《化学与现代社会》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学与现代社会（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化学与现代社会,主讲：化学化工学院 陈建中教授,说在课前的话,高等学校作为培养人才的基地和摇篮，在其建设和发展中，不仅仅是增加人才培养数量，更重要的是提高人才培养的整体素质。,为什么要开设常识性的选修课？,一个直接的原因是我国大学本科教育，在过去相当长的一段时间里实施单一而过窄的专业教育，现已不适应当前各学科的相互交叉、相互融合的发展趋势。,另一个原因是我国的中学教学过早的文理分科，使得大学生应具备的基础的文学素质和自然科学知识结构不全面，有关的能力训练不到位，离大学本科阶段教育的素质要求还有距离。,对课程体系进行整体优化，实行模块化的课程设置，以适应素质教育改革的需要。许多院校在基础课程体系
2、中，尤其是文管类的专业，设立了自然科学课程模块，强化了数学、物理、化学等基础学科知识的教学，从基本知识方面夯实素质基础。,化学知识是自然科学知识中必不可少知识之一，它对自然界的理解和观察有独到的地方。因为它涉及的范围无所不包，在人们生活中无处不在。对非化学专业的大学生来说，学习、掌握一定的化学知识，了解有关化学观察事物的方法，并使其从知其然上升到知其所以然，就可能在今后的工作生活中，从自己的知识宝库中产生生存、发展、创新、创造的力量。,一个人的人文素质的培养和提高来自多方面，其中也来自于自然科学知识，化学学科的发展史是一部很好的哲学史。向我们提供了许多著名科学家、发明家在科学探索中曲折和艰辛的
3、经历，特别是这些科学家的科学思想、科学方法和人格品质，更使我们收益无穷。在众多著名化学家的成功背后，有许多艰辛和危险经历，也有丰富的人生哲理和精神品格。,第一讲 化学的发展历史,一、化学的来源,1、什么叫化学？,化学是一门在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。也可以说，化学是一门试图了解物质的性质和物质发生反应的科学。,化学是最古老的学科之一，在改善人类生活方面，它也是最有成效的学科之一。经过新一代化学家的继续努力，它将仍是最新的科学之一。,2、化学的地位,化学是一门实用而创造性的中心科学，与人类生产、生活息息相关，从提供食品、穿衣、住房到开发新能源、研制新材料、保护
4、环境，再到战胜疾病、延年益寿等等，无处不在。 化学作为一门认识物质的科学，它的社会功能是帮助人们更科学的利用地球的资源，为人类创造一个更美好的生存环境。,远古时代，先民们就懂得如何生火取食。在长期的生产和生活实践中，学会了烧制陶瓷、冶炼金属、酿酒等。,化学萌芽古代化学,3、化学的发展简史,火的利用（化学起源于圣火）,用火时代,zhong,中国的“火神”燧人氏,摩擦生火 是人类对自然界的第一个伟大胜利,用火时代,用火时代,陶器出现,+,陶器时代,西安半坡仰韶文化人面鱼纹彩陶盆（新石器时代，距今约五、六千年）,陶器时代,古希腊陶罐（公元前570）,陶器时代,西安半坡仰韶文化竖穴式陶窑,陶器时代,窑
5、温的提高,白色瓷土的采用,釉的出现,瓷器的发展,瓷器时代,China,青釉瓷壶（西汉）,黑釉鸡头瓷壶（东晋）,瓷器时代,三彩骆驼（唐代）,龙泉窑缠枝牡丹纹瓶 （元代）,瓷器时代,玻璃制造技术： 公元前3400 前2500年，人们从无意到有意地将天然碱与石英砂混合后焙烧，得到原始粗制玻璃。,古埃及新王朝时期的玻璃瓶（公元前1567前1085年） ,瓷器时代,北海九龙壁，由七色琉璃砖瓦砌成。 琉璃是一种不透明或半透明的低温色釉，敷于陶制品上经烧制而成。,瓷器时代,早期的金属知识,铜锥： 铜 99%， 锡0.1%， 铅0.03%,齐家文化红铜器（距今约4000年）,青铜器时代,兽面纹酒器（商代，公元
