化學與社會01緒論省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎課件

第1講

緒論

——充滿爭論和變革化學發(fā)展史1/53

實用技術(shù)階段50萬年前17世紀中葉19世紀末20世紀初21世紀

當代化學階段

近代化學階段2/53實用技術(shù)階段50萬年前（主要是公元前2世紀起）—17世紀中葉，是實用技術(shù)階段?；鹄檬枪糯瘜W開端西安半坡原始人面魚紋彩陶盆3/53

《陌上桑》日出東南隅，照我秦氏樓。秦氏有好女，自名為羅敷。羅敷善蠶桑，采桑城南隅；青絲為籠系，桂枝為籠鉤。頭上倭墮髻，耳中明月珠；緗綺為下裙，紫綺為上襦?！瓭h朝實用技術(shù)階段4/53實用技術(shù)階段“瓔琳瑯開”、“琉琳”、“流離”、“玻璃”等，見諸于《穆天子傳》、《尚書?禹貢》、《山海經(jīng)?中山經(jīng)》等，它是作為天然玉石和人工制造玻璃“統(tǒng)稱”。漢代以后相關(guān)史料慣用琉璃（流離、瑁璃）、璧琉璃等稱呼，見《鹽鐵論》、《西京雜記》、《漢書》、《后漢書》、《隋書》等。明月珠琉璃珠古時琉璃指是什么？5/53實用技術(shù)階段

自漢以后西方傳入玻璃器皿后，把西方傳入玻璃稱“玻璃”，中國自制玻璃稱“琉璃”，其它還有如藥玉、硝子、料器等稱呼。

宋代以后，以低溫彩釉陶作磚瓦稱之為“琉璃”或“琉璃瓦”，才把玻璃和琉璃逐步分開。

直到清代康熙年間宮廷內(nèi)務府造辦處，把制造琉璃瓦地方稱“琉璃廠”，而制造玻璃稱“玻璃廠”，從而分開稱呼”。6/53實用技術(shù)階段古埃及玻璃制品“鈣鈉玻璃”西漢玻璃杯“鉛鋇玻璃”古代中西方玻璃差異7/53實用技術(shù)階段冶煉金屬染色釀酒

造紙8/53實用技術(shù)階段

公元前2-3世紀起，中外各國先后興起了煉金術(shù)，是近代化學前身，恩格斯稱之為“化學原始形式”。煉制長生不死仙藥將廉價金屬變成貴金屬東西方化學萌芽非常相同9/53實用技術(shù)階段東方煉丹術(shù)

煉丹術(shù)又稱煉金術(shù)，是一個試圖從普通藥品中煉制出長生不老藥—金丹方法。10/53實用技術(shù)階段金石自然進化論

“鐵受太陽之氣，始生于初鹵礦焉，一百年而成磁石，二百年孕而成鐵，又二百年不經(jīng)采煉而成銅，銅復化為白金，白金化為黃金，故鐵與金銀同一根源也”——《土宿真君本草》11/53實用技術(shù)階段葛洪(公元284～364或343)，晉朝人，道教名家，別號抱樸子，著有《金丹》、《黃白》、《仙藥》、《抱樸子》等13本傳世之作，集漢魏煉丹術(shù)之大成。書中云“丹砂燒之成水銀，積變，又還成丹砂”，“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”等。

“夫金丹之為物，燒之愈久改變愈妙，黃金入火百煉不消，埋之畢天不朽。服此二物煉人身體，故能令人不老不死”

——《抱樸子·金丹篇》12/53實用技術(shù)階段

魏伯陽，又名魏翱，道號云牙子，公元2世紀左右東漢著名煉丹家，所著《周易參同契》是現(xiàn)存世界討論煉丹術(shù)最早文件，曾被英譯。13/53實用技術(shù)階段

“河上姹女，靈而最神，得火則飛，不見塵埃，鬼隱龍匿，莫知所存，將欲制之，黃芽為根”——《周易參同契》汞,Hg硫磺,S14/53退之(韓愈)服硫黃，一病訖不痊；微之(元稹)煉秋石，未老身溘然；杜子(杜牧)得丹訣，終日斷腥膻；崔君(崔元亮)夸藥力，經(jīng)冬不衣棉；或疾或暴夭，悉不過中年。

——白居易《思歸詩》實用技術(shù)階段服食金丹真能夠長生不老么？15/53實用技術(shù)階段西方煉金術(shù)怎樣起源呢？中國阿拉伯文件：《化學史簡明教程》，張德生，中國科學技術(shù)大學出版社，.4歐洲公元7世紀到9世紀公元1144年，阿拉伯煉金著作在西班牙被翻譯成拉丁文16/53實用技術(shù)階段西方煉金術(shù)(Alchemy)尋找哲人石

“煉金術(shù)是制備一些靈藥科學，把這些靈藥移在金屬或不完善物體上時，能使后者立刻變成完美之物”

