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1、第二讲 化学发展简史 古代化学与化学科学的产生 近代化学与化学学科的分支 现代化学与化学学科的前沿古代化学与化学学科的产生人类化学知识的发展，无论中国、埃及、希腊或印度等文明古国，都是从一些自然的化学现象开始的。动植物的腐烂、空气和水对物质的浸蚀，人们饮食在体内的变化等现象，不断地刺激着人们的感官，年复一年地印入人们的大脑。化学的前奏人类的化学知识源于自然现象古代化学与化学学科的产生在各种各样的化学现象中，使人们印象最深、影响最大的不过于火。火山爆发、陨石落地、物质摩擦、雷电轰击、植物发酵都能产生火，人们在熊熊烈火的面前，或避而远逃、或祈祷神灵、或与之对抗，久而久之通过观察、接触、试探，遂逐渐
2、认识到火不单是对人施加暴虐，同时可以给人以福泽。火可以在寒冷中给人以温暖，在黑暗中给人以光明，烧过的食物其味更鲜美，还可以驱逐野善保护人们的安全。化学的前奏人类文明的起点火的利用在一百八十万年以前，云南元谋人遗址和山西芮城西候度遗址中，发现有大量的炭屑、烧过的哺乳动物的骨骼。据考古学家的分析研究，认为这都是人类用火遗迹的证明。五十万年前北京周口店北京人住过的洞穴里，上、中下部的灰烬层中都发现草木灰和木炭，还有烧过的石头和骨头。西安半坡村原始社会遗址中发现室内有火炕、室外有大火沟以及采陶盘等，证明六、七千年前的半坡村人不仅在生活中已充分用火，而且在工艺生产中用了高温炉火。中国的古籍中有钻木取火的
3、记载，如“木与木相摩则燃”。还有燧人氏取火的传说：“民食果苽、蜯蛤，腥臊恶味，而伤害腹胃，民多疾病。有圣人作钻燧取火以化腥臊，而民悦之，使王天下，号之日燧人氏”。化学的前奏人类文明的起点火的利用有了火，原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进了健康，智力也有所发展，提高了生存能力。 后来，人们又学会了摩擦生火和钻木取火，这样，火就可以随身携带了。于是，人们不再是火种的看管者，而成了能够驾驭火的造火者。 火是人类用来发明工具和创造财富的武器，利用火能够产生各种各样化学反应这个特点，人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺，进入了广阔的生产、生活天地。化学的前奏人类文明的起点火的利用陶器是什么时
4、候产生的，已很难考证。对陶器的由来，说法不一，有人推测：人类最原始的生活用容器是用树枝编成的，为了使它耐火和致密无缝，往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中，偶尔会被火烧着，其中的树枝都被烧掉了，但粘土不会着火，不但仍旧保留下来，而且变得更坚硬，比火烧前更好用。这一偶然事件却给人们很大启发。后来，人们干脆不再用树枝做骨架，开始有意识地将粘土捣碎。用水调和，揉捏到很软的程度，再塑造成各种形状，放在太阳光底下晒干，最后架在篝火上烧制成最初的陶器。 化学的萌芽古代工艺化学制陶大约距今1万年以前，中国开始出现烧制陶器的窑，成为最早生产陶器的国家。陶器的发明，在制造技术上是一个重大的突破。制
5、陶过程改变了粘土的性质，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、氧化镁等在烧制过程中发生了一系列的化学变化，使陶器具备了防水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义，而且有新的经济意义。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法。陶制的纺轮、陶刀、陶锉等工具也在生产中发挥了重要的作用；同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成为人类生活和生产的必需品，特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。化学的萌芽古代工艺化学制陶磁山文化在新石器时代后期，人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得最多的是红铜。但这种天然资源毕竟有限，于是，产生了从矿石冶炼金属的冶金学。最先冶炼的是铜矿，约公元
