釋，把化合過(guò)程描述成了分解過(guò)程，但卻使當(dāng)時(shí)的大多數(shù)化學(xué)現(xiàn)象得到了統(tǒng)一的解釋，幫助人們擺脫、結(jié)束煉金術(shù)思想的統(tǒng)治，使化學(xué)得到解放，在歷史上起到了積極作用。盡管燃素說(shuō)本身是錯(cuò)誤的，但它卻引導(dǎo)和啟發(fā)人們?nèi)ニ伎?、探索，并不斷地?shí)踐、驗(yàn)證、修正假說(shuō)或是得到新的發(fā)現(xiàn)。也正是在這種不斷的過(guò)程中積累起來(lái)的大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，為科學(xué)的燃燒理論的創(chuàng)立準(zhǔn)備了條件。定量化學(xué)定量化學(xué)時(shí)期：這個(gè)時(shí)期從1775年到1900年，是近代化學(xué)發(fā)展的時(shí)期。1775年前后，拉瓦錫用定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)闡述了燃燒的氧化學(xué)說(shuō)，開(kāi)創(chuàng)了定量化學(xué)時(shí)期，使化學(xué)沿著正確的軌道發(fā)展。19世紀(jì)初，英國(guó)化學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說(shuō)，接著意大利科學(xué)家阿伏加德羅提出分子概念。自從用原子-分子論來(lái)研究化學(xué)，化學(xué)才真正被確立為一門科學(xué)。這一時(shí)期，建立了不少化學(xué)基本定律。俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律，德國(guó)化學(xué)家李比希和維勒發(fā)展了有機(jī)結(jié)構(gòu)理論，這些都使化學(xué)成為一門系統(tǒng)的科學(xué)，也為現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)波義耳：1627年1月25日生于愛(ài)爾蘭的利茲莫城，生活在英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命時(shí)期，這是近代科學(xué)開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)代，也是一個(gè)巨人輩出的時(shí)代。最著名的有培根、牛頓、伽利略、開(kāi)普勒、笛卡爾等都生活在這一時(shí)期。波義耳出生在一個(gè)貴族家庭。童年時(shí)，酷愛(ài)讀書，常常手不釋卷。8歲入讀倫敦郊區(qū)的伊頓公學(xué)，學(xué)習(xí)了3年。其后他和哥哥法蘭克一起到當(dāng)時(shí)歐洲的教育中心之一的日內(nèi)瓦過(guò)了2年。在這里他學(xué)習(xí)了法語(yǔ)、實(shí)用數(shù)學(xué)和藝術(shù)等課程。1641年，波義耳兄弟又在家庭教師陪同下，游歷歐洲，年底到達(dá)意大利。1644年，波義耳回到戰(zhàn)亂的英國(guó)?；貒?guó)后他隨著同情革命的姐姐萊涅拉夫人一起遷居到倫敦。在倫敦他結(jié)識(shí)了科學(xué)教育家哈特·利泊，在其鼓勵(lì)下學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)，在家中建立實(shí)驗(yàn)室，期間閱讀了大量的醫(yī)藥化學(xué)家的著作并從此對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)生了濃厚的興趣。開(kāi)始了自己獻(xiàn)身于科學(xué)的生活，1663年被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，1680年被選為會(huì)長(zhǎng)。1691年12月30波義耳的貢獻(xiàn)科學(xué)地定義了元素，推翻了樸素的“元素”定義；初步的定義了酸、堿，提出樸素的酸堿理論和中和概念；制備了石蕊、姜黃、紫羅蘭花等浸液，并用它們作酸堿指示劑；倡導(dǎo)用定量的方法來(lái)研究化學(xué)，把天平引入化學(xué)實(shí)驗(yàn)；制得單質(zhì)磷，并對(duì)磷的性質(zhì)作了較詳盡的研究，制造出歷史上第一根火柴。建立波義耳定律；發(fā)明液體比重計(jì)。主要著作：《懷疑派化學(xué)家》、《關(guān)于顏色的實(shí)驗(yàn)和考察》、《空氣發(fā)光》、《天然礦泉水實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)編》等。拉瓦錫——科學(xué)燃燒學(xué)說(shuō)安托萬(wàn)-洛朗·拉瓦錫（Antoine-LaurentLavoisier）：法國(guó)著名化學(xué)家。近代化學(xué)的奠基人之一。1743年8月26日生于巴黎，1794年5月8日卒于同地。1763年獲法學(xué)學(xué)士學(xué)位，并取得律師開(kāi)業(yè)證書，后轉(zhuǎn)向研究自然科學(xué)。他最早的化學(xué)論文是對(duì)石膏的研究，發(fā)表在1768年《巴黎科學(xué)院院報(bào)》上。1765年他當(dāng)選為巴黎科學(xué)院候補(bǔ)院士。1775年任皇家火藥局局長(zhǎng)。1778年任皇家科學(xué)院教授。于1777年向巴黎科學(xué)院提出了一篇報(bào)告《燃燒概論》，闡明了燃燒作用的氧化學(xué)說(shuō)。后近代化學(xué)原子——分子學(xué)說(shuō)的確立化學(xué)的新時(shí)代是隨原子論開(kāi)始的，1803年，道爾頓（1766—1844年，英國(guó)）首次宣讀了關(guān)于原子論和原子量計(jì)算的論文，其要點(diǎn)是：元素的最終組成是簡(jiǎn)單原子，簡(jiǎn)單原子不可分割，在一切化學(xué)變化中保持性質(zhì)不變；各元素的原子在形狀、質(zhì)量和性質(zhì)上是不同的，每種元素以其原子的質(zhì)量為最基本特征；不同的元素的原子按比例結(jié)合，形成化合現(xiàn)象，化合物的原子叫復(fù)雜原子。他規(guī)定氫原子量為1，據(jù)此他計(jì)算了其它元素的原子量。5年后他發(fā)表了20種元素的原子量表，并創(chuàng)造了相應(yīng)的原子符號(hào)。

道爾頓的原子論很好他說(shuō)明各種化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)定律間的內(nèi)在聯(lián)系，很快為多數(shù)學(xué)者接受，成為當(dāng)時(shí)解釋各種化學(xué)現(xiàn)象和探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一理論。特別是他提出元素以其質(zhì)量為基本特征的思想，對(duì)導(dǎo)致元素周期律的發(fā)現(xiàn)起了重要的作用。1811年，阿佛加德羅（1776—1856年，意大利）提出分子的概念。他認(rèn)為原子是參加化學(xué)反應(yīng)的最小質(zhì)點(diǎn)，而分子是單質(zhì)或化合物能獨(dú)立存在的最小質(zhì)點(diǎn)。分子具有物質(zhì)的特性，它是由的原子組成的。化學(xué)變化是不同物質(zhì)分子的原子重新組合的過(guò)程。他還提出了一個(gè)重要原理：一切氣體在相同體積中含相等數(shù)目的分子。他由此創(chuàng)造出一種用來(lái)測(cè)定物質(zhì)相對(duì)質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方法。很明顯，阿佛加德羅的分子說(shuō)是道爾頓原子論的合理發(fā)展，可惜沒(méi)有得到當(dāng)時(shí)化學(xué)界多數(shù)人的理解，被冷落了近半個(gè)世紀(jì)之久。新元素的發(fā)現(xiàn)和元素周期律從18世紀(jì)中到19世紀(jì)中的近百年里新元素不斷被發(fā)現(xiàn)，截止1869年共發(fā)現(xiàn)新元素計(jì)63種。1829年，貝萊納（1780—1849年，德國(guó)）將當(dāng)時(shí)已知的54種元素按性質(zhì)分組，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)所謂“相似元素組”，每組都包括3個(gè)元素，位于中間的元素不僅化學(xué)性質(zhì)介乎前后元素之間，而且原子量約為前后兩元素原子量的平均值；1862，尚古多（1820—1886，法國(guó)）創(chuàng)作了一張《螺旋圖》，他將已發(fā)現(xiàn)的62種元素按原子量大小順序排列在繞圓柱上升的螺旋線上，結(jié)果顯示出在圓柱同一母線上，縱向排列的各元素性質(zhì)相近；1865年，紐蘭茲（1837—1898，英國(guó)）將元素按原子量排列時(shí)，發(fā)現(xiàn)每隔7個(gè)元素，元素的性質(zhì)就會(huì)周期性重現(xiàn)，提出所謂的元素“八音律”；1864年，J·L·邁爾（1803—1895，德國(guó)）也按原子量大小順序列出了一張《六元素表》，對(duì)元素的分族作了較好的安排。1868年，他修改了《六元素周期表》，發(fā)表了原子體積——原子量圖，這時(shí)他的思考已趨于成熟，終于在1869年獨(dú)立地編制出元素化學(xué)周期表；1869年，門捷列夫（1834—1907，俄國(guó)）獨(dú)立地編制并發(fā)表了元素周期表。