化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)課件

第三章、元素發(fā)現(xiàn)史主講人：

海洋學(xué)院應(yīng)用化學(xué)第三章、元素發(fā)現(xiàn)史主講人：1

目前我們正式命名的有109種，其中存在自然界中的有88種，另外的21種，是用人工方法在實(shí)驗(yàn)中制得的。元素不是一朝一夕發(fā)現(xiàn)的。其中有很多種，古人已經(jīng)知道，可還是過了好幾個(gè)世紀(jì)，才認(rèn)清楚它們是元素，不是復(fù)合物質(zhì)。相反，有些復(fù)合物質(zhì)卻很久被人誤以為是元素，因?yàn)樵缦然瘜W(xué)家不知道它們是可以分解的。還有一些元素，人們很少遇到或人眼很難看到，結(jié)果就費(fèi)了很大的力氣才把它們找到。

科學(xué)家在尋找元素這個(gè)課題上曾花費(fèi)了幾百年的時(shí)間。這里付出了很多的勞動(dòng)，也出現(xiàn)了很多聰明而又有發(fā)明才干的人物。本章就用說故事的方式，給大家講講元素的一些最重要的發(fā)現(xiàn)過程和它們的發(fā)現(xiàn)者。目前我們正式命名的有109種，其中存在自然界中的有88種2

古代元素發(fā)現(xiàn)史金、銀、硫在自然界當(dāng)中存在單質(zhì)形式，是最早被人們發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素。

金在自然界中絕大部分以單質(zhì)狀態(tài)存在．在許多河流的沙床上，它和砂子混和在一起；在一些巖石中，它和巖石摻雜成塊．由于它的化學(xué)惰性，使它不論在哪里，都不受空氣和水的作用，發(fā)出它固有的黃色光輝．吸引著人們的注意．因此，它在人類生活的最初時(shí)期就被人們發(fā)現(xiàn)了．它被認(rèn)為是人類最早發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素之一．據(jù)說，現(xiàn)存的最大的天然金塊重36公斤．現(xiàn)存于俄羅斯的最大金塊古代元素發(fā)現(xiàn)史金在自然界中絕大部分以單質(zhì)狀態(tài)存在．在3

金、銀最早被人們用來制作裝飾品，后來作為貨幣．這兩種應(yīng)用一直傳到今天．紀(jì)元前2000年以前，埃及人已經(jīng)用鍍金、包金和鑲金的器物，并且把金絲用在刺繡上．在我國西周時(shí)代的墓葬里出土有包在銅矛、車衡兩端的條形、圓形、人字形、三角形金片，還有包金獸面、包金回泡等等．金、銀最早被人們用來制作裝飾品，后來作為貨幣．這兩種應(yīng)用一4

銀在自然界中雖然也有單質(zhì)狀態(tài)，但是大部分是化合物狀態(tài)。因而它的發(fā)現(xiàn)要比金晚．一般認(rèn)為在限今5500一6000年以前。據(jù)說，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)最大的銀塊重13.5噸。天然銀多半是和金、汞、銻、銅或鉑成合金。天然金幾乎總是與少量銀成合金。我國古代已知的琥珀金，就是一種天然的金、銀合金，含銀約20％。

最初，由于人們?nèi)〉玫你y的量很少。使得它的價(jià)值比金還貴。在大約公元前1780-1580年間埃及王朝的法典中規(guī)定，銀的價(jià)值是金的兩倍。甚至到十七世紀(jì)，在日本，銀和金的價(jià)值還是相等的。銀錠銀在自然界中雖然也有單質(zhì)狀態(tài)，但是大部分是化合物狀態(tài)。因而5

金的比重特別大，大到19.3g/cm3。早在遠(yuǎn)古時(shí)代人們就利用金、銀的比重、顏色、焰色反應(yīng)等來檢測金銀的真?zhèn)魏图兌取？茖W(xué)史中流傳的希臘公元前2世紀(jì)的科學(xué)家鑒別真?zhèn)谓鹬苹使诘墓适戮褪且粋€(gè)很好的例子。金的比重特別大，大到19.3g/cm3。早在6可能第一個(gè)被使用的非金屬元素—硫

在自然界中存在有單質(zhì)狀態(tài)。每次火山爆發(fā)都會(huì)把地下大量的硫帶到地面。硫還和多種金屬形成硫化物和各種硫酸鹽，廣泛存在自然界中。在西方，古代人們認(rèn)為硫燃燒所形成的濃厚的煙和強(qiáng)烈的臭味能夠驅(qū)除魔鬼。大約在4000年前，埃及人已經(jīng)使用硫燃燒形成的二氧化硫漂白布匹。

天然硫可能第一個(gè)被使用的非金屬元素—硫天然硫7

中西方煉金師都很重視硫。這也硫磺的易燃性和他能夠與多種金屬形成不同顏色的硫化物有關(guān)。認(rèn)為硫是可燃性的化身，是組成一切物體的要素之一。

我國煉丹家首先用硫、硝石和木炭的混合物制成了黑色火藥。中西方煉金師都很重視硫。這也硫磺的易燃性和他8

不論在西方或是我國，古代人們都把硫用于醫(yī)藥。在李時(shí)珍的《本草綱目》中講到硫在醫(yī)藥中的作用時(shí)說：治腰腎久冷，除冷風(fēng)頑痹親熱，生用治疥解。在《神農(nóng)本草經(jīng)》中還提到：石硫黃能化金、銀、銅、鐵，奇物。吳普(華陀的學(xué)生)《本草》今也說：硫黃能合金、銀、銅、鐵。這說明我國古代已經(jīng)認(rèn)識(shí)到硫黃能與金屬化合的化學(xué)作用。不論在西方或是我國，古代人們都把硫用于醫(yī)藥。在李時(shí)珍的《9

自然界當(dāng)中也存在著較少的單質(zhì)銅，距今大約4000年前的新石器時(shí)代的晚期，夏朝已開始使用紅銅，即天然銅。自然界當(dāng)中也存在著較少的單質(zhì)銅，距今大約4010

古代的七種金屬：金、銀、銅、鐵、錫、鉛和汞--金屬“七寶”，其中金、銀在自然界中有單質(zhì)形式存在。其他的又是通過什么方式得到的呢？還好，人類在元年前５０萬年就掌握了火。

最早的新技術(shù)----火控制火，木材燃燒得到木炭提煉更多的礦石天然存在的金、銀、硫古代的七種金屬：金、銀、銅、鐵、錫、鉛和汞--金屬“七寶”11

碳是在自然界中分布相當(dāng)廣泛的元素之一。自然界中以游離狀態(tài)存在的碳有金剛石、石墨和煤；各種形態(tài)的煤在自然界中分布很廣，煤中合碳達(dá)99％。人們還可以輕易地取得碳的一些游離狀態(tài)的產(chǎn)物，如木炭、骨炭、炭黑等等。這就決定了碳在人類有史以前很早很早就被發(fā)現(xiàn)和利用了。碳是在自然界中分布相當(dāng)廣泛的元素之一。自然界中以游離狀態(tài)存12

從人類新石器時(shí)代開始制造陶器起，炭黑就被用來做為黑色顏料制造黑陶．由石器時(shí)代進(jìn)人青銅時(shí)代的時(shí)期中，木炭不僅被人類用作燃料，而且還被用作還原劑．隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，人們?cè)趯ふ冶饶咎扛畠r(jià)的燃料和還原劑。這樣，人們找到了煤。從人類新石器時(shí)代開始制造陶器起，炭黑就被用來做為黑色顏料制13

根據(jù)古代文獻(xiàn)的記載，我國人民在漢朝就已經(jīng)知道煤可燃燒。元朝初期，來我國的意大利人馬可·波羅在歸國后所作的游記中，曾把“用石作燃料”列為專章介紹。當(dāng)時(shí)這位歐洲人驚奇地看到我國人民用煤作燃料，甚為驚奇。英國到十三世紀(jì)初才在北部設(shè)礦采煤。根據(jù)古代文獻(xiàn)的記載，我國人民在漢朝就已經(jīng)知道煤可燃燒。元朝14焦炭焦炭15來說說有趣的C-14^^量：很少半衰期：5730年檢測：生物體年代來說說有趣的C-14^^16

銅被冶煉出來了，但是純銅制成的物件太軟，容易彎曲，并且很快就鈍了。人們接著又發(fā)現(xiàn)把錫摻到銅里去，可以制成銅錫合金--青銅。青銅熔解所需的溫度比純銅低，這就使青銅器的熔煉和制作比純銅容易得多。青銅比純銅堅(jiān)硬，使人們制成的勞動(dòng)工具和武器有了很大改進(jìn)。假如我們把錫的硬度定為5，那么銅的硬度就是3０，而青銅的硬度則是100—150。銅被冶煉出來了，但是純銅制成的物件太軟，容易彎曲，并且很快17

從表中可以發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)代的前進(jìn)，青銅中鉛的含量增大。青銅中鉛的增加對(duì)于液態(tài)合金流動(dòng)性的提高起了重要作用，使鑄件紋飾畢露。不過，古代人對(duì)于鉛和錫的分別并不是十分明確的。稱鉛為黑鉛，稱錫為白鉛。從表中可以發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)代的前進(jìn)，青銅中鉛的含量增大。青銅中18一般把中國青銅器文化的發(fā)展劃分為三大階段，即形成期、鼎盛時(shí)期和轉(zhuǎn)變期。形成期是指龍山時(shí)代，距今4500～4000年；鼎盛期即中國青銅器時(shí)代，時(shí)代包括夏、商、西周、春秋及戰(zhàn)國早期，延續(xù)時(shí)間約一千六百余年，也就是中國傳統(tǒng)體系的青銅器文化時(shí)代；轉(zhuǎn)變時(shí)期指戰(zhàn)國末期－秦漢時(shí)期，青銅器已逐步被鐵器取代，不僅數(shù)量上大減，而且也由原來禮樂兵器及使用在禮儀祭祀，戰(zhàn)爭活動(dòng)等等重要場合變成日常用具，其相應(yīng)的器別種類、構(gòu)造特征、裝飾藝術(shù)也發(fā)生了轉(zhuǎn)折性的變化一般把中國青銅器文化的發(fā)展劃分為三大階段，即形成期、鼎盛時(shí)期19如果說公元前二千年是青銅時(shí)代的典型時(shí)期，那么戰(zhàn)國后期對(duì)很多地方的居民來說，則是由青銅時(shí)代到鐵器時(shí)代的過渡時(shí)期．河北滄州鐵獅子鑄于后周廣順三年(公元953年)

