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化学起源

发布时间: 2022-04-17 20:15:07

❶ 生命起源的化学起源说是什么

化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为,地球上的生命是在地球温度逐步下降以后,在极其漫长的时间内,由非生命物质经过极其复杂的化学过程,一步一步地演变而成的。

这一学说的代表是美国科学家米勒。他在实验过程中,把生命起源的4个阶段十分生动地展现在了人们面前。

(1)从无机小分子生成有机小分子的阶段。即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的,需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中,一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋,其上部球型空间里含氢气、氨气、甲烷和水蒸气等“还原性大气”。他先给烧瓶加热,使水蒸气在管中循环,接着他通过两个电极放电产生电火花,模拟原始天空的闪电,以激发密封装置中的不同气体发生化学反应,而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸气冷却形成液体,又流回底部的烧瓶,即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现,其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物,同时还形成了氰氢酸,而氰氢酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实,生命起源的第一步,从无机小分子物质形成有机小分子物质,在原始地球的条件下是完全可能实现的。

(2)从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如黏土的吸附作用),通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。

(3)从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说,他通过实验表明,将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中,它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴,这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为,团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如,团聚体具有类似于膜那样的边界,其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物,还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应,反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外,有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说,以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。

(4)有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。

但米勒的实验也有很多的疑点,例如所使用的能量大小,不同气体的配合等虽然都产生了氨基酸、碳水化合物等物质,但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层,所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命,那么,米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立,因此,无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。

❷ 化学的由来是什么

在中国,“化学”一词最早出现在1857年墨海书馆出版的期刊《六合丛谈》[4] 。伟烈亚力提及王韬在其日记中记载了从戴德生处听闻的“化学”一词[5][6]。一般认为中文中的“化学”一词是徐寿翻译英国人的书《化学鉴原》一书时发明的。

“化学”一词被介绍到日本,取代了原先日语中的译法“舍密”[7][4]

《化学鉴原》是我国清代化学家徐寿参考英国一本教科书《Well‘s Principles of Chemistry》一书的无机化学部分所翻译的。该书是“Well’s科学丛书(Well's Scientific Series)”系列之中的一种,由英国韦而司(当时译名)撰、英国傅兰雅口译、中国无锡徐寿笔录而成。
本书成书于1871年(清朝同治10年),是中国第一本近代化学理论教科书,是《无机化学》的老祖宗。

如《化学鉴原》是晚清中国译介的第一部比较系统的西方化学著作;《三角数理》是晚清译介的三角学名著;《微积溯源》为19世纪中国介绍微积分的代表作之一;《代数学》是系统介绍代数知识的著作;《电学》是晚清所译影响最大、流传最广的电学书籍。关于地质气象学的有《金石识别》、《地学浅识》、《风雨表说》等书,其中1883年出版的《化学求数》,有15卷276章,插图186幅,1146页,堪称煌煌巨制。《合数术》(关于对数造表法)、《决疑数学》(关于概率论)等,较早地将对数、概率论等介绍到中国。同属基础科学类的还有《声学》、《光学》等书。

江南制造局翻译馆的基础科学译著对中国的近代科学产生了重要的影响,翻译馆编译的《化学鉴原》中的65个化学元素汉译名,其中36个汉译名一直沿用至今,是中国最早翻译的化学元素汉译名。我国近代著名学者梁启超在《读西学书法》中,高度评价了《化学鉴原》。他认为“《化学鉴原》与《续编》、《补编》合为一书,译出之化学书最有条理者也……视制造局之取罗马字第一音,而加金石偏旁以示识别,其精审不逮远矣”。

