初中化學史
一、化學史在化學教科書中的地位和作用
化學史就是化學科學的形成、產生和發展及其演變規律的反映,是人類在漫長的社會實踐中對大自然化學知識的歷史論述,是化學家不斷探索、創新的歷史,也是科學思想取得勝利的歷史。化學史教育是指在化學教學中根據具體情況適當地穿插化學史進行的一種教學活動,1904年,法國著名的科學家郎之萬(Langevin 1872—1946)首先提倡在科學教學中運用歷史的方法。在中學化學教學中結合化學史教育有助於學生加深對化學知識的理解,培養科學的精神和掌握科學的方法,激發學生學習化學的興趣,調動學生學習的積極性;可進行愛國主義教育,增強民族自豪感,培養民族自尊心;結合化學史進行教學還可以培養學生的人文精神,以樹立正確的人生觀、世界觀和道德觀,簡而言之,化學史教育在中學化學教學中能起到知識教育、創造教育、德育、美育等素質教育功能。所以,化學史在初中化學教科書中佔有重要的地位和作用。
二、化學史在初中化學教科書中的滲透情況
我國20多年來人教版的初中化學教科書中都滲透了化學史教育的內容,而且化學史內容都佔了一定的比例。人教版初中化學教科書中化學史的滲透,主要有以下幾個特點:
1.教科書中滲透化學史的內容逐年增多。對比幾種教科書,不難看出,不同版本的教科書中滲透化學史內容的章節所佔比例逐年遞增,1978年版的教科書中化學史才佔5%,而2001年版新課程標准教科書中化學史則佔到50%。90年代以來,特別是九年義務教育,初中化學教學要貫徹「教育要面向現代化、面向世界、面向未來」的方針,強調加強素質教育,要全面提高學生的各方面素質,教科書中化學史內容滲透逐年增多,說明初中化學教科書正努力反映素質教育的思想和要求,化學史在教科書中佔到比較重要的位置。同時,也說明化學課程在提供給學生最基本的化學知識、技能和方法的同時,努力使每一個學生在現有基礎上得到發展,獲得更多的真正有用的化學知識,這些知識也是培養學生情感、態度和價值觀的重要載體,以適應21世紀公民科學素養的要求和社會發展的需要。
2.教科書中滲透化學史的內容所涉及的面越來越寬。1978年版的教科書只是略介紹化學的發展,隨後幾種版本的教科書,除化學史上的一些重大發現和發明、重要的實驗方法外,也介紹了一些著名的化學家及其對化學的重要貢獻,化學史的滲透雖有了較大進步,但這些化學史料只是緊扣所學內容,沒有進行擴展,這樣學生的知識面相對來說還是比較窄。而2001年版的課程標准實驗教科書,增加了化學與社會、技術、生活相聯系的學習內容,既介紹了早期化學史實,又涉及到了19世紀的經典化學和20世紀的現代化學,化學史內容所涉及的面有化學家及科學實驗、材料、能源、環境保護、生命科學、國情知識等諸多方面,化學史得到進一步的滲透。透過化學史實,學生可以了解到科學技術發生的重大變化和飛速發展,同時能讓學生知道化學在實現人與自然的和諧共處過程中的重要作用。也能夠讓教師在授課時,注意學科間知識的綜合,從科學、技術、社會相聯系的角度引導學生認識化學與材料、能源、健康、環境等方面的關系,逐步使學生形成綜合的科學觀,提高科學素養。
3.教科書中滲透化學史的形式也越來越多樣化。對比幾種教科書,90年代前的教科書,多是以文字敘述化學史,形式單一,90年代後的教科書中介紹化學史時,在原來基礎了增加了一些插圖,化學史呈現的形式有一定變化。而2001年新課程標准教科書,化學史呈現的形式更多樣、內容更豐富,在文內增加了不少插圖和實物照片,如彩陶、古畫、雕像、透明金剛石薄膜等,圖文並茂,通過真實的圖片、鮮艷的色彩、具體的數據、重要的史實,再加上適當的文字說明或描述,把化學史知識融匯在各單元各課題中,畫面色彩明麗,其真實、直觀、親切、深刻,比文字更具有說服力,使得化學史知識更直觀、易懂,更接近於生活,能提高初中學生的閱讀興趣和豐富他們的想像力,起到啟發思維的作用,便於學生有效地學習、理解和掌握。
三、化學史教育在初中化學教學中將越來越受到重視