如果說公元前二千年是青銅時(shí)代的典型時(shí)期，那么戰(zhàn)國后期對(duì)很多20

人類最早使用的鐵是從天空落下的隕石。隕石中鐵的百分含量很高，一般都在80%以上，是鐵、鈷、鎳的混合物。部分隕鐵中鐵的含量高達(dá)98%以上。隕鐵中的鎳和鈷呈高低層相間分布，這種層狀分布結(jié)構(gòu)只能從高溫每一萬年冷卻幾度的條件下生成，而這個(gè)條件是人工無法完成的。中國多處出土了鐵刃銅器。地球文化進(jìn)入鐵器時(shí)代以前的包鐵青銅器人類最早使用的鐵是從天空落下的隕石。隕石中鐵21新疆大隕鐵新疆大隕鐵22化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)課件23化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)課件24

最后被發(fā)現(xiàn)的就是汞。天然的硫化汞又稱礫砂，或丹砂。由于它具有鮮紅的色澤。因而很早就被人們用來作為紅色的顏料。我國《詩經(jīng)·兼茵》章有“額如我渥丹”句，就是說這個(gè)人的容貌美好，如涂了丹砂一樣。在漢朝司馬遷所著的《史記·秦始皇本紀(jì)》中記述有：“以水銀為百川、江河、大海，機(jī)相灌輸，上具天文，下具地理”。是敘述秦始皇在自營墳?zāi)?，用大量水銀保護(hù)他的棺材，數(shù)量上也許有些夸大，事實(shí)上還是相當(dāng)可觀。最后被發(fā)現(xiàn)的就是汞。25

啟迪篇——中國古代化學(xué)代表人物與著作中國煉丹術(shù)自漢初興起，在它得到巨大發(fā)展的400余年里，曾涌現(xiàn)許多卓越的煉丹家，煉丹大師狐剛子、葛洪就是漢代時(shí)期的杰出代表。啟迪篇——中國古代化學(xué)代表人物與著作26

狐剛子名狐丘，又叫胡罡子，東漢未年的煉丹家，著有《五金粉圖決》、《出金礦圖錄》、《河車經(jīng)》、《玄珠經(jīng)》等。狐剛子名狐丘，又叫胡罡子，東漢未年的煉丹家，著有《五金粉圖27葛洪與《抱樸子》葛洪(公元284-564)號(hào)彬川，別號(hào)把子真。白號(hào)抱樸子，江蘇丹陽切容縣人。其祖父曾出任過三國時(shí)期吳國的大官?？梢哉f是世代官宦，他個(gè)人也曾任晉朝的“關(guān)內(nèi)侯”。葛洪與《抱樸子》28

葛洪的煉丹術(shù)可謂一脈相承，由左慈至他的祖父葛玄而至鄭隱而最后傳到他。其間只另師從過南海太守鮑玄。葛洪于46歲左右便辭官隱居于廣東羅浮山煉丹終老。他一生的著作很多．范圍也很廣，關(guān)于煉丹術(shù)方面主要是《抱樸子·內(nèi)篇》。這部著作的內(nèi)容是非常豐富的，但他的原文中有些語言是過于隱晦的。葛洪的煉丹術(shù)可謂一脈相承，由左慈至他的祖父葛玄而至鄭隱而最29

從狐剛子的著作、葛洪的《抱樸子》中我們能看出我國古代煉丹術(shù)士已經(jīng)做了許多化學(xué)實(shí)驗(yàn)，積累了大量化學(xué)事實(shí)，但為什么沒有在中國形成化學(xué)學(xué)科?我們從葛洪和《抱樸子》可以看到一些原因：(1)煉丹家進(jìn)行煉丹的目的不是為了進(jìn)行化學(xué)研究，而是為了“點(diǎn)石成金”，或煉出長生不老的丹藥。這使得他們的煉丹活動(dòng)中帶有了濃厚的迷信色彩，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能正確解釋，而往往牽強(qiáng)附會(huì)，荒誕不經(jīng)，使人覺得玄之又玄。(2)煉丹家的服務(wù)對(duì)象大多是君王、貴族或他們的自我需要。與勞動(dòng)人民的生活隔得很遠(yuǎn)，只是少數(shù)人的專利品，人民群眾是無從接觸到這些積累的化學(xué)知識(shí)的。從狐剛子的著作、葛洪的《抱樸子》中我們能看出我國古代煉丹術(shù)30

(3)各門各派，壁壘森嚴(yán)。各派抱著自己的研究結(jié)果，秘而不宣，甚或用晦澀的隱語、符號(hào)來表示，給后人整理、研究增添不少的困難。各派說教不一，煉丹家多獨(dú)處深山古剎，交流研討少，大多固步自封，使后人積累面窄，繼承的知識(shí)有限，這種一脈相傳的結(jié)果往往導(dǎo)致失傳。(4)研究面窄，從《抱樸子》中可以看出，其研究對(duì)象多為砷、汞、鉛、硫、金、銀等元素。實(shí)驗(yàn)方法單一守舊，因襲前人變化很小，多采用加熱、升華等方法，蒸餾等簡單操作基本上都沒有，大大縮小了認(rèn)識(shí)范圍。(5)不注重理論研討，將理論基礎(chǔ)建立在陰陽五行上，煉丹家又往往隨意演譯、解釋，沒有科學(xué)的態(tài)度。這使得后來者沒有線索，無從把據(jù)，感到撲朔迷離，所有這些導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)事實(shí)不能上升為理論。(3)各門各派，壁壘森嚴(yán)。各派抱著自己的研究結(jié)果，秘而不31沈括和他的《夢溪筆談》沈括(公元103l一1095年），吳興(今浙江杭州)人，出身于官僚家庭，于公元1062年中進(jìn)士。沈括一生仕途坎坷，但在迭蕩的一生中，沈括卻在我國古代石油開發(fā)、制鹽和煉銅技術(shù)上，做出了杰出的貢獻(xiàn)。英國科學(xué)史家李·約瑟(JosephNeedham)贊許沈括是“中國整個(gè)科學(xué)史中最卓越的人物”，贊許他的著作《夢溪筆談》是“中國科學(xué)史中最卓越的論著”。沈括畫像沈括和他的《夢溪筆談》沈括畫像32

翻開《夢溪筆談》，可以看到有關(guān)化學(xué)全面的記載，體現(xiàn)了沈括注重自然科學(xué)為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)的思想，其中尤以反映在石油開發(fā)、制鹽和煉鋼上最為明顯。沈括用石油煙墨代替松羅，親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)獲得成功，開辟了石油利用的新途徑，為以石油族類為原料的碳黑工業(yè)奠定了早期的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。沈括還預(yù)言：“此物后必大行于世”。翻開《夢溪筆談》，可以看到有關(guān)化學(xué)全面的記載，體現(xiàn)了沈括注33

宋應(yīng)星與《天工開物》宋應(yīng)星(公元1587—1661），字長皮，江西省奉新縣雅溪鄉(xiāng)人。他是我國明代著名的科學(xué)家，其所著《天工開物》一書、是我國和世界科學(xué)史上第一部有關(guān)農(nóng)業(yè)和手工業(yè)技術(shù)的百科全書?！短旃ら_物》全書詳細(xì)敘述了各種農(nóng)作物和工業(yè)原料的種類、產(chǎn)地、生產(chǎn)技術(shù)和工藝裝備，以及一些生產(chǎn)組織經(jīng)驗(yàn)，既有大量確切的數(shù)據(jù)，又繪制了一百二十三幅插圖。全書分上、中、下三卷，又細(xì)分做十八卷。上卷記載了谷物豆麻的栽培和加工方法，蠶絲的紡織和染色技術(shù)，以及制鹽、制糖工藝。中卷內(nèi)容包括磚瓦、陶瓷的制作，車船的建造，金屬的鑄鍛，煤炭、石灰、硫黃、白礬的開采和燒制，以及榨油、造紙方法等。下卷記述金屬礦物的開采和冶煉，兵器的制造，顏料、酒曲的生產(chǎn)，以及珠玉的采集加工等。

宋應(yīng)星與《天工開物》34

他的著作都具有珍貴的歷史價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。如在"五金"卷中，宋應(yīng)星是世界上第一個(gè)科學(xué)地論述鋅和銅鋅合金（黃銅）的科學(xué)家。他明確指出，鋅是一種新金屬，并且首次記載了它的冶煉方法。這是我國古代金屬冶煉史上的重要成就之一。使中國在很長一段時(shí)間里成為世界上唯一能大規(guī)模煉鋅的國家。宋應(yīng)星記載的用金屬鋅代替鋅化合物（爐甘石）煉制黃銅的方法，是人類歷史上用銅和鋅兩種金屬直接熔融而得黃銅的最早記錄。他的著作都具有珍貴的歷史價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。如在"五金"卷中，35宋應(yīng)星塑像科學(xué)巨著《天工開物》宋應(yīng)星塑像科學(xué)巨著《天工開物》36《天工開物》之鑄鼎圖《天工開物》之南方挖煤圖明崇禎十年原刊本《天工開物?序》《天工開物》之筒車圖《天工開物》之南方榨油圖《天工開物》之生熟煉鐵爐圖《天工開物》之鑄鼎圖《天工開物》之南方挖煤圖明崇禎十年原刊本37