表中包括63個(gè)已知元素，但表中還留有4個(gè)空位，只標(biāo)明原子量而沒(méi)有元素名稱，以此預(yù)示待發(fā)現(xiàn)的元素，并于1871年進(jìn)行了修訂。周期律的發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)，它說(shuō)明自然界的元素并不是孤立的，而是存在著內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一體。學(xué)科的分支無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)是研究無(wú)機(jī)物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的科學(xué)。是化學(xué)學(xué)科中發(fā)展最早的一個(gè)分支學(xué)科。研究對(duì)象包括除碳?xì)浠衔锛捌溲苌锿獾钠渌性丶捌浠衔?，?duì)它們的性質(zhì)和反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論解釋。無(wú)機(jī)化學(xué)在成立之初，其知識(shí)內(nèi)容已有四類，即事實(shí)、概念、定律和學(xué)說(shuō)。用感官直接觀察事物所得的材料，稱為事實(shí)；對(duì)于事物的具體特征加以分析、比較、綜合和概括得到概念，如元素、化合物、化合、分解、氧化、還原、原子等皆是無(wú)機(jī)化學(xué)最初明確的概念；組合相應(yīng)的概念以概括相同的事實(shí)則成定律，例如，不同元素化合成各種各樣的化合物，總結(jié)它們的定量關(guān)系得出質(zhì)量守恒、定比、倍比等定律；建立新概念以說(shuō)明有關(guān)的定律，該新概念又經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明為正確的，即成學(xué)說(shuō)。例如，原子學(xué)說(shuō)可以說(shuō)明當(dāng)時(shí)已成立的有關(guān)元素化合重量關(guān)系的各定律。從教學(xué)體系上劃分，無(wú)機(jī)化學(xué)的基本內(nèi)容包括基本化學(xué)原理（又稱普通化學(xué)）和元素化學(xué)?，F(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)方法如：X射線、中子衍射、電子衍射、磁共振、光譜、質(zhì)譜、色譜等方法的應(yīng)用，使無(wú)機(jī)物的研究由宏觀深入到微觀，從而將元素及其化合物的性質(zhì)和反應(yīng)同結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，形成現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)?，F(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)就是應(yīng)用現(xiàn)代物理技術(shù)及物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)研究和闡述化學(xué)元素及其所有無(wú)機(jī)化合物的組成、性能、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的科學(xué)。無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展趨向主要是新型化合物的合成和應(yīng)用，以及新研究領(lǐng)域的開(kāi)辟和建立。我國(guó)無(wú)機(jī)化學(xué)在最近幾年里所取得的突出進(jìn)展主要表現(xiàn)在固體材料化學(xué)、配位化學(xué)方面，在某種程度上與國(guó)際保持同步發(fā)展。從傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)化學(xué)角度來(lái)看，生物無(wú)機(jī)化學(xué)和放射化學(xué)的研究則相對(duì)滯后。在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)十幾年連續(xù)和全體從事生物無(wú)機(jī)化學(xué)研究者的努力下，我國(guó)生物無(wú)機(jī)化學(xué)的研究10年內(nèi)躍升了三個(gè)臺(tái)階，研究對(duì)象從生物小分子配體上升到生物大分子；從研究分離出的生物大分子到研究生物體系；近年來(lái)又開(kāi)始了對(duì)細(xì)胞層次的無(wú)機(jī)化學(xué)研究，研究水平逐年提高。金屬配合物與生物大分子的相互作用、金屬蛋白結(jié)構(gòu)與功能、金屬離子生物效應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)，以及無(wú)機(jī)藥物化學(xué)、生物礦化方面都有了相對(duì)固定的研究方向，研究隊(duì)伍日益年輕化。但我國(guó)生物無(wú)機(jī)化學(xué)的總體水平與國(guó)際水平還有一定差距，最突出的問(wèn)題是缺乏杰出的青年研究人才。放射化學(xué)的研究也表現(xiàn)出以上特點(diǎn)。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)又稱為碳化合物的化學(xué)，是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備的學(xué)科，是化學(xué)中極重要的一個(gè)分支。含碳化合物被稱為有機(jī)化合物是因?yàn)橐酝幕瘜W(xué)家們認(rèn)為含碳物質(zhì)一定要由生物（有機(jī)體）才能制造；然而在1828年的時(shí)候，德國(guó)化學(xué)家弗里德里?！ぞS勒，在實(shí)驗(yàn)室中成功合成尿素（一種生物分子），自此以后有機(jī)化學(xué)便脫離傳統(tǒng)所定義的范圍，擴(kuò)大為含碳物質(zhì)的化學(xué)。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的有機(jī)硼化學(xué)、有機(jī)硅化學(xué)等極大地豐富了有機(jī)化學(xué)的研究?jī)?nèi)容。有機(jī)化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史“有機(jī)化學(xué)”這一名詞于1806年首次由貝采里烏斯提出。是作為“無(wú)機(jī)化學(xué)”的對(duì)立物而命名的。由于科學(xué)條件限制，當(dāng)時(shí)有機(jī)化學(xué)研究的對(duì)象只能是從天然動(dòng)植物有機(jī)體中提取的物質(zhì)。因而許多化學(xué)家都認(rèn)為，在生物體內(nèi)由于存在所謂“生命力”，才能產(chǎn)生有機(jī)化合物，而在實(shí)驗(yàn)室里是不能由無(wú)機(jī)化合物合成的。1824年，德國(guó)化學(xué)家維勒從氰經(jīng)水解制得草酸；1828年他無(wú)意中用加熱的方法又使氰酸銨轉(zhuǎn)化為尿素。氰和氰酸銨都是無(wú)機(jī)化合物，而草酸和尿素都是有機(jī)化合物。維勒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予“生命力”學(xué)說(shuō)第一次沖擊。此后，乙酸等有機(jī)化合物相繼由碳、氫等元素合成，并隨著合成方法的改進(jìn)和發(fā)展，越來(lái)越多的有機(jī)化合物不斷地在實(shí)驗(yàn)室中合成出來(lái)，其中，絕大部分是在與生物體內(nèi)迥然不同的條件下合成出來(lái)的。“生命力”學(xué)說(shuō)漸漸被拋棄了，“有機(jī)化學(xué)”這一名詞卻沿用至今。從19世紀(jì)初到1858年提出價(jià)鍵概念之前，已經(jīng)分離出許多有機(jī)化合物，制備了一些衍生物，并對(duì)它們作了定性描述，認(rèn)識(shí)了一些有機(jī)化合物的性質(zhì)。在有機(jī)物定量分析方面，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)，有機(jī)化合物燃燒后，產(chǎn)生二氧化碳和水。他的研究工作為有機(jī)化合物元素定量分析奠定了基礎(chǔ)。1830年，德國(guó)化學(xué)家李比希發(fā)展了碳、氫分析法，1833年法國(guó)化學(xué)家杜馬建立了氮的分析法。這些有機(jī)定量分析法的建立使化學(xué)家能夠求得一個(gè)化合物的實(shí)驗(yàn)式。但當(dāng)時(shí)在解決有機(jī)化合物分子中各原子是如何排列和結(jié)合的問(wèn)題上，遇到了很大的困難。最初，有機(jī)化學(xué)用二元說(shuō)來(lái)解決有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。二元說(shuō)認(rèn)為一個(gè)化合物的分子可分為帶正電荷的部分和帶負(fù)電荷的部分，二者靠靜電力結(jié)合在一起。早期的化學(xué)家根據(jù)某些化學(xué)反應(yīng)認(rèn)為，有機(jī)化合物分子由在反應(yīng)中保持不變的基團(tuán)和在反應(yīng)中起變化的基團(tuán)按異性電荷的靜電力結(jié)合。但這個(gè)學(xué)說(shuō)本身有很大的矛盾。法國(guó)化學(xué)家熱拉爾和洛朗建立了有機(jī)物結(jié)構(gòu)類型說(shuō)。