第一章醫(yī)用化學(xué)基礎(chǔ)緒論

第一章緒論

------化學(xué)及其發(fā)展史劉丹（一）、化學(xué)溯源

化學(xué)的歷史淵源非常古老，在原始社會，人類生活在這個不停運動、不斷變化的物質(zhì)世界中，大自然的許多化學(xué)現(xiàn)象，如森林失火、動植物腐爛、空氣和水對許多東西的侵蝕，不斷地刺激著人類的感官，一次復(fù)一次地印入人類的腦海，人類不再局限于通過自己的本能活動來適應(yīng)外界環(huán)境的變化，而開始依靠集體的力量來與自然界作斗爭，人類就是在這種斗爭的進程中，在贏得自己的生存和發(fā)展的基礎(chǔ)上，孕育了包括化學(xué)在內(nèi)的自然科學(xué)的萌芽，為世界文明奠定了最初的理論基礎(chǔ)火的發(fā)現(xiàn)為進行化學(xué)操作最早打開了方便之門，原始人借助于火，學(xué)會了用泥土、銅、青銅或其他易于獲取的物質(zhì)來制作器具。這一時期沒有文字記載，后人只能通過對原始人制造的武器、器皿進行分析，才能推測出他們所使用的制取方法和材料。文字的采用使一些化學(xué)制取方法留下了比較準確的記載。隨著文明的發(fā)展以及各種工藝技術(shù)的發(fā)明和改進，許許多多化學(xué)物體已為人所利用，可是，人們總是只關(guān)心最后的成品及其用途。只有工匠本人才關(guān)心產(chǎn)品制作方法。這些工匠中的大多數(shù)，出于一種仿佛幾已成為人類天性的本能，為自己及其子孫后代的利益，將手藝絕不外傳。他們只靠口頭傳授來培養(yǎng)后人，因而極少留下工藝過程的文字記載。所以后人也只能根據(jù)對各個古文明時期制造和使用的各種器具的分析，來了解他們使用的方法。在這方面，考古學(xué)家掌握的各種情況都說明，現(xiàn)在稱為化學(xué)的這門學(xué)問是和人類歷史一樣悠久的，但也表明史前時期和古文明時期的化學(xué)純粹是經(jīng)驗的產(chǎn)物，決不能算是一門科學(xué)。

千萬年間，隨著史前人類文明雛型的緩緩發(fā)展，火的應(yīng)用逐漸使人能擁有日益增多的武器和工具，從而帶來了新的進步。

在火的使用和制陶技術(shù)中，包含一些化學(xué)知識的萌芽。但古代工匠甚至沒有想到冶煉金屬是一種化學(xué)工作，也不認為這種工作與他一生的其他活動有什么不同。然而，新的發(fā)現(xiàn)一旦出現(xiàn)，立即就會加入文明技術(shù)進程，最終成為古代科學(xué)陶器的出現(xiàn)是應(yīng)該算是化學(xué)知識萌芽的較早開端。但古代文明至今保存得最好的器物要算是金屬制品了。這種情況非常普遍，以致形成一種慣例：石器時代之后的人類發(fā)展時代，都用銅、青銅或鐵器等名稱表示。甚至連古代人也有類似的觀念，只不過他們通常認為文明在逐漸衰退，是從原始的黃金時代退化到了銅器和鐵器的時代。在巴比倫人那里，神祗和行星都分別和各種金屬聯(lián)系在一起。

考古學(xué)的發(fā)現(xiàn)表明，人類最早使用的，都是一些天然金屬。從埃及和美索不達米亞最古老的墓葬中，就發(fā)現(xiàn)了銅和金。盡管這些金屬可能是在許多不同地區(qū)各自被人發(fā)現(xiàn)和得到使用的，但由于各個民族甚至在有文字記載之前就已開辟了貿(mào)易通道，所以，各種金屬在文明國家間的輾轉(zhuǎn)運送，對古代世界的文明交流無疑起了頗為重要的作用。