《天工開物》是對(duì)中國古代農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)而全面的總結(jié)，在科學(xué)史中首開先例，其所述范圍之廣為以往任何著作所不及，足可與西方文藝復(fù)興時(shí)期G．阿格里科拉撰寫的《礦冶全書》這本技術(shù)經(jīng)典相媲美。此書出版后，很快便在福建由書商楊素卿于清初刊行第二版，并被清代官刻大型著作《古今圖書集成》(1725)及《授時(shí)通考》(1737)廣泛摘引。雖然l8世紀(jì)后半葉《天工開物》因有反清思想而一度遭到厄運(yùn)，但仍成為當(dāng)時(shí)許多學(xué)者的參考書。此書于l7世紀(jì)末傳人日本，1771年大阪出現(xiàn)了刻本，從此成為江戶時(shí)代(1608一l868)日本各界廣為重視的讀物，刺激了“開物之學(xué)”的興起。20世紀(jì)時(shí)，此書又被譯成現(xiàn)代日語，至今暢銷?！短旃ら_物》是對(duì)中國古代農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)而全面的總38

l8世紀(jì)《天工開物》還傳到朝鮮，成為李朝(1392一l910)后期實(shí)學(xué)派學(xué)者參引的著作。1830一1840年間，《天工開物》中的《丹青》、《五金》、《乃服》、《彰施》及《殺青》等章還被摘譯成法文，接著轉(zhuǎn)譯成英文、德文。《乃服》中的養(yǎng)蠶部分被譯成意大利文和俄文。達(dá)爾文讀過這部分內(nèi)容，曾作過轉(zhuǎn)引。1869年，《天工開物》有關(guān)工業(yè)各章的法文摘譯，又被集中收入“中華帝國工業(yè)之今昔”(IndustriesanciennesetmodernesdeL‘EmpireChinois)，刊于巴黎。1964年，有關(guān)農(nóng)業(yè)的前四章被譯成德文。l8世紀(jì)《天工開物》還傳到朝鮮，成為李朝(1392一l939

l966年，《天工開物》全書被譯成英文，在美國出版。目前，這部書已成為世界科學(xué)經(jīng)典著作在各國流傳，并受到高度評(píng)價(jià)。法國學(xué)者S．儒蓮稱此書為“技術(shù)百科全書”，日本學(xué)者三枝博音稱其為“中國有代表性的技術(shù)書”，英國學(xué)者李.約瑟把《天工開物》作者宋應(yīng)星稱為“中國的阿格里科拉”和“中國的狄德羅”。l966年，《天工開物》全書被譯成英文，在美國出版。目前40

我國明代科學(xué)家宋應(yīng)星對(duì)我們的啟迪中國古代的科學(xué)技術(shù)，長期以來—占處于一個(gè)歐洲人所望塵莫及的地位。例如英國科學(xué)史家李約瑟博士著文中提到的，“中國的這些發(fā)明與發(fā)現(xiàn)往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同時(shí)代的歐訓(xùn)，特別是中世紀(jì)以前更是如此，關(guān)于這一點(diǎn)可以毫不費(fèi)力地加以證明?！鄙蚶ǖ摹秹粝P談》、李時(shí)珍的《本草綱目》、宋應(yīng)星的《天工開物》的出版，標(biāo)志了這個(gè)民族的科技文明已達(dá)到了成熟期。我國明代科學(xué)家宋應(yīng)星對(duì)我們的啟迪41

宋應(yīng)星生于1587年(明神宗萬歷十五年)卒于約1666年(清康熙五年)前后。整個(gè)生命經(jīng)歷了明未清初這一社會(huì)動(dòng)蕩時(shí)期。29歲時(shí)以全省第3名中舉；而后雖飽讀經(jīng)書、才高八斗，卻“五上公車而不第”。

宋應(yīng)星完成如此巨著的時(shí)代．竟不是什么太平盛世。恰恰相反，他所經(jīng)歷的四朝（明·萬歷、祟幀，清·順治、康熙)不是政治腐敗、閹黨橫行，便是社會(huì)動(dòng)蕩、兵荒馬亂，因此，在我們驚嘆《天工開物》的驚人成就的同時(shí)，更嘆服作者對(duì)科學(xué)的執(zhí)著追求和超人的毅力。宋應(yīng)星畫像宋應(yīng)星生于1587年(明神宗萬歷十五年)卒于約1666年(42

宋應(yīng)星的成就就是建立在對(duì)先人的光榮感、自豪感和責(zé)任感上的。他既有繼承，又有批判、有創(chuàng)新。他繼承的是古代文明之精粹，批判那些反科學(xué)的．諸如神鬼學(xué)、點(diǎn)金術(shù)、煉丹術(shù)之類的糟粕；他創(chuàng)新的不僅是一些農(nóng)業(yè)及手工業(yè)的技術(shù)手段，更重要的是留給后人以再創(chuàng)造的好學(xué)思想和精神驅(qū)動(dòng)力！宋應(yīng)星的成就就是建立在對(duì)先人的光榮感、自豪感和責(zé)任感上的。43近代元素發(fā)現(xiàn)史“火焰空氣”藥店里的學(xué)徒——卡爾．舍勒瑞典科學(xué)家卡爾·威廉·舍勒，他十四歲那年被送到包赫開設(shè)的藥店當(dāng)學(xué)徒。到十九年后，瑞典科學(xué)院選他當(dāng)院士的時(shí)候，他還是外省一家藥店的普通實(shí)驗(yàn)員，仍舊同少年時(shí)代一樣，要把微薄的薪水，大部分花費(fèi)在書籍和化學(xué)試劑上。

卡爾．舍勒１７４２－１７８６近代元素發(fā)現(xiàn)史卡爾．舍勒44

火為什么會(huì)熄滅如果給點(diǎn)燃的蠟燭罩上一個(gè)玻璃罩，蠟燭燃燒一會(huì)兒就熄滅了，如果把玻璃罩內(nèi)的空氣全部抽掉，蠟燭立即熄滅；鐵匠煉鐵時(shí)，用風(fēng)箱鼓進(jìn)空氣，火會(huì)燒得更旺。燃燒的物質(zhì)為什么需要空氣呢？舍勒對(duì)燃燒產(chǎn)生了濃厚的興趣?；馂槭裁磿?huì)熄滅45

五分之一的空氣哪里去了？為什么剩下的五分之四空氣不能燃燒？五分之一的空氣哪里去了？46

“死空氣”和“活空氣”

無論什么東西，也不愿意在這種空氣里燃燒。蠟燭會(huì)滅，好象有個(gè)隱身人把它吹滅似的。燒紅的炭會(huì)冷卻。燃著的細(xì)劈柴會(huì)立即熄掉，好象叫水澆了一樣。甚至易于燃燒的磷，到了這種空氣里也不肯著火。有幾只老鼠，被舍勒關(guān)到充滿了這中死空氣的罐里，立刻窒息而死。然而這中死空氣也是透明、無臭、無味，和普通空氣一樣?！八揽諝狻焙汀盎羁諝狻?7“火焰空氣”的制取—加熱黑火藥“火焰空氣”的制取48

不可捉摸的燃素

那時(shí)候，在化學(xué)家中間流傳著一種學(xué)說，據(jù)說一種物質(zhì)只在它含有許多特殊的易燃物質(zhì)——燃素時(shí)，才能燃燒。

至于燃素是什么東西，誰也說不清楚。有人想，燃素很象氣體，又有人說，燃素看不見，也不能單獨(dú)地弄到手，因?yàn)樗荒塥?dú)立存在，永遠(yuǎn)得和別種物質(zhì)結(jié)合在一起。不可捉摸的燃素49可憐的舍勒-燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄籠。他最終簡單的解釋為：一種物質(zhì)燃燒時(shí)，從它里面析出的燃素會(huì)和“火焰空氣“化合，而這種看不見的的化合物是這樣容易揮發(fā)，簡直可以悄悄的滲透玻璃，像水滲過篩子一樣?？蓱z的舍勒-燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄50

第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友

“火焰空氣”是由三位科學(xué)家差不多同時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

舍勒發(fā)現(xiàn)最早。一兩年以后，對(duì)舍勒的工作毫無所知的英國人普里斯特利（英國自然科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了許多氣體：CO2、NH3、HCl）也查出了“火焰空氣”。又過了幾個(gè)月，拉瓦錫從普里斯特利那兒聽說有種氣體，蠟燭在里面會(huì)燃燒得很亮。結(jié)果他就根據(jù)這點(diǎn)模糊的暗示，也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了空氣的復(fù)雜組成。1733-1804第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友1733-180451

可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能，做出了正確的估計(jì)。

原來拉瓦錫有個(gè)杰出的盟友在工作中出力地幫助了他。

舍勒和普里斯特利也有這樣的盟友，不過他們既不經(jīng)常請(qǐng)教它，也不重視它的勸告。拉瓦錫的主要盟友就是——天平。拉瓦錫可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能52

拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。哪一個(gè)分量更重些？是磷呢，還是燃燒后留下的由磷而來的物質(zhì)？拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。53

抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！54現(xiàn)在的天平現(xiàn)在的天平55

元素名單的刷新磷酸—磷碳酸—碳元素名單的刷新56

四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)57元素發(fā)現(xiàn)史之近代元素發(fā)現(xiàn)史

“火焰空氣”藥店里的學(xué)徒——卡爾．舍勒瑞典科學(xué)家卡爾·威廉·舍勒，他十四歲那年被送到包赫開設(shè)的藥店當(dāng)學(xué)徒。到十九年后，瑞典科學(xué)院選他當(dāng)院士的時(shí)候，他還是外省一家藥店的普通實(shí)驗(yàn)員，仍舊同少年時(shí)代一樣，要把微薄的薪水，大部分花費(fèi)在書籍和化學(xué)試劑上。

卡爾．舍勒１７４２－１７８６元素發(fā)現(xiàn)史之近代元素發(fā)現(xiàn)史卡爾．舍勒58

火為什么會(huì)熄滅如果給點(diǎn)燃的蠟燭罩上一個(gè)玻璃罩，蠟燭燃燒一會(huì)兒就熄滅了，如果把玻璃罩內(nèi)的空氣全部抽掉，蠟燭立即熄滅；鐵匠煉鐵時(shí)，用風(fēng)箱鼓進(jìn)空氣，火會(huì)燒得更旺。燃燒的物質(zhì)為什么需要空氣呢？舍勒對(duì)燃燒產(chǎn)生了濃厚的興趣?；馂槭裁磿?huì)熄滅59

五分之一的空氣哪里去了？為什么剩下的五分之四空氣不能燃燒？五分之一的空氣哪里去了？60

“死空氣”和“活空氣”

無論什么東西，也不愿意在這種空氣里燃燒。蠟燭會(huì)滅，好象有個(gè)隱身人把它吹滅似的。燒紅的炭會(huì)冷卻。燃著的細(xì)劈柴會(huì)立即熄掉，好象叫水澆了一樣。甚至易于燃燒的磷，到了這種空氣里也不肯著火。有幾只老鼠，被舍勒關(guān)到充滿了這中死空氣的罐里，立刻窒息而死。然而這中死空氣也是透明、無臭、無味，和普通空氣一樣?！八揽諝狻焙汀盎羁諝狻?1“火焰空氣”的制取-加熱硝石“火焰空氣”的制取62

不可捉摸的燃素

那時(shí)候，在化學(xué)家中間流傳著一種學(xué)說，據(jù)說一種物質(zhì)只在它含有許多特殊的易燃物質(zhì)——燃素時(shí)，才能燃燒。