此說(shuō)否認(rèn)有機(jī)化合物是由帶正電荷和帶負(fù)電荷的基團(tuán)組成，而認(rèn)為有機(jī)化合物是由一些可以發(fā)生取代的母體化合物衍生的，因而可以按這些母體化合物來(lái)分類。類型說(shuō)把眾多有機(jī)化合物按不同類型分類，根據(jù)它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質(zhì)，而且能夠預(yù)言一些新化合物。但類型說(shuō)未能科學(xué)地回答有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題成為困擾人們多年的謎團(tuán)。1858年，德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒和英國(guó)化學(xué)家?guī)扃甑忍岢鰞r(jià)鍵的概念，并第一次用短劃“—”表示“鍵”。他們認(rèn)為有機(jī)化合物分子是由其組成的原子通過(guò)鍵結(jié)合而成的。由于在所有已知的化合物中，一個(gè)氫原子只能與一個(gè)別的元素的原子結(jié)合，氫就選作價(jià)的單位。一種元素的價(jià)數(shù)就是能夠與這種元素的一個(gè)原子結(jié)合的氫原子的個(gè)數(shù)。凱庫(kù)勒還提出，在一個(gè)分子中碳原子之間可以互相結(jié)合這一重要的概念。1848年巴斯德分離到兩種酒石酸結(jié)晶，一種半面晶向左，一種半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋轉(zhuǎn)，后者則使之向右旋轉(zhuǎn)，角度相同。在對(duì)乳酸的研究中也遇到類似現(xiàn)象。為此，1874年法國(guó)化學(xué)家勒貝爾和荷蘭化學(xué)家范托夫分別提出一個(gè)新的概念：同分異構(gòu)體，圓滿地解釋了這種異構(gòu)現(xiàn)象。他們認(rèn)為：分子是個(gè)三維實(shí)體，碳的四個(gè)價(jià)鍵在空間是對(duì)稱的，分別指向一個(gè)正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，碳原子則位于正四面體的中心。當(dāng)碳原子與四個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接時(shí)，就產(chǎn)生一對(duì)異構(gòu)體，它們互為實(shí)物和鏡像，或左手和右手的手性關(guān)系，這一對(duì)化合物互為旋光異構(gòu)體。勒貝爾和范托夫的學(xué)說(shuō)，是有機(jī)化學(xué)中立體化學(xué)的基礎(chǔ)。1900年第一個(gè)自由基，三苯甲基自由基被發(fā)現(xiàn)，這是個(gè)長(zhǎng)壽命的自由基。不穩(wěn)定自由基的存在也于1929年得到了證實(shí)。在這個(gè)時(shí)期，有機(jī)化合物在結(jié)構(gòu)測(cè)定以及反應(yīng)和分類方面都取得很大進(jìn)展。但價(jià)鍵只是化學(xué)家從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的一種概念，價(jià)鍵的本質(zhì)尚未解決。直到物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)電子，并闡明原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，美國(guó)物理化學(xué)家路易斯等人于1916年提出價(jià)鍵的電子理論：各原子外層電子的相互作用是使各原子結(jié)合在一起的原因。相互作用的外層電子如從—個(gè)原了轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子，則形成離子鍵；兩個(gè)原子如果共用外層電子，則形成共價(jià)鍵。通過(guò)電子的轉(zhuǎn)移或共用，使相互作用的原子的外層電子都獲得惰性氣體的電子構(gòu)型。這樣，價(jià)鍵的圖象表示法中用來(lái)表示價(jià)鍵的短劃“—”，實(shí)際上是兩個(gè)原子共用的一對(duì)電子。1927年以后，海特勒和倫敦等用量子力學(xué)，處理分子結(jié)構(gòu)問(wèn)題，建立了價(jià)鍵理論，為化學(xué)鍵提出了一個(gè)數(shù)學(xué)模型。后來(lái)馬利肯用分子軌道理論處理分子結(jié)構(gòu)，其結(jié)果與價(jià)鍵的電子理論所得的大體一致，由于計(jì)算簡(jiǎn)便，解決了許多當(dāng)時(shí)不能回答的問(wèn)題。有機(jī)化學(xué)的研究?jī)?nèi)容在有機(jī)化學(xué)發(fā)展的初期，有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要原料是動(dòng)、植物體，有機(jī)化學(xué)主要研究從動(dòng)、植物體中分離有機(jī)化合物。19世紀(jì)中到20世紀(jì)初，有機(jī)化學(xué)工業(yè)逐漸變?yōu)橐悦航褂蜑橹饕?。合成染料的發(fā)現(xiàn)，使染料、制藥工業(yè)蓬勃發(fā)展，推動(dòng)了對(duì)芳香族化合物和雜環(huán)化合物的研究。30年代以后，以乙炔為原料的有機(jī)合成興起。40年代前后，有機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐允秃吞烊粴鉃橹鳎l(fā)展了合成橡膠、合成塑料和合成纖維工業(yè)。由于石油資源將日趨枯竭，以煤為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)必將重新發(fā)展。當(dāng)然，天然的動(dòng)、植物和微生物體仍是重要的研究對(duì)象。天然有機(jī)化學(xué)主要研究天然有機(jī)化合物的組成、合成、結(jié)構(gòu)和性能。20世紀(jì)初至30年代，先后確定了單糖、氨基酸、核苷酸、牛膽酸、膽固醇和某些萜類的結(jié)構(gòu)，肽和蛋白質(zhì)的組成；30～40年代，確定了一些維生素、甾族激素、多聚糖的結(jié)構(gòu)，完成了一些甾族激素和維生素的結(jié)構(gòu)和合成的研究；40～50年代前后，發(fā)現(xiàn)青霉素等一些抗生素，完成了結(jié)構(gòu)測(cè)定和合成；50年代完成了某些甾族化合物和嗎啡等生物堿的全合成，催產(chǎn)素等生物活性小肽的合成，確定了胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)；60年代完成了胰島素的全合成和低聚核苷酸的合成；70年代至80年代初，進(jìn)行了前列腺素、維生素B12、昆蟲信息素激素的全合成，確定了核酸和美登木素的結(jié)構(gòu)并完成了它們的全合成等等。有機(jī)合成方面主要研究從較簡(jiǎn)單的化合物或元素經(jīng)化學(xué)反應(yīng)合成有機(jī)化合物。19世紀(jì)30年代合成了尿素；40年代合成了乙酸。隨后陸續(xù)合成了葡萄糖酸、檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等一系列有機(jī)酸；19世紀(jì)后半葉合成了多種染料；20世紀(jì)40年代合成了DDT和有機(jī)磷殺蟲劑、有機(jī)硫殺菌劑、除草劑等農(nóng)藥；20世紀(jì)初，合成了606藥劑，30～40年代，合成了一千多種磺胺類化合物，其中有些可用作藥物。物理有機(jī)化學(xué)是定量地研究有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性和反應(yīng)機(jī)理的學(xué)科。它是在價(jià)鍵的電子學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上，引用了現(xiàn)代物理學(xué)、物理化學(xué)的新進(jìn)展和量子力學(xué)理論而發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)20～30年代，通過(guò)反應(yīng)機(jī)理的研究，建立了有機(jī)化學(xué)的新體系；50年代的構(gòu)象分析和哈米特方程開(kāi)始半定量估算反應(yīng)性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系；60年代出現(xiàn)了分子軌道對(duì)稱守恒原理和前線軌道理論。有機(jī)分析即有機(jī)化合物的定性和定量分析。19世紀(jì)30年代建立了碳、氫定量分析法；90年代建立了氮的定量分析法；有機(jī)化合物中各種元素的常量分析法在19世紀(jì)末基本上已經(jīng)齊全；20世紀(jì)20年代建立了有機(jī)微量定量分析法；70年代出現(xiàn)了自動(dòng)化分析儀器。由于科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)化學(xué)與各個(gè)學(xué)科互相滲透，形成了許多分支邊緣學(xué)科。比如生物有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、量子有機(jī)化學(xué)、海洋有機(jī)化學(xué)等。有機(jī)化學(xué)的研究方法有機(jī)化學(xué)研究手段的發(fā)展經(jīng)歷了從手工操作到自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化，從常量到超微量的過(guò)程。