化學(xué)與我們的生活全解

化學(xué)工業(yè)在社會(huì)發(fā)展中的作用和地位第一章、緒論第一頁第二頁，共35頁。人類生活的各個(gè)方面，社會(huì)發(fā)展的各種需要都與化學(xué)工業(yè)息息相關(guān)。1、人類生活方面1）從頭到腳2）衣食住行2、從社會(huì)發(fā)展化學(xué)對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化具有重要的作用目前人們最關(guān)心的幾個(gè)重大問題──環(huán)境的保護(hù)、能源的開發(fā)利用、功能材料的研制、生命過程奧秘的探索──都與化學(xué)密切相關(guān)總之，化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)科學(xué)，它在整個(gè)自然科學(xué)中的關(guān)系和地位，“化學(xué)是一門中心科學(xué)，它與社會(huì)發(fā)展各方面的需要都有密切關(guān)系?！钡诙摰谌?，共35頁。第三頁第四頁，共35頁。第四頁第五頁，共35頁。緒論1什么是化學(xué)？

化學(xué)是以研究物質(zhì)的化學(xué)變化為主的科學(xué)?；瘜W(xué)是一門實(shí)用的、中心的和創(chuàng)造性的科學(xué)?；瘜W(xué)家做什么？

研究自然界并試圖了解她；創(chuàng)造自然界不存在的新物質(zhì)和完成化學(xué)變化的新途徑。為什么化學(xué)家稱這門科學(xué)為“中心科學(xué)”？

農(nóng)業(yè)、電子學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、冶金學(xué)第五頁第六頁，共35頁。什么是化學(xué)？化學(xué)是重要的基礎(chǔ)科學(xué)之一，在與物理學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的相互滲透中，得到了迅速的發(fā)展，也推動(dòng)了其它學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展。化學(xué)是認(rèn)識(shí)世界的重要武器--從小到大（從原子、分子到星際空間），從無機(jī)到有機(jī)（無生命體到有生命體）?；瘜W(xué)是研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、變化和應(yīng)用的科學(xué)。世界是由物質(zhì)組成的，化學(xué)則是人類用以認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)世界的主要方法和手段之一，它是一門歷史悠久而又富有活力的學(xué)科，它的成就是社會(huì)文明的重要標(biāo)志。從開始用火的原始社會(huì)，到使用各種人造物質(zhì)的現(xiàn)代社會(huì)，人類都在享用化學(xué)成果。人類的生活能夠不斷提高和改善，化學(xué)的貢獻(xiàn)在其中起了重要的作用。

第六頁第七頁，共35頁。化學(xué)與人類的關(guān)系21世紀(jì)的人類面臨的4個(gè)重大問題：資源、能源、環(huán)境、健康化學(xué)是一門使人類生活更美好的基礎(chǔ)科學(xué)化學(xué)提供人類合理使用資源和能源的方法化學(xué)使人類豐衣足食化學(xué)能保護(hù)和改善人類賴以生存的環(huán)境化學(xué)是人類使用新材料的源泉化學(xué)使人類世界五彩繽紛化學(xué)幫助人類延年益壽第七頁第八頁，共35頁?；瘜W(xué)與未來21世紀(jì)的4大新技術(shù)：新能源、新材料、生物技術(shù)、環(huán)境化學(xué)提供人類合理使用能源和創(chuàng)建新能源的方法化學(xué)能保護(hù)和改善人類賴以生存的環(huán)境化學(xué)是人類使用新材料的源泉化學(xué)與生物的結(jié)合－分子生物學(xué)：生物科學(xué)的基礎(chǔ)第八頁第九頁，共35頁。緒論2化學(xué)簡(jiǎn)史化學(xué)的前奏歷史悠久的工藝——制陶冶金化學(xué)的興起中國(guó)的重大貢獻(xiàn)——火藥和造紙煉丹術(shù)與煉金術(shù)現(xiàn)代化學(xué)的興起第九頁第十頁，共35頁。1．化學(xué)的萌芽火的使用--人類開始用化學(xué)方法認(rèn)識(shí)和改造天然物質(zhì)。掌握了火以后，人類開始熟食；逐步學(xué)會(huì)了制陶、冶煉；以后又懂得了釀造、染色等等。天然物質(zhì)的化學(xué)加工--古代文明的標(biāo)志。古代化學(xué)知識(shí)的原始萌發(fā)。第十頁第十一頁，共35頁?；瘜W(xué)的前奏火是人類用來發(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。后來，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。第十一頁第十二頁，共35頁。古代原子論陰陽五行學(xué)說--物質(zhì)構(gòu)成的原始樸素學(xué)說。