至于燃素是什么東西，誰也說不清楚。有人想，燃素很象氣體，又有人說，燃素看不見，也不能單獨(dú)地弄到手，因?yàn)樗荒塥?dú)立存在，永遠(yuǎn)得和別種物質(zhì)結(jié)合在一起。不可捉摸的燃素63

燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄籠。一種物質(zhì)燃燒時(shí)，從它里面析出的燃素會(huì)和“火焰空氣“化合，而這種看不見的的化合物是這樣容易揮發(fā)，簡直可以悄悄的滲透玻璃，像水滲過篩子一樣。燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄籠。64

第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友

“火焰空氣”是由三位科學(xué)家差不多同時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

舍勒發(fā)現(xiàn)最早。一兩年以后，對(duì)舍勒的工作毫無所知的英國人普里斯特利（英國自然科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了許多氣體：CO2、NH3、HCl）也查出了“火焰空氣”。又過了幾個(gè)月，拉瓦錫從普里斯特利那兒聽說有種氣體，蠟燭在里面會(huì)燃燒得很亮。結(jié)果他就根據(jù)這點(diǎn)模糊的暗示，也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了空氣的復(fù)雜組成。1733-1804第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友1733-180465

可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能，做出了正確的估計(jì)。

原來拉瓦錫有個(gè)杰出的盟友在工作中出力地幫助了他。

舍勒和普里斯特利也有這樣的盟友，不過他們既不經(jīng)常請(qǐng)教它，也不重視它的勸告。拉瓦錫的主要盟友就是——天平。拉瓦錫可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能66

拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。哪一個(gè)分量更重些？是磷呢，還是燃燒后留下的由磷而來的物質(zhì)？拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。67

抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！68現(xiàn)在的天平現(xiàn)在的天平69

元素名單的刷新磷酸—磷碳酸—碳元素名單的刷新70

四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)71

第二次的飛躍--化學(xué)和電結(jié)合

伏打1745～1827

伽法尼1800年伏打電池研制成功，電解法，作為一項(xiàng)非常特殊的技術(shù)，在新元素發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域掀起一次空前的高潮。那些一般的化學(xué)方法不能得到的元素單質(zhì)，在電流的沖擊下逐漸的顯現(xiàn)出來。第二次的飛躍--化學(xué)和電結(jié)合伏打伽法尼72伏打柱伏打柱燃料電池伏打柱伏打柱燃料電池73化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)課件74

電池有多大的作用？電流能分解水，并且能從金屬鹽溶液中趕出金屬來。

電池有多大的作用？75發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素最多的化學(xué)家——漢夫里．戴維1778—1829

英國化學(xué)家漢夫里.戴維，1778年生于英國的盤森斯城。他小時(shí)聰明、淘氣，不喜歡讀書，喜歡游戲、釣魚和做詩。發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素最多的化學(xué)家——漢夫里．戴維1778—182976

戴維16歲時(shí)的計(jì)劃：學(xué)會(huì)至少7門外語，仔細(xì)研究20來種學(xué)科。在藥劑店的工作中，戴維的名氣越來越大。20歲時(shí)，戴維應(yīng)邀進(jìn)入氣體力學(xué)院工作。在那里，他發(fā)現(xiàn)了一種能夠令人興奮和陶醉的氣體—笑氣，是他的聲譽(yù)一下子傳遍了整個(gè)英國。隨后，又被聘為皇家學(xué)院的副教授。戴維16歲時(shí)的計(jì)劃：77

在阿柏馬里街的學(xué)院中—擁有無窮精力的天才科學(xué)家

客人們來到阿柏馬里街的演講廳，首先看到一張大桌子，上面擺滿了各種儀器。但是有閱歷的人，定能馬上看出有些高高的伏特柱挺立在儀器當(dāng)中，還有幾條螺旋形的導(dǎo)線從伏特柱伸向四面八方。到了預(yù)定的時(shí)間，門開了，一個(gè)文弱的二十二歲的青年站在臺(tái)上。他的頭不大，頭發(fā)是栗色的，面部表情很是活潑，生動(dòng)?！翱此嗄贻p！”大廳里到處有人這樣小聲議論。

在阿柏馬里街的學(xué)院中78

淡紫色火焰的秘密戴維想：“有許多物質(zhì)，我們認(rèn)為是不可分解的元素，但在它們當(dāng)中可能也有許多種，經(jīng)不起電流的作用?！庇谑撬_始對(duì)硫、磷、碳、堿、苦土、石灰、礬土的性質(zhì)作批判的研究和比較。它們是不是元素呢？如果不是，那它們里面都含有哪些物質(zhì)呢？這個(gè)謎的確很有趣，值得花費(fèi)些工夫把它揭穿！做過多方面的考慮之后，戴維決定從堿入手研究。淡紫色火焰的秘密79令人振奮的出色試驗(yàn)溶液——會(huì)怎么樣？熔融鹽——又會(huì)怎么樣？濕潤的鹽——哦，這才是答案！令人振奮的出色試驗(yàn)80乘勝追擊！——入水不沉沒，冰上能著火的金屬金屬鈉金屬鉀乘勝追擊！金屬鈉金屬鉀81

1789年，拉瓦錫列出了33種元素，其中9種還不是真正的元素。40年后，戴維去世的那一年，化學(xué)家已經(jīng)肯定的知道了53種元素。戴維本人發(fā)現(xiàn)和指出的就不下10種。鋨(Os)銠(Rh)銥(If)1789年，拉瓦錫列出了33種元素，其中9種還不是真正的8220多年元素發(fā)現(xiàn)史的空白！自19世紀(jì)20年代其后的20多年中，竟然沒有一種新的元素被發(fā)現(xiàn)！57種，多一種也沒有了？！20多年元素發(fā)現(xiàn)史的空白！83羅怕特·威廉·本生1811～1899基爾霍夫1824～1887

第三次飛躍--光和化學(xué)的結(jié)合羅怕特·威廉·本生基爾霍夫第三次飛躍--光和化學(xué)的結(jié)合84本生燈本生燈和火焰的顏色淺藍(lán)色的燈焰鈉--淺黃色銅--綠色鉀--淡紫色鈣--磚紅色…本生燈本生燈和火焰的顏色85三棱鏡基爾霍夫的建議——三棱鏡三棱鏡基爾霍夫的建議——三棱鏡86牛頓（1642~1727）牛頓的游戲牛頓牛頓的游戲87夫朗和斐(1787-1826)夫朗和斐(1787-1826)88本生的實(shí)驗(yàn)—令人驚喜的結(jié)果本生燈→平行光管→三棱鏡→窺管本生的實(shí)驗(yàn)—令人驚喜的結(jié)果本生燈→平行光管→三棱鏡→窺管89白晝點(diǎn)燈，大找特找--突破性的精密儀器白晝點(diǎn)燈，大找特找90人造夫瑯和費(fèi)線如果是你，你怎么做？連續(xù)光譜——元素蒸氣人造夫瑯和費(fèi)線91大膽的實(shí)驗(yàn)——化驗(yàn)太陽大膽的實(shí)驗(yàn)——化驗(yàn)太陽92銣(Rb)銫(Cs)本生的新發(fā)現(xiàn)銣(Rb)銫(Cs)本生的新發(fā)現(xiàn)93太陽元素——氦太陽元素——氦94最初人們并未認(rèn)識(shí)到，元素會(huì)構(gòu)成一個(gè)理性的周期王國。雖然18世紀(jì)我們就對(duì)氫、氧、鐵、銅有所了解，至19世紀(jì)早期，已有好幾十種元素的領(lǐng)地被開發(fā)，但當(dāng)時(shí)認(rèn)為它們只是互不相關(guān)的群島，無規(guī)律的散布在浩瀚的大海上。門捷列夫的周期率最初人們并未認(rèn)識(shí)到，元素會(huì)構(gòu)成一個(gè)理性的周期王國。雖95時(shí)間進(jìn)展代表人物及貢獻(xiàn)1789-1859元素周期律發(fā)現(xiàn)前的摸索階段

1829年德貝萊納制作了“元素組”

1860-1889周期律的發(fā)現(xiàn)和鞏固階段

法國化學(xué)家尚古多提出一個(gè)“螺旋圖”的分類方法；1865年，英國化學(xué)家紐蘭茲提出了“八音律”一說；1869年3月1日俄國化學(xué)家門捷列夫排出第一張周期表

1889-1909周期系理論的考驗(yàn)和發(fā)展階段

1894年拉姆賽和瑞利發(fā)現(xiàn)惰性氣體氬，至1898年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)氦、氪、氙和氖，并在表中形成零族

1910-1945周期律本質(zhì)的揭示階段

1911年盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子的含核模型1913-1921年玻爾的原子模型