❸ ‘化学’这个名词的由来

“化学”一词,若单从字面解释就是“变化的科学”之意。化学的历史渊源非常古老,可以说从人类学会使用火,就开始了最早的化学实践活动。我们的祖先钻木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驱赶猛兽,充分利用燃烧时的发光发热现象。当时这只是一种经验的积累。化学知识的形成、化学的发展经历了漫长而曲折的道路。它伴随着人类社会的进步而发展,是社会发展的必然结果。而它的发展,又促进生产力的发展,推动历史的前进。化学的发展,主要经历以下几个时期:
(一)萌芽时期:
从远古到公元前1500年,人类学会在熊熊的烈火中由黏土制出陶器、由矿石烧出金属,学会从谷物酿造出酒、给丝麻等织物染上颜色,这些都是在实践经验的直接启发下经过长期摸索而来的最早的化学工艺,但还没有形成化学知识,只是化学的萌芽时期。
(二)炼丹和医药化学时期:
约从公元前1500年到公元1650年,化学被炼丹术、炼金术所控制。为求得长生不老的仙丹或象征富贵的黄金,炼丹家和炼金术士们开始了最早的化学实验,而后记载、总结炼丹术的书籍也相继出现。虽然炼丹家、炼金术士们都以失败而告终,但他们在炼制长生不老药的过程中,在探索“点石成金”的方法中实现了物质间用人工方法进行的相互转变,积累了许多物质发生化学变化的条件和现象,为化学的发展积累了丰富的实践经验。当时出现的“化学”一词,其含义便是“炼金术”。但随着炼丹术、炼金术的衰落,人们更多地看到它荒唐的一面,化学方法转而在医药和冶金方面得到正当发挥,中、外药物学和冶金学的发展为化学成为一门科学准备了丰富的素材。
(三)燃素化学时期:
这个时期从1650年到1775年,是近代化学的孕育时期。随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,进行化学变化的理论研究,使化学成为自然科学的一个分支。这一阶段开始的标志是英国化学家波义耳为化学元素指明科学的概念。继之,化学又借燃素说从炼金术中解放出来。燃素说认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧过程是可燃物中燃素放出的过程,尽管这个理论是错误的,但它把大量的化学事实统一在一个概念之下,解释了许多化学现象。在燃素说流行的一百多年间,化学家为解释各种现象,做了大量的实验,发现多种气体的存在,积累了更多关于物质转化的新知识。特别是燃素说,认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程,化学反应中物质守恒,这些观点奠定了近代化学思维的基础。这一时期,不仅从科学实践上,还从思想上为近代化学的发展做了准备,这一时期成为近代化学的孕育时期。
(四)定量化学时期:
这个时期从1775年到1900年,是近代化学发展的时期。1775年前后,拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期,使化学沿着正确的轨道发展。19世纪初,英国化学家道尔顿提出近代原子学说,接着意大利科学家阿伏加德罗提出分子概念。自从用原子-分子论来研究化学,化学才真正被确立为一门科学。这一时期,建立了不少化学基本定律。俄国化学家门捷列夫发现元素周期律,德国化学家李比希和维勒发展了有机结构理论,这些都使化学成为一门系统的科学,也为现代化学的发展奠定了基础。
(五)科学相互渗透时期:
这个时期基本上从20世纪初开始,是现代化学时期。20世纪初,物理学的长足发展,各种物理测试手段的涌现,促进了溶液理论、物质结构、催化剂等领域的研究,尤其是量子理论的发展,使化学和物理学有了更多共同的语言,解决了化学上许多未决的问题,物理化学、结构化学等理论逐步完善。同时,化学又向生物学和地质学等学科渗透,使过去很难解决的蛋白质、酶等结构问题得到深入的研究,生物化学等得到快速的发展。