6、前1611世纪，距今约3600年）,司母戊大鼎（商代晚期）875公斤，是迄今为止最大的青铜器。,青铜器时代,青铜奔马（东汉晚年）中国旅游标志,“越王勾践”剑（春秋，公元前五世纪） 距今2600年,青铜器时代,铁器时代,铁刃铜钺(陨铁) （商代）,铁刃铜削（春秋早期的铁器),古希腊彩陶上描绘的冶铁情况（公元前6世纪）,铁器时代,中国古代的炼铁图,中国古代炼锡炉,铁器时代,古埃及炼金图,铁器时代,古希腊的金杯 （公元前1500年）,古希腊带金铁盔甲（公元前336年）,铁器时代, 金缕玉衣 （西汉刘胜墓）,西汉骑士猎鹿鎏金浮雕 ,铁器时代,酿造技术：从出土的大量陶器、瓷器和青铜器中，发现有许多盛酒器
7、和煮酒器等酒具，表明我国从原始氏族社会末期（距今大约4000年前）就有酿酒技术。并随社会生产力发展，人们利用发酵原理，在酿酒的同时，还酿造出醋、酱油等。,其它古代化学技术,西汉墓出土的彩帛及彩绣,染色技术：中国的商代，养蚕业已相当发达，并带动了纺织品染色技术的发展。染色的染料从植物中提取。染色工艺不断成熟。,漆器工艺：漆器是中国古代的一项重要发明。漆器起源于虞夏时代（距今4000年），人们发现漆树汁经处理后，涂敷在物体表面，干后会形成漆膜，有保护作用。后来还创造了桐油与漆合用技术，增强了漆的光亮。同时还有用矿物颜料作成油彩在漆器上绘饰花纹。,西汉墓出土的漆器,我国古代化学成就： 我国是世界四大
8、文明古国之一，在化学发展史上有过极其辉煌的业绩。冶金、陶瓷、酿造、造纸、火药等都是在世界上发明和应用得比较早的国家。如商代的司母戊鼎是目前已知的最大的古青铜器。1972年在河北出土的商代铁刃青铜钺是我国目前发现的最早的铁器。我国古代的一些书籍中很早就有关于化学的记载。著名医药学家李时珍的巨著本草纲目(公元1596年)中，还记载了许多有关化学鉴定的试验方法。,化学的形成与发展,从17世纪中叶到19世纪末，在电子、X 射线和放射性被发现以前，是化学作为独立学科的形成和发展时期，称为近代化学时期。,近代化学前期经历了几个阶段： 元素说 燃素说 氧化说,英国化学家波义耳R.Boyle (1627169
9、1),“元素”第一个化学概念的提出： 元素是确定的、实在的、可观察到的实物，它们应该是用一般的化学方法不能再分为更简单的某些实物。,元素学说,波义耳的元素概念与古代元素说有本质的区别，它不是水、木、金、火、土等复杂物质或现象，更不是冷、热、干、湿等性质，而是那些原始的、简单的或是丝毫没有混杂的物质。是在微粒说基础上提出的具有科学性质的元素概念。 波义耳强调：运用实验方法和对自然的科学观察方法形成科学思维的基础，不能依靠主观臆测。化学方法应该用实验方法而不是抽象的空谈来建立自己的理论。,大量气体特性实验总结的气体定律 波义耳定律,波义耳第一台抽气机,波义耳使用的减压蒸馏器,恩格斯说： “波义耳把
10、化学确立为科学”,但波义耳在取得一系列成果的同时，却把火误认为是由称为“火素”的极细小微粒组成。因为在加热铜、铁、锡、铅等金属的实验中发现有增重现象。,燃素学说 17世纪下中叶，冶金、炼焦、烧石灰等工艺有了很大发展，这些工艺无一不是与燃烧反应密切相关。这引起人们对燃烧本质的思考。,斯塔尔的思想是把“油土”演进为“燃素”。他认为：一切可燃物均含有一种看不见的“燃素”。可燃物是燃素与灰渣按一定比例构成的化合物。燃烧时燃素离开物体，留下灰烬。燃素是一切化学变化的根本。,德国医药化学家斯塔尔(G.E.Stahl),贝歇尔提出：气、水、土等都是元素。土质分为：固定土、油性土和流质土； 物体燃烧时，油土逸
11、出，剩下固定土或流质土。,德国化学家贝歇尔（J.J.Becher）,重要气体的发现,英国化学家布拉克(J.Black),英国化学家布拉克首先发现“固定空气”，这种气体不助燃，使动物窒息，并与“燃素”无关。但布拉克本人没有收集到这种气体。,英国化学家凯文第旭(H.Cavendish),凯文第旭发现了“来自金属”的易燃空气（即氢气），一度被认为是“燃素” 。但他误认氢气来自于金属而不来自于酸，还误认为氢气是燃素与水的化合物。,凯文第旭用于研究空气性质的实验装置,最先研究氧气的是瑞典化学家舍勒，他在加热硝石时得到一种气体，能助燃，称为“火空气”。,瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele),加热硝石的
