化学发展史7讲稿

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1、分析化学发展史分析化学是化学的一个重要分支，它主要研究物质中有哪些元素或基团 (定性分析 )；每种成分的数量或物质纯度如何(定量分析 )；原子如何联结成分子以及在空间如何排列等等。分析化学以化学基本理论和实验技术为基础，并吸收物理、生物、统计、电子计算机、自动化等方面的知识以充实本身的内容，从而解决科学、技术所提出的各种分析问题。分析化学这一名称虽创自玻意耳，但其实践运用与化学工艺的历史同样古老。 古代冶炼、 酿造等工艺的高度发展， 都是与鉴定、 分析、制作过程的控制等手段密切联系在一起的。在东、西方兴起的炼丹术、炼金术等都可视为分析化学的前驱。公元前 3000 年，埃及人已经掌握了一些称量的

2、技术。天平对于化学分析有着十分重要的作用，也是最早出现的分析用仪器，公元前3000 年，埃及人已掌握了称量技术。它在公元前1300 年的莎草纸卷上已有了等臂天平的记载。巴比伦的祭司所保管的石制标准砝码(约公元前 2600)尚存于世。不过等臂天平用于化学分析，当始于中世纪的烤钵试金法中。古代认识的元素，非金属有碳和硫，金属中有铜、银、金、铁、铅、锡和汞。公元前四世纪已使用试金石以鉴定金的成色，公元前三世纪，阿基米德在解决金冕的纯度问题时，即利用了金、 银密度之差，这是无伤损分析的先驱。公元 60 年左右，老普林尼将五倍子浸液涂在莎草纸上，用以检出硫酸铜的掺杂物铁，这是最早使用的有机试剂，也是最早

3、的试纸。迟至 1751 年，布罗克豪森用同一方法检出血渣(经灰化 )中的含铁量。火试金法是一种古老的分析方法。远在公元前13 世纪，巴比伦王致书埃及法老阿门菲斯四世称：“陛下送来之金经入炉后，重量减轻, ”这说明3000 多年前人们已知道“真金不怕火炼”这一事实。法国菲利普六世曾规定黄金检验的步骤，其中提出对所使用天平的构造要求和使用方法，如天平不应置于受风吹或寒冷之处，使用者的呼吸不得影响天平的称量等。18 世纪的瑞典化学家贝格曼可称为无机定性、定量分析的奠基人。他最先提出金属元素除金属态外，也可以以其他形式离析和称量，特别是以水中难溶的形式，这是重量分析中湿法的起源。德国化学家克拉普罗特不

4、仅改进了重量分析的步骤，还设计了多种非金属元素测定步骤。他准确地测定了近200 种矿物的成分及各种工业产品如玻璃、非铁合金等的组分。1663年玻意耳报道了用植物色素作酸碱指示剂。但真正的容量分析应归功于法国盖 -吕萨克。1824年他发表漂白粉中有效氯的测定，用磺化靛青示作指剂。 随后他用硫酸滴定草木灰，又用氯化钠滴定硝酸银。这三项工作分别代表氧化还原滴定法、 酸碱滴定法和沉淀滴定法。 络合滴定法创自J.von李 比 希 , 他用 银 ( ) 滴定 氰 离子 ， 但1945 年 施 瓦岑 巴 赫 （ G . Schwarzenbach, 瑞士）在广泛研究的基础上，发明了利用氨羧络合剂的络合滴定法

5、，引起了广泛的重视，使络合滴定法迅速发展，成为一种重要的滴定分析方法。18 世纪分析化学的代表人物首推贝采利乌斯。他引入了一些新试剂和一些新技巧，并使用无灰滤纸、低灰分滤纸和洗涤瓶。他是第一位把原子量测得比较精确的化学家。除无机物外，他还测定过有机物中元素的百分数。他对吹管分析尤为重视，即将少许样品置于炭块凹处，用氧化或还原焰加热，以观察其变化，从而获得有关样品的定性知识。此法一直沿用至19 世纪，其优点是迅速、所需样品量少，又可用于野外勘探和普查矿产资源等。另一位对容量分析作出卓越贡献的是德国莫尔，他设计的可盛强碱溶液的滴定管至今仍在沿用。他推荐草酸作碱量法的基准物质，硫酸亚铁铵（也称莫尔盐