化學已發展成為材料科學、生命科學、環境科學和能源科學的重要基礎,成為推進現代社會文明和科學技術進步的重要力量,並正在為解決人類面臨的一系列危機,如能源危機、環境危機和糧食危機等,做出積極的貢獻。作為科學教育的重要組成部分,新的化學課程倡導從學生和社會發展的需要出發,發揮學科自身的優勢,將科學探究作為課程改革的突破口,引入和穿插化學史教育,激發學生的主動性和創新意識,促使學生積極主動地學習。初中化學是中學化學教學的啟蒙階段,趣味化和過程化是十分重要的,在初中化學教科書的編排時應增強教材的可讀性,可通過滲透化學史來提高學生學習化學的興趣。讓學生在了解化學的發展歷史以及化學與人類進步和社會發展關系的同時,更好地了解化學的本質和價值。教師結合化學史進行教學,可以使化學教學不只局限於現成知識的靜態結論,還可追溯到它的來源和動態演變;不只局限於書本知識,還可揭示出其中的科學思想和科學方法,使學生受到多方面的教育,同時培養學生獨立思維能力和創造精神。隨著化學教育現代化的發展,化學教科書會不斷改變,不斷進步,化學史的滲透也會不斷增加,化學史教育也將越來越受到廣泛重視,在化學教育中重視化學史教育將成為化學教育發展的一種趨勢。
『貳』 化學史的詳細
化學史的范圍從遠古時代一直延伸到今日。到了西元前1000年,各個古文明的科技,像是從礦石提煉金屬、製作陶器、釀酒、製作顏料、從植物中提取香料和葯物、制備乳酪、染布、製革、將脂肪轉化為肥皂、製造玻璃、製作像青銅器與其他合金等等,後來都成化學各分支的基礎。
煉金術被視為化學的先導科學,但它無法合理地解釋物質,以及物質轉變的現象。經過歷史的推演,哲學不能解釋物質的本原和轉化規律。煉金術同樣失敗了,但是它的實驗奠定了化學學科的基礎。煉金術和化學的分界線被認為是玻意耳於1661年的著作《懷疑的化學家》正式成立。拉瓦錫創立了質量守恆定律,它說明了化學反應中的質量關系。化學史就是化學這門科學從古到今發展的歷史。[1]
目錄 [隱藏]
1 古代史
1.1 古代冶金
1.2 青銅器時代
1.3 鐵器時代
1.4 古代經典與原子論
2 中世紀的煉金術
2.1 賢者之石與煉金術的興起
2.2 伊斯蘭的煉金術
3 17至18世紀:早期化學
3.1 羅伯特·波義耳
3.2 安東萬·拉瓦錫
3.3 伏打與伏打電堆
4 19世紀
4.1 約翰·道爾頓
4.2 永斯·貝采利烏斯
4.3 門捷列夫的元素周期表
5 20世紀
5.1 化學的現代定義
5.2 量子力學
5.3 量子化學
5.4 分子生物學和生物化學
6 化學工業
7 參見
7.1 重要的化學家
8 注釋
9 參考資料
10 外部鏈接
古代史[編輯]
古代冶金[編輯]
人類最早使用的金屬似乎是金。考古學家曾經在位於西班牙,大約屬於公元前40,000年的舊石器時代晚期的洞穴遺跡中,發現少量的自然金。[2]
銀、銅、錫和隕鐵也可以在大自然中找到,因而在古文明中產生了最基本的冶金工程。[3]大約在公元前3,000年,古埃及人利用隕鐵製作的武器被贊譽為「來自天堂的匕首」。[4]
原始人類為了生存,以及在與自然災害斗爭中,發現了火,並加以利用。人類從開始使用火之日起,就從野蠻時代進入了文明時代並開始了認識和改造、利用物質的過程,編織了化學史的序章。燃燒本質上就是一種化學反應,人類最初運用火來熟食、取暖、驅趕野獸;
在接下來的千年時間里,人類陸續發現了一些化學反應,例如發現在孔雀石配製的溶液裡面加入鐵,會有紅色的銅生成,「曾青得鐵,則化為銅,外化而內不變」[5]。另外,人們創造的一些生產技術,也屬於化學反應的范疇,例如制陶、冶煉,以及釀造、染色等等。但是,古人對大部分的化學反應的理解僅僅限於最表面的現象,沒有深入原理進行探究,因此化學這一學科尚未真正形成。
青銅器時代[編輯]
青銅器時代,在考古學上是以使用青銅器為標志的人類文化發展的一個階段。青銅是紅銅和錫的合金,因為其氧化物顏色青灰,故名青銅。由於青銅的熔點比較低,約為800℃,硬度高,為銅或錫的2倍多,所以容易融化和鑄造成型。