1945-1969錒系理論的提出和證實(shí)階段西博格提出了錒系理論

1970年-至今周期表的延伸和更加完善階段時(shí)間進(jìn)展代表人物及貢獻(xiàn)1789-1859元素周期律發(fā)現(xiàn)前的96返回1829年德國化學(xué)家德貝萊納提出了“三元素組”觀點(diǎn)，把當(dāng)時(shí)已知的44種元素中的15種，分成5組，指出每組的三允素性質(zhì)相似，而且中間元素的原子量等于較輕和較重的兩個(gè)元素原子量之和的一半。例如鈣、錫、鋇，性質(zhì)相似，鉻的原子量大約是鈣和鋇的原子量之和的一半。氯、溴、碘以及銀、鈉、鉀等元素也有類似的關(guān)系。然而只要認(rèn)真一點(diǎn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣分類有許多不能令人滿意的地方，所以并沒有引起化學(xué)家們的重視。返回1829年德國化學(xué)家德貝萊納提出了“三元素組”觀971862年，法國化學(xué)家尚古多提出一個(gè)“螺旋圖”的分類方法。他將已知的62種元素按原子量的大小順序標(biāo)記在繞著圓柱體上升的螺旋線上，這樣某些性質(zhì)相近的元素恰好出現(xiàn)在同一母線上。因此他第一個(gè)指出了元素性質(zhì)的周期性變化?？墒撬膱?bào)告照樣無人理睬。返回1862年，法國化學(xué)家尚古多提出一個(gè)“螺旋圖”的分類981865年，英國化學(xué)家紐蘭茲提出了“八音律”一說。他把當(dāng)時(shí)已知的元素按原子量遞增順序排列在表中，發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)有周期住的重復(fù)，第八個(gè)元素與第一個(gè)元素性質(zhì)相近，就好象音樂中八音度的第八個(gè)音符有相似的重復(fù)一樣。紐蘭茲的工作同樣被否定，當(dāng)時(shí)的一些學(xué)者把八音律斥之為幼稚的滑稽戲，有人甚至說：“為什么不按元素的字母順序排列呢？那樣，也許會(huì)得到更加意想不到的美妙效果?！薄鞍艘袈伞笔谴嬖谠S多錯(cuò)誤，但是應(yīng)該看到，從三元素組”到“八音律”都從不同的角度，逐步深入地探討了各元素間的某些聯(lián)系，使人們一步步逼近了科學(xué)的真理。返回1865年，英國化學(xué)家紐蘭茲提出了“八音律”一說。他991867年，彼得堡大學(xué)聘請(qǐng)青年化學(xué)家德.伊.門捷列夫來校擔(dān)任普通化學(xué)教授。在全國一流的大學(xué)里講授化學(xué)的基本課程是種崇高的榮譽(yù)。為了不辜負(fù)這種榮譽(yù)，這位33歲的教授決定盡自己的力量做好工作。門捷列夫想在大學(xué)生面前展開一幅描寫物質(zhì)統(tǒng)一、邏輯的圖畫，想給他們指出宇宙的物質(zhì)構(gòu)造所憑借的幾條重要法則。可是他在自己所喜愛的這門科學(xué)里，竟找不出一點(diǎn)統(tǒng)一性和邏輯性來。1834-19071867年，彼得堡大學(xué)聘請(qǐng)青年化學(xué)家德.伊.門捷列夫100在門捷列夫之前，化學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了相似元素的族，例如：包括氟、氯、溴、碘的鹵族，包括鎂、鈣、鍶、鋇的堿土金屬。門捷列夫肯定地認(rèn)為這種現(xiàn)象決不是偶然的。一定有某種內(nèi)在的依從性，某種聯(lián)系存在于一切元素中間。一切的元素里面，應(yīng)該毫無例外的有著某種特征，即決定他們的類似，又決定他們之間的差別。是什么呢？顏色？密度？在門捷列夫之前，化學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了相似元素的族，例如：101門捷列夫知道它，所有的化學(xué)家也知道它。可是很少有人重視它。它就是“原子量”。門捷列夫知道它，所有的化學(xué)家也知道它。可是很少有人重102這個(gè)結(jié)論是門捷列夫把一切元素的性質(zhì)仔細(xì)比較后得出來的。能夠幫他找到物質(zhì)世界的統(tǒng)一性與規(guī)律性的那把鑰匙已經(jīng)找到了。只要善于利用它，問題就解決了。然而在門捷列夫之前竟然沒有一個(gè)人看得出元素間的這種自然聯(lián)系么？乍一看，好像這里并沒有什么奧妙：只要按著原子量的大小把元素一個(gè)接一個(gè)的排列下去，周期率就自動(dòng)出現(xiàn)了。不過只有門捷列夫一個(gè)人發(fā)現(xiàn)周期率，并且利用它進(jìn)一步發(fā)展科學(xué)?？磥?，這件事情不是那么簡單。

這個(gè)結(jié)論是門捷列夫把一切元素的性質(zhì)仔細(xì)比較后得出來的103“混亂的密碼”門捷列夫時(shí)期發(fā)現(xiàn)的元素只有63種，他無法得知自然界還有什么樣的元素沒有被查出來，那些空白或缺少的地方究竟代表什么元素，就全都無法確定了。并且，當(dāng)時(shí)的幾種元素的原子量并沒有計(jì)算準(zhǔn)確。這樣的元素，如果僅按照原子量并沒有站到應(yīng)該站的位置上，給那些相似的元素的排列也造成了很大的混亂。門捷列夫時(shí)期已知的元素“混亂的密碼”門捷列夫時(shí)期已知的元素104其次，按照元素性質(zhì)的排法與根據(jù)原子量排成的次序有出入。然而門捷列夫認(rèn)為性質(zhì)重于原子量，于是大膽地改變?cè)瓉淼拇涡?。最后證實(shí)他是對(duì)的。例如，原子量為127．61的碲，若以原子量為準(zhǔn)，則應(yīng)排在原子量是126．91的碘之后。但在該分欄的周期表中，把碲放在碘的前面可以把它置于性質(zhì)和它極為相似的硒的下方；同時(shí)，這樣一來，也就把碘置于和它性質(zhì)相似的溴的下面了。

其次，按照元素性質(zhì)的排法與根據(jù)原子量排成的次序有出105最后，也是最重要的，門捷列夫毫不猶豫勇敢地在周期表上留下一些空格，并且信心十足地宣稱一定還可以發(fā)現(xiàn)屬于這些空格的元素。他給它們?nèi)∶麨榘？ㄅ稹？ㄤX、埃卡硅，他又預(yù)言了他自己臆造的這些誰也不知道的物質(zhì)，會(huì)具有怎么樣的性質(zhì)。最后，也是最重要的，門捷列夫毫不猶豫勇敢地106化學(xué)還是相術(shù)？“所謂精密科學(xué)，只限于談實(shí)在的物質(zhì)、觸摸得到的東西、無可爭辯的事實(shí)。現(xiàn)在把杜撰的東西也收羅進(jìn)去，那成什么玩意兒。那是化學(xué)呢，還是相術(shù)？”只有事實(shí)能夠說服懷疑派。但是，好幾年過去了，門捷列夫周期表中的空格還是空著，只有一些幽靈般的、臆造的元素呆在里面。誰也不重視它們了，更糟的是人們簡直忘掉了他們?；瘜W(xué)還是相術(shù)？107門捷列夫非常幸運(yùn)，在他有生之年，他所預(yù)測的三個(gè)元素都被發(fā)現(xiàn)了，因此他能親眼目睹自己所建立的系統(tǒng)的成功。1875年，法國化學(xué)家勒科克·德·布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)了遺漏的三個(gè)元素中的第一個(gè)，并命名為鎵（?？ㄤX，是以“法國”的拉丁文來命名的）。1879年，瑞典化學(xué)家尼爾森發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)，并命名為鈧（?？ㄅ?，是以“斯堪的納維亞”來命名的）。而在1886年，德國化學(xué)家溫克勒發(fā)現(xiàn)了第三個(gè)，并命名為鍺（埃卡硅，當(dāng)然是以“德國”這個(gè)名字來命名的）。這三個(gè)元素的性質(zhì)幾乎和門捷列夫所預(yù)測的一樣。門捷列夫非常幸運(yùn)，在他有生之年，他所預(yù)測的三108

化學(xué)作為一門科學(xué)，從1661年英國化學(xué)家波義耳提出物質(zhì)組成的元素說開始建立，到現(xiàn)在只不過二百多年的歷史。第一次是1808年英國化學(xué)家道爾頓提出原子學(xué)說。第二次是1869年俄國化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了著名的化學(xué)元素周期律。恩格斯評(píng)價(jià)說。“門捷列夫不自覺地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律，完成了科學(xué)上的一個(gè)勛業(yè)”。有人預(yù)計(jì)，化學(xué)鍵理論的研究將會(huì)引起第三次大突破。從1927年量子力學(xué)應(yīng)用于化學(xué)開始．化學(xué)健理論發(fā)展很快。它將揭示物質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間的本質(zhì)聯(lián)系，為研制新材料，探索新能源，研究生命現(xiàn)象，模擬生命體內(nèi)的化學(xué)變化等各方面提供充實(shí)的理論依據(jù)。美國杰出的化學(xué)家，兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的鮑林指出：“化學(xué)鍵理論是化學(xué)家手中的金鑰匙”。化學(xué)作為一門科學(xué)，從1661年英國化學(xué)家波109互不打擾一天一位熟人到門捷列夫家串門，他喋喋不休地講個(gè)不停?！拔沂鼓愀械絽挓┝藛?？”客人最后問道?！安?，沒有......你說到哪兒去了?！遍T捷列夫回答說，“請(qǐng)講吧，繼續(xù)講吧，你并不妨礙我，我在想自己的事。”互不打擾110第三章、元素發(fā)現(xiàn)史主講人：

海洋學(xué)院應(yīng)用化學(xué)第三章、元素發(fā)現(xiàn)史主講人：111

目前我們正式命名的有109種，其中存在自然界中的有88種，另外的21種，是用人工方法在實(shí)驗(yàn)中制得的。元素不是一朝一夕發(fā)現(xiàn)的。其中有很多種，古人已經(jīng)知道，可還是過了好幾個(gè)世紀(jì)，才認(rèn)清楚它們是元素，不是復(fù)合物質(zhì)。相反，有些復(fù)合物質(zhì)卻很久被人誤以為是元素，因?yàn)樵缦然瘜W(xué)家不知道它們是可以分解的。還有一些元素，人們很少遇到或人眼很難看到，結(jié)果就費(fèi)了很大的力氣才把它們找到。

科學(xué)家在尋找元素這個(gè)課題上曾花費(fèi)了幾百年的時(shí)間。這里付出了很多的勞動(dòng)，也出現(xiàn)了很多聰明而又有發(fā)明才干的人物。本章就用說故事的方式，給大家講講元素的一些最重要的發(fā)現(xiàn)過程和它們的發(fā)現(xiàn)者。目前我們正式命名的有109種，其中存在自然界中的有88種112

古代元素發(fā)現(xiàn)史金、銀、硫在自然界當(dāng)中存在單質(zhì)形式，是最早被人們發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素。

金在自然界中絕大部分以單質(zhì)狀態(tài)存在．在許多河流的沙床上，它和砂子混和在一起；在一些巖石中，它和巖石摻雜成塊．由于它的化學(xué)惰性，使它不論在哪里，都不受空氣和水的作用，發(fā)出它固有的黃色光輝．吸引著人們的注意．因此，它在人類生活的最初時(shí)期就被人們發(fā)現(xiàn)了．它被認(rèn)為是人類最早發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素之一．據(jù)說，現(xiàn)存的最大的天然金塊重36公斤．現(xiàn)存于俄羅斯的最大金塊古代元素發(fā)現(xiàn)史金在自然界中絕大部分以單質(zhì)狀態(tài)存在．在113

金、銀最早被人們用來制作裝飾品，后來作為貨幣．這兩種應(yīng)用一直傳到今天．紀(jì)元前2000年以前，埃及人已經(jīng)用鍍金、包金和鑲金的器物，并且把金絲用在刺繡上．在我國西周時(shí)代的墓葬里出土有包在銅矛、車衡兩端的條形、圓形、人字形、三角形金片，還有包金獸面、包金回泡等等．金、銀最早被人們用來制作裝飾品，后來作為貨幣．這兩種應(yīng)用一114