20世紀(jì)40年代前，用傳統(tǒng)的蒸餾、結(jié)晶、升華等方法來(lái)純化產(chǎn)品，用化學(xué)降解和衍生物制備的方法測(cè)定結(jié)構(gòu)。后來(lái)，各種色譜法、電泳技術(shù)的應(yīng)用，特別是高壓液相色譜的應(yīng)用改變了分離技術(shù)的面貌。各種光譜、能譜技術(shù)的使用，使有機(jī)化學(xué)家能夠研究分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，使結(jié)構(gòu)測(cè)定手段發(fā)生了革命性的變化。電子計(jì)算機(jī)的引入，使有機(jī)化合物的分離、分析方法向自動(dòng)化、超微量化方向又前進(jìn)了一大步。帶傅里葉變換技術(shù)的核磁共振譜和紅外光譜又為反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)機(jī)理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結(jié)構(gòu)分析、電子衍射光譜分析，已能測(cè)定微克級(jí)樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)。用電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)合成路線的研究也已取得某些進(jìn)展。有機(jī)化學(xué)的研究方向未來(lái)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展首先是研究能源和資源的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題。迄今我們使用的大部分能源和資源，如煤、天然氣、石油、動(dòng)植物和微生物，都是太陽(yáng)能的化學(xué)貯存形式。今后一些學(xué)科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽(yáng)能。對(duì)光合作用做更深入的研究和有效的利用，是植物生理學(xué)、生物化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的共同課題。有機(jī)化學(xué)可以用光化學(xué)反應(yīng)生成高能有機(jī)化合物，加以貯存；必要時(shí)則利用其逆反應(yīng)，釋放出能量。另一個(gè)開(kāi)發(fā)資源的目標(biāo)是在有機(jī)金屬化合物的作用下固定二氧化碳，以產(chǎn)生無(wú)窮盡的有。機(jī)化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結(jié)果。其次是研究和開(kāi)發(fā)新型有機(jī)催化劑，使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應(yīng)方式。這方面的研究已經(jīng)開(kāi)始，今后會(huì)有更大的發(fā)展。20世紀(jì)60年代末，開(kāi)始了有機(jī)合成的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研究。今后有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定等必將更趨系統(tǒng)化、邏輯化。分析化學(xué)分析化學(xué)(analyticalchemistry)是研究獲取物質(zhì)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)信息的分析方法及相關(guān)理論的科學(xué)，是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支。分析化學(xué)以化學(xué)基本理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，并吸收物理、生物、統(tǒng)計(jì)、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等方面的知識(shí)以充實(shí)本身的內(nèi)容，從而解決科學(xué)、技術(shù)所提出的各種分析問(wèn)題主要任務(wù)是鑒定物質(zhì)的化學(xué)組成（元素、離子、官能團(tuán)、或化合物）、測(cè)定物質(zhì)的有關(guān)組分的含量、確定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)（化學(xué)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、空間分布）和存在形態(tài)（價(jià)態(tài)、配位態(tài)、結(jié)晶態(tài)）及其與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系等。分析化學(xué)的任務(wù)確定物質(zhì)的化學(xué)組成——定性分析測(cè)量各組成的含量——定量分析表征物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)——結(jié)構(gòu)分析、形態(tài)分析、能態(tài)分析表征組成、含量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)的動(dòng)力學(xué)特征——?jiǎng)討B(tài)分析分析化學(xué)的分類化學(xué)分析：根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)來(lái)測(cè)定物質(zhì)的組成及相對(duì)含量，包括滴定分析和稱量分析。其中滴定分析又包括酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定等。儀器分析：根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)或物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)來(lái)測(cè)定物質(zhì)的組成及相對(duì)含量的方法。儀器分析根據(jù)測(cè)定的方法原理不同，又可分為電化學(xué)分析、光學(xué)分析、色譜分析、其他分析法等4大類?；瘜W(xué)分析是基礎(chǔ)，儀器分析是發(fā)展的方向。分析方法的比較項(xiàng)目化學(xué)分析法（經(jīng)典分析法）儀器分析法（現(xiàn)代分析法）物質(zhì)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)物理、化學(xué)性質(zhì)測(cè)量參數(shù)體積、重量吸光度、電位、發(fā)射強(qiáng)度等等誤差0.1%~0.2%1%~2%或更高組分含量1%~100%<1%~單分子、單原子理論基礎(chǔ)化學(xué)、物理化學(xué)（溶液四大平衡）化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、生物等等解決問(wèn)題定性、定量定性、定量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)、動(dòng)力學(xué)等全面的信息分析化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史分析化學(xué)這一名稱雖創(chuàng)自玻義耳，但其實(shí)踐運(yùn)用與化學(xué)工藝的歷史同樣古老。18世紀(jì)的瑞典化學(xué)家貝格曼可稱為無(wú)機(jī)定性、定量分析的奠基人。其后貝采利烏斯引入了一些新試劑和一些新技巧，并使用無(wú)灰濾紙、低灰分濾紙和洗滌瓶。他是第一位把原子量測(cè)得比較精確的化學(xué)家。19世紀(jì)分析化學(xué)的杰出人物之一是弗雷澤紐斯，他創(chuàng)立一所分析化學(xué)專業(yè)學(xué)校(此校至今依然存在)；并于1862年創(chuàng)辦德文的《分析化學(xué)》雜志。色譜法也稱層析法始于1906年俄國(guó)茨維特，直到1931年德國(guó)的庫(kù)恩和萊德?tīng)栐俅伟l(fā)現(xiàn)本法并顯示其效能。氣體吸附層析始于20世紀(jì)30年代的舒夫坦和尤肯。英國(guó)格盧考夫在1946年分離空氣中的氫和氖，并在1951年制成氣相色譜儀。分配層析法根據(jù)液液分配原理，由英國(guó)馬丁和辛格于1941年提出。并因此而獲得1952年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。戈萊提出用長(zhǎng)毛細(xì)管柱，是另一創(chuàng)新。光譜分析最早始于亨利研究化合物的紫外吸收光譜，他繪制出摩爾吸光系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)的曲線。紅外光譜在20年代開(kāi)始應(yīng)用于汽油爆震研究，繼用于鑒定天然和合成橡膠以及其他有機(jī)化合物中的未知物和雜質(zhì)。拉曼光譜是研究分子振動(dòng)的另一種方法。拉曼光譜法的信號(hào)太弱，使用困難，直至用激光作為單色光源后，才促進(jìn)其在分析化學(xué)中的應(yīng)用。原子發(fā)射光譜法的應(yīng)用可上溯至牛頓，他在暗室中用棱鏡將日光分解為七種顏色；1800年赫歇耳發(fā)現(xiàn)紅外線；次年里特用氫化銀還原現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)紫外區(qū)；次年，渥拉斯頓觀察到日光光譜中的暗線；15年后，夫瑯和費(fèi)經(jīng)過(guò)研究，命名暗線為夫瑯和費(fèi)線。