公元前4世紀(jì)或更早，中國(guó)提出了陰陽五行學(xué)說，認(rèn)為萬物是由金、木、水、火、土五種基本物質(zhì)組合而成的，而五行則是由陰陽二氣相互作用而成的。四元素說和古代原子論--公元前4世紀(jì)，希臘也提出了與五行學(xué)說類似的火、風(fēng)、土、水四元素說和古代原子論。這些樸素的元素思想，即為物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其變化理論的萌芽。第十二頁第十三頁，共35頁。歷史悠久的工藝--制陶陶器是什么時(shí)候產(chǎn)生的，已很難考證。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縫，往往在容器的內(nèi)外抹上一層粘土。這些容器在使用過程中，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，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，人們干脆不再用樹枝做骨架，開始有意識(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，放在太陽光底下曬干，最后架在篝火上燒制成最初的陶器。第十三頁第十四頁，共35頁。歷史悠久的工藝—制陶大約距今1萬年以前，中國(guó)開始出現(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)。它使人們處理食物時(shí)增添了蒸煮的辦法，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，特別是定居下來從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人們更是離不開陶器。第十四頁第十五頁，共35頁。歷史悠久的工藝—制陶古代制陶現(xiàn)代民間制陶第十五頁第十六頁，共35頁。冶金化學(xué)的興起在新石器時(shí)代后期，人類開始使用金屬代替石器制造工具。使用得最多的是紅銅。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。第十六頁第十七頁，共35頁。冶金化學(xué)的興起到了公元前3000～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，鑄造起來就比較容易了。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。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。中國(guó)在鑄造青銅器上有過很大的成就，如戰(zhàn)國(guó)時(shí)的編鐘，稱得上古代在音樂上的偉大創(chuàng)造。西周水鼎

曾侯乙編鐘

第十七頁第十八頁，共35頁。冶金化學(xué)的興起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～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。東漢弩機(jī)

