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1、化工人类为了求得生存和发展，不断地与大自然作斗争，逐步地加深了对周围世界的认识，从而掌握了征服自然、改造世界的本领。经过漫长的历史实践，人类越发善于利用自然条件，并且为自己创造了丰富的物质世界。古代人们的生活更多地依赖于对天然物质的直接利用，或从中提取所需要的东西。由于这些物质的固有性能满足不了人们的需求，便产生了各种加工技术，把天然物质转变成具有多种性能的新物质，并且逐步在工业生产的规模上付诸实现。凡运用化学方法改变物质组成或结构、或合成新物质的，都属于化学生产技术，也就是化学工艺;所得产品被称为化学品或化工产品。这样，许多自然界没有的物质被源源不断地创制出来。起初，生产这类产品的是手工作坊
2、，后来演变为工厂，并逐渐形成了一个特定的生产部门，即化学工业。随着生产力的发展，有些生产部门，如冶金、炼油、造纸、制革等，已作为独立的生产部门从化学工业中划分出来。当大规模石油炼制工业和石油化工蓬勃发展之后，以化学、物理学、数学为基础并结合其他工程技术，研究化工生产过程的共同规律，解决规模放大和大型化中出现的诸多工程技术问题的学科-化学工程进一步完善了。它把化学工业生产提高到一个新水平，从经验或半经验状态进入理论和预测的新阶段（见化学工程发展史），使化学工业以其更大规模生产的创造能力，为人类增添大量物质财富，加快了人类社会发展的进程。在现代汉语中，化学工业、化学工程和化学工艺都简称为化工，它们
3、出现于不同历史时期，各有不同涵义，却又关系密切，互相渗透。在人们头脑里，“化工”这个词，习惯上已成为一个总的知识门类和事业的代名词，它在国民经济和工程技术上所具有的重要意义，引起了人们广泛的兴趣，吸引着成千上万的人，为之献出毕生精力。下面简要地从人类社会生活的各个方面，来说明化工绚丽多彩的内容及其重要贡献。化工与人类文明人类与化工的关系十分密切，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活，到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。有些化工产品在人类发展历史中，起着划时代的重要作用。它们的生产和应用，甚至代表着人类文明的一定历史阶段。引火熟食是人类有史以来的
4、一个了不起的进步；等到炙制药物、酿酒制醋、烧陶制砖、炼铜冶铁、熬油造漆、纺织印染、造纸印刷等化学加工技艺相继出现的时候，历史已流逝了几十万年。这些技艺的积累，创造了从古代到中世纪的宝贵遗产，并且也为化学工业的形成，奠定了基础。（见化学工业发展史）工业革命的助手化学工业从它形成之时起，就为各工业部门提供必需的基础物质。作为各个时期工业革命的助手，正是它所担负的历史使命。1819世纪的产业革命时期，手工业生产转变为机器生产，蒸汽机发明了，社会化大生产开始了，这正是近代化学工业形成的时候。面临产业革命的急需，吕布兰法制纯碱等技术应运而生，这使已有的铅室法制硫酸也得到发展，解决了纺织、玻璃、肥皂等工业
5、对酸、碱的需要。同时，随着炼铁、炼焦工业的兴起，以煤焦油分离出的芳烃和以电石生产的乙炔为基础的有机化工也得到发展。合成染料、化学合成药、合成香料等相继问世，橡胶轮胎、赛璐珞和硝酸纤维素等也投入生产。这样，早期的化学工业就为纺织工业、交通运输业、电力工业和机器制造业提供了所必需的原材料和辅助品，促成了产业革命的成功。20世纪经过两次世界大战，一方面石油炼制工业中的催化裂化、催化重整等技术先后出现，使汽、煤、柴油和润滑油的生产有了大幅度增长，特别是丙烯水合制异丙醇工业化以后，烃类裂解制取乙烯和丙烯等工艺相继成功，使基本有机化工生产建立在石油化工雄厚的技术基础之上，从而得以为各工业部门提供大量有机原