本生發(fā)明了名為本生燈的煤氣燈，燈的火焰近于透明而不發(fā)光，便于光譜研究。1859年，本生和他的同事基爾霍夫研究各元素在火焰中呈示的特征發(fā)射和吸收光譜，并指出日光光譜中的夫瑯和費(fèi)線是原子吸收線，因?yàn)樘?yáng)的大氣中存在各種元素。他們用的儀器已具備現(xiàn)代分光鏡的要素，他們可稱為發(fā)射光譜法的創(chuàng)始人。電分析基于能斯特在1889年提出了能斯特公式，將電動(dòng)勢(shì)與離子濃度、溫度聯(lián)系起來(lái)，奠定了電化學(xué)的理論基礎(chǔ)。隨后，電化學(xué)分析法有了發(fā)展，電沉積重量法、電位分析法、電導(dǎo)分析法、安培滴定法、庫(kù)侖滴定法、示波極譜法相繼出現(xiàn)。氫電極、玻璃電極和離子選擇性電極陸續(xù)制成，尤以極譜分析技術(shù)貢獻(xiàn)卓著。分析化學(xué)發(fā)展方向近來(lái)分析化學(xué)中的新技術(shù)有激光在分析化學(xué)中的應(yīng)用、流動(dòng)注射法、場(chǎng)流分級(jí)等。場(chǎng)流分級(jí)所用的場(chǎng)可以是重力、磁、電、熱等，樣品流經(jīng)適當(dāng)?shù)膱?chǎng)時(shí)能進(jìn)行分級(jí)，故稱為場(chǎng)流分級(jí)。目前，該法已成功地用于有機(jī)大分子(如血球、高聚物等)之分級(jí)?？梢灶A(yù)期它在無(wú)機(jī)物分離方面也將得到應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)高靈敏度和高選擇性試劑的研究，對(duì)于隱蔽解蔽和分離、富集方法的研究，以及元素存在狀態(tài)的測(cè)定(與環(huán)境分析和地球化學(xué)的關(guān)系至為密切)都是重要的課題。將二三種各具優(yōu)點(diǎn)的方法聯(lián)合使用，可使以前不能測(cè)定的項(xiàng)目變?yōu)榭赡?，仍是發(fā)展的方向，氣相色譜法與質(zhì)譜法的聯(lián)用便是明顯的例子。物理化學(xué)物理化學(xué)是以物理的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體系中特殊規(guī)律的學(xué)科。隨著科學(xué)的迅速發(fā)展和各門學(xué)科之間的相互滲透，物理化學(xué)與物理學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)在內(nèi)容上存在著難以準(zhǔn)確劃分的界限，從而不斷地產(chǎn)生新的分支學(xué)科，例如物理有機(jī)化學(xué)、生物物理化學(xué)、化學(xué)物理等。物理化學(xué)還與許多非化學(xué)的學(xué)科有著密切的聯(lián)系，例如冶金學(xué)中的物理冶金實(shí)際上就是金屬物理化學(xué)。物理化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史一般認(rèn)為，物理化學(xué)作為一門學(xué)科的正式形成，是從1877年德國(guó)化學(xué)家?jiàn)W斯特瓦爾德和荷蘭化學(xué)家范特荷夫創(chuàng)刊的《物理化學(xué)雜志》開(kāi)始的。從這一時(shí)期到20世紀(jì)初，物理化學(xué)以化學(xué)熱力學(xué)的蓬勃發(fā)展為其特征。熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律被廣泛應(yīng)用于各種化學(xué)體系，特別是溶液體系的研究。吉布斯對(duì)多相平衡體系的研究和范特荷夫?qū)瘜W(xué)平衡的研究，阿倫尼烏斯提出電離學(xué)說(shuō)，能斯特發(fā)現(xiàn)熱定理都是對(duì)化學(xué)熱力學(xué)的重要貢獻(xiàn)。當(dāng)1906年路易斯提出處理非理想體系的逸度和活度概念，以及它們的測(cè)定方法之后，化學(xué)熱力學(xué)的全部基礎(chǔ)已經(jīng)具備。勞厄和布喇格對(duì)X射線晶體結(jié)構(gòu)分析的創(chuàng)造性研究，為經(jīng)典的晶體學(xué)向近代結(jié)晶化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。阿倫尼烏斯關(guān)于化學(xué)反應(yīng)活化能的概念，以及博登施坦和能斯特關(guān)于鏈反應(yīng)的概念，對(duì)后來(lái)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也都作出了重要貢獻(xiàn)。20世紀(jì)20～40年代是結(jié)構(gòu)化學(xué)領(lǐng)先發(fā)展的時(shí)期，這時(shí)的物理化學(xué)研究已深入到微觀的原子和分子世界，改變了對(duì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性茫然無(wú)知的狀況。1926年，量子力學(xué)研究的興起，不但在物理學(xué)中掀起了高潮，對(duì)物理化學(xué)研究也給以很大的沖擊。尤其是在1927年，海特勒和倫敦對(duì)氫分子問(wèn)題的量子力學(xué)處理，為1916年路易斯提出的共享電子對(duì)的共價(jià)鍵概念提供了理論基礎(chǔ)。1931年鮑林和斯萊特把這種處理方法推廣到其他雙原子分子和多原子分子，形成了化學(xué)鍵的價(jià)鍵方法。1932年，馬利肯和洪特在處理氫分子的問(wèn)題時(shí)根據(jù)不同的物理模型，采用不同的試探波函數(shù)，從而發(fā)展了分子軌道方法。第二次世界大戰(zhàn)后到60年代期間，物理化學(xué)以實(shí)驗(yàn)研究手段和測(cè)量技術(shù)，特別是各種譜學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展和由此而產(chǎn)生的豐碩成果為其特點(diǎn)。電子學(xué)、高真空和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，不但使物理化學(xué)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)量技術(shù)的準(zhǔn)確度、精密度和時(shí)間分辨率有很大提高，而且還出現(xiàn)了許多新的譜學(xué)技術(shù)。光譜學(xué)和其他譜學(xué)的時(shí)間分辨率和自控、記錄手段的不斷提高，使物理化學(xué)的研究對(duì)象超出了基態(tài)穩(wěn)定分子而開(kāi)始進(jìn)入各種激發(fā)態(tài)的研究領(lǐng)域。先進(jìn)的儀器設(shè)備和檢測(cè)手段也大大縮短了測(cè)定結(jié)構(gòu)的時(shí)間，使結(jié)晶化學(xué)在測(cè)定復(fù)雜的生物大分子晶體結(jié)構(gòu)方面有了重大突破，青霉素、維生素B12、蛋白質(zhì)、胰島索的結(jié)構(gòu)測(cè)定和脫氧核糖核酸的螺旋體構(gòu)型的測(cè)定都獲得成功。電子能譜的出現(xiàn)更使結(jié)構(gòu)化學(xué)研究能夠從物體的體相轉(zhuǎn)到表面相，對(duì)于固體表面和催化劑而言，這是一個(gè)得力的新的研究方法。60年代，激光器的發(fā)明和不斷改進(jìn)的激光技術(shù)。大容量高速電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，以及微弱信號(hào)檢測(cè)手段的發(fā)明孕育著物理化學(xué)中新的生長(zhǎng)點(diǎn)的誕生。70年代以來(lái)，分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、激光化學(xué)和表面結(jié)構(gòu)化學(xué)代表著物理化學(xué)的前沿陣地。研究對(duì)象從一般鍵合分子擴(kuò)展到準(zhǔn)鍵合分子、范德華分子、原子簇、分子簇和非化學(xué)計(jì)量化合物。在實(shí)驗(yàn)中不但能控制化學(xué)反應(yīng)的慍度和壓力等條件，進(jìn)而對(duì)反應(yīng)物分子的內(nèi)部量子態(tài)、能量和空間取向?qū)嵭锌刂啤Ｎ锢砘瘜W(xué)還在不斷吸收物理和數(shù)學(xué)的研究成果，例如70年代初，普里高津等提出了耗散結(jié)構(gòu)理論，使非平衡態(tài)理論研究獲得了可喜的進(jìn)展，加深了人們對(duì)遠(yuǎn)離平衡的體系穩(wěn)定性的理解。中國(guó)物理化學(xué)的發(fā)展歷史，以1949年中華人民共和國(guó)成立為界，大致可以分為兩個(gè)階段。在30～40年代，盡管當(dāng)時(shí)物質(zhì)條件薄弱，但老一輩物理化學(xué)家不僅在化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、膠體和表面化學(xué)、分子光譜學(xué)、X射線結(jié)晶學(xué)、量子化學(xué)等方面做出了相當(dāng)?shù)某煽?jī)，而且培養(yǎng)了許多物理化學(xué)方面的人才。