青銅時代初期,青銅器具比重較小,甚或以石器為主,進入中後期,比重逐步增加。自有了青銅器和隨之的增加,農業和手工業的生產力水平提高,物質生活條件也漸漸豐富。青銅鑄造術的發明,與石器時代相比,起了劃時代的作用。
青銅時代的特色是青銅的廣泛使用,即利用銅與錫、鉛、銻或砷的合金製作工具和武器。
鐵器時代[編輯]
鐵器時代是考古學上繼青銅器時代之後的一個人類社會發展時代。這是在實際上所說的鐵器時代是指的早期階段,在晚期各國都已經進入了有文字記載的文明時代,也就多以各國的朝代來稱呼其時代。當時人們已能冶鐵和製造鐵器作為生產工具。其與之前時代的主要區別在於農業發展,宗教信仰與文化模式。
不同地區進入鐵器時代的時間有所不同,即使同在歐洲,日耳曼地區和羅馬進入鐵器時代的時間亦有所不同。世界上最早進入鐵器時代的是赫梯王國,大約在公元前十四世紀年左右。中國在春秋(公元前五世紀)末年,大部分地區已使用鐵器。
雖然各地區進鐵器時代的時間不盡相同,亦難以以准確的年份標示,但鐵器時代與之前時代的區別仍是十分明顯的。鐵器時代是指已經能運用很復雜的金屬加工來生產鐵器。鐵的硬度,高熔點與鐵礦的高蘊含量,使得鐵相對青銅來說來得便宜及可在各方面運用,所以其需求很快便遠超青銅。
在美洲及大洋洲的鐵器時代並不是發展自青銅器時代,因為鐵的運用是由歐洲探險家傳入的。
古代經典與原子論[編輯]
古人也曾經試圖用哲學解釋為什麼不同的物質有不同的顏色、狀態、密度、氣味,為什麼不同的物質暴露在空氣中有不同的反應,等等。這些努力,使得古人對自然以及基礎的化學原理有了初步的認知。通常這些理論認為物質由一些基本的元素構成,例如水、空氣、土、火、光,以及更加抽象的如能量、意識、以太等等。例如,在古希臘、古印度以及瑪雅文化中都認為水、土、火、氣是基本的元素,在中國則有五行說,認為金、木、水、火、土為基本的元素。而關於物質結構的原子論,最早可以追溯到古希臘和古印度。[6] 古希臘的原子論可以追溯到公元前440年。公元前50年,由羅馬人盧克萊修所著[7] 的書籍《物性論》中對原子論有了較系統的表述。[8] 這本書的思想可以追溯到古希臘哲學家德謨克利特和留基伯,他們認為原子是不可分割的組成物質的最小粒子。這與同時代印度哲學家羯那陀的在他的《勝論經》中表述的觀點不謀而合。[6] 他們都討論了關於氣體是否存在的問題。雙方都因為缺少實驗數據而使得其理論不被承認。亞里士多德在公元前330年表示反對原子論。
老普林尼在他的《博物志》一書中記錄了一些早期的物質提純方法。他嘗試著解釋這些方法,並對許多礦物的狀態進行了精確的觀察。
中世紀的煉金術[編輯]
賢者之石與煉金術的興起[編輯]
主條目:煉金術
"Renel the Alchemist"威廉·道格拉斯爵士1853年作
許多人對將賤金屬轉換為黃金很感興趣。能夠做到這個的東西被稱為賢者之石(Philosopher's stone)。這個導致了煉金術的興起。世界上許多文化都有煉金術的做法,而這些都經常摻雜著哲學、神秘主義和早期科學的色彩。
煉金術士不僅希望能夠將賤金屬轉換為黃金,更希望通過煉金術能夠發展醫學,改善人們的健康狀況。人們做出聖杯,希望能找到萬能葯,用以保證長生不老。當然,葯和賢者之石都沒有找到。需要指出的是,艾薩克·牛頓終身是一個煉金術的信徒。
伊斯蘭的煉金術[編輯]
伊斯蘭煉金術體現了一種關於本質的哲學,它與古希臘赫耳墨斯的哲學和中國的煉金術,以及關於礦物和金屬轉變成金的特殊原理都有密切的關系。伊斯蘭教歷史上,穆斯林學者對煉金術的效能長期爭論不休。正統的宗教學者大多反對煉金術,而多數自然學科的學者,盡管他們也不相信一般金屬能變成黃金,卻接受了煉金術的基本觀點。著名的伊斯蘭醫學家伊本·西那在他的《治療書》中關於金屬構成的學說,便是以煉金術的理論為基礎。
穆斯林最早的煉金術者是倭麥亞王子哈立德·伊本·葉基德。8世紀初,煉金術甚為流行,其代表人物是賈比爾·伊本·哈揚。他的著作《七十本書》和《平衡書》,被視為伊斯蘭煉金術的基礎理論著作,是用阿拉伯文寫成的關於煉金術最重要的文獻。穆斯林醫生兼煉金術拉齊被譽為將煉金術發展為古代化學的奠基人。