—羅哲?培根17/53實用技術(shù)階段冶煉金屬染色釀酒

造紙18/53

這一時期特點：實用性、經(jīng)驗性和零碎性?；瘜W作為一門科學還未誕生。實用技術(shù)階段19/53近代化學階段17世紀后半葉至20世紀初，是近代化學發(fā)展階段。

近代化學建立17世紀后半葉19世紀中期20世紀早期

近代化學發(fā)展成熟時期20/531661年英國化學家R.Boyle(1627～1691)發(fā)表了“懷疑派化學家”——第一篇區(qū)分化學家和煉金術(shù)士著作。1680年被選為英國皇家學會主席，恩格斯對他給予了高度評價，指出“玻意耳把化學確定為科學”。近代化學建立21/53近代化學建立《懷疑派化學家：或化學——物理懷疑和悖論，包括煉金家普遍推崇并為之辯護而又為化學家通常認為實在種種要素》(TheScepticalChymist:orChymico-physicalDoubts&Paradoxes,TouchingtheSpagyrist’sPrinciplescommonlycall’dHypostatical,astheyarewonttobePropos’dandDefendedbytheGeneralityofAlchymists)22/53近代化學建立★給元素下了一個清楚定義Boyle主要貢獻：“我說元素….，是指某種原始、簡單、一點兒也沒有摻雜物體。元素不能用任何其它物體造成，也不能彼此相互造成。元素是直接合成所謂完全混合物成份，也是完全混合物最終分解成要素?！薄锼麑⒒瘜W確立為一門科學23/53近代化學建立★他將嚴密試驗方法引入了化學研究中Boyle主要貢獻：他率領助手做了物質(zhì)燃燒試驗(鐵和鹽酸反應制氫氣，氫氣燃燒)，金屬焙燒試驗(金屬錫在敞口瓶中加熱)，酸堿性質(zhì)試驗(酸與植物染料作用，使其變色，顏色可被堿復原)等等。24/53近代化學建立燃素學說J.J.Becher，1669年出版《地下自然哲學》,提出物體組成是空氣、水及三種土，一個是可燃(油狀土)G.E.Stahl，1703年在《化學基礎》中修正了貝歇爾觀點，把油狀土更名為燃素25/53近代化學建立

燃素學說認為，燃素是“火質(zhì)和火素而非火本身”，物質(zhì)燃燒時失去燃素，燃素包含在全部可燃物體中，也包含在金屬里面。燒過產(chǎn)物可復原為原來物質(zhì)，只需任何含燃素物質(zhì)提供給它燃素。

施塔爾經(jīng)過試驗“證實”硫是硫酸(一個元素)和燃素化合物。26/53近代化學建立硫磺燃素硫酸燃燒產(chǎn)生火焰預防酸揮發(fā)，用鉀堿固定硫酸鉀暗褐色“酸酐”與鉀堿共熔，制取酸酐與木炭共熱，添加燃素27/53近代化學建立施塔爾燃素學說，理論聯(lián)絡了大量事實，首尾一貫，條理井然，并提議了新試驗，引導了新發(fā)覺。不過它完全是錯誤理論！亨利?卡文迪許(1731-1810):發(fā)覺氫氣卡爾·威廉·舍勒(1742-1786):發(fā)覺氯氣，是氧氣最早發(fā)覺者，命名為“火氣”約瑟夫·普利斯特里(1733-1804):發(fā)覺氧氣，稱之為“脫燃素空氣”28/53

拉瓦錫(1743-1794)，法國化學家，英國皇家科學院主要組員，寫有《化學概論》，擁有當初最好私人試驗室，13000只燒杯，提出質(zhì)量守恒定律，發(fā)覺氧化燃燒原理，隕于法國大革命。近代化學建立29/53近代化學建立★在化學研究中采取定量方法，使用天平Lavoisier主要貢獻：證實錫、鉛燃燒時重量增加，相等重量空氣被吸收，磷燃燒時也發(fā)覺一樣結(jié)果。★明確提出“反燃素學說”★與其它人一起發(fā)表《化學命名法》

“燃燒氧化學說把過去建筑在燃素學說基礎上倒立著全部化學正立過來了。”恩格斯30/53

約翰·道爾頓(John

Dalton，1766～1844)，英國皇家科學院組員，提出氣體分壓定律，創(chuàng)建原子學說，代表作為1808年發(fā)表：《化學哲學新體系》。近代化學建立

今后大批科學家紛紛投入到原子量測定中，推進了化學學科快速發(fā)展。原子學說31/53

道爾頓原子論：元素是由不能再分割原子所組成，一定元素原子是等同，質(zhì)量也相同，不一樣元素原子質(zhì)量不一樣，原子不能創(chuàng)造也不能毀滅，每種元素與其它元素化合時都是以原子為代表最小單位一份一份地進行。近代化學建立32/53約瑟夫·路易·蓋-呂薩克JosephLouisGay-Lussac(1778～