❹ 近代化学的起源

1、化学的起源 :化学作为一门科学是从炼金术和化学工艺中发展而来的 ; 2、近代化学的出现 (1)时间 :17世纪 ; (2)创始人 :英国科学家波义耳把严密的实验方法引入化学 ; (3)燃素说的出现 : ① 时间 :17世纪末 ; ② 观点 :燃素是化合物燃烧时析出的一种特殊的物质 ; ③ 影响 :统治化学界近一百年 ; 3、近代化学步入正轨 (1)时间 :18世纪末 ; (2)科学家 :拉瓦锡 ; ① 认为燃烧是燃烧的物质和空气中的氧进行化合的过程 ,推翻了“燃素说” ; ② 提出质量守恒定律的第一人 ; ③ 意义 :拉瓦锡的理论使化学的发展步入正轨 ; 4、近代化学的发展时期 项 目基 本 概 况时 间19世纪 ; 道尔顿原子论时 间19世纪初 ;英国科学家的创立 ; 观 点①各种物质的原子具有不同的质量 ;②化合物是由以一定数量关系结合起来的原子组成的 ;③同一元素的原子,其形状、质量及性质都一样;意 义标志着近代化学发展时期的开始 ;分子论创 立意大利科学家阿伏加德罗提出分子的概念 ;提 示19世纪中期,分子—原子结构学说确立,推动了化学的飞速发展 ;元素周期律发现时间19世纪60年代末 ;发现人物俄国化学家门捷列,发现并制定了元素周期表 ;周期现象元素的化学性质随相对原子量的增加而呈现周期性变化的现象 ;发现意义元素周期律的发现是无机化学的系统化和大综合 ;

❺ 化学的历史由来

化学的历史渊源非常古老,可以说从人类学会使用火,就开始了最早的化学实践活动。我们的祖先钻木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驱赶猛兽,充分利用燃烧时的发光发热现象。

当时这只是一种经验的积累。化学知识的形成、化学的发展经历了漫长而曲折的道路。它伴随着人类社会的进步而发展,是社会发展的必然结果。而它的发展,又促进生产力的发展,推动历史的前进。

化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,派生出不同层次的许多分支。

在20世纪20年代以前,化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后,由于世界经济的高速发展,化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起,化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段。

导致这门学科从30年代以来飞跃发展,出现了崭新的面貌。化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等七大类共80项,实际包括了七大分支学科。

(5)化学起源扩展阅读

化学起源说将生命的起源分为四个阶段。

第一个阶段

从无机小分子生成有机小分子的阶段,即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中,一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋,其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。

米勒分析其化学成分时发现,其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物,同时还形成了氰氢酸,而氰氢酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。

米勒的实验试图向人们证实,生命起源的第一步,从无机小分子物质形成有机小分子物质,在原始地球的条件下是完全可能实现的。

第二个阶段

从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的,即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如黏土的吸附作用),通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。

第三个阶段

从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说,他通过实验表明,将蛋白质、多肽、核酸、明胶、阿拉伯胶和多糖等放在合适的溶液中,它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴,这些小滴就是团聚体。

第四个阶段

有机多分子体系演变为原始生命,包括以生化系统和遗传系统的建立为标志的细胞的诞生。这一阶段是在原始海洋中形成的,是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。

❻ 化学起源于哪里

化学起源于炼金术,而寻找点金石和金丹以求获得黄金,导致了最初的化学实验。从古希腊人的模糊思辨到穆斯林学者的具体实验,是阿巴斯时代的伊斯兰世界在化学领域的重大进步。曾被誉为“阿拉伯化学之父”的贾比尔·哈彦(720~815年),早年师从什叶派第六代伊玛目贾法尔·萨迪克,后任巴格达哈里发的宫廷御医。贾比尔·哈彦认为,从宇宙灵魂到天地万物乃是流溢生成的过程,相互之间存在着和谐与统一。基于上述理论,贾比尔·哈彦认为,所有的金属皆为硫与汞相结合的产物,不同的金属可以通过特定的媒介实现相互的转化,金属的贵贱之分取决于硫与汞的含量差异,铁、铜、铅等可以通过汞作为媒介转化为黄金。在实验方面,贾比尔·哈彦论证了燃烧和还原两种基本的化学过程,改进了蒸馏、过滤、结晶、熔化、升华等实验手段,制成硫酸、硝酸、氧化汞、硫化汞、氢氧化钠等化合物。贾比尔·哈彦修正了亚里士多德关于金属由火、土、水、空气4种要素构成的学说,一度震动欧洲学界,直至18世纪方被近代化学理论取代。