17至18世紀:早期化學[編輯]
羅伯特·波義耳[編輯]
羅伯特·波義耳
羅伯特·波義耳(1627年-1691年)是愛爾蘭的自然哲學家,在化學和物理學研究上都有傑出貢獻。
1661年波義耳發表了《懷疑派的化學家》,在這部著作中波義耳批判了一直存在的四元素說,認為在科學研究中不應該將組成物質的物質都稱為元素,而應該採取類似海爾蒙特的觀點,認為不能互相轉變和不能還原成更簡單的東西為元素,他說:「我說的元素...是指某種原始的、簡單的、一點也沒有摻雜的物體。元素不能用任何其他物體造成,也不能彼此相互造成。元素是直接合成所謂完全混合物的成份,也是完全混合物最終分解成的要素。」而元素的微粒的不同聚合體導致了性質的不同。由於波義耳在實驗與理論兩方面都對化學發展有重要貢獻,他的工作為近代化學奠定了初步基礎,故被認為是近代化學的奠基人。
安東萬·拉瓦錫[編輯]
拉瓦錫和他的夫人, 雅克-路易·戴維作
安托萬·拉瓦錫(1743年-1794年)是法國的化學家、生物學家及貴族[9],後世尊稱拉瓦錫為近代化學之父[10]。他給出了氧與氫的命名,[11]:48[12]:229並且預測了硅的存在。他幫助建立了公制。拉瓦錫提出了「元素」的定義,按照這定義,於1789年發表第一個現代化學元素列表,列出33種元素,其中包括光與熱和一些當時被認為是元素的化合物。[12]:636-637拉瓦錫的貢獻促使18世紀的化學更加物理及數學化[13]。他提出規范的化學命名法,撰寫了第一部真正現代化學教科書《化學基本論述》(Traité Élémentaire de Chimie)。他倡導並改進定量分析方法並用其驗證了質量守恆定律。他創立氧化說以解釋燃燒等實驗現象,指出動物的呼吸實質上是緩慢氧化。這些劃時代貢獻使得他成為歷史上最偉大的化學家之一。
伏打與伏打電堆[編輯]
伏打電堆
亞歷山德羅·伏打(1745年-1827年)是義大利物理學家。1775年,他成為科莫皇家學院的物理學教授。第二年,他做科學實驗改良完善了起電盤(electrophorus),這裝置能夠製造靜電荷。
他於1776年至1777年間投身化學,研究大氣電力(atmospheric electricity)以及執行如在封閉的容器中以電力的火花點燃氣體等不同的實驗。1779年,他成為帕維亞大學的物理學教授,並在此擔當教授二十五年之久。他在1800年前已成功發展出可以製造穩定電流,稱為伏打電堆的早期化學電池。
1810年,拿破崙有見他對電力學的貢獻,冊封他為伯爵。科莫當地為他建了一間稱作伏打寺的博物館,展示他實驗儀器的原物。
19世紀[編輯]
約翰·道爾頓[編輯]
約翰·道爾頓頭像
約翰·道爾頓(1766年-1844年)是英國化學家、物理學家。1794年道爾頓被選為曼徹斯特文學和哲學學會會員,這個學會主要討論神學和英國政治之外的各種問題。1800年道爾頓開始擔任學會秘書,隨後進行氣體的壓強研究。他加熱相同體積的不同氣體,發現溫度升高所引起的氣體壓強變化值與氣體種類無關。並且當溫度變化相同時,氣體壓強變化也是相同的。他實際上得到了和後來查理和蓋-呂薩克同樣的結論,但是他沒有繼續深究這個問題。
1801年道爾頓將水蒸汽加入乾燥空氣中,發現混合氣體中某組分的壓強與其他組分壓強無關,且總壓強等於兩者壓強和,即道爾頓分壓定律。同年道爾頓最親密的朋友威廉·亨利發現了難溶於水的氣體在水中的溶解數量與壓強成正比,即亨利定律。隨後亨利也觀察到對於混合氣體也存在同樣關系,只不過壓強換成了氣體的分壓值。道爾頓從這一研究成果得出溶解是純物理過程的結論。
1803年12月與1804年1月道爾頓在英國皇家學會作關於原子論的演講,其中全面闡釋了他的原子論思想。盡管從現在的觀點來看,道爾頓的觀點是非常簡潔而有力的,但是由於實驗證據的缺乏,這一觀點直到20世紀初才被廣泛接受。
永斯·貝采利烏斯[編輯]
永斯·貝采利烏斯