6、前3800年，伊朗就开始将铜矿石（孔雀石）和木炭混合在一起加热，得到了金属铜。纯铜的质地比较软，用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后，便出现了青铜器。 化学的萌芽古代工艺化学冶金到了公元前3000年公元前2500年，除了冶炼铜以外，又炼出了锡和铅两种金属。往纯铜中掺入锡，可使铜的熔点降低到800左右，这样一来，铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜（有时也含有铅），它的硬度高，适合制造生产工具。青铜做的兵器，硬而锋利，青铜做的生产工具也远比红铜好，还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸造青铜器上有过很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼器，是世界上最大的出土青铜器。又如
7、战国时的编钟，称得上古代在音乐上的伟大创造。因此，青铜器的出现，推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会文明向前推进了一步。化学的萌芽古代工艺化学冶金世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度，中国在春秋时代晚期（公元前6世纪）已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼铁，木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁镈（一种锄草工具）、铁锛等农具以及铁鼎等器物，当然也用于制造兵器。到了公元前8世纪公元前7世纪，欧洲等才相继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬，炼铁的原料也远比铜矿丰富，在绝大部分地方，铁器代替了青铜器。 化学的萌芽古代工艺化学
8、冶金莲鹤方壶青铜镜曾侯乙编钟谷物酿酒始于何时，有两种截然相反的观点。传统的酿酒起源观认为:酿酒是在农耕之后才发展起来的，这种观点早在汉代就有人提出了，汉代刘安在淮南子中说:“清盎之美，始于耒耜(lei si)”。现代的许多学者也持有相同的看法，有人甚至认为是当农业发展到一定程度，有了剩余粮食后，才开始酿酒的。 化学的萌芽古代工艺化学酿酒另一种观点认为谷物酿酒先于农耕时代，如在1937年，中国考古学家吴其昌先生曾提出一个很有趣的观点:“我们祖先最早种稻种黍的目的，是为酿酒而非做饭。吃饭实在是从饮酒中带出来。”这种观点在国外是较为流行的，但一直没有证据。时隔半个世纪，美国宾夕法尼亚大学人类学家索罗
9、门卡茨博士发表论文，又提出了类似的观点，认为人们最初种粮食的目的是为了酿制啤酒，人们先是发现采集而来的谷物可以酿造成酒，而后开始有意识地种植谷物，以便保证酿酒原料的供应。 化学的萌芽古代工艺化学酿酒酒曲酿酒是中国酿酒的精华所在。酿酒加曲，是因为酒曲上生长有大量的微生物霉菌，还有微生物所分泌的酶(淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等)，酶具有生物催化作用，可以加速将谷物中的淀粉，蛋白质等转变成糖、氨基酸。糖分在酵母菌的酶的作用下，分解成乙醇，即酒精。 对霉菌的利用是中国人的一大发明创造。日本有位著名的微生物学家坂口谨一郎教授认为这甚至可与中国古代的四大发明相媲美，这显然是从生物工程技术在当今科学技术的重要地
10、位推断出来的。随着时代的发展，我国古代人民所创立的方法将日益显示其重要的作用。 化学的萌芽古代工艺化学酿酒古来圣贤皆寂寞唯有饮者留其名何以解忧？唯有杜康我国古代劳动人民很早就利用矿石、植物对纺织物进行染色，并在长期的生产实践中，掌握了各类染料的提取，染色等工艺技术，生产出五彩缤纷的纺织品。这些纺织品，不仅是古代人民的生活用品，也是富有民族风格的艺术品，在世界上享有很高的声誉。古代染色的染料，从天然矿物到植物染料的转变。早在六、七千年前的新石器时代，我们的祖先就能够用赤铁矿粉末将麻布染成红。 化学的萌芽古代工艺化学印染古代将原色青、赤、黄、白、黑称为“五色”。将原色混合可以得到“间色（多次色）”
11、 原色白用天然矿物绢云母涤染，但主要是通过漂白的方法取得。漂白生丝只要用强碱脱去丝胶即可。漂白麻，在古代则多用草木灰加石灰反复浸煮。然后摊开在平铺水面的苇帘上，“半浸半晒”多日，直到麻缕极白为止。这是利用日光的紫外线在水面由于界面反应产生的臭氧对纤维中的杂质和色素进行氧化，从而起到漂白作用。赤色最初是用赤铁矿粉末，后又用朱砂（硫化汞），但用它们染色牢度较差。周代开始使用茜草，它的根含有茜素，以明矾为媒染剂可染出红色。化学的萌芽古代工艺化学印染青色，也是从蓝草里提取的靛蓝染成的，能制靛蓝的草有好几种，古代最初是用马蓝。春秋战国时已能用蓝草制靛染青色。所以荀子在，劝学篇中说：“青取之于蓝而胜于蓝”