1850)，法國下院、上院議員，提出蓋呂薩克定律。近代化學建立33/53近代化學建立壓強不變時，一定質(zhì)量氣體體積跟熱力學溫度成正比

“在同溫同壓下，相同體積不一樣氣體，含有相同數(shù)目標原子”蓋-呂薩克定律新假說元素原子大小不一樣，質(zhì)量也不一樣，因而相同體積不一樣氣體不可能含有相同數(shù)目標原子道爾頓觀點O＋N

→2NO

半個原子困難34/53阿佛加德羅(A.AmedeoAvogadro1776～1856)，意大利化學家，引入了“分子”概念，研究了測定原子量和分子量方法，提出阿佛加德羅定律。近代化學建立

分子假說：氣體分子能夠由多個原子組成，比如H2、O2、Cl2都是雙原子分子，而且同溫同壓下，同體積氣體所含分子數(shù)目相等。35/53

漢弗萊·戴維(HumphryDavy，1778～1829)，曾任英國皇家學會會長，創(chuàng)造了電解技術(shù)，借此發(fā)覺鉀、鈉、錳、鈣、鍶、鋁等12種元素，發(fā)覺笑氣有麻醉作用。近代化學建立36/53J.J.貝采利烏斯(1779～1848)，瑞典化學家、伯爵。首先提出了用化學元素拉丁文名稱開頭字母作為化學元素符號，發(fā)覺了硒、硅、釷、鈰等元素。與約翰·道爾頓、安托萬·拉瓦錫一起被認為是當代化學之父。近代化學建立37/53★化學符號應用與表示方法上極為混亂，如HO即可代表水，也可代表過氧化氫，C2H2即可代表乙烯，也可代表沼氣；醋酸有19種表示式；★原子量標準不統(tǒng)一，有人把氧原子量作為8，有作為16，對碳原子量，有人用6，有人用12，許多化學家對原子量失去信心，甚至有些人對原子學說也發(fā)生了動搖。近代化學建立“混亂”化學界38/53近代化學建立康尼查羅(S.Cannizzaro,1826～1910)，意大利化學家。1860年9月3日在德國卡爾斯魯厄召開第一次國際化學會議。會上康尼查羅論證原子-分子學說，把原子-分子論整理為一個協(xié)調(diào)系統(tǒng)。

原子分子學說主要內(nèi)容：不一樣元素代表不一樣原子，原子按一定方式或結(jié)構(gòu)結(jié)合成份子，分子結(jié)構(gòu)直接決定其性能，分子深入組成物質(zhì)。39/53近代化學發(fā)展J.L.Meyer(1830-1895)，德國化學家，1868年編制出元素周期表門捷列夫(1834-1907)，俄國化學家，1869年發(fā)表元素周期表40/53門捷列夫1869年發(fā)表了元素周期律，并成功預測15種以上未知元素，為紀念他卓越工作，第101號新元素命名為Mendelevium，即“鍆”。近代化學發(fā)展41/53近代化學發(fā)展出現(xiàn)了無機化學、分析化學、有機化學、物理化學四大主要分支，涌現(xiàn)了門捷列夫、凱庫勒、范德霍夫等著名科學家。42/53近代化學階段

近代化學階段是一個大發(fā)展時期，化學實現(xiàn)了從經(jīng)驗到理論重大飛躍，化學真正被確立為一門獨立學科，并出現(xiàn)了無機化學、分析化學、有機化學、物理化學四大主要分支，涌現(xiàn)了如道爾頓、拉瓦錫、貝采利烏斯、門捷列夫、凱庫勒、范德霍夫等著名科學家。43/53

19世紀末，物理學中電子、放射性和X射線等重大發(fā)覺，打開了原子和原子核大門，使化學家經(jīng)過研究電子在分子、原子中分布和運動規(guī)律，更深刻地認識化學改變本質(zhì)。當代化學階段當代原子結(jié)構(gòu)理論建立在電子發(fā)覺和放射性各種事實基礎上44/53

安東尼·亨利·貝克勒爾，（1852-1908），法國人，法國科學院院士，1896年，經(jīng)過鈾鹽試驗發(fā)覺放射性現(xiàn)象，被授予諾貝爾物理學獎。當代化學階段45/531898年，瑪麗·居里與丈夫皮埃爾合作，發(fā)覺巖石放射作用，并發(fā)覺釙和鈾；1899年，居里夫人提出假設：放射性原子是不穩(wěn)定，蛻變時放出能量。1903年居里夫婦與貝克勒爾同獲諾貝爾物理學獎。當代化學階段46/53

歐內(nèi)斯特?盧瑟福，1871-1937，湯姆森碩士，曾任卡文迪許試驗室主任，英國皇家學會主席，主要成就：放射性研究、依據(jù)α粒子散射試驗現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型、發(fā)覺質(zhì)子等。當代化學階段47/53

尼爾斯·亨利克·大衛(wèi)·玻爾（NielsHenrikDavidBohr，1885～1962)丹麥人，提出了原子電子分層排布模型，即玻爾理論，創(chuàng)建了哥本哈