永斯·貝采利烏斯(1779年-1848年)是瑞典化學家、伯爵,現代化學命名體系的建立者。他首先提出了用化學元素拉丁文名稱的開頭字母作為化學元素符號,發現了硒、硅、釷、鈰等元素,他與約翰·道爾頓、安托萬·拉瓦錫一起被認為是現代化學之父。
他在1806年第一個提出了有機化學這一概念,以區別於無機化學。1812年提出「二元論的電化基團學說」,1830年發現同分異構現象。
但是他曾經提出以生命力的存在解釋有機物的形成,後來被一系列的有機合成(如維勒的尿素合成)事實證明為錯誤。
門捷列夫的元素周期表[編輯]
門捷列夫,元素周期表的提出者。
主條目:元素周期表
化學元素周期表是根據原子序從小至大排序的化學元素列表。列表大體呈長方形,某些元素周期中留有空格,使特性相近的元素歸在同一族中,如鹵素及惰性氣體。這使周期表中形成元素分區。由於周期表能夠准確地預測各種元素的特性及其之間的關系,因此它在化學及其他科學范疇中被廣泛使用,作為分析化學行為時十分有用的框架。
現代的周期表由德米特里·門捷列夫於1869年創造,用以展現當時已知元素特性的周期性。自此,隨著新元素的探索發現和理論模型的發展,周期表的外觀曾經過改變及擴張。通過這種列表方式,門捷列夫也預測了一些當時未知元素的特性,以填補周期表中的空格。其後發現的新元素的確有相似的特性,使他的預測得到證實。
20世紀[編輯]
化學的現代定義[編輯]
20世紀前,化學被定義為研究物質性質及其轉化規律的科學。它與物理存在明顯的區別,因為物理學不研究像化學反應一樣的劇烈物質變化。與物理學不同的是,化學研究中使用的數學原理並不多。有些人還不太願意研究化學時使用數學原理。
量子力學[編輯]
量子力學是描寫微觀物質的一個物理學分支,與相對論一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱,許多物理學理論和科學,如原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學以及其它相關的學科,都是以量子力學為基礎。
19世紀末,經典力學和經典電動力學在描述微觀系統時的不足越來越明顯。量子力學是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫岡·泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦等一大批物理學家共同創立的。通過量子力學的發展,人們對物質的結構以及其相互作用的見解被革命化地改變,同時,許多現象也得以真正地被解釋。藉助量子力學,以往經典理論無法直接預測的現象,可以被精確地計算出來,並能在之後的實驗中得到驗證。除通過廣義相對論描寫的引力外,迄今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力學的框架內描寫(量子場論)。
量子化學[編輯]
主條目:量子化學
量子化學是應用量子力學的規律和方法來研究化學問題的一門學科。將量子理論應用於原子體系還是分子體系是區分量子物理與量子化學的標准之一。
1927年物理學家沃爾特·海特勒和弗里茨·倫敦將量子力學處理原子結構的方法應用於氫氣分子,成功地定量闡釋了兩個中性原子形成化學鍵的過程,他們的成功標志著量子力學與化學的交叉學科——量子化學的誕生。
在海特勒和倫敦之後,化學家們也開始應用量子力學理論,並且在兩位物理學家對氫氣分子研究的基礎上建立了三套闡釋分子結構的理論。萊納斯·鮑林在最早的氫分子模型基礎上發展了價鍵理論,並且因為這一理論獲得了1954年度的諾貝爾化學獎;1928年,物理化學家羅伯特·S·馬利肯提出了最早的分子軌道理論,1931年,埃里希·休克爾(E. Hückel)發展了馬利肯的分子軌道理論,並將其應用於對苯分子等共軛體系的處理;漢斯·貝特於1931年提出了配位場理論並將其應用於過渡金屬元素在配位場中能級裂分狀況的理論研究,後來,配位場理論與分子軌道理論相結合發展出了現代配位場理論。價鍵理論、分子軌道理論以及配位場理論是量子化學描述分子結構的三大基礎理論。早期,由於計算手段非常有限,計算量相對較小,且較為直觀的價鍵理論在量子化學研究領域占據著主導地位,1950年代之後,隨著計算機的出現和飛速發展,以及高斯函數的引進,海量計算已經是可以輕松完成的任務,分子軌道理論的優勢在這樣的背景下凸現出來,逐漸取代了價鍵理論的位置,目前在化學鍵理論中佔主導地位。