12、实验装置,英国化学家普里斯特利(J.Priestley),英国化学家普里斯特利，也独立发现氧气。他还发现了氧化氮、一氧化碳、二氧化硫、氯化氢和氨气等多种气体。被誉为气体化学之父。,普里斯特利采用水上 收集法收集氧气, 普里斯特利利用1英尺的聚光镜加热氧化汞而制得氧气,但是普里斯特利坚持“燃素说”观点，把氧气叫做“无燃素空气”。没能揭示出燃烧过程的本质。“真理碰到鼻尖而却没有发现”。,氧化学说的建立,燃烧过程的本质，经过一百多年的争论，终于被法国化学家拉瓦锡揭开。,法国化学家拉瓦锡（A.L.Lavoisier）,拉瓦锡经过大量的燃烧试验，综合归纳和分析，提出了燃烧概论的报告，建立了燃烧作用的氧化
13、学说，要点如下：,1）燃烧时放出光和热。,2）物体只在氧存在时才燃烧。,3）空气是由两种成分组成（助燃和不助燃）。,4）一切可燃物质燃烧后通常变为酸，氧是酸的本原，一切酸中含有氧元素；而金属煅烧后变为煅灰，是金属氧化物。,氧化学说的建立，打破了“燃素” 的神秘，结束了“燃素说”的历史。使化学学科割断了与古代炼金术所保留的联系。推翻了“燃素说”百年来对化学的束缚，澄清了元素观念的混乱，奠定了化学元素的科学概念。,道尔顿原子学说,英国化学家道尔顿J. Dalton,19世纪初英国化学家道尔顿在古代原子论的基础上提出了近代化学的原子论。几乎统一解释了当时所有的化学现象和经验定律。,道尔顿原子论对促进
14、化学和哲学的发展，起了重要作用：,1）从化学上看，它把元素和原子两个基本概念联系在一起，使化学元素具有了同一类原子总称的前所未有的明确概念。 2）从哲学上看，它把古代哲学思辩的原子论思想赋予了可检验的具体属性内容，得到了科学实验的证明，从而复活了2000年来长期遭受宗教势力压制的古希腊原子论，促进了唯物主义哲学的发展。此外，它从原子量上的差异找到了元素质的差异的根源，已经是不自觉地运用了量质互变的辨证法规律。,意大利物理学家化学家阿佛加得罗A. Avogadro,意大利物理学家、化学家阿佛加得罗根据气体反应体积简比关系定律，大胆提出了原子复合体分子存在的假说。开创了分子论的先河。,分子论,分子
15、论的建立，阐明了原子和分子间的联系与差别，认识到原子在化学反应中基本保持不变，只是分子的拆开、破坏、变化，即化学反应的实质主要是分子的“质”的变化。使人们在认识物质层次和化学反应的深度上有了新的飞跃。,新元素的发现,英国化学家戴维等人通过电解，制得了活泼金属钾、钠、镁、钡等。继后，人们用金属钾、钠等作为强还原剂，又得到一些元素单质，如：硼、硅、铝等。,英国化学家戴维H.Davy,他们用光谱检验法发现了一系列稀散金属，如：铷、铯、铊、铟等,德国物理学家基尔霍夫G.R.Kirchhoff,德国化学家本生W.Bunsen,法国化学家莫瓦桑在实验中，因中毒而中断四次实验但仍坚持不懈，终于在1886年发
16、现氟气。从1768年发现氢氟酸到1886年得到单质氟，历时118年。,俄国化学家门捷列夫与德国化学家迈尔通过各自的研究，都在1869年同时发现化学元素周期律。,门捷列夫的第一个周期表,英国物理学家瑞利用两种不同的方法制得氮气,英国化学家莱姆塞发现惰性气体一族,发现惰气,现代化学发展的分支,无机化学,有机化学,分析化学,物理化学,高分子化学,化学,无机化学 以19世纪60年代元素周期律发现为标志无机材料化学研究特殊性能材料 光导纤维（VCD制硅锗氧化物纤维）储氢材料磁记录材料超导材料C60生物无机化学 研究生物体内微量元素的行为和作用，生物活性化合物（结构/物化性质与生物活性） 含铂配合物的抗癌活性有机金属化学研究含-C-M-键的有机金属化合物 Grignard试剂(CH3MgI) “夹心”式化合物(二茂铁) 催化剂 半导体 药物 能源.,