繼天然的使用之后，接踵而來的巨大進步是發(fā)明了從礦石中提煉金屬的方法。史前時代定居于伊朗南部的蘇美爾人，大約很早以前就在這里發(fā)現(xiàn)了用木柴加熱來熔煉銅的方法。由于沒有設(shè)法將所有的礦石進行精選，所以在把銅礦石和錫礦石混合熔煉時，自然很快發(fā)現(xiàn)了青銅。青銅與銅相比，硬度高，熔點低，這使它一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就得到廣泛的應(yīng)用。除金屬外，古代人還使用過大量的其他化學(xué)物質(zhì)。釉料在遠古時期就已配制成功，后來逐漸改進，成為真正的玻璃。青金石最初可能產(chǎn)于巴比倫，是一種貴重商品，經(jīng)過自由轉(zhuǎn)運輸入埃及，埃及人把它視為金屬。巴比倫還制成了人造青金石，還有“埃及藍”，這是一種鈣和銅的混合硅酸鹽，在整個古代世界，甚至直到羅馬時代，都很馳名，當時的建筑師維持魯維斯就描述過它的制備方法。

（二）化學(xué)發(fā)展史

自從有了人類，化學(xué)便與人類結(jié)下了不解之緣。鉆木取火，用火燒煮食物，燒制陶器，冶煉青銅器和鐵器，都是化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。正是這些應(yīng)用，極大地促進了當時社會生產(chǎn)力的發(fā)展，成為人類進步的標志。今天，化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，在科學(xué)技術(shù)和社會生活的方方面面正起著越來越大的作用。從古至今，伴隨著人類社會的進步，化學(xué)歷史的發(fā)展經(jīng)歷了哪些時期呢？煉丹術(shù)和醫(yī)藥化學(xué)時期。從公元前1500年到公元1650年，煉丹術(shù)士和煉金術(shù)士們，在皇宮、在教堂、在自己的家里、在深山老林的煙熏火燎中，為求得長生不老的仙丹，為求得榮華富貴的黃金，開始了最早的化學(xué)實驗。記載、總結(jié)煉丹術(shù)的書籍，在中國、阿拉伯、埃及、希臘都有不少。這一時期積累了許多物質(zhì)間的化學(xué)變化，為化學(xué)的進一步發(fā)展準備了豐富的素材。這是化學(xué)史上令我們驚嘆的雄渾的一幕。后來，煉丹術(shù)、煉金術(shù)幾經(jīng)盛衰，使人們更多地看到了它荒唐的一面。化學(xué)方法轉(zhuǎn)而在醫(yī)藥和冶金方面得到了正當發(fā)揮。在歐洲文藝復(fù)興時期，出版了一些有關(guān)化學(xué)的書籍，第一次有了“化學(xué)”這個名詞。英語的chemistry起源于alchemy，即煉金術(shù)。chemist至今還保留著兩個相關(guān)的含義：化學(xué)家和藥劑師。這些可以說是化學(xué)脫胎于煉金術(shù)和制藥業(yè)的文化遺跡了。定量化學(xué)時期，既近代化學(xué)時期。

1775年前后，拉瓦錫用定量化學(xué)實驗闡述了燃燒的氧化學(xué)說，開創(chuàng)了定量化學(xué)時期。這一時期建立了不少化學(xué)基本定律，提出了原子學(xué)說，發(fā)現(xiàn)了元素周期律，發(fā)展了有機結(jié)構(gòu)理論。所有這一切都為現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

科學(xué)相互滲透時期，既現(xiàn)代化學(xué)時期。

二十世紀初，量子論的發(fā)展使化學(xué)和物理學(xué)有了共同的語言，解決了化學(xué)上許多懸而未決的問題；另一方面，化學(xué)又向生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)等學(xué)科滲透，使蛋白質(zhì)、酶的結(jié)構(gòu)問題得到逐步的解決。中國的化學(xué)史

中國的化學(xué)史當然也是毫不遜色的。大約５０００－１１０００年前，我們已會制作陶器，３０００多年前的商朝已有高度精美的青銅器，造紙、磁器、火藥更是化學(xué)史上的偉大發(fā)明。在十六、十七世紀時，中國算得上是世界最先進的國家?！盎瘜W(xué)”二字我國在１８５６年開始使用。最早出現(xiàn)在英國傳教士韋廉臣在1856年出版的《格物探原》一書中。

中國化學(xué)史上的“世界第一”

1.公元前100年中國發(fā)明造紙術(shù)。公元105年東漢蔡倫總結(jié)并推廣了紙技術(shù)，而歐洲人還在用羊皮抄書呢！

2.公元700--800年唐朝孫思邈在《伏硫磺法》中歸早記載了黑火藥的三組分（硝酸鉀、硫磺和木炭）?；鹚幱?3世紀傳入阿拉伯，14世紀才傳入歐洲。

3.公元前200--后400年中國煉丹術(shù)興起。魏伯陽的《周易參同契》和葛洪的《抱撲子》記錄了汞、鉛、金、硫等元素和數(shù)十藥物的性狀與配制。公元750年中國煉丹太傳入阿拉伯。