分子生物學和生物化學[編輯]
主條目:分子生物學史和生物化學
20世紀中期,物理學和化學都達到了前所未有的高度。萊納斯·鮑林的《化學鍵的本質》可以用量子力學的理論判斷更為復雜的分子的鍵角。雖然某些量子力學的理論可以定性的解釋某些生物大分子的性質,但是直到20世紀末,這些都只是一些實驗觀察和規律集。
Diagrammatic representation of some key structural features of DNA
這種探索式的研究,在1953年取得了巨大成功。詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克由羅莎琳·弗蘭克林的X光衍射試驗得出的數據而進行的模型建造推測出了DNA的雙螺旋結構。[14] 這一發現引起了生物化學領域的爆炸式研究。
同年,米勒-尤列實驗證實了蛋白質的基本組成單位,即氨基酸,可以由地球早期的簡單無機分子在地球早期環境的條件下產生。雖然,關於生命起源的問題還存在諸多疑點,但是,這是化學家第一次在實驗室中,在可控條件下模擬假想的反應過程。
1983年,卡里·穆利斯發明了可以快速擴增DNA的方法,即聚合酶鏈式反應(PCR)。此項發明使實驗室中操控 DNA 的化學過程發生了根本改變。PCR 可用於合成特定的DNA片段,也使得DNA測序成為可能。後者在人類基因組計劃(HGP)中有重要應用。
關於DNA的復制機制,有一由萊納斯·鮑林的學生所做的實驗(Meselson-Stahl實驗)。此實驗用同位素標記法標記DNA中的氮原子,由於氮原子不同核素的重量不同,用離心技術就可分離含有不同氮原子的DNA分子,從而達到了跟蹤DNA復制過程的目的。此實驗被稱為「生物學中最美的實驗」。
化學工業[編輯]
主條目:化工
19世紀末,從石油生產出的化工產品,取代了從前的魚油、煤焦油等原料。石油化工產生了汽油、煤油、有機溶劑、石蠟等常見化工產品。合成纖維、塑料、油漆、洗滌劑、西葯、各種膠粘劑、化肥等等,都依賴於現代化工產業。
20世紀中期,由於高純度的單晶硅及單晶鍺的製得,半導體材料應運而生。1951年,三極體的製得使得大規模集成電路以及計算機成為了可能。
參見[編輯]
重要的化學家[編輯]
按年代排序:
約瑟夫·布萊克, 1728-1799
約瑟夫·普里斯特利, 1733-1804
卡爾·威廉·舍勒, 1742-1786
拉瓦錫,1743-1794
亞歷山德羅·伏打, 1745-1827
雅克·查理(Jacques Charles), 1746-1823
克勞德·貝托萊, 1748-1822
約瑟夫-路易·蓋-呂薩克, 1778-1850
漢弗萊·戴維, 1778-1829
永斯·貝采利烏斯, 1779-1848
尤斯圖斯·馮·李比希, 1803-1873
路易·巴斯德, 1822-1895
斯坦尼斯勞·坎尼扎羅, 1826-1910
弗里德里希·奧古斯特·凱庫勒·馮·斯特拉多尼茨(凱庫勒), 1829-1896
約西亞·吉布斯, 1839-1903
范特霍夫, 1852-1911
瑪麗·居里, 1867-1934
維克多·格林尼亞, 1871-1935
吉爾伯特·牛頓·路易斯, 1875-1946
萊納斯·鮑林, 1901-1994
羅伯特·伯恩斯·伍德沃德,1917-1979
注釋[編輯]
^ Selected Classic Papers from the History of Chemistry
^ History of Gold. Gold Digest. [2007-02-04].