銀在自然界中雖然也有單質(zhì)狀態(tài)，但是大部分是化合物狀態(tài)。因而它的發(fā)現(xiàn)要比金晚．一般認(rèn)為在限今5500一6000年以前。據(jù)說，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)最大的銀塊重13.5噸。天然銀多半是和金、汞、銻、銅或鉑成合金。天然金幾乎總是與少量銀成合金。我國古代已知的琥珀金，就是一種天然的金、銀合金，含銀約20％。

最初，由于人們?nèi)〉玫你y的量很少。使得它的價(jià)值比金還貴。在大約公元前1780-1580年間埃及王朝的法典中規(guī)定，銀的價(jià)值是金的兩倍。甚至到十七世紀(jì)，在日本，銀和金的價(jià)值還是相等的。銀錠銀在自然界中雖然也有單質(zhì)狀態(tài)，但是大部分是化合物狀態(tài)。因而115

金的比重特別大，大到19.3g/cm3。早在遠(yuǎn)古時(shí)代人們就利用金、銀的比重、顏色、焰色反應(yīng)等來檢測金銀的真?zhèn)魏图兌取？茖W(xué)史中流傳的希臘公元前2世紀(jì)的科學(xué)家鑒別真?zhèn)谓鹬苹使诘墓适戮褪且粋€(gè)很好的例子。金的比重特別大，大到19.3g/cm3。早在116可能第一個(gè)被使用的非金屬元素—硫

在自然界中存在有單質(zhì)狀態(tài)。每次火山爆發(fā)都會(huì)把地下大量的硫帶到地面。硫還和多種金屬形成硫化物和各種硫酸鹽，廣泛存在自然界中。在西方，古代人們認(rèn)為硫燃燒所形成的濃厚的煙和強(qiáng)烈的臭味能夠驅(qū)除魔鬼。大約在4000年前，埃及人已經(jīng)使用硫燃燒形成的二氧化硫漂白布匹。

天然硫可能第一個(gè)被使用的非金屬元素—硫天然硫117

中西方煉金師都很重視硫。這也硫磺的易燃性和他能夠與多種金屬形成不同顏色的硫化物有關(guān)。認(rèn)為硫是可燃性的化身，是組成一切物體的要素之一。

我國煉丹家首先用硫、硝石和木炭的混合物制成了黑色火藥。中西方煉金師都很重視硫。這也硫磺的易燃性和他118

不論在西方或是我國，古代人們都把硫用于醫(yī)藥。在李時(shí)珍的《本草綱目》中講到硫在醫(yī)藥中的作用時(shí)說：治腰腎久冷，除冷風(fēng)頑痹親熱，生用治疥解。在《神農(nóng)本草經(jīng)》中還提到：石硫黃能化金、銀、銅、鐵，奇物。吳普(華陀的學(xué)生)《本草》今也說：硫黃能合金、銀、銅、鐵。這說明我國古代已經(jīng)認(rèn)識(shí)到硫黃能與金屬化合的化學(xué)作用。不論在西方或是我國，古代人們都把硫用于醫(yī)藥。在李時(shí)珍的《119

自然界當(dāng)中也存在著較少的單質(zhì)銅，距今大約4000年前的新石器時(shí)代的晚期，夏朝已開始使用紅銅，即天然銅。自然界當(dāng)中也存在著較少的單質(zhì)銅，距今大約40120

古代的七種金屬：金、銀、銅、鐵、錫、鉛和汞--金屬“七寶”，其中金、銀在自然界中有單質(zhì)形式存在。其他的又是通過什么方式得到的呢？還好，人類在元年前５０萬年就掌握了火。

最早的新技術(shù)----火控制火，木材燃燒得到木炭提煉更多的礦石天然存在的金、銀、硫古代的七種金屬：金、銀、銅、鐵、錫、鉛和汞--金屬“七寶”121

碳是在自然界中分布相當(dāng)廣泛的元素之一。自然界中以游離狀態(tài)存在的碳有金剛石、石墨和煤；各種形態(tài)的煤在自然界中分布很廣，煤中合碳達(dá)99％。人們還可以輕易地取得碳的一些游離狀態(tài)的產(chǎn)物，如木炭、骨炭、炭黑等等。這就決定了碳在人類有史以前很早很早就被發(fā)現(xiàn)和利用了。碳是在自然界中分布相當(dāng)廣泛的元素之一。自然界中以游離狀態(tài)存122

從人類新石器時(shí)代開始制造陶器起，炭黑就被用來做為黑色顏料制造黑陶．由石器時(shí)代進(jìn)人青銅時(shí)代的時(shí)期中，木炭不僅被人類用作燃料，而且還被用作還原劑．隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，人們?cè)趯ふ冶饶咎扛畠r(jià)的燃料和還原劑。這樣，人們找到了煤。從人類新石器時(shí)代開始制造陶器起，炭黑就被用來做為黑色顏料制123

根據(jù)古代文獻(xiàn)的記載，我國人民在漢朝就已經(jīng)知道煤可燃燒。元朝初期，來我國的意大利人馬可·波羅在歸國后所作的游記中，曾把“用石作燃料”列為專章介紹。當(dāng)時(shí)這位歐洲人驚奇地看到我國人民用煤作燃料，甚為驚奇。英國到十三世紀(jì)初才在北部設(shè)礦采煤。根據(jù)古代文獻(xiàn)的記載，我國人民在漢朝就已經(jīng)知道煤可燃燒。元朝124焦炭焦炭125來說說有趣的C-14^^量：很少半衰期：5730年檢測：生物體年代來說說有趣的C-14^^126

銅被冶煉出來了，但是純銅制成的物件太軟，容易彎曲，并且很快就鈍了。人們接著又發(fā)現(xiàn)把錫摻到銅里去，可以制成銅錫合金--青銅。青銅熔解所需的溫度比純銅低，這就使青銅器的熔煉和制作比純銅容易得多。青銅比純銅堅(jiān)硬，使人們制成的勞動(dòng)工具和武器有了很大改進(jìn)。假如我們把錫的硬度定為5，那么銅的硬度就是3０，而青銅的硬度則是100—150。銅被冶煉出來了，但是純銅制成的物件太軟，容易彎曲，并且很快127

從表中可以發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)代的前進(jìn)，青銅中鉛的含量增大。青銅中鉛的增加對(duì)于液態(tài)合金流動(dòng)性的提高起了重要作用，使鑄件紋飾畢露。不過，古代人對(duì)于鉛和錫的分別并不是十分明確的。稱鉛為黑鉛，稱錫為白鉛。從表中可以發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)代的前進(jìn)，青銅中鉛的含量增大。青銅中128一般把中國青銅器文化的發(fā)展劃分為三大階段，即形成期、鼎盛時(shí)期和轉(zhuǎn)變期。形成期是指龍山時(shí)代，距今4500～4000年；鼎盛期即中國青銅器時(shí)代，時(shí)代包括夏、商、西周、春秋及戰(zhàn)國早期，延續(xù)時(shí)間約一千六百余年，也就是中國傳統(tǒng)體系的青銅器文化時(shí)代；轉(zhuǎn)變時(shí)期指戰(zhàn)國末期－秦漢時(shí)期，青銅器已逐步被鐵器取代，不僅數(shù)量上大減，而且也由原來禮樂兵器及使用在禮儀祭祀，戰(zhàn)爭活動(dòng)等等重要場合變成日常用具，其相應(yīng)的器別種類、構(gòu)造特征、裝飾藝術(shù)也發(fā)生了轉(zhuǎn)折性的變化一般把中國青銅器文化的發(fā)展劃分為三大階段，即形成期、鼎盛時(shí)期129如果說公元前二千年是青銅時(shí)代的典型時(shí)期，那么戰(zhàn)國后期對(duì)很多地方的居民來說，則是由青銅時(shí)代到鐵器時(shí)代的過渡時(shí)期．河北滄州鐵獅子鑄于后周廣順三年(公元953年)

如果說公元前二千年是青銅時(shí)代的典型時(shí)期，那么戰(zhàn)國后期對(duì)很多130

人類最早使用的鐵是從天空落下的隕石。隕石中鐵的百分含量很高，一般都在80%以上，是鐵、鈷、鎳的混合物。部分隕鐵中鐵的含量高達(dá)98%以上。隕鐵中的鎳和鈷呈高低層相間分布，這種層狀分布結(jié)構(gòu)只能從高溫每一萬年冷卻幾度的條件下生成，而這個(gè)條件是人工無法完成的。中國多處出土了鐵刃銅器。地球文化進(jìn)入鐵器時(shí)代以前的包鐵青銅器人類最早使用的鐵是從天空落下的隕石。隕石中鐵131新疆大隕鐵新疆大隕鐵132化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)課件133化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)課件134

最后被發(fā)現(xiàn)的就是汞。天然的硫化汞又稱礫砂，或丹砂。由于它具有鮮紅的色澤。因而很早就被人們用來作為紅色的顏料。我國《詩經(jīng)·兼茵》章有“額如我渥丹”句，就是說這個(gè)人的容貌美好，如涂了丹砂一樣。在漢朝司馬遷所著的《史記·秦始皇本紀(jì)》中記述有：“以水銀為百川、江河、大海，機(jī)相灌輸，上具天文，下具地理”。是敘述秦始皇在自營墳?zāi)?，用大量水銀保護(hù)他的棺材，數(shù)量上也許有些夸大，事實(shí)上還是相當(dāng)可觀。最后被發(fā)現(xiàn)的就是汞。135

啟迪篇——中國古代化學(xué)代表人物與著作中國煉丹術(shù)自漢初興起，在它得到巨大發(fā)展的400余年里，曾涌現(xiàn)許多卓越的煉丹家，煉丹大師狐剛子、葛洪就是漢代時(shí)期的杰出代表。啟迪篇——中國古代化學(xué)代表人物與著作136

狐剛子名狐丘，又叫胡罡子，東漢未年的煉丹家，著有《五金粉圖決》、《出金礦圖錄》、《河車經(jīng)》、《玄珠經(jīng)》等。狐剛子名狐丘，又叫胡罡子，東漢未年的煉丹家，著有《五金粉圖137葛洪與《抱樸子》葛洪(公元284-564)號(hào)彬川，別號(hào)把子真。白號(hào)抱樸子，江蘇丹陽切容縣人。其祖父曾出任過三國時(shí)期吳國的大官?？梢哉f是世代官宦，他個(gè)人也曾任晉朝的“關(guān)內(nèi)侯”。葛洪與《抱樸子》138