越王勾踐－劍第十八頁第十九頁，共35頁。中國(guó)的重大貢獻(xiàn)--火藥和造紙黑火藥是中國(guó)古代四大發(fā)明之一。為什么要把它叫做“黑火藥”呢？這還要從它所用的原料談起?；鹚幍娜N原料是硫磺、硝石(硝酸鉀)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，但是這個(gè)“藥”字又怎樣理解呢？原來，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。火藥的發(fā)明與中國(guó)西漢時(shí)期的煉丹術(shù)有關(guān)，煉丹的目的是尋求長(zhǎng)生不老的藥，在煉丹的原料中，就有硫磺和硝石。煉丹的方法是把硫磺和硝石放在煉丹爐中，長(zhǎng)時(shí)間地用火煉制。在許多次煉丹過程中，曾出現(xiàn)過一次又一次地著火和爆炸現(xiàn)象，經(jīng)過這樣多次試驗(yàn)終于找到了配制火藥的方法。第十九頁第二十頁，共35頁。煉丹術(shù)煉丹術(shù)－化學(xué)的雛形。后來在中國(guó)出現(xiàn)了煉丹術(shù)，到了公元前2世紀(jì)的秦漢時(shí)代，煉丹術(shù)已頗為盛行，大致在公元7世紀(jì)傳到阿拉伯國(guó)家，與古希臘哲學(xué)相融合而形成阿拉伯煉丹術(shù)，阿拉伯煉金術(shù)于中世紀(jì)傳入歐洲，形成歐洲煉金術(shù)，后逐步演進(jìn)為近代的化學(xué)。煉丹術(shù)的指導(dǎo)思想是深信物質(zhì)能轉(zhuǎn)化，試圖在煉丹爐中人工合成金銀或修煉長(zhǎng)生不老之藥。他們有目的的將各類物質(zhì)搭配燒煉，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為此涉及了研究物質(zhì)變化用的各類器皿，如升華器、蒸餾器、研缽等，也創(chuàng)造了各種實(shí)驗(yàn)方法，如研磨、混合、溶解、潔凈、灼燒、熔融、升華、密封等。第二十頁第二十一頁，共35頁。煉丹術(shù)與煉金術(shù)當(dāng)封建社會(huì)發(fā)展到一定的階段，皇帝和貴族自然而然地產(chǎn)生了兩種奢望：第一是希望掌握更多的財(cái)富，供他們享樂；第二，當(dāng)他們有了巨大的財(cái)富以后，總希望永遠(yuǎn)享用下去。于是，便有了長(zhǎng)生不老的愿望。例如，秦始皇統(tǒng)一中國(guó)以后，不但讓徐福等人出海尋找，還召集了一大幫方士(煉丹家)日日夜夜為他煉制丹砂--長(zhǎng)生不老藥。煉丹是古人為追求“長(zhǎng)生”而煉制丹藥的方術(shù)。丹即指丹砂或稱硫化汞，是硫與汞（水銀）的無機(jī)化合物，因呈紅色，陶弘景故謂“丹砂即朱砂也。”丹砂與草木不同，不但燒而不燼，而且“燒之愈久，變化愈妙?！钡ど盎傻乃y屬于金屬物質(zhì)，但卻呈液體狀態(tài)，具有金屬的光澤而又不同于五金（金、銀、銅、鐵、錫）的“形質(zhì)頑狠，至性沉滯。”。第二十一頁第二十二頁，共35頁。煉金家想要點(diǎn)石成金(即用人工方法制造金銀)。他們認(rèn)為，可以通過某種手段把銅、鉛、錫、鐵等賤金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻?、銀等貴金屬。像希臘的煉金家就把銅、鉛、錫、鐵熔化成一種合金，然后把它放入多硫化鈣溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一層硫化錫，它的顏色酷似黃金(現(xiàn)在，金黃色的硫化錫被稱為金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。這祥，煉金家主觀地認(rèn)為“黃金”已經(jīng)煉成了。實(shí)際上，這種僅從表面顏色而不從本質(zhì)來判斷物質(zhì)變化的方法，是自欺欺人。他們從未達(dá)到過“點(diǎn)石成金”的目的。煉丹術(shù)與煉金術(shù)第二十二頁第二十三頁，共35頁。煉丹術(shù)與煉金術(shù)虔誠(chéng)的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達(dá)到，但是他們辛勤的勞動(dòng)并沒有完全白費(fèi)。他們是第一批專心致志地探索化學(xué)科學(xué)奧秘的“化學(xué)家”。他們?yōu)榛瘜W(xué)學(xué)科的建立積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)，甚至總結(jié)出一些化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律。煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，必定需要大批實(shí)驗(yàn)器具，于是，他們發(fā)明了蒸餾器、熔化爐、加熱坩堝、燒杯及過濾裝置等。他們還根據(jù)當(dāng)時(shí)的需要，制造出很多化學(xué)藥劑、有用的合金或治病的藥，其中很多都是今天常用的酸、堿和鹽。為了把試驗(yàn)的方法和經(jīng)過記錄下來，他們還創(chuàng)造了許多技術(shù)名詞，寫下了許多著作。正是這些理論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法、化學(xué)儀器以及煉丹、煉金著作，開挖了化學(xué)這門科學(xué)的先河。第二十三頁第二十四頁，共35頁。