^ Photos, E., 'The Question of Meteorictic versus Smelted Nickel-Rich Iron: Archaeological Evidence and Experimental Results' World Archaeology Vol. 20, No. 3, Archaeometallurgy (February 1989), pp. 403–421. Online version accessed on 2010-02-08.
^ W. Keller (1963) The Bible as History, p. 156 ISBN 0-340-00312-X
^ 劉安(西漢),《淮南萬畢術》
^ 6.0 6.1 Will Durant (1935), Our Oriental Heritage:
"Two systems of Hin thought propound physical theories suggestively similar to those of Greece. Kanada, founder of the Vaisheshika philosophy, held that the world was composed of atoms as many in kind as the various elements. The Jains more nearly approximated to Democritus by teaching that all atoms were of the same kind, procing different effects by diverse modes of combinations. Kanada believed light and heat to be varieties of the same substance; Udayana taught that all heat comes from the sun; and Vachaspati, like Newton, interpreted light as composed of minute particles emitted by substances and striking the eye."
^ Simpson, David. Lucretius (c. 99 - c. 55 BCE). The Internet History of Philosophy. 29 June 2005 [2007-01-09].
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參考資料[編輯]
Selected classic papers from the history of chemistry
Biographies of chemists
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『叄』 化學的歷史由來
化學的歷史淵源非常古老,可以說從人類學會使用火,就開始了最早的化學實踐活動。我們的祖先鑽木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驅趕猛獸,充分利用燃燒時的發光發熱現象。
當時這只是一種經驗的積累。化學知識的形成、化學的發展經歷了漫長而曲折的道路。它伴隨著人類社會的進步而發展,是社會發展的必然結果。而它的發展,又促進生產力的發展,推動歷史的前進。
化學在發展過程中,依照所研究的分子類別和研究手段、目的、任務的不同,派生出不同層次的許多分支。
在20世紀20年代以前,化學傳統地分為無機化學、有機化學、物理化學和分析化學四個分支。20年代以後,由於世界經濟的高速發展,化學鍵的電子理論和量子力學的誕生、電子技術和計算機技術的興起,化學研究在理論上和實驗技術上都獲得了新的手段。
導致這門學科從30年代以來飛躍發展,出現了嶄新的面貌。化學內容一般分為生物化學、有機化學、高分子化學、應用化學和化學工程學、物理化學、無機化學等七大類共80項,實際包括了七大分支學科。
(3)初中化學史擴展閱讀
化學起源說將生命的起源分為四個階段。
第一個階段