12、。公元六世纪，北魏的贾思佳在齐民要术中详尽地记术了我国古代用蓝草制靛的方法。这是世界上最早的制造蓝靛的工艺操作记载。黄色染料早期主要用栀子果实中含有“藏在酸”的黄色素，是一种直接染料，染成的黄色微泛红光。古代染黑色的植物主要用了橡实、五倍子、柿叶、冬青叶、栗壳、莲子壳、鼠尾叶、乌柏叶等。 化学的萌芽古代工艺化学印染布料印染的方法主要有两种，一种是传统的涂料印染，另一种则是与涂料印染相对的活性印染。活性印染就是在印染过程中不添加偶氮和甲醛，不含对人体有害的物质，且洗涤时不褪色不缩水。活性印染与涂料印染的区别在于活性印染的手感滑软，普通的说法就是活性印染的面料看起来像丝光棉，从正反两方面看印染的效
13、果都很好；而涂料印染的面料手感僵硬，看起来有点像油墨画效果。至1834年法国的佩罗印花机发明以前，中国一直拥有世界上最发达的手工印染技术。 化学的萌芽古代工艺化学印染爱美之心古已有之黑火药是中国古代四大发明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢？火药的三种原料是硫黄、硝石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火药也是黑色的，叫黑火药。 火药的性质是容易着火，因此可以和火联系起来，但是这个“药”字又怎样理解呢？原来，硫磺和硝石在古代都是治病用的药，因此，黑火药便可理解为黑色的会着火 的药。 火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关，在许多次炼丹过程中，曾出现过一次又 一次地着火和爆炸现象，经过这样多次试验终
14、于找到了配制火药的方法。 黑火药发明以后一直被用在军事上。从宋朝开始，便出现了各种新式武器，例如用 弓发射的火药包。火药包有火球和火蒺藜两种，用火将药线点着，把火药包抛出去 ，利用燃烧和爆炸杀伤对方。 大约在公元8世纪，中国的炼丹术传到了阿拉伯，火药的配制方法也传了过去，后 来又传到了欧洲。这样，中国的火药成了现代炸药的“老祖宗”。化学的萌芽四大发明中的化学火药纸是人类保存知识和传播文化的工具，是中华民族对人类文明的重大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前，中国古代传播文字的方法主要有：在甲骨（乌龟的腹甲和牛骨）上刻字，即所谓的甲骨文；甲骨数量有限，后来改在竹简或木简上刻字。可是，孔子写的论语所用
15、的竹简之多，份量之重是可想而知的；另外，用丝织成帛,也可以用来写字，但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸，一直流传到今天。 1957年5月，中国考古工作者在陕西省西安市灞桥的一座古代墓葬中发现一些米黄色的古纸。经鉴定这种纸主要由大麻纤维制造，其年代不会晚于汉武帝（公元前156年公元前87年），这是现存的世界上最早的植物纤维纸。化学的萌芽四大发明中的化学纸提起纸的发明，人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看到当时写字用的竹简太笨重，便总结了前人造纸的经验，带领工匠用树皮、麻头、破布、破鱼网等做原料，先把它们剪碎或切断，放在水里长时间浸泡，再捣烂成为浆状物，然后在席子上摊
16、成薄片，放在太阳底下晒干，便制成了纸。它质薄体轻，适合写字，很受欢迎。 造纸是一个极其复杂的化学工艺，它是广大劳动人民智慧的产物。实际上，蔡伦之前已经有纸了，因此，蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。 化学的萌芽四大发明中的化学纸由于生产的发展，统治阶级不仅希望提高物质享受，而且希望长生不死。在这样的 时代背景下，炼丹术就应运而生了。秦始皇统一六国之后，曾派人到海上求仙人不 死之药。汉武帝本人就热衷于神仙和长生不死之药，不仅是寻找自然界的长生不死 之药，而且要炼制长生不死之药。到了东汉炼丹术得到进一步发展，出现了著名的炼丹术家魏伯阳，著书周易参同 契以阐明长生不死之说。他说“巨胜（胡麻）尚延年，还丹可入口。金性不败朽 ，故为万物宝。术士取食之，寿命保长久。”继后，晋代炼丹述家陶弘景著书真诰。到了唐代，炼丹术跟道教结合起来而进 入全盛时期，这时炼丹术家孙思邈，著作丹房诀要。这些炼丹术著作都有不少 化学知识，据统计共有化学药物六十多