在阿拉伯,炼金术不仅仅是现代人所理解的化学,还有其更深层次的含义。阿拉伯人认为炼金术与苏非神秘主义有着密切的关系,而苏非教团所采用的精神心理疗法,与炼金术也有密切关系,这种疗法将炼金术视为一种关于灵魂的科学。除此之外,炼金术与阿拉伯艺术的关系也非同一般,它是联合伊斯兰艺术的工艺技术与宗教精神和象征意义的桥梁,也是理解伊斯兰艺术内韵的一把钥匙。

❼ 化学这门学科的起源

一、化学的前奏

1.人类文明的起点——火的利用
在几百万年以前,人类过着极其简单的原始生活,靠狩猎为生,吃
的是生肉和野果。根据考古学家的考证,至少在距今50
万年以前,可以
找到人类用火的证据,即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火
烧过的动物骨骼化石。

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。

2.历史悠久的工艺——制陶
陶器是什么时候产生的,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。

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,在制造技木上是一个重大的突破。制陶过程
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(gài)、
氧化镁(měi)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
又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法,陶制的纺轮、陶刀、陶挫
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。

3.冶金化学的兴起

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。

到了公元前3000~前2500
年,除了冶炼铜以外,又炼出了锡(xī)
和铅(qiān)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。

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■(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~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。

4.中国的重大贡献——火药和造纸
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?
这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)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,炼丹的目的是寻求长生
不老的药,在炼丹的原料中,就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和
硝石放在炼丹炉中,长时间地用火炼制。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于找到了配制火
药的方法。

黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系,一直被用在军事上。古代人
打仗,近距离时用刀枪,远距离时用弓箭。有了黑火药以后,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”。这是中国的伟大发明之一。

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》所用的竹简
之多,份量之重是可想而知的;另外,用丝织成帛(bó),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

5
月,中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)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~公元前87
年),这是现存的世界上最
早的植物纤维纸。

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。

5.炼丹术与炼金术
当封建社会发展到一定的阶段,生产力有了较大提高的时候,统治
阶级对物质享受的要求也越来越高,皇帝和贵族自然而然地产生了两种
奢望:第一是希望掌握更多的财富,供他们享乐;第二,当他们有了巨
大的财富以后,总希望永远享用下去。于是,便有了长生不老的愿望。
例如,秦始皇统一中国以后,便迫不及待地寻求长生不老药,不但让徐
福等人出海寻找,还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂
——长生不老药。

炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为,可以通
过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊
的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金,然后把它放入多硫化钙
溶液中浸泡。于是,在合金表面便形成了一层硫化锡,它的颜色酷似黄
金(现在,金黄色的硫化锡被称为金粉,可用作古建筑等的金色涂料)。
这祥,炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上,这种仅从表面

颜色而不从本质来判断物质变化的方法,是自欺欺人。他们从未达到过
“点石成金”的目的。

虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到,但是他们辛勤的劳动
并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化
学实验室”中,应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学
家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训,甚
至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提
出:“丹砂(硫化汞)烧之成水银,积变(把硫和水银二者放在一起)又还
成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结,即“物质之间可以用
人工的方法互相转变”。

炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验,必定需要
大批实验器具,于是,他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过
滤装置等。他们还根据当时的需要,制造出很多化学药剂、有用的合金
或治病的药,其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法
和经过记录下来,他们还创造了许多技术名词,写下了许多著作。正是
这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作,开挖了化学
这门科学的先河。

从这些史实可见,炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩
的,后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们,
应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此,在英语中化学家(chemist)
与炼金家(alchemist)两个名词极为相近,其真正的含义是“化学源于炼
金术”。

二、创建近代化学理论

——探索物质结构

世界是由物质构成的,但是,物质又是由什么组成的呢?最早尝试
解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140
年),他认为:
“易有太极,易生两仪,两仪生四象,四象生八卦。”以阴阳八卦来解
释物质的组成。

约公元前1400
年,西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的
泰立斯认为水是万物之母;黑拉克里特斯认为,万物是由火生成的;亚
里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时,以四种“原性”作
为自然界最原始的性质,它们是热、冷、干、湿,把它们成对地组合起
来,便形成了四种“元素”,即火、气、水、土,然后构成了各种物质。