6、料、溶剂、助剂等。从此，人们常以烃类裂解生产乙烯的能力，作为一个国家石油化工生产力发展的标志。另一方面，哈伯-博施法合成氨高压高温技术在工业上实现，硝酸投入生产，使大量的硝化物质出现，尤其是使火炸药工业从黑火药发展到奥克托今，炸药的比能量提高了十几倍。这不仅解决了战争之急需，更重要的是在矿山、铁路、桥梁等民用爆破工程上，得到了应用。此外，对于核工程中同位素分离和航天事业中火箭推进剂的应用，化工都作出了关键性的贡献。发展农业的支柱长期以来，人类的食物和衣着主要依靠农业。而农业自远古的刀耕火种开始，一直依靠大量人力劳作，受各种自然条件的制约，发展十分缓慢。19世纪，农业机械的运用，逐步改善劳动状况
7、。然而，在农业生产中，单位面积产量的真正提高，则是施用化肥、农药以后的事。实践证明，农业的各项增产措施中，化肥的作用达4065。在石油化工蓬勃发展的基础上，合成氨和尿素生产大型化，使化肥的产量在化工产品中占据很大比重。1985年世界化肥总产量约达140Mt，成为大宗化工产品之一。近年来，氮、磷、钾复合肥料和微量元素肥料的开发，进一步满足了不同土壤结构、不同作物的需求。早期，人类采用天然动、植物和矿物来防治农作物病虫害。直到19世纪末，近代化学工业形成以后，采用巴黎绿（砷制剂）杀马铃薯甲虫、波尔多液防治葡萄霜霉病，农业才开始了化学防治的新时期。20世纪40年代生产了有机氯、有机磷、苯氧乙酸类等杀
8、虫剂和除草剂，广泛用于农业、林业、畜牧业和公共卫生。但这一代农药中有些因高残留、高毒，造成生态污染，已被许多国家禁用。近年来，开发了一些高效、低残留、低毒的新农药，其中拟除虫菊酯(除虫菊是具有除虫作用的植物)是一种仿生农药，每亩用量只几克，不污染环境，已经投入工业生产。此外，生物农药目前在农药研究中是最活跃的一个领域。现代农业应用塑料薄膜（如高压聚乙烯、线型低密度聚乙烯等），用作地膜覆盖或温室育苗，可明显地提高作物产量，正在进行大面积推广。战胜疾病的武器医学和药物学一直是人类努力探求的领域，在中国最早的药学著作神农本草经（公元1世纪前后编著）中，就记载了365种药物的性能、制备和配伍。明代李时
9、珍的本草纲目中所载药物已达1892种。这些药采自天然矿物或动植物，多数须经泡制处理，突出药性或消除毒性后才能使用。19世纪末至20世纪初，生产出解热镇痛药阿司匹林、抗梅毒药“606”（砷制剂）、抗疟药阿的平等，这些化学合成药成本低、纯度高、不受自然条件的影响，表现出明显的疗效。30年代，人们用化学剖析的方法，鉴定了水果和米糠中维生素的结构，用人工合成的方法，生产出维生素C和维生素B1等，解决了从天然物质中提取维生素产量不够、质量不稳的矛盾。1935年磺胺药投产以后，拯救了数以万计的产褥热患者。青霉素的发现和投产，在第二次世界大战中，救治伤病员，收到了惊人效果。链霉素以及对氨基水杨酸钠、雷米封等
10、战胜了结核菌，结束了一个历史时期这种蔓延性疾病对人类的威胁。天花、鼠疫、伤寒等，直到19世纪，曾一直是人类无法控制的灾害之一，抗病毒疫苗投入工业生产以后，才基本上消灭了这些传染病。现在疫苗仍是人类与病毒性疾病斗争的有力武器。还有各种临床化学试剂和各种新药物剂型不断涌现，使医疗事业大为改观，人类的健康有了更可靠的保证。改善生活的手段化工向人们提供的产品是丰富多彩的，它除了生产大量材料用于制成各种制品为人所用以外，还有用量很少、但效果十分明显的产品，使人们的生活得到不断改善。例如：用于食品防腐、调味、强化营养的各种食品添加剂；提高蔬菜、水果产量和保持新鲜程度的植物生长调节剂和保鲜剂；促使肉、蛋丰产
11、的饲料添加剂；生产化妆品和香料、香精的基础原料和助剂；房屋、家具和各种工、器具装饰用的涂料；各种印刷油墨用的颜料；以及洗涤用品用的表面活性剂等等，不胜枚举。还有电影胶片（感光材料）、录音(像)磁带(磁记录材料)，以及最近推出的激光电视唱片(光盘)等。利用这些传播声像的手段，可加强通信联络，再现历史场景，表演精湛艺术。借助于信息记录材料，把人们的视野扩展到宇宙空间、海底深处或深入脏腑内部，甚至于解剖原子结构，为提高人类的精神文明，揭开自然界的奥秘，提供了条件。化 工 与 材 料上述工农业生产和生活的提高，都离不开材料。据统计，到1984年为止，世界上所具有的化学物质实际约达900万种，其中约有4