煉丹術(shù)與煉金術(shù)從這些史實(shí)可見，煉丹家和煉金家對(duì)化學(xué)的興起和發(fā)展是有功績(jī)的，后世之人決不能因?yàn)樗麄儭白非箝L(zhǎng)生不老和點(diǎn)石成金”而嘲弄他們，應(yīng)該把他們敬為開拓化學(xué)科學(xué)的先驅(qū)。因此，在英語中化學(xué)家(chemist)與煉金術(shù)士(alchemist)兩個(gè)名詞極為相近，其真正的含義是“化學(xué)源于煉金術(shù)”。第二十四頁第二十五頁，共35頁。2．化學(xué)的中興元素的科學(xué)概念。16世紀(jì)開始，歐洲工業(yè)生產(chǎn)蓬勃興起，推動(dòng)了醫(yī)藥化學(xué)和冶金化學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展，使煉金術(shù)轉(zhuǎn)向生活和實(shí)際應(yīng)用，繼而更加注意物質(zhì)化學(xué)變化本身的研究。在元素的科學(xué)概念建立后（門捷列夫元素周期表），通過對(duì)燃燒現(xiàn)象的精密實(shí)驗(yàn)研究，建立了科學(xué)的氧化理論和質(zhì)量守恒定律，隨后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律，為化學(xué)進(jìn)一步科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。中國(guó)對(duì)近代化學(xué)的貢獻(xiàn)幾乎沒有。第二十五頁第二十六頁，共35頁。近代原子與分子論、無機(jī)化學(xué)與化學(xué)理論體系。近代原子論使當(dāng)時(shí)的化學(xué)知識(shí)和理論得到了合理的解釋，成為說明化學(xué)現(xiàn)象的統(tǒng)一理論。分子假說提出了，建立了原子分子學(xué)說，為物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究奠定了基礎(chǔ)。門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律后，不僅初步形成了無機(jī)化學(xué)的體系，并且與原子分子學(xué)說一起形成化學(xué)理論體系?；瘜W(xué)分析的出現(xiàn)。通過對(duì)礦物的分析，發(fā)現(xiàn)了許多新元素，加上對(duì)原子分子學(xué)說的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)典性的化學(xué)分析方法也有了自己的體系。第二十六頁第二十七頁，共35頁。有機(jī)化學(xué)的形成。草酸和尿素的合成、原子價(jià)概念的產(chǎn)生、苯的六環(huán)結(jié)構(gòu)和碳價(jià)鍵四面體等學(xué)說的創(chuàng)立、酒石酸拆分成旋光異構(gòu)體，以及分子的不對(duì)稱性等等的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的建立，使人們對(duì)分子本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深入，并奠定了有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)。物理化學(xué)的誕生。19世紀(jì)下半葉，熱力學(xué)等物理學(xué)理論引入化學(xué)之后，不僅澄清了化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的概念，而且可以定量地判斷化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向和條件。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。物理化學(xué)的誕生，把化學(xué)從理論上提高到一個(gè)新的水平。第二十七頁第二十八頁，共35頁。3．二十世紀(jì)的化學(xué)化學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)與理論一直是化學(xué)研究中相互依賴、彼此促進(jìn)的兩個(gè)方面。進(jìn)入20世紀(jì)以后，由于受到自然科學(xué)及其他學(xué)科發(fā)展的影響，并廣泛地應(yīng)用了當(dāng)代科學(xué)的理論、技術(shù)和方法，化學(xué)在認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、合成和測(cè)試等方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，而且在理論方面取得了許多重要成果。在無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)四大分支學(xué)科的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的化學(xué)分支學(xué)科。近代物理的理論和技術(shù)、數(shù)學(xué)方法及計(jì)算機(jī)技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。19世紀(jì)末，電子、X射線和放射性的發(fā)現(xiàn)為化學(xué)在20世紀(jì)的重大進(jìn)展創(chuàng)造了條件。第二十八頁第二十九頁，共35頁?，F(xiàn)代化學(xué)的興起19世紀(jì)末，物理學(xué)上出現(xiàn)了三大發(fā)現(xiàn)，即X射線、放射性和電子。這些新發(fā)現(xiàn)猛