4.公元800年唐朝茅華是世界上第一們發(fā)現(xiàn)氧氣的人。他比英國的普利斯特里（1774年）和瑞典的舍勒（1773年）氧氣約早1000年。

5.我國是"纖維之王"----蠶絲的故鄉(xiāng)。公元前2000年中國己經(jīng)養(yǎng)蠶。公元200年養(yǎng)蠶技術(shù)傳入日本。

6.公元前600年中國已掌握冶鐵技術(shù)，比歐洲早1900多年。公元前200年，中國煉出了球墨鑄鐵，比英美領(lǐng)先2000年。

7.1000多年前中國就能煉鋅，早于歐洲400年。

8.公元前2000年中國已會熔鑄紅銅。公元前1700年中國已開始冶鑄青銅。公元900多年我國的膽水浸銅法是世界上最早的濕法冶金技術(shù)（置換法）。

9.1700多年前，中國已能煉鉛及銅鉛合金。

10.公元前8000--6000年中國已制造陶器。公元200年中國比較成熟地掌握了制瓷技術(shù)。

11.3000多年前我國已利用天然染料染色。

12.我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)漆料和制作漆器的國家，約有7000年歷史。

13.公元前4000--3000年中國已會釀造酒。公元前1000年我國已掌握制曲技術(shù)，比歐洲的"淀粉發(fā)酵法"制造酒精早2000多年。

14.3000多年前，我們祖先發(fā)現(xiàn)石油。古書載"澤中有火"即指地下流出石油溢到水面而燃燒。宋朝沈括所著《夢溪筆談》第一次記載石油的用途，并預(yù)言："此物必大行于世"。

15.世界上最早開發(fā)和利用天然氣的是中國的四川省邛和陜西省鴻門兩地。

16.我國祖先很早冰肝使用木炭和石炭（又叫黑炭，即煤），而歐洲人16世紀才開始利用煤。

17.1939年，中國化工專家侯德榜提出"聯(lián)合制堿法"，1939年侯德榜完成了世界上第一部純堿工業(yè)專著《制堿》。

18.1965年，我國在世界上第一個用人工的方法合成活性蛋白質(zhì)--結(jié)晶牛胰島素。(由于署名原因，諾貝爾化學(xué)獎與國人擦肩而過)

19.七十年代，中國獨創(chuàng)無氰電鍍新工藝取代有毒的氰法電鍍，是世界電鍍史上的創(chuàng)舉。

20.1977年我國在山東發(fā)現(xiàn)了迄今為止的世界上最大的金剛石--常林鉆石。

21.全世界海鹽產(chǎn)量5000萬噸，其中我國生產(chǎn)1300多萬噸，居世界第一。早在3000多年前，我國就采用海水煮鹽了，是世界上制鹽最早的國家。

22.世界上已知的140多種有用礦，我國都有。是世界上冶煉礦產(chǎn)最早的國家。

二、化學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系16世紀就提出制造藥物來醫(yī)治疾病1800年，Davy發(fā)現(xiàn)了N2O的麻醉作用后來有更多更好的麻醉藥被應(yīng)用于臨床1932年，Domagk發(fā)現(xiàn)一種偶氮胺染料可以治療細菌性敗血癥此后，制備了許多新型的磺胺藥物，開創(chuàng)了今天的抗生素領(lǐng)域

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)于化學(xué)的關(guān)系更加密切。（1）體內(nèi)許多生理、病理現(xiàn)象，如消化、呼吸、排泄等都包含復(fù)雜的化學(xué)變化。人體的基本營養(yǎng)物質(zhì)糖、脂肪、蛋白質(zhì)、無機鹽等的代謝同樣也遵循化學(xué)的基本原理和規(guī)律。（2）在疾病診斷、治療過程中，需要進行化驗和用藥，如測定血、尿等生物標本中某些成分的含量，所用藥物講究其結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、純度等對藥理作用、毒副作用的影響以及藥物間的配伍。（3）在衛(wèi)生監(jiān)督、疾病預(yù)防等方面，如飲水分析、食品檢驗、環(huán)境監(jiān)測等都需要化學(xué)。