12、3万种在工业发达的国家中用为材料。材料数量虽多，若按化学组成分类，可以概括为金属材料、无机非金属材料和聚合物材料三大类。也有将复合材料列为第四大类，或者把它看作是由三大类中派生出来的一类新材料。一般来说，除金属是冶金部门生产的产品外，其余都是化工生产的材料。无机非金属材料分为传统材料和新型材料两类。前者主要是硅酸盐材料；后者组成多样，近年来发展很快。硅酸盐材料指玻璃、陶瓷、水泥和搪瓷等。它们是以含硅酸盐类矿石为原料进行生产的，广泛用作建筑材料，也可以作为日用品和工艺美术制品。玻璃和陶瓷虽然性脆易碎是其主要的缺点；但由于原料易得，生产工艺简单，产品的化学稳定性好，又具有硬度高、耐热和耐蚀等优点，
13、用途十分广泛，产量很大，并仍在不断发展中。新型无机非金属材料主要是特种陶瓷。随着工农业、军事工业和科学技术的发展，新型结构陶瓷先后问世。它们是由不同的氧化物、硅化物、碳化物、氮化物、氟化物，硼化物等组成的。主要包括耐高温材料、电绝缘材料、铁电材料、压电材料、半导体陶瓷材料等，用途特殊，产量不大，但价值很高。近来开发了一种陶瓷发动机用于汽车，可使燃气温度提高到1400以上，对提高效率，节约能源具有重要意义。这些材料的制造工艺的特点是：对原料的纯度要求高，成分、显微结构以及产品表面和界面都需严格控制，形状也细致而复杂，要求精密加工。此类新型材料是在高水平科学技术基础上获得成功的。聚合物材料主要包括
14、塑料、化学纤维和橡胶三大类。其中合成材料品种很多，它们是由石油化工生产的单体，经过聚合反应而制成的。有的具有天然材料所达不到的特殊性能，广泛用于工农业生产与日常生活，所以发展很快。30年代世界聚合物材料的产量还未超过100kt，到80年代即已达到约80Mt，塑料占3/4。由于塑料比金属轻，所以按体积计，其产量已超过黑色金属。塑料基础材料是合成树脂。塑料制品质轻（一般只有钢铁的1/9），耐腐蚀，耐热，电绝缘性好，易于加工成型，近几十年来大量用来代替金属、玻璃、纸张、木材等。塑料薄膜主要用作包装材料，在农业上，也被广泛使用。塑料管大量用作汽车的输油、输水管。汽车壳体和零件也用塑料。用聚氯乙烯加工的
15、地板和门窗比用木材加工的耐磨性增加五倍。有机玻璃的密度为普通玻璃的一半，而冲击强度高达17倍，可用作飞机的风挡玻璃。塑料还大量用于电子和电气工业，制成电线、电缆、开关和仪器仪表壳体等。塑料制品可以说已经深入到人们生产和生活的各个角落。还有一些合成树脂具有特殊的功能，被称为功能高分子材料，如导电材料、半导体材料、感光树脂、光导材料和超导材料等，引起人们很大的兴趣。化学纤维包括人造纤维和合成纤维。人造纤维是以天然纤维为原料经过化学加工而生产的，在2030年代已经流行，但它的产量受到天然纤维来源的限制。合成纤维制品是在40年代中期出现的，原料来源为丰富的石油化工产品。化学纤维的品种很多，又有长丝、短
16、丝、鬃丝、弹力丝以及各种异形丝。它们分别可以纯纺、混纺，因而织物的品种极多，并且生产效率高，不受自然条件的限制，有效地解决了与粮棉争地的矛盾。生产万吨化学纤维，可以相当于30万亩（1亩666.6m2）棉田一年生产的棉花;或由250万只羊一年剪下的羊毛。到80年代，全世界已有2/3的纺织品是由化学纤维制成的。一些聚合物制成的中空纤维用作分离膜，在海水淡化、气体分离、超纯物质制备以及生物技术等方面，具有重要意义。橡胶是一种战略物资。天然橡胶仅生长于热带及亚热带地区，不产橡胶的国家考虑战时会受到封锁，都极其重视建立于石油化工基础上的合成橡胶工业。合成橡胶的品种多，有的品种比天然橡胶具有更好的耐热、耐寒、耐油等性能。橡胶的最大消耗是做轮胎，此外还用以制作胶管、胶带、胶鞋以及胶乳制品。橡胶又是各种设备所不可缺少的密封材料。70年代以来，天然橡胶的产量基本稳定在33.5Mt，而合成橡胶产量在70年代已达6Mt，80年代增至8Mt，且仍有续增的趋势。复合材料是新型结构材料。其