葛洪的煉丹術(shù)可謂一脈相承，由左慈至他的祖父葛玄而至鄭隱而最后傳到他。其間只另師從過南海太守鮑玄。葛洪于46歲左右便辭官隱居于廣東羅浮山煉丹終老。他一生的著作很多．范圍也很廣，關(guān)于煉丹術(shù)方面主要是《抱樸子·內(nèi)篇》。這部著作的內(nèi)容是非常豐富的，但他的原文中有些語言是過于隱晦的。葛洪的煉丹術(shù)可謂一脈相承，由左慈至他的祖父葛玄而至鄭隱而最139

從狐剛子的著作、葛洪的《抱樸子》中我們能看出我國古代煉丹術(shù)士已經(jīng)做了許多化學(xué)實(shí)驗(yàn)，積累了大量化學(xué)事實(shí)，但為什么沒有在中國形成化學(xué)學(xué)科?我們從葛洪和《抱樸子》可以看到一些原因：(1)煉丹家進(jìn)行煉丹的目的不是為了進(jìn)行化學(xué)研究，而是為了“點(diǎn)石成金”，或煉出長生不老的丹藥。這使得他們的煉丹活動(dòng)中帶有了濃厚的迷信色彩，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能正確解釋，而往往牽強(qiáng)附會(huì)，荒誕不經(jīng)，使人覺得玄之又玄。(2)煉丹家的服務(wù)對(duì)象大多是君王、貴族或他們的自我需要。與勞動(dòng)人民的生活隔得很遠(yuǎn)，只是少數(shù)人的專利品，人民群眾是無從接觸到這些積累的化學(xué)知識(shí)的。從狐剛子的著作、葛洪的《抱樸子》中我們能看出我國古代煉丹術(shù)140

(3)各門各派，壁壘森嚴(yán)。各派抱著自己的研究結(jié)果，秘而不宣，甚或用晦澀的隱語、符號(hào)來表示，給后人整理、研究增添不少的困難。各派說教不一，煉丹家多獨(dú)處深山古剎，交流研討少，大多固步自封，使后人積累面窄，繼承的知識(shí)有限，這種一脈相傳的結(jié)果往往導(dǎo)致失傳。(4)研究面窄，從《抱樸子》中可以看出，其研究對(duì)象多為砷、汞、鉛、硫、金、銀等元素。實(shí)驗(yàn)方法單一守舊，因襲前人變化很小，多采用加熱、升華等方法，蒸餾等簡單操作基本上都沒有，大大縮小了認(rèn)識(shí)范圍。(5)不注重理論研討，將理論基礎(chǔ)建立在陰陽五行上，煉丹家又往往隨意演譯、解釋，沒有科學(xué)的態(tài)度。這使得后來者沒有線索，無從把據(jù)，感到撲朔迷離，所有這些導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)事實(shí)不能上升為理論。(3)各門各派，壁壘森嚴(yán)。各派抱著自己的研究結(jié)果，秘而不141沈括和他的《夢溪筆談》沈括(公元103l一1095年），吳興(今浙江杭州)人，出身于官僚家庭，于公元1062年中進(jìn)士。沈括一生仕途坎坷，但在迭蕩的一生中，沈括卻在我國古代石油開發(fā)、制鹽和煉銅技術(shù)上，做出了杰出的貢獻(xiàn)。英國科學(xué)史家李·約瑟(JosephNeedham)贊許沈括是“中國整個(gè)科學(xué)史中最卓越的人物”，贊許他的著作《夢溪筆談》是“中國科學(xué)史中最卓越的論著”。沈括畫像沈括和他的《夢溪筆談》沈括畫像142

翻開《夢溪筆談》，可以看到有關(guān)化學(xué)全面的記載，體現(xiàn)了沈括注重自然科學(xué)為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)的思想，其中尤以反映在石油開發(fā)、制鹽和煉鋼上最為明顯。沈括用石油煙墨代替松羅，親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)獲得成功，開辟了石油利用的新途徑，為以石油族類為原料的碳黑工業(yè)奠定了早期的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。沈括還預(yù)言：“此物后必大行于世”。翻開《夢溪筆談》，可以看到有關(guān)化學(xué)全面的記載，體現(xiàn)了沈括注143

宋應(yīng)星與《天工開物》宋應(yīng)星(公元1587—1661），字長皮，江西省奉新縣雅溪鄉(xiāng)人。他是我國明代著名的科學(xué)家，其所著《天工開物》一書、是我國和世界科學(xué)史上第一部有關(guān)農(nóng)業(yè)和手工業(yè)技術(shù)的百科全書?！短旃ら_物》全書詳細(xì)敘述了各種農(nóng)作物和工業(yè)原料的種類、產(chǎn)地、生產(chǎn)技術(shù)和工藝裝備，以及一些生產(chǎn)組織經(jīng)驗(yàn)，既有大量確切的數(shù)據(jù)，又繪制了一百二十三幅插圖。全書分上、中、下三卷，又細(xì)分做十八卷。上卷記載了谷物豆麻的栽培和加工方法，蠶絲的紡織和染色技術(shù)，以及制鹽、制糖工藝。中卷內(nèi)容包括磚瓦、陶瓷的制作，車船的建造，金屬的鑄鍛，煤炭、石灰、硫黃、白礬的開采和燒制，以及榨油、造紙方法等。下卷記述金屬礦物的開采和冶煉，兵器的制造，顏料、酒曲的生產(chǎn)，以及珠玉的采集加工等。

宋應(yīng)星與《天工開物》144

他的著作都具有珍貴的歷史價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。如在"五金"卷中，宋應(yīng)星是世界上第一個(gè)科學(xué)地論述鋅和銅鋅合金（黃銅）的科學(xué)家。他明確指出，鋅是一種新金屬，并且首次記載了它的冶煉方法。這是我國古代金屬冶煉史上的重要成就之一。使中國在很長一段時(shí)間里成為世界上唯一能大規(guī)模煉鋅的國家。宋應(yīng)星記載的用金屬鋅代替鋅化合物（爐甘石）煉制黃銅的方法，是人類歷史上用銅和鋅兩種金屬直接熔融而得黃銅的最早記錄。他的著作都具有珍貴的歷史價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。如在"五金"卷中，145宋應(yīng)星塑像科學(xué)巨著《天工開物》宋應(yīng)星塑像科學(xué)巨著《天工開物》146《天工開物》之鑄鼎圖《天工開物》之南方挖煤圖明崇禎十年原刊本《天工開物?序》《天工開物》之筒車圖《天工開物》之南方榨油圖《天工開物》之生熟煉鐵爐圖《天工開物》之鑄鼎圖《天工開物》之南方挖煤圖明崇禎十年原刊本147

《天工開物》是對(duì)中國古代農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)而全面的總結(jié)，在科學(xué)史中首開先例，其所述范圍之廣為以往任何著作所不及，足可與西方文藝復(fù)興時(shí)期G．阿格里科拉撰寫的《礦冶全書》這本技術(shù)經(jīng)典相媲美。此書出版后，很快便在福建由書商楊素卿于清初刊行第二版，并被清代官刻大型著作《古今圖書集成》(1725)及《授時(shí)通考》(1737)廣泛摘引。雖然l8世紀(jì)后半葉《天工開物》因有反清思想而一度遭到厄運(yùn)，但仍成為當(dāng)時(shí)許多學(xué)者的參考書。此書于l7世紀(jì)末傳人日本，1771年大阪出現(xiàn)了刻本，從此成為江戶時(shí)代(1608一l868)日本各界廣為重視的讀物，刺激了“開物之學(xué)”的興起。20世紀(jì)時(shí)，此書又被譯成現(xiàn)代日語，至今暢銷?！短旃ら_物》是對(duì)中國古代農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)而全面的總148

l8世紀(jì)《天工開物》還傳到朝鮮，成為李朝(1392一l910)后期實(shí)學(xué)派學(xué)者參引的著作。1830一1840年間，《天工開物》中的《丹青》、《五金》、《乃服》、《彰施》及《殺青》等章還被摘譯成法文，接著轉(zhuǎn)譯成英文、德文?！赌朔分械酿B(yǎng)蠶部分被譯成意大利文和俄文。達(dá)爾文讀過這部分內(nèi)容，曾作過轉(zhuǎn)引。1869年，《天工開物》有關(guān)工業(yè)各章的法文摘譯，又被集中收入“中華帝國工業(yè)之今昔”(IndustriesanciennesetmodernesdeL‘EmpireChinois)，刊于巴黎。1964年，有關(guān)農(nóng)業(yè)的前四章被譯成德文。l8世紀(jì)《天工開物》還傳到朝鮮，成為李朝(1392一l9149

l966年，《天工開物》全書被譯成英文，在美國出版。目前，這部書已成為世界科學(xué)經(jīng)典著作在各國流傳，并受到高度評(píng)價(jià)。法國學(xué)者S．儒蓮稱此書為“技術(shù)百科全書”，日本學(xué)者三枝博音稱其為“中國有代表性的技術(shù)書”，英國學(xué)者李.約瑟把《天工開物》作者宋應(yīng)星稱為“中國的阿格里科拉”和“中國的狄德羅”。l966年，《天工開物》全書被譯成英文，在美國出版。目前150

我國明代科學(xué)家宋應(yīng)星對(duì)我們的啟迪中國古代的科學(xué)技術(shù)，長期以來—占處于一個(gè)歐洲人所望塵莫及的地位。例如英國科學(xué)史家李約瑟博士著文中提到的，“中國的這些發(fā)明與發(fā)現(xiàn)往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同時(shí)代的歐訓(xùn)，特別是中世紀(jì)以前更是如此，關(guān)于這一點(diǎn)可以毫不費(fèi)力地加以證明。”沈括的《夢溪筆談》、李時(shí)珍的《本草綱目》、宋應(yīng)星的《天工開物》的出版，標(biāo)志了這個(gè)民族的科技文明已達(dá)到了成熟期。我國明代科學(xué)家宋應(yīng)星對(duì)我們的啟迪151

宋應(yīng)星生于1587年(明神宗萬歷十五年)卒于約1666年(清康熙五年)前后。整個(gè)生命經(jīng)歷了明未清初這一社會(huì)動(dòng)蕩時(shí)期。29歲時(shí)以全省第3名中舉；而后雖飽讀經(jīng)書、才高八斗，卻“五上公車而不第”。