隨著科技的進步，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)逐漸發(fā)展到了分子層次，化學(xué)的研究成果對此起了重要的推動作用。（一）物質(zhì)的變化和性質(zhì)

1．物質(zhì)的變化：物理變化：沒有生成其他物質(zhì)的變化。化學(xué)變化：生成了其他物質(zhì)的變化?；瘜W(xué)變化和物理變化常常同時發(fā)生。物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時一定伴隨物理變化；而發(fā)生物理變化，不一定同時發(fā)生化學(xué)變化。物質(zhì)的三態(tài)變化（固、液、氣）是物理變化。物質(zhì)發(fā)生物理變化時只是分子間的間隔發(fā)生變化，而分子本身沒有發(fā)生變化；發(fā)生化學(xué)變化時，分子被破壞，分子本身發(fā)生變化?；瘜W(xué)變化的特征：生成了其他物質(zhì)的變化。2．物質(zhì)的性質(zhì)(描述性質(zhì)的語句中常有“能……”“可以……”等字)物理性質(zhì):顏色、狀態(tài)、氣味、熔點、沸點、硬度、密度、溶解性?；瘜W(xué)性質(zhì):通過化學(xué)變化表現(xiàn)出的性質(zhì)。如還原性、氧化性、酸性、堿性、可燃性、熱穩(wěn)定性。元素的化學(xué)性質(zhì)跟原子的最外層電子數(shù)關(guān)系最密切。原子的最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)性質(zhì)。（二）物質(zhì)的分類物質(zhì)種類：混合物、純凈物純凈物：單質(zhì)、化合物單質(zhì)：金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、稀有氣體化合物：無機物、有機物無機物：氧化物、酸、堿、鹽（氧化物：酸性、堿性、其他）有機物：如酒精C2H5OH（三）分子、原子、離子、元素和化學(xué)式元素：具有相同核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類原子總稱元素。原子的核電荷數(shù)(即核內(nèi)質(zhì)子數(shù))決定原子或離子的元素種類。①大部分單個的元素符號表示：一種元素、該元素的一個原子、一種單質(zhì)但HNOCl等符號不能表示單質(zhì)，它們的單質(zhì)是：H2N2O2Cl2②地殼中元素按質(zhì)量分數(shù)由多至少前四位是：O氧Si硅Al鋁Fe鐵。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。③化學(xué)的“語法”:“某分子”由“某原子構(gòu)成”“某物質(zhì)”由“某元素組成”或“某某分子構(gòu)成”（金屬單質(zhì)、稀有氣體講由某原子直接構(gòu)成）例：水由氫元素和氧元素組成，水由水分子構(gòu)成。1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成

元素、物質(zhì)都是宏觀概念，只表示種類，不表示個數(shù)。不能說“水是由二個氫元素和一個氧元素組成”④具有相同核電荷數(shù)的粒子不一定是同種元素，下列粒子有相同的核電荷數(shù)：

⑴H２和He⑵CO、N２和Si⑶O２、S和S2-⑷OH－和F－分子：分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。分子由原子構(gòu)成，例：１個水分子由２個氫原子和１個氧原子構(gòu)成

原子：原子是化學(xué)變化中的最小粒子。（注意：原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子。）原子的的構(gòu)成：原子由核外帶負電的電子和帶正電的原子核構(gòu)成，原子核由帶電的質(zhì)子

和不帶電的中子構(gòu)成。在不顯電性的粒子里：

核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)注意：原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子。原子只是化學(xué)變化中的最小粒子；普通氫原子核中只有質(zhì)子無中子，氫原子的原子核就是一個質(zhì)子。分子和原子的區(qū)別：在化學(xué)變化中分子可分為更小的粒子---原子，原子不能再分。物質(zhì)發(fā)生物理變化時只是分子間的間隔發(fā)生變化，而分子本身沒有發(fā)生變化；發(fā)生化學(xué)變化時，分子被破壞，分子本身發(fā)生變化。在一切化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后元素的種類、原子的種類、原子的數(shù)目和原子的質(zhì)量都不變。原子團：由兩種或兩種以上元素的原子構(gòu)成，在化學(xué)反應(yīng)中通常以整體參加反應(yīng)的原子集團常見的原子團：SO42-CO32-NO3-

OH-MnO4--

MnO42--

ClO3--

PO43-HCO3--

NH4+

碳酸氫根（HCO3-）硫酸氫根（HSO4-）磷酸氫根（HPO42-）磷酸