化學與我們的生活全解

化學工業(yè)在社會發(fā)展中的作用和地位第一章、緒論第一頁第二頁，共35頁。人類生活的各個方面，社會發(fā)展的各種需要都與化學工業(yè)息息相關(guān)。1、人類生活方面1）從頭到腳2）衣食住行2、從社會發(fā)展化學對于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化具有重要的作用目前人們最關(guān)心的幾個重大問題──環(huán)境的保護、能源的開發(fā)利用、功能材料的研制、生命過程奧秘的探索──都與化學密切相關(guān)總之，化學是一門重要的基礎(chǔ)科學，它在整個自然科學中的關(guān)系和地位，“化學是一門中心科學，它與社會發(fā)展各方面的需要都有密切關(guān)系?！钡诙摰谌摚?5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？

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

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)和完成化學變化的新途徑。為什么化學家稱這門科學為“中心科學”？

農(nóng)業(yè)、電子學、材料學、生物學、藥學、環(huán)境科學、計算機科學、工程學、地質(zhì)學、物理學、冶金學第五頁第六頁，共35頁。什么是化學？化學是重要的基礎(chǔ)科學之一，在與物理學、生物學、天文學等學科的相互滲透中，得到了迅速的發(fā)展，也推動了其它學科和技術(shù)的發(fā)展?；瘜W是認識世界的重要武器--從小到大（從原子、分子到星際空間），從無機到有機（無生命體到有生命體）。化學是研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、變化和應用的科學。世界是由物質(zhì)組成的，化學則是人類用以認識和改造物質(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科，它的成就是社會文明的重要標志。從開始用火的原始社會，到使用各種人造物質(zhì)的現(xiàn)代社會，人類都在享用化學成果。人類的生活能夠不斷提高和改善，化學的貢獻在其中起了重要的作用。

第六頁第七頁，共35頁?；瘜W與人類的關(guān)系21世紀的人類面臨的4個重大問題：資源、能源、環(huán)境、健康化學是一門使人類生活更美好的基礎(chǔ)科學化學提供人類合理使用資源和能源的方法化學使人類豐衣足食化學能保護和改善人類賴以生存的環(huán)境化學是人類使用新材料的源泉化學使人類世界五彩繽紛化學幫助人類延年益壽第七頁第八頁，共35頁?；瘜W與未來21世紀的4大新技術(shù)：新能源、新材料、生物技術(shù)、環(huán)境化學提供人類合理使用能源和創(chuàng)建新能源的方法化學能保護和改善人類賴以生存的環(huán)境化學是人類使用新材料的源泉化學與生物的結(jié)合－分子生物學：生物科學的基礎(chǔ)第八頁第九頁，共35頁。緒論2化學簡史化學的前奏歷史悠久的工藝——制陶冶金化學的興起中國的重大貢獻——火藥和造紙煉丹術(shù)與煉金術(shù)現(xiàn)代化學的興起第九頁第十頁，共35頁。1．化學的萌芽火的使用--人類開始用化學方法認識和改造天然物質(zhì)。掌握了火以后，人類開始熟食；逐步學會了制陶、冶煉；以后又懂得了釀造、染色等等。天然物質(zhì)的化學加工--古代文明的標志。古代化學知識的原始萌發(fā)。第十頁第十一頁，共35頁?；瘜W的前奏火是人類用來發(fā)明工具和創(chuàng)造財富的武器，利用火能夠產(chǎn)生各種各樣化學反應這個特點，人類開始了制陶、冶金、釀造等工藝，進入了廣闊的生產(chǎn)、生活天地。后來，人們又學會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說--物質(zhì)構(gòu)成的原始樸素學說。

公元前4世紀或更早，中國提出了陰陽五行學說，認為萬物是由金、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，希臘也提出了與五行學說類似的火、風、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，偶爾會被火燒著，其中的樹枝都被燒掉了，但粘土不會著火，不但仍舊保留下來，而且變得更堅硬，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，中國開始出現(xiàn)燒制陶器的窯，成為最早生產(chǎn)陶器的國家。陶器的發(fā)明，在制造技術(shù)上是一個重大的突破。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增添了蒸煮的辦法，同時陶制儲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。冶金化學的興起在新石器時代后期，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。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)上改進后，便出現(xiàn)了青銅器。第十六頁第十七頁，共35頁。冶金化學的興起到了公元前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)，推動了當時農(nóng)業(yè)、兵器、金融、藝術(shù)等方面的發(fā)展，把社會文明向前推進了一步。中國在鑄造青銅器上有過很大的成就，如戰(zhàn)國時的編鐘，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。冶金化學的興起世界上最早煉鐵和使用鐵的國家是中國、埃及和印度，中國在春秋時代晚期(公元前6世紀)已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時候用木炭煉鐵，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，當然也用于制造兵器。到了公元前8～前7世紀，歐洲等才相繼進入了鐵器時代。由于鐵比青銅更堅硬，煉鐵的原料也遠比銅礦豐富，在絕大部分地方，鐵器代替了青銅器。東漢弩機