上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上,
是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出:“元素是

构成物质的基本,它可以与其他元素相结合,形成化合物。但是,如果
把元素从化合物中分离出来以后,它便不能再被分解为任何比它更简单
的东西了。”

波义耳还主张,不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从
事工艺的经验性技艺,而应把它看成一门科学。因此,波义耳被认为是
将化学确立为科学的人。

人类对物质结构的认识是永无止境的,物质是由元素构成的,那么,
元素又是由什么构成的呢?1803
年,英国化学家道尔顿创立的原子学说
进一步解答了这个问题。

原子学说的主要内容有三点:1.一切元素都是由不能再分割和不能
毁灭的微粒所组成,这种微粒称为原子;2.同一种元素的原子的性质和
质量都相同,不同元素的原子的性质和质量不同;3.一定数目的两种不
同元素化合以后,便形成化合物。

原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德
罗又于1811
年提出了分子学说,进一步补充和发展了道尔顿的原子学
说。他认为,许多物质往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式
存在,例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子,而化合物实际上都是分
子。从此以后,化学由宏观进入到微观的层次,使化学研究建立在原子
和分子水平的基础上。

三、现代化学的兴起

19
世纪末,物理学上出现了三大发现,即
X
射线、放射性和电子。
这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念,从而打开了
原子和原子核内部结构的大门,揭露了微观世界中更深层次的奥秘。

热力学等物理学理论引入化学以后,利用化学平衡和反应速度的概
念,可以判断化学反应中物质转化的方向和条件,从而开始建立了物理
化学,把化学从理论上提高到了一个新的水平。

在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结
合力)理论,使人类进一步了解了分子结构与性能的关系,大大地促进了
化学与材料科学的联系,为发展材料科学提供了理论依据。

化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和
思考社会问题,用化学的知识来分析和解决社会问题,例如能源危机、
粮食问题、环境污染等。

化学与其他学科的相互交叉与渗透,产生了很多边缘学科,如生物
化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等,使得生物、电
子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。

化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证,在改善

人民生活,提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。

现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上,发展成为
多分支学科的科学,开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物
理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”
将运用善变之手,为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。

2.元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究
陕西省渭南师范专科学校化学系张文根

化学发展史上,从个人发现新元素的数量方面讲,出现过两次奇迹。
值得研究的是,两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。

1.戴维与新元素的发现
英国化学家戴维(H·Davy,1778~1829)出生于木刻匠家庭,从小就
喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性,发
现其麻醉性,使医学外科手术发生了重大改途;他还发明了安全矿灯,
解决了因火焰引起的瓦斯爆炸,对19
世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有
益的贡献。但是,他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。

1799
年,意大利物理学家伏特(A·Volta)发现了金属活动顺序,并
应用其发明了伏特电池。次年,英国化学家尼科尔森(W.Nicholson)和
卡里斯尔(A·Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此,电在化学
研究中的应用引起了科学家的广泛关注。

1806
年,戴维对前人有关电的研究进行了总结,预言这种手段除可
以把水分解为氢气和氧气外,还可能分解其他物质,这一科学思想使他
把电与物质组成联系起来,从而导致了一系列新元素的发现。

1777
年之前,对于碱类和碱土类物质的化学成分,人们普遍认为具
有元素性质,是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(A·L·Lavoisier)创
立氧化理论之后,则认为这两类物质都可能是氧化物。1807
年,戴维决
心用实验来证实拉瓦锡的见解,同时也想验证一下自己预言的正确性。

最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验,发现碱没有变化,只和
水电解结果一样。通过分析,他认为应该排除水这个干扰因素。于是改
用熔融苛性钾,结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰,说明
由于加热温度过高,分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾
并通以强电流,但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后,他
总结教训,在密闭坩埚内电解熔融苛性钾,终于拿到了一种银白色金属,
并进行性质实验,发现在水中能剧烈反应,出现淡紫色火焰,显然是该
金属与水作用放出氢气的结果。山此,戴维判断这是一种新金属,取名
为钾。不久,他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年,用同样方法,