1949年以后，經(jīng)過(guò)幾十年的努力，在各個(gè)高等學(xué)校設(shè)置物理化學(xué)教研室進(jìn)行人才培養(yǎng)的同時(shí)，還在中國(guó)科學(xué)院各有關(guān)研究所和各重點(diǎn)高等學(xué)校建立了物理化學(xué)研究室，在結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、催化、電化學(xué)、分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等方面取得了可喜的成績(jī)。物理化學(xué)的理論支柱和組成物理化學(xué)的三大理論支柱是熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)熱力學(xué)適用于宏觀系統(tǒng)，量子力學(xué)適用于微觀系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)則為二者的橋梁。原則上用統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法能通過(guò)個(gè)另分子、原子的微觀數(shù)據(jù)來(lái)推斷或計(jì)算物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象。物理化學(xué)的組成：化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、表面和膠體化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等。物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容一般公認(rèn)的物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容大致可以概括為三個(gè)方面：化學(xué)體系的宏觀平衡性質(zhì)：以熱力學(xué)的三個(gè)基本定律為理論基礎(chǔ)，研究宏觀化學(xué)體系在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡物理化學(xué)性質(zhì)及其規(guī)律性。在這一情況下，時(shí)間不是一個(gè)變量。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有化學(xué)熱力學(xué)。溶液、膠體和表面化學(xué)?；瘜W(xué)體系的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：以量子理論為理論基礎(chǔ)，研究原子和分子的結(jié)構(gòu)，物體的體相中原子和分子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與物性的規(guī)律性。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)?；瘜W(xué)體系的動(dòng)態(tài)性質(zhì)：研究由于化學(xué)或物理因素的擾動(dòng)而引起體系中發(fā)生的化學(xué)變化過(guò)程的速率和變化機(jī)理。在這一情況下，時(shí)間是重要的變量。屬于這方面的物理化學(xué)分支學(xué)科有化學(xué)動(dòng)力學(xué)、催化、光化學(xué)和電化學(xué)。走進(jìn)新世代——現(xiàn)代化學(xué)與化學(xué)學(xué)科的前沿回顧20世紀(jì)化學(xué)的輝煌成就現(xiàn)代化學(xué)的特點(diǎn)展望21世紀(jì)化學(xué)的前景回顧20世紀(jì)的化學(xué)20世紀(jì)人類對(duì)物質(zhì)需求的日益增加以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推動(dòng)了化學(xué)學(xué)科自身的發(fā)展?；瘜W(xué)不僅形成了完整的理論體系，而且在理論的指導(dǎo)下，化學(xué)實(shí)踐為人類創(chuàng)造了豐富的物質(zhì)。20世紀(jì)的化學(xué)成就，表現(xiàn)在理論、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用等多方面。其中化學(xué)鍵理論的不斷完善，高分子出現(xiàn)，有機(jī)合成中的理論與實(shí)驗(yàn)的交互發(fā)展，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的微觀層次的探索，蛋白質(zhì)、核酸、糖等生命物質(zhì)的研究，直至納米科學(xué)、組合化學(xué)等的出現(xiàn)，貫穿了整個(gè)世紀(jì)。在20世紀(jì)的100年中，化學(xué)與化工取得了空前輝煌的成就。這個(gè)“空前輝煌”可以用一個(gè)數(shù)字來(lái)表達(dá)，就是2285萬(wàn)。1900年在ChemicalAbstracts(CA)上登錄的從天然產(chǎn)物中分離出來(lái)的和人工合成的已知化合物只有55萬(wàn)種。經(jīng)過(guò)45年翻了一番，到1945年達(dá)到110萬(wàn)種。再經(jīng)過(guò)25年，又翻一番，到1970年為236.7萬(wàn)種。以后新化合物增長(zhǎng)的速度大大加快，每隔10年翻一番，到1999年12月31日已達(dá)2340萬(wàn)種。所以在這100年中，化學(xué)合成和分離了2285萬(wàn)種新化合物、新藥物、新材料、新分子來(lái)滿足人類生活和高新技術(shù)發(fā)展的需要，而在1900年前的歷史長(zhǎng)河中人們只知道55萬(wàn)種。從上面的數(shù)字還可以看出，化學(xué)是以指數(shù)函數(shù)的形式向前發(fā)展的。沒(méi)有一門其他科學(xué)能像化學(xué)那樣在過(guò)去的100年中創(chuàng)造出如此眾多的新化合物。這個(gè)成就用“空前輝煌”來(lái)描述并不過(guò)分?？涨拜x煌成就之一：新增化合物2285萬(wàn)種年份化合物種數(shù)（萬(wàn)種）19005519451101970236.719992340數(shù)據(jù)來(lái)源于ChemicalAbstracts(CA)沒(méi)有一門其他科學(xué)能像化學(xué)那樣在過(guò)去的100年中創(chuàng)造出如此眾多的新化合物。這個(gè)成就用“空前輝煌”來(lái)描述并不過(guò)分?！盎瘜W(xué)家太謙虛”——Nature雜志在2001年的評(píng)論空前輝煌成就之二：化學(xué)理論和技術(shù)取得重大進(jìn)展放射性和鈾裂變的重大發(fā)現(xiàn)——核能的釋放和可控利用——6項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)化學(xué)鍵和現(xiàn)代量子化學(xué)理論——花了半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，讓化學(xué)家由淺入深，認(rèn)識(shí)分子的本質(zhì)及其相互作用的基本原理，從而讓人們進(jìn)入分子的理性設(shè)計(jì)的高層次領(lǐng)域，創(chuàng)造新的功能分子，如藥物設(shè)計(jì)、新材料設(shè)計(jì)等，這也是20世紀(jì)化學(xué)的一個(gè)重大突破。新合成技術(shù)突飛猛進(jìn)——許多新技術(shù)被用于無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物的合成，例如，超低溫合成、高溫合成、高壓合成、電解合成、光合成、聲合成、微波合成、等離子體合成、固相合成、仿生合成等等；發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的新反應(yīng)、新合成方法數(shù)不勝數(shù)。高分子科學(xué)和材料——合成橡膠、合成塑料和合成纖維這3大合成高分子材料是化學(xué)中具有突破性的成就，也是化學(xué)工業(yè)的驕傲。并且合成材料的出現(xiàn)也是20世紀(jì)人類文明的標(biāo)志之一。化學(xué)反應(yīng)理論——簡(jiǎn)單碰撞理論、過(guò)渡態(tài)理論、態(tài)-態(tài)反應(yīng)理論、飛秒化學(xué)。分析技術(shù)的發(fā)展——為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的需要和滿足靈敏、精確、高速的要求，各種分析儀器如質(zhì)譜儀、極譜儀、色譜儀的應(yīng)用和微機(jī)化、自動(dòng)化及與其它重要譜儀的聯(lián)用，如色譜與紅外的聯(lián)用、色譜與質(zhì)譜的聯(lián)用等得到迅速發(fā)展和完備?，F(xiàn)代航天技術(shù)的發(fā)展和對(duì)各行星成分的遙控分析，反映出分析技術(shù)的現(xiàn)代化水平。空前輝煌成就之三：20世紀(jì)化學(xué)的巨大貢獻(xiàn)對(duì)現(xiàn)代生命科學(xué)和生物技術(shù)的重大貢獻(xiàn)——在分子水平上向生命的奧秘打開(kāi)了一個(gè)又一個(gè)通道。產(chǎn)生了一系列在分子層次上研究生命問(wèn)題的新學(xué)科，如生物化學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、生物有機(jī)化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、生物分析化學(xué)等。