越王勾踐－劍第十八頁第十九頁，共35頁。中國的重大貢獻--火藥和造紙黑火藥是中國古代四大發(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“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著火的藥。火藥的發(fā)明與中國西漢時期的煉丹術(shù)有關(guān)，煉丹的目的是尋求長生不老的藥，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，長時間地用火煉制。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)－化學的雛形。后來在中國出現(xiàn)了煉丹術(shù)，到了公元前2世紀的秦漢時代，煉丹術(shù)已頗為盛行，大致在公元7世紀傳到阿拉伯國家，與古希臘哲學相融合而形成阿拉伯煉丹術(shù)，阿拉伯煉金術(shù)于中世紀傳入歐洲，形成歐洲煉金術(shù)，后逐步演進為近代的化學。煉丹術(shù)的指導思想是深信物質(zhì)能轉(zhuǎn)化，試圖在煉丹爐中人工合成金銀或修煉長生不老之藥。他們有目的的將各類物質(zhì)搭配燒煉，進行實驗。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)造了各種實驗方法，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)當封建社會發(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富，供他們享樂；第二，當他們有了巨大的財富以后，總希望永遠享用下去。于是，便有了長生不老的愿望。例如，秦始皇統(tǒng)一中國以后，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--長生不老藥。煉丹是古人為追求“長生”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。”丹砂化汞所生成的水銀屬于金屬物質(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。煉金家想要點石成金(即用人工方法制造金銀)。他們認為，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，煉金家主觀地認為“黃金”已經(jīng)煉成了。實際上，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。他們從未達到過“點石成金”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)虔誠的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達到，但是他們辛勤的勞動并沒有完全白費。他們是第一批專心致志地探索化學科學奧秘的“化學家”。他們?yōu)榛瘜W學科的建立積累了相當豐富的經(jīng)驗和失敗的教訓，甚至總結(jié)出一些化學反應的規(guī)律。煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學實驗，必定需要大批實驗器具，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)當時的需要，制造出很多化學藥劑、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、化學實驗方法、化學儀器以及煉丹、煉金著作，開挖了化學這門科學的先河。第二十三頁第二十四頁，共35頁。煉丹術(shù)與煉金術(shù)從這些史實可見，煉丹家和煉金家對化學的興起和發(fā)展是有功績的，后世之人決不能因為他們“追求長生不老和點石成金”而嘲弄他們，應該把他們敬為開拓化學科學的先驅(qū)。因此，在英語中化學家(chemist)與煉金術(shù)士(alchemist)兩個名詞極為相近，其真正的含義是“化學源于煉金術(shù)”。第二十四頁第二十五頁，共35頁。2．化學的中興元素的科學概念。16世紀開始，歐洲工業(yè)生產(chǎn)蓬勃興起，推動了醫(yī)藥化學和冶金化學的創(chuàng)立和發(fā)展，使煉金術(shù)轉(zhuǎn)向生活和實際應用，繼而更加注意物質(zhì)化學變化本身的研究。在元素的科學概念建立后（門捷列夫元素周期表），通過對燃燒現(xiàn)象的精密實驗研究，建立了科學的氧化理論和質(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，為化學進一步科學的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。中國對近代化學的貢獻幾乎沒有。第二十五頁第二十六頁，共35頁。近代原子與分子論、無機化學與化學理論體系。近代原子論使當時的化學知識和理論得到了合理的解釋，成為說明化學現(xiàn)象的統(tǒng)一理論。分子假說提出了，建立了原子分子學說，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化學的體系，并且與原子分子學說一起形成化學理論體系?；瘜W分析的出現(xiàn)。通過對礦物的分析，發(fā)現(xiàn)了許多新元素，加上對原子分子學說的實驗驗證，經(jīng)典性的化學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。有機化學的形成。草酸和尿素的合成、原子價概念的產(chǎn)生、苯的六環(huán)結(jié)構(gòu)和碳價鍵四面體等學說的創(chuàng)立、酒石酸拆分成旋光異構(gòu)體，以及分子的不對稱性等等的發(fā)現(xiàn)，導致有機化學結(jié)構(gòu)理論的建立，使人們對分子本質(zhì)的認識更加深入，并奠定了有機化學的基礎(chǔ)。物理化學的誕生。19世紀下半葉，熱力學等物理學理論引入化學之后，不僅澄清了化學平衡和反應速率的概念，而且可以定量地判斷化學反應中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向和條件。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學和化學動力學的理論基礎(chǔ)。物理化學的誕生，把化學從理論上提高到一個新的水平。第二十七頁第二十八頁，共35頁。3．二十世紀的化學化學是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學，實驗與理論一直是化學研究中相互依賴、彼此促進的兩個方面。進入20世紀以后，由于受到自然科學及其他學科發(fā)展的影響，并廣泛地應用了當代科學的理論、技術(shù)和方法，化學在認識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、合成和測試等方面都有了長足的進展，而且在理論方面取得了許多重要成果。在無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大分支學科的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的化學分支學科。近代物理的理論和技術(shù)、數(shù)學方法及計算機技術(shù)在化學中的應用，對現(xiàn)代化學的發(fā)展起了很大的推動作用。19世紀末，電子、X射線和放射性的發(fā)現(xiàn)為化學在20世紀的重大進展創(chuàng)造了條件。第二十八頁第二十九頁，共35頁。現(xiàn)代化學的興起19世紀末，物理學上出現(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