他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了
新元素镁、钙、锶和钡。

1807
年12
月,尽管当时英法两国正进行着战争,法国皇帝拿破仑仍
然颁发勋章,以嘉奖戴维的卓越成就。但是,戴维并没有因此骄傲起来。
金属钾被发现以后,他由该金属可从水中分解出氢气受到后发,认为钾
也应该能够分解其他物质。于是在1808
年,他将钾与无水硼酸混合,在
铜管中加热,得到了青灰色的非金属硼。这样,不到两年,戴维就发现

7
种新元素。如果加上他1810
年和1813
年确定的氯元素和碘元素,
戴维一生发现和确认的元素就有
9
种。这一成就在他去逝之前的52
个元
素发现史上,无人能与其媲美。

❽ 生命的“化学起源说”是怎么证实的

时至今日,在关于生命起源的问题上,研究取得的最重大的进展,就是用实验支持、证实了生命的“化学起源说”。

1953年,美国芝加哥大学年轻的毕业生米勒,在龙瑞教授指导下,设计和研制出一个模拟原始地球情况的实验装置。他把甲烷、氨、水蒸气、氢气的混合体装在这个封闭的装置内,经过连续一周的火花放电,得到11种氨基酸和其他有机物,即合成了生物小分子。

生物小分子一般是指分子量在1000以下的氨基酸、脂肪、单糖等。这个实验是生命起源研究史上一个关键性实验。正是这个实验,提供了几十亿年前,原始地球上合成有机物的生动图景。关于生命的“化学起源说”,是在100多年前恩格斯提出来的。他总结当时自然科学的成就,提出了三个极为重要的论点:

①生命起源是一个十分漫长的过程,地球上的生命不可能从非生命物质中突然产生。

②生命的起源必然是经过化学途径实现的。

③生命是蛋白体的存在方式。如果有一天用化学方法制造蛋白体成功了,那么它们一定会显示生命现象,进行新陈代谢,虽然可能是很微弱的和短暂的。

“化学起源说”是对当时人类认识生命起源的科学总结,米勒的实验证实了它的基本思想,也深化了它的基本思想。

米勒和奥吉尔在《地球上生命的起源》一书中,以实验为依据,明确地指出生命是在地球上发生的,所有生命都具有共同的基本成分和性质,都有共同的生物合成途径。

米勒的发现打开了生命之谜的大门,成为20世纪最重大的发现之一。

在米勒之后的1959年,德国两位科学家也做了类似的实验,所不同的是,他们是用紫外线来模拟地球诞生之初的太阳辐射,结果也得到了氨基酸。这个实验又证明,只要有能量辐射,就能使宇宙中的一些构成有机分子的原子靠拢,并合成氨基酸。

在米勒实验的启发下,到1970年为止,世界各国已先后在实验室人工合成了21种氨基酸。

实验的成功,又促使科学家进一步思考:能否人工合成比氨基酸更高级的生命物质?

1961年,美国生化学家奥罗捷足先登,用无机物首次合成了嘌呤和核糖,把生命物质的合成向前推进了一大步;中国科学家后来居上,在人工合成生命物质方面,从1961年开始走在世界前列。这一年,中国科学家开始了那时惟一知道其结构的蛋白质——牛胰岛素的人工合成。经过4年探索,1965年合成了牛胰岛素,也就是人工合成了一种含有51种氨基酸的、具有生物学活性的蛋白质。1981年,中国科学家又取得震惊世界的重大研究成果,即人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。这是世界上最早人工合成与天然分子相同的核糖核酸。将这种核糖核酸掺到蛋白质中,它立即显示出生物活性,进一步证实了生命起源于地球的化学演化过程。

人类认识到并证实地球上的生命来源于无机界,无机物完全可以通过化学演化,演化出有机物来。然而,这个认识并不是轻而易举和一帆风顺得来的,它经历了非常漫长的探索过程,也走过非常曲折的道路。