6、）作氧化还原滴定法的基准物质。1826 年法国的比拉迪尼首次制得碘化钠，并以淀粉为指示剂，将它应用于次氯酸钙的滴定。开创了“碘量法”的研究与应用。1829年德国的罗塞首次明确提出和制定出系统定性分析方法，并提出一个简明的系统分析图表。19 世纪分析化学的杰出人物之一是弗雷泽纽斯。1841 年发表定性化学分析导论一书，提出“ 阳离子系统定性分析法” ，其阳离子分析方案一直沿用。他创立一所分析化学专业学校，至今此校仍存在；并于 1862 年创办德文的分析化学杂志。他编写的定性分析、定量分析两书曾译为多种文字，包括晚清时代出版的中译本，分别定名为化学考质和化学求数。他将定性分析的阳离子硫化氢系统修订

7、为目前的五组，还注意到酸碱度对金属硫化物沉淀的影响。在容量分析中，他提出用二氯化锡滴定三价铁至黄色消失。不用显微镜的最早的微量分析者应推德国德贝赖纳。他从事湿法微量分析，还有吹管法和火焰反应，并发表了微量化学实验技术一书。近代微量分析奠基人是埃米希，他设计和改进微量化学天平，使其灵敏度达到微量化学分析的要求；改进和提出新的操作方法，实现毫克级无机样品的测定，并证实纳克级样品测定的精确度不亚于毫克级测定。有机微量定量分析奠基人是普雷格尔，他曾从胆汁中离析出一种降解产物，其量尚不足作一次常量碳氢分析。在听了埃米希于1909年所作有关微量定量分析的讲演并参观其实验室后，他决意将常量燃烧法改为微量法

8、(样品数毫克 )，并获得成功； 1917 年出版有机微量定量分析一书，并在1923 年获诺贝尔化学奖。德国化学家龙格在1850 年将染料混合液滴在吸墨纸上使之分离，更早些时候他曾用染有淀粉和碘化钾溶液的滤纸或花布块作过漂白液的点滴试验。他又用浸过硫酸铁和铜溶液的纸，在其中部滴加黄血盐，等每滴吸入后再加第二滴，因此获得自行产生的美丽图案。1861年出现舍恩拜因的毛细管分析，他将滤纸条浸入含数种无机盐的水中，水携带盐类沿纸条上升，以水升得最高，其他离子依其迁移率而分离成为连接的带。这与纸层析极为相近。他的学生研究于滤纸上分离有机化合物获得成功，能明显而完全分离有机染料。20 世纪 60 年代，魏斯

9、提出环炉技术。 仅用微克量样品置滤纸中，继用溶剂淋洗，而后在滤纸外沿加热以蒸发溶剂，然后分离为若干同心环。如离子无色可喷以灵敏的显色剂或荧光剂，既能检出，又能得半定量结果。色谱法也称层析法。 1906 年俄国茨维特将绿叶提取汁加在碳酸钙沉淀柱顶部，继用纯溶剂淋洗，从而分离出叶绿素。此项研究发表在德国植物学杂志上，但未能引起人们注意。直到1931 年德国的库恩和莱德尔再次发现本法并显示其效能，人们才从文献中追溯到茨维特的研究和更早的有关研究，如1850 年韦曾利用土壤柱进行分离；1893年里德用高岭土柱分离无机盐和有机盐等等。气体吸附层析始于20 世纪 30 年代的舒夫坦和尤肯。 40 年代，德

10、国黑塞利用气体吸附以分离挥发性有机酸。英国格卢考夫也用同一原理在 1946 年分离空气中的氢和氖，并在1951年制成气相色谱仪。第一台现代气相色谱仪研制成功应归功于克里默。气体分配层析法根据液液分配原理，由英国马丁和辛格于1941年提出。并因此而获得1952 年诺贝尔化学奖。戈莱提出用长毛细管柱，是另一创新。色谱-质谱联用法中将色谱法所得之淋出流体移入质谱仪，可使复杂的有机混合物在数小时内得到分离和鉴定，是最有效的分析方法之一。分析化学的地位分析化学是最早发展起来的化学分支学科，在化学学科本身的发展过程中曾起过而且继续起着重要的作用。一些化学基本定律，如质量守恒定律、定比定律、倍比定律的发现，

11、原子论、分子论的创立，相对原子质量的测定，元素周期律的建立，以及确立近代化学学科体系等等方面，都与分析化学的卓越贡献分不开。不仅在化学学科领域的发展上，分析化学起着重大作用，而且在与化学有关的各类科学领域的发展中， 例如矿物学、 材料科学、 生命科学、 医药学、环境科学、天文学、考古学及农业科学等等的发展，无不与分析化学紧密相关。几乎任何科学研究，只要涉及化学现象，都需要分析化学提供各种信息，以解决科学研究中的问题。反过来，各有关科学技术的发展，又给分析化学提出了新的要求，从而促进了分析化学的发展。在国民经济建设中，分析化学的实用意义就更为明显。许多工业部门如冶金、化工、建材等部门中原料、材料