在研究生命現(xiàn)象的領(lǐng)域里，化學(xué)不僅提供了技術(shù)和方法，而且還提供了理論。對(duì)人類健康的貢獻(xiàn)——20世紀(jì)化學(xué)家通過(guò)合成、半合成或從動(dòng)植物、微生物中提取而得到的臨床有效的化學(xué)藥物超過(guò)2萬(wàn)種，常用的就有1000余種，而且這個(gè)數(shù)目還在快速增加。對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人類日常生活的貢獻(xiàn)——化學(xué)在改善人類生活方面是最有成效、最實(shí)用的學(xué)科之一。利用化學(xué)反應(yīng)和過(guò)程來(lái)制造產(chǎn)品的化學(xué)過(guò)程工業(yè)（包括化學(xué)工業(yè)、精細(xì)化工、石油化工、制藥工業(yè)、日用化工、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)、玻璃和建材工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、紡織工業(yè)、皮革工業(yè)、飲食工業(yè)等）在發(fā)達(dá)國(guó)家中占有最大的份額。這個(gè)數(shù)字在美國(guó)超過(guò)30%，而且還不包括諸如電子、汽車、農(nóng)業(yè)等要用到化工產(chǎn)品的相關(guān)工業(yè)的產(chǎn)值。發(fā)達(dá)國(guó)家從事研究與開(kāi)發(fā)的科技人員中，化學(xué)、化工專家占一半左右。世界專利發(fā)明中有20%與化學(xué)有關(guān)?，F(xiàn)代化學(xué)的特征化學(xué)家對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和研究，從宏觀向微觀深入——20世紀(jì)以來(lái)，化學(xué)家已用實(shí)驗(yàn)打開(kāi)原子大門，深入地了解原子內(nèi)部的情況，并且用量子理論探討原子內(nèi)的電子排布、能量變化等。就是對(duì)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，也可以測(cè)量反應(yīng)機(jī)理，了解反應(yīng)過(guò)渡態(tài)的情況以及分子、原子間能量的交換。從定性和半定量化向高度定量化深入——雖然近代化學(xué)也曾廣泛地使用各種定量化工具，但是還只能說(shuō)停留在定性和半定量化水平。本世紀(jì)60年代后，電子計(jì)算機(jī)大規(guī)模地引進(jìn)化學(xué)領(lǐng)域，用它來(lái)計(jì)算分子結(jié)構(gòu)已取得巨大的成功。而且如今化學(xué)實(shí)驗(yàn)的精密度愈來(lái)愈高，幾乎所有儀器都是定量化的，有的還用電子計(jì)算機(jī)來(lái)控制。對(duì)物質(zhì)的研究從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)伸展——近代化學(xué)對(duì)物質(zhì)的研究基本上停留在靜態(tài)的水平或從靜態(tài)出發(fā)，推出一些動(dòng)態(tài)情況，采用直接的方法去了解或描述動(dòng)態(tài)情況，特別是激光技術(shù)、同位素技術(shù)、微微秒技術(shù)、分子束技術(shù)在現(xiàn)代化學(xué)里的大規(guī)模應(yīng)用?；瘜W(xué)家目前已能了解皮秒內(nèi)微粒運(yùn)動(dòng)的情況，反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂以及能量交換等情況。由描述向推理或設(shè)計(jì)深化——近代化學(xué)主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解和闡述物質(zhì)。雖然也有一些理論可以指示研究方向，但總體來(lái)說(shuō)近代化學(xué)基本上是描述性的。原來(lái)彼此獨(dú)立存在的化學(xué)四大學(xué)科的傳統(tǒng)界限被打破，化學(xué)不僅自身各學(xué)科相互滲透，而且跟物理、生物、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科相互交融和滲透。使化學(xué)可以預(yù)先預(yù)測(cè)和推理，然后用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證或合成。著名的維生素B12的合成工作就是一個(gè)典范，它標(biāo)志著化學(xué)已從描述向設(shè)計(jì)飛躍。向研究分子群深入——近代化學(xué)研究通常只停留在一個(gè)或幾個(gè)分子間的作用。即所謂0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)反應(yīng)，對(duì)多分子的反應(yīng)是無(wú)能為力的。但是近代化學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要了，特別是研究生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，就要研究多個(gè)分子甚至一大群分子間的反應(yīng)了。例如，一個(gè)活細(xì)胞內(nèi)往往需要幾十種酶作催化劑，同時(shí)催化許多化學(xué)反應(yīng)。因此研究分子群關(guān)系，已成為現(xiàn)代化學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)。展望21世紀(jì)的化學(xué)化學(xué)的四大“世紀(jì)難題”化學(xué)的第一根本規(guī)律——建立精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的含時(shí)多體量子理論和統(tǒng)計(jì)理論。建立嚴(yán)格徹底的微觀化學(xué)反應(yīng)理論，既要從初始原理出發(fā)，又要巧妙地采取近似方法，使之能解決實(shí)際問(wèn)題，包括決定某兩個(gè)或幾個(gè)分子之間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)能否生成預(yù)期的分子需要什么催化劑才能在溫和條件下進(jìn)行反應(yīng)如何在理論指導(dǎo)下控制化學(xué)反應(yīng)如何計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的速率如何確定化學(xué)反應(yīng)的途徑等等。分子結(jié)構(gòu)及其和性能的定量關(guān)系——這里“結(jié)構(gòu)”和“性能”是廣義的，前者包含構(gòu)型、構(gòu)象、手性、粒度、形狀和形貌等，后者包含物理、化學(xué)和功能性質(zhì)以及生物和生理活性等。如何設(shè)計(jì)合成具有人們期望的某種性能的材料如何使宏觀材料達(dá)到微觀化學(xué)鍵的強(qiáng)度溶液結(jié)構(gòu)和溶劑效應(yīng)對(duì)于性能的影響。具有單分子和多分子層的膜結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。生命現(xiàn)象中的化學(xué)機(jī)理問(wèn)題——充分認(rèn)識(shí)和徹底了解人類和生物體內(nèi)分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機(jī)理，這是藥物設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；化學(xué)遺傳學(xué)（化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)和化學(xué)基因組學(xué)）；光合作用的機(jī)理；生物固氮作用的機(jī)理；植物纖維在食草動(dòng)物胃內(nèi)的轉(zhuǎn)化機(jī)理；徹底了解大腦的結(jié)構(gòu)和功能；解活體內(nèi)信息分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和生理調(diào)控的化學(xué)機(jī)理；了解從化學(xué)進(jìn)化到手性和生命起源的飛躍過(guò)程；實(shí)現(xiàn)從生物分子（biomolecules）到分子生命（molecularlife）的飛躍；蛋白質(zhì)和DNA的理論研究等。納米尺度的基本規(guī)律——當(dāng)尺度在十分之幾到10nm的量級(jí)，正處于量子尺度和經(jīng)典尺度的模糊邊界（fuzzyboundary）中，有許多新的奇異特性和新的效應(yīng)，新的規(guī)律和重要應(yīng)用，值得理論化學(xué)家去探索研究。幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)從單兵作戰(zhàn)向大規(guī)模集團(tuán)作戰(zhàn)轉(zhuǎn)化——要求未來(lái)的化學(xué)工作者具有較強(qiáng)的協(xié)同作戰(zhàn)能力、信息交流能力等戰(zhàn)斗素養(yǎng)。從單一學(xué)科向多學(xué)科綜合發(fā)展轉(zhuǎn)化——要求未來(lái)的化學(xué)工作者具有多學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和思維方法。既要重視化學(xué)基礎(chǔ)理論研究，更要重視化學(xué)應(yīng)用研究——前者要求甘于寂寞，樂(lè)于奉獻(xiàn)的品德；后者要求敢于創(chuàng)新，服務(wù)大眾的精神。