宋應(yīng)星完成如此巨著的時(shí)代．竟不是什么太平盛世。恰恰相反，他所經(jīng)歷的四朝（明·萬歷、祟幀，清·順治、康熙)不是政治腐敗、閹黨橫行，便是社會(huì)動(dòng)蕩、兵荒馬亂，因此，在我們驚嘆《天工開物》的驚人成就的同時(shí)，更嘆服作者對(duì)科學(xué)的執(zhí)著追求和超人的毅力。宋應(yīng)星畫像宋應(yīng)星生于1587年(明神宗萬歷十五年)卒于約1666年(152

宋應(yīng)星的成就就是建立在對(duì)先人的光榮感、自豪感和責(zé)任感上的。他既有繼承，又有批判、有創(chuàng)新。他繼承的是古代文明之精粹，批判那些反科學(xué)的．諸如神鬼學(xué)、點(diǎn)金術(shù)、煉丹術(shù)之類的糟粕；他創(chuàng)新的不僅是一些農(nóng)業(yè)及手工業(yè)的技術(shù)手段，更重要的是留給后人以再創(chuàng)造的好學(xué)思想和精神驅(qū)動(dòng)力！宋應(yīng)星的成就就是建立在對(duì)先人的光榮感、自豪感和責(zé)任感上的。153近代元素發(fā)現(xiàn)史“火焰空氣”藥店里的學(xué)徒——卡爾．舍勒瑞典科學(xué)家卡爾·威廉·舍勒，他十四歲那年被送到包赫開設(shè)的藥店當(dāng)學(xué)徒。到十九年后，瑞典科學(xué)院選他當(dāng)院士的時(shí)候，他還是外省一家藥店的普通實(shí)驗(yàn)員，仍舊同少年時(shí)代一樣，要把微薄的薪水，大部分花費(fèi)在書籍和化學(xué)試劑上。

卡爾．舍勒１７４２－１７８６近代元素發(fā)現(xiàn)史卡爾．舍勒154

火為什么會(huì)熄滅如果給點(diǎn)燃的蠟燭罩上一個(gè)玻璃罩，蠟燭燃燒一會(huì)兒就熄滅了，如果把玻璃罩內(nèi)的空氣全部抽掉，蠟燭立即熄滅；鐵匠煉鐵時(shí)，用風(fēng)箱鼓進(jìn)空氣，火會(huì)燒得更旺。燃燒的物質(zhì)為什么需要空氣呢？舍勒對(duì)燃燒產(chǎn)生了濃厚的興趣?；馂槭裁磿?huì)熄滅155

五分之一的空氣哪里去了？為什么剩下的五分之四空氣不能燃燒？五分之一的空氣哪里去了？156

“死空氣”和“活空氣”

無論什么東西，也不愿意在這種空氣里燃燒。蠟燭會(huì)滅，好象有個(gè)隱身人把它吹滅似的。燒紅的炭會(huì)冷卻。燃著的細(xì)劈柴會(huì)立即熄掉，好象叫水澆了一樣。甚至易于燃燒的磷，到了這種空氣里也不肯著火。有幾只老鼠，被舍勒關(guān)到充滿了這中死空氣的罐里，立刻窒息而死。然而這中死空氣也是透明、無臭、無味，和普通空氣一樣?！八揽諝狻焙汀盎羁諝狻?57“火焰空氣”的制取—加熱黑火藥“火焰空氣”的制取158

不可捉摸的燃素

那時(shí)候，在化學(xué)家中間流傳著一種學(xué)說，據(jù)說一種物質(zhì)只在它含有許多特殊的易燃物質(zhì)——燃素時(shí)，才能燃燒。

至于燃素是什么東西，誰也說不清楚。有人想，燃素很象氣體，又有人說，燃素看不見，也不能單獨(dú)地弄到手，因?yàn)樗荒塥?dú)立存在，永遠(yuǎn)得和別種物質(zhì)結(jié)合在一起。不可捉摸的燃素159可憐的舍勒-燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄籠。他最終簡單的解釋為：一種物質(zhì)燃燒時(shí)，從它里面析出的燃素會(huì)和“火焰空氣“化合，而這種看不見的的化合物是這樣容易揮發(fā)，簡直可以悄悄的滲透玻璃，像水滲過篩子一樣。可憐的舍勒-燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄160

第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友

“火焰空氣”是由三位科學(xué)家差不多同時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

舍勒發(fā)現(xiàn)最早。一兩年以后，對(duì)舍勒的工作毫無所知的英國人普里斯特利（英國自然科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了許多氣體：CO2、NH3、HCl）也查出了“火焰空氣”。又過了幾個(gè)月，拉瓦錫從普里斯特利那兒聽說有種氣體，蠟燭在里面會(huì)燃燒得很亮。結(jié)果他就根據(jù)這點(diǎn)模糊的暗示，也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了空氣的復(fù)雜組成。1733-1804第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友1733-1804161

可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能，做出了正確的估計(jì)。

原來拉瓦錫有個(gè)杰出的盟友在工作中出力地幫助了他。

舍勒和普里斯特利也有這樣的盟友，不過他們既不經(jīng)常請(qǐng)教它，也不重視它的勸告。拉瓦錫的主要盟友就是——天平。拉瓦錫可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能162

拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。哪一個(gè)分量更重些？是磷呢，還是燃燒后留下的由磷而來的物質(zhì)？拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。163

抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！164現(xiàn)在的天平現(xiàn)在的天平165

元素名單的刷新磷酸—磷碳酸—碳元素名單的刷新166

四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)167元素發(fā)現(xiàn)史之近代元素發(fā)現(xiàn)史

“火焰空氣”藥店里的學(xué)徒——卡爾．舍勒瑞典科學(xué)家卡爾·威廉·舍勒，他十四歲那年被送到包赫開設(shè)的藥店當(dāng)學(xué)徒。到十九年后，瑞典科學(xué)院選他當(dāng)院士的時(shí)候，他還是外省一家藥店的普通實(shí)驗(yàn)員，仍舊同少年時(shí)代一樣，要把微薄的薪水，大部分花費(fèi)在書籍和化學(xué)試劑上。

卡爾．舍勒１７４２－１７８６元素發(fā)現(xiàn)史之近代元素發(fā)現(xiàn)史卡爾．舍勒168

火為什么會(huì)熄滅如果給點(diǎn)燃的蠟燭罩上一個(gè)玻璃罩，蠟燭燃燒一會(huì)兒就熄滅了，如果把玻璃罩內(nèi)的空氣全部抽掉，蠟燭立即熄滅；鐵匠煉鐵時(shí)，用風(fēng)箱鼓進(jìn)空氣，火會(huì)燒得更旺。燃燒的物質(zhì)為什么需要空氣呢？舍勒對(duì)燃燒產(chǎn)生了濃厚的興趣。火為什么會(huì)熄滅169

五分之一的空氣哪里去了？為什么剩下的五分之四空氣不能燃燒？五分之一的空氣哪里去了？170

“死空氣”和“活空氣”

無論什么東西，也不愿意在這種空氣里燃燒。蠟燭會(huì)滅，好象有個(gè)隱身人把它吹滅似的。燒紅的炭會(huì)冷卻。燃著的細(xì)劈柴會(huì)立即熄掉，好象叫水澆了一樣。甚至易于燃燒的磷，到了這種空氣里也不肯著火。有幾只老鼠，被舍勒關(guān)到充滿了這中死空氣的罐里，立刻窒息而死。然而這中死空氣也是透明、無臭、無味，和普通空氣一樣。“死空氣”和“活空氣”171“火焰空氣”的制取-加熱硝石“火焰空氣”的制取172

不可捉摸的燃素

那時(shí)候，在化學(xué)家中間流傳著一種學(xué)說，據(jù)說一種物質(zhì)只在它含有許多特殊的易燃物質(zhì)——燃素時(shí)，才能燃燒。

至于燃素是什么東西，誰也說不清楚。有人想，燃素很象氣體，又有人說，燃素看不見，也不能單獨(dú)地弄到手，因?yàn)樗荒塥?dú)立存在，永遠(yuǎn)得和別種物質(zhì)結(jié)合在一起。不可捉摸的燃素173

燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄籠。一種物質(zhì)燃燒時(shí)，從它里面析出的燃素會(huì)和“火焰空氣“化合，而這種看不見的的化合物是這樣容易揮發(fā)，簡直可以悄悄的滲透玻璃，像水滲過篩子一樣。燃素學(xué)說的擁護(hù)者最終也沒有突破欄籠。174

第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友

“火焰空氣”是由三位科學(xué)家差不多同時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

舍勒發(fā)現(xiàn)最早。一兩年以后，對(duì)舍勒的工作毫無所知的英國人普里斯特利（英國自然科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了許多氣體：CO2、NH3、HCl）也查出了“火焰空氣”。又過了幾個(gè)月，拉瓦錫從普里斯特利那兒聽說有種氣體，蠟燭在里面會(huì)燃燒得很亮。結(jié)果他就根據(jù)這點(diǎn)模糊的暗示，也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了空氣的復(fù)雜組成。1733-1804第一次的飛躍--拉瓦錫和他的盟友1733-1804175

可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能，做出了正確的估計(jì)。

原來拉瓦錫有個(gè)杰出的盟友在工作中出力地幫助了他。

舍勒和普里斯特利也有這樣的盟友，不過他們既不經(jīng)常請(qǐng)教它，也不重視它的勸告。拉瓦錫的主要盟友就是——天平。拉瓦錫可是三人中只有拉瓦錫一人，對(duì)“火焰空氣”在自然界的真正功能176

拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。哪一個(gè)分量更重些？是磷呢，還是燃燒后留下的由磷而來的物質(zhì)？拉瓦錫也進(jìn)行了密閉燒瓶中燃燒磷的實(shí)驗(yàn)。177

抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！抨擊、嘲笑、反對(duì)，最終接受！178現(xiàn)在的天平現(xiàn)在的天平179

元素名單的刷新磷酸—磷碳酸—碳元素名單的刷新180

四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)四元素學(xué)說的徹底倒臺(tái)181

第二次的飛躍--化學(xué)和電結(jié)合

伏打1745～1827

伽法尼1800年伏打電池研制成功，電解法，作為一項(xiàng)非常特殊的技術(shù)，在新元素發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域掀起一次空前的高潮。那些一般的化學(xué)方法不能得到的元素單質(zhì)，在電流的沖擊下逐漸的顯現(xiàn)出來。第二次的飛躍--化學(xué)和電結(jié)合伏打伽法尼182伏打柱伏打柱燃料電池伏打柱伏打柱燃料電池183化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)課件184

電池有多大的作用？電流能分解水，并且能從金屬鹽溶液中趕出金