12、、中间产品和出厂成品的质量检测，生产过程中的控制和管理，都应用到分析化学，所以人们常把分析化学誉为工业生产的“眼睛”。同样，在农业生产方面，对于土壤的性质、化肥、农药以及作物生长过程中的研究也都离不开分析化学。近年来，环境保护问题越来越引起人们的重视，对大气和水质的连续监测，也是分析化学的任务之一。至于废水、废气和废渣的治理和综合利用，也都需要分析化学发挥作用。在国防建设、刑事侦探方面，以及针对各种恐怖袭击和重大疾病的斗争中，也常需要分析化学的紧密配合。 总之，由于分析化学在许多领域中起着重要作用，因而，分析化学的发展水平被认为是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。分析化学是高等学校工科有

13、关专业重要的化学基础课程之一，是一门实践性很强的科学。通过分析化学的学习，学生可以掌握分析化学的基本原理和测定方法，准确建立“量”的概念；针对不同对象选择合适的分析方法，正确进行有关计算；培养严肃认真和实事求是的科学态度，以及严谨细致地进行科学实验的技能、技巧和创新能力，为学习后续课程和今后从事实际工作打下良好的基础。 世界最大稀土矿藏白云鄂博矿的发现1933 年化学家何作霖采用原子发射光谱进行定性分析和定量分析研究白云鄂博的矿石时发现含有稀土元素并大胆预测该矿稀土元素储量丰富，但却被当时的有关部门认为是无稽之谈，无足轻重。新中国成立后，百废待兴，由前苏联“援建”的内蒙古包头钢铁厂于 1954

14、 年正式开工生产，但产钢后的炉渣被全部运往苏联。苏联撤走专家后，炉渣成了做抽水马桶的原料，日本大量定购抽水马桶引起有关部门的注意。在何作霖的领导下，经过几年的艰苦努力，终于查明，这个矿山不仅仅是大型铁矿，而且是世界上最大的稀土矿，稀土储量占世界总储量的80，使中国成为世界上绝对的 “稀土大国”。水果之王“猕猴桃”猕猴桃亦称“中华猕猴桃” ，果黄褐色，近球形，原产我国，猕猴桃果实味美，营养丰富，果肉呈绿色，气味芳香，除鲜食外，可加工成果汁饮料、果酒、果酱、果脯、罐头等。据分析：猕猴桃含有 1.47%的蛋白质， 12 种氨基酸， 尤其是维生素的含量远远超出一般水果和蔬菜。维生素是人类营养中所需的最

15、重要维生素之一，属己糖衍生物。蔬菜水果中的维生素一般主要以还原型形态存在。具体测定方法是在中性或弱酸性环境中，以淀粉为指示剂，用碘标准溶液滴定事先处理好的溶液至蓝色为滴定终点，由碘标准溶液的消耗量计算出维生素含量。测定结果表明， 以 100 克水果的维生素 C 的含量来计算，猕猴桃含 420mg，鲜枣含 380 mg，草莓含 80 mg，橙含 49 mg，枇杷含 36 mg，柑橘、柿子各含 30 mg，香蕉，桃子各含 10 mg，葡萄、无花果、苹果各自只有5 mg，梨仅含 4 mg。故知猕猴桃不愧为“水果之王” ，可以说是人人称赞的美容水果。二恶英事件1999年 2 月，比利时养鸡业者发现母鸡

16、产蛋率下降，蛋壳坚硬，肉鸡也出现病态反应，怀疑饲料有问题。经比利时国家检疫部门花了三个月的时间分析检测后发现饲料受到了超量的二恶英污染，有的鸡体内二恶英含量高于正常极限的1000 倍。事件被揭开后，比利时畜牧业遭受了巨大的经济损失，国家形象受到极大损害，最终导致比国政府被迫集体辞职，同时也引起各国政府的重视和反思。二恶英是多氯甲苯和多氯乙苯类有机化学品的俗称，毒性大，是氰化钠的 130 倍、砒霜的 900 倍，故被称为“毒中之毒” 。1997 年 2月 14 日世界卫生组织宣布二恶英家族中的2、3、7、8-四氯乙苯是已知致癌物中的头号致癌物质。自然界中不存在天然的二恶英，二恶英完全是由于人为污染造成的。由于各类食 品中二恶英 的含量极低（pg/kg级） ，因此目前二恶英类化学物质的检测主要采用色谱法、免疫法和生物检测法。兴奋剂检测兴奋剂是指国际奥委会和其他国际体育组织所确定的禁用药物和方法，特指运动员应用任何形式的药物、或者以非正常量、或者通过不正常途径摄入生理物质，企图以人为的和不正当的方式提高竞赛能力。服用“兴奋剂”