既要重視學(xué)科的發(fā)展建設(shè)也要重視學(xué)科的教育與宣傳——落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，保障學(xué)科發(fā)展的可持續(xù)性。第三講化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系化學(xué)與材料科學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)化學(xué)與能源科學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)對(duì)材料的基本認(rèn)識(shí)材料是指經(jīng)過(guò)某種加工(包括開(kāi)采和運(yùn)輸)，具有一定的組成、結(jié)構(gòu)和性能，適合于一定用途的物質(zhì)，它是人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)今國(guó)際社會(huì)公認(rèn)，材料、能源和信息技術(shù)是新科技革命的三大支柱。一種嶄新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，往往需要嶄新材料的支持，反過(guò)來(lái)，先進(jìn)的技術(shù)又促使了具有前所未有性能的新材料的誕生。現(xiàn)代的材料技術(shù)正同其它高技術(shù)互相支持、共同發(fā)展。目前世界上傳統(tǒng)材料已有幾十萬(wàn)種，而新材料正以每年5％的速度在增加?；瘜W(xué)元素周期表中已有90多個(gè)元素在工業(yè)上全部被采用。材料的更新?lián)Q代人類對(duì)材料的認(rèn)識(shí)和利用，經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的探索、發(fā)展的歷史進(jìn)程。第1代材料——自然的恩賜，石器、骨器等第2代材料——金屬冶煉技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，青銅、鋼鐵以及各種合金材料。金屬成為主導(dǎo)材料。第3代材料——合成材料的時(shí)代。20世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的高分子材料，擴(kuò)大了材料的品種和范圍，推動(dòng)了許多新技術(shù)的發(fā)展。第4代材料——復(fù)合材料時(shí)代。近幾十年來(lái)，新型無(wú)機(jī)非金屬材料異軍突起，發(fā)展極快，在材料世界中，和金屬材料、有機(jī)高分子材料形成三足鼎立之勢(shì)。復(fù)合材料在能源開(kāi)發(fā)、電子技術(shù)、空間技術(shù)、國(guó)防工業(yè)和環(huán)境工程等領(lǐng)域中大顯身手。第5代材料——智能化材料時(shí)代。本身具有感知、自我調(diào)節(jié)和反饋的能力，即具有敏感（能感知外界作用）和驅(qū)動(dòng)（對(duì)外界作用做出反應(yīng)）的雙重功能，如同模仿生命系統(tǒng)的作用一樣。它能像人的五官感知客觀世界；又能能動(dòng)地對(duì)外作功，發(fā)射聲波，輻射熱能和電磁波，甚至促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和改變顏色等類似于生命體的智慧反應(yīng)。材料化學(xué)材料化學(xué)是研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門科學(xué)。它既是材料科學(xué)的一個(gè)重要分支，又是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)組成部分，具有明顯的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的性質(zhì)，并且是材料科學(xué)的核心部分，具有明顯的應(yīng)用理科性質(zhì)，在理論和實(shí)踐上的重要性是不言而喻的?；瘜W(xué)是材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科之一；材料是化學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，在給定的外界條件下，若材料的化學(xué)成分固定時(shí)，材料的性能（力學(xué)、物理及化學(xué)性質(zhì)）只取決于材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和組織，即在材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能三者中，結(jié)構(gòu)起著關(guān)鍵作用。不僅材料的化學(xué)組成對(duì)材料的最終性能產(chǎn)生重大影響，而且各種物理結(jié)構(gòu)和形態(tài)也會(huì)對(duì)最終的使用性能起重要作用。這一方面為材料的研究和開(kāi)發(fā)帶來(lái)一些不利因素，但另一方面又為獲得性能更加優(yōu)異的材料提供了潛在的多種可能。這也是材料科學(xué)蓬勃發(fā)展的一個(gè)重要原因。金屬材料金屬材料學(xué)是材料科學(xué)中最先形成的一個(gè)分支，也是構(gòu)成當(dāng)代材料科學(xué)的基礎(chǔ)和骨架。金屬材料學(xué)是研究金屬材料的成分及制備工藝、組織結(jié)構(gòu)、材料性能和使用性能這四個(gè)要素以及它們之間相互關(guān)系的科學(xué)。純金屬一般具有良好的塑性，但其機(jī)械性能往往很難滿足工程技術(shù)等多方面的需要，因此金屬材料常以合金的形式使用。輕質(zhì)合金——以輕金屬為主要成分的合金材料。強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，滿足了人類航空、航天的夢(mèng)想！已廣泛應(yīng)用的輕質(zhì)合金有鋁合金、鋁鎂合金、鋁鋰合金等。形狀記憶合金——稱為NT合金，20世紀(jì)60年代初期發(fā)現(xiàn)的，它是一種特殊的合金，有一種不可思議的性質(zhì)，即使把它揉成一團(tuán)，一旦達(dá)到一定溫度，它便能在瞬間恢復(fù)到原來(lái)的形狀。具有這種形狀記憶效應(yīng)的合金，除了鎳—鈦合金外，還先后發(fā)現(xiàn)銅—鋅、金—鎘、鎳—鋁等約20種合金，其中“記憶力”最好的是NT合金?？捎糜跍囟瓤刂蒲b置、集成電路引線、汽車零件與機(jī)械零件外，由于其與生物體的相容性好、耐蝕性強(qiáng)，還可用于骨折部位的固定、人造心臟零件、牙齒矯正等醫(yī)用材料。儲(chǔ)氫合金——具有良好的可逆吸放氫性能的合金，是解決氫能規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)的重要途徑。目前已知的儲(chǔ)氫合金有鎂一鎳合金、釤鈷（SmCo5）合金、鑭一鎳合金（LaNi5）等。提高儲(chǔ)氫質(zhì)量、加快吸氫速度、降低放氫溫度、提高性價(jià)比是當(dāng)前以至今后努力的方向。磁性合金——具有能磁化到較大磁化強(qiáng)度并在實(shí)際中可利用其磁性的強(qiáng)磁性合金材料。磁性金屬和合金一般都有磁電阻和巨磁阻現(xiàn)象。20世紀(jì)90年代，人們?cè)贔e/Cu、Fe/Al、Fe/Au、Co/Cu、Co/Ag和Co/Au等納米結(jié)構(gòu)的多層膜中觀察到了顯著的巨磁阻效應(yīng)。在高密度讀出磁頭、磁存儲(chǔ)元件和微弱磁場(chǎng)探測(cè)上有廣泛的應(yīng)用前景。無(wú)機(jī)非金屬材料現(xiàn)時(shí)的無(wú)機(jī)非金屬材料，已不再僅是傳統(tǒng)意義上的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料———通常所稱的“硅酸鹽材料”，而是涌現(xiàn)了一系列應(yīng)用新技術(shù)的高性能先進(jìn)無(wú)機(jī)非金屬材料，也稱“無(wú)機(jī)新材料”，包括結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、半導(dǎo)體材料、新型玻璃、非晶態(tài)材料和人工晶體等除金屬材料和高分子材料以外的幾乎所有的材料。這些新材料的出現(xiàn)是無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程學(xué)科近幾十年來(lái)取得的重大成就，它們的應(yīng)用極大地推動(dòng)了科技的進(jìn)步。特種陶瓷——以碳、硅、氮、氧、硼等元素的人工化合物為主要原料，改進(jìn)和發(fā)展傳統(tǒng)陶瓷工藝而獲得的新型陶瓷材料。由于特種陶瓷的強(qiáng)度和韌性都有大幅度提高，克服了傳統(tǒng)陶瓷性脆易碎的弱點(diǎn)，已成為受到普遍重視的一種重要的新型工程材料。又稱工程陶瓷、精密陶瓷或結(jié)構(gòu)陶瓷。按應(yīng)用和發(fā)展大致可分為高強(qiáng)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、電工電子特種功能陶瓷和復(fù)合陶瓷3大類。高強(qiáng)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷強(qiáng)度高，特別是高溫機(jī)械性能好，是優(yōu)異的高溫結(jié)構(gòu)材