❾ 化学的由来

化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。

化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。从开始用火的原始社会,到使用各种人造物质的现代社会,人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善,化学的贡献在其中起了重要的作用。

化学是重要的基础科学之一,在与物理学、生物学、天文学等学科的相互渗透中,得到了迅速的发展,也推动了其他学科和技术的发展。例如,核酸化学的研究成果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平,建立了分子生物学;对地球、月球和其他星体的化学成分的分析,得出了元素分布的规律,发现了星际空间有简单化和物的存在,为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据,还丰富了自然辩证法的内容。

化学的萌芽

原始人类从用火之时开始,由野蛮进入文明,同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。掌握了火以后,人类开始熟食;逐步学会了制陶、冶炼;以后又懂得了酿造、染色等等。这些有天然物质加工改造而成的制品,成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上,萌发了古代化学知识。

古人曾根据物质的某些性质对物质进行分类,并企图追溯其本原及其变化规律。公元前4世纪或更早,中国提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。此说法是朴素的唯物主义自然观,用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说为中国炼丹术的理论基础之一。

公元前4世纪,希腊也提出了与五行学说类似的火、风、土、水四元素说和古代原子论。这些朴素的元素思想,即为物质结构及其变化理论的萌芽。后来在中国出现了炼丹术,到了公元前2世纪的秦汉时代,炼丹术以颇为盛行,大致在公元7世纪传到阿拉伯国家,与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼丹术,阿拉伯炼金术与中世纪传入欧洲,形成欧洲炼金术,后逐步演进为近代的化学。

炼丹术的指导思想是深信物质能转化,试图在炼丹炉中人工合成金银或修炼长生不老之药。他们有目的的将各类物质搭配烧炼,进行实验。为此涉及了研究物质变化用的各类器皿,如升华器、蒸馏器、研钵等,也创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、洁净、灼烧、熔融、升华、密封等。

与此同时,进一步分类研究了各种物质的性质,特别是相互反应的性能。这些都为近代化学的产生奠定了基础,许多器具和方法经过改进后,仍然在今天的化学实验中沿用。炼丹家在实验过程中发明了火药,发现了若干元素,制成了某些合金,还制出和提纯了许多化合物,这些成果我们至今仍在利用。

化学的中兴

16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,使炼金术转向生活和实际应用,继而更加注意物质化学变化本身的研究。在元素的科学概念建立后,通过对燃烧现象的精密实验研究,建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,随后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,为化学进一步科学的发展奠定了基础。

19世纪初,建立了近代原子论,突出地强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释,成为说明化学现象的统一理论。分子假说提出了,建立了原子分子学说,为物质结构的研究奠定了基础。门捷列夫发现元素周期律后,不仅初步形成了无机化学的体系,并且与原子分子学说一起形成化学理论体系。

通过对矿物的分析,发现了许多新元素,加上对原子分子学说的实验验证,经典性的化学分析方法也有了自己的体系。草酸和尿素的合成、原子价概念的产生、苯的六环结构和碳价键四面体等学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等等的发现,导致有机化学结构理论的建立,使人们对分子本质的认识更加深入,并奠定了有机化学的基础。

19世纪下半叶,热力学等物理学理论以入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,而且可以定量地判断化学反应中物质转化的方向和条件。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学的理论基础。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。

二十世纪的化学

化学是一门建立在实验基础上的科学,实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。进入20世纪以后,由于受到自然科学其他学科发展的影响,并广泛地应用了当代科学的理论、技术和方法,化学在认识物质的组成、结构、合成和测试等方面都有了长足的进展,而且在理论方面取得了许多重要成果。在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。

近代物理的理论和技术、数学方法及计算机技术在化学中的应用,对现代化学的发展起了很大的推动作用。19世纪末,电子、X射现和放射性的发现为化学在20世纪的重大进展创造了条件。

在结构化学方面,由于电子的发现开始并确立的现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,产生了量子化学。

从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和佩位场理论。化学反应理论也随着深入到微观境界。应用X射现作为研究物质结构的新分析手段,可以洞察物质的晶体化学结构。测定化学立体结构的衍射方法,有X射线衍射、电子衍射和中子衍射等方法。其中以X射线衍射法的应用所积累的精密分子立体结构信息最多。

研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等,与计算机联用后,积累大量物质结构与性能相关的资料,正由经验向理论发展。电子显微镜放大倍数不断提高,人们以可直接观察分子的结构。

经典的元素学说由于放射性的发现而产生深刻的变革。从放射性衰变理论的创立、同位素的发现到人工核反应和核裂变的实现、氘的发现、中子和正电子及其它基本粒子的发现,不仅是人类的认识深入到亚原子层次,而且创立了相应的实验方法和理论;不仅实现了古代炼丹家转变元素的思想,而且改变了人的宇宙观。

作为20世纪的时代标志,人类开始掌握和使用核能。放射化学和核化学等分支学科相继产生,并迅速发展;同位素地质学、同位素宇宙化学等交*学科接踵诞生。元素周期表扩充了,以有109号元素,并且正在探索超重元素以验证元素“稳定岛假说”。与现代宇宙学相依存的元素起源学说和与演化学说密切相关的核素年龄测定等工作,都在不断补充和更新元素的观念。

在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键的认识的提高,经典的、统计的反应理论以进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而化学动力学已有可能从经典的、统计的宏观动力学深入到单个分子或原子水平的微观反应动力学。

计算机技术的发展,使得分子、电子结构和化学反映的量子化学计算、化学统计、化学模式识别,以及大规模术技的处理和综合等方面,都得到较大的进展,有的已经逐步进入化学教育之中。关于催化作用的研究,以提出了各种模型和理论,从无机催化进入有机催化和僧物催化,开始从分子微观结构和尺寸的角度核生物物理有机化学的角度,来研究酶类的作用和酶类的结构与其功能的关系。

分析方法和手段是化学研究的基本方法和手段。一方面,经典的成分和组成分析方法仍在不断改进,分析灵敏度从常量发展到微量、超微量、痕量;另一方面,发展初许多新的分析方法,可深入到进行结构分析,构象测定,同位素测定,各种活泼中间体如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等的直接测定,以及对短寿命亚稳态分子的检测等。分离技术也不断革新,离子交换、膜技术、色谱法等等。

合成各种物质,是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先合成的是氨。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。

在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较大发展。稀有气体化合物的合成成功又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。

酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使高分子的概念得到广泛的确认。后来,高分子的合成、结构和性能研究、应用三方面保持互相配合和促进,使高分子化学得以迅速发展。

各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们衣食住行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。高分子工业发展为化学工业的重要支柱。

20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。

一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了有复杂结构的天然有机化合物和有特效的药物。这些成就对促进科学的发展起了巨大的作用;为合成有高度生物活性的物质,并与其他学科协同解决有生命物质的合成问题及解决前生命物质的化学问题等,提供了有利的条件。

20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:有宏观向微观、有定性向定量、有稳定态向亚稳定态发展,由经验逐渐上升到理论,再用于指导设计和开创新的研究。一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。

化学的学科分类

化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,派生出不同层次的许多分支。在20世纪20年代以前,化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后,由于世界经济的高速发展,化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起,化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段,导致这门学科从30年代以来飞跃发展,出现了崭新的面貌。现在把化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等五大类共80项,实际包括了七大分支学科。

根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地学等学科相互渗透的情况,化学可作如下分类:

无机化学:元素化学、无机合成化学、无机固体化学、配位化学、生物无机化学、有机金属化学等

有机化学:天有机化学、一般有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物力有机化学、生物有机化学、有机分析化学。

物理化学:化学热力学、结构化学、化学动力学、分门物理化学。

分析化学:化学分析、仪器和新技术分析。

高分子化学:天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物力。

核化学核放射性化学:放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。

生物化学:一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。

其它与化学有关的边缘学科还有:地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。

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