從無機小分子生成有機小分子的階段,即生命起源的化學進化過程是在原始的地球條件下進行的。需要著重指出的是米勒的模擬實驗。在這個實驗中,一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋,其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等「還原性大氣」。
米勒分析其化學成分時發現,其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內的各種新的有機化合物,同時還形成了氰氫酸,而氰氫酸可以合成腺嘌呤,腺嘌呤是組成核苷酸的基本單位。
米勒的實驗試圖向人們證實,生命起源的第一步,從無機小分子物質形成有機小分子物質,在原始地球的條件下是完全可能實現的。
第二個階段
從有機小分子物質生成生物大分子物質。這一過程是在原始海洋中發生的,即氨基酸、核苷酸等有機小分子物質,經過長期積累,相互作用,在適當條件下(如黏土的吸附作用),通過縮合作用或聚合作用形成了原始的蛋白質分子和核酸分子。
第三個階段
從生物大分子物質組成多分子體系。這一過程是怎樣形成的?前蘇聯學者奧巴林提出了團聚體假說,他通過實驗表明,將蛋白質、多肽、核酸、明膠、阿拉伯膠和多糖等放在合適的溶液中,它們能自動地濃縮聚集為分散的球狀小滴,這些小滴就是團聚體。
第四個階段
有機多分子體系演變為原始生命,包括以生化系統和遺傳系統的建立為標志的細胞的誕生。這一階段是在原始海洋中形成的,是生命起源過程中最復雜和最有決定意義的階段。目前,人們還不能在實驗室里驗證這一過程。
『肆』 你知道化學的歷史發展嗎
自從有了人類,化學便與人類結下了不解之緣。鑽木取火,用火燒煮食物,燒制陶器,冶煉青銅器和鐵器,都是化學技術的應用。正是這些應用,極大地促進了當時社會生產力的發展,成為人類進步的標志。今天,化學作為一門基礎學科,在科學技術和社會生活的方方面面正起著越來越大的作用。從古至今,伴隨著人類社會的進步,化學歷史的發展經歷了哪些時期呢?
1.遠古的工藝化學時期。這時人類的制陶、冶金、釀酒、染色等工藝,主要是在實踐經驗的直接啟發下經過多少萬年摸索而來的,化學知識還沒有形成。這是化學的萌芽時期。
2.煉丹術和醫葯化學時期。從公元前1500年到公元1650年,煉丹術士和煉金術士們,在皇宮、在教堂、在自己的家裡、在深山老林的煙熏火燎中,為求得長生不老的仙丹,為求得榮華富貴的黃金,開始了最早的化學實驗。記載、總結煉丹術的書籍,在中國、阿拉伯、埃及、希臘都有不少。這一時期積累了許多物質間的化學變化,為化學的進一步發展准備了豐富的素材。這是化學史上令我們驚嘆的雄渾的一幕。後來,煉丹術、煉金術幾經盛返頌衰,使人們更多地看到了它荒唐的一面。化學方法轉而在醫葯和冶金方面得到了正當發揮。在歐洲文藝復興時期,出版了一些有關化學的書籍,第一次有了「化學」這個名詞。英語的chemistry起源於alchemy,即煉金術。chemist至今還保留著兩個相關的含義:化學家和葯劑師。這些可以說是化學脫胎於煉金術和制葯業的文化遺跡了。
3.燃素化學時期。從1650年到1775年,隨著冶金工業和實驗室經驗的積累,人們總結感性知識,認為可燃物能夠燃燒是因為它含有燃素,燃燒的過程是可燃物中燃素放出的過程,可燃物放出燃素後成為灰燼。
4.定量化學時期,既近代化學時期。1775年前後,拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說,開創了定量化學時期。這一時期建立了不少化學基本定律,提出了原子學說,發現了元素周期律,發展了有機結構理論。所有這一切都為現代化學的發展奠定了堅實的基礎。
5.科學相互滲透時期,既現代化學時期。二十世紀初,量子論的發展使化學和物理學有了共同的語言,解決了化學上許多懸而未決的問題;另一方面,化學又向生物學和地質學等學科滲透,使蛋白質、酶的結構問題得到逐步的解決。
這里和桐主要講述喚世坦近二百多年來的化學史故事。這是化學得到快速發展的時期,是風雲變幻英雄輩出的時期。讓我們一道去體驗當年化學家所經歷的艱難險阻,在近代化學史峰迴路轉的曲折歷程中不倦跋涉,領略他們撥開重重迷霧建立新理論、發現新元素、提出新方法時的無限風光。
燃素說的影響
可燃物如炭和硫磺,燃燒以後只剩下很少的一點灰燼;緻密的金屬煅燒後得到的鍛灰較多,但很疏鬆。這一切給人的印象是,隨著火焰的升騰,什麼東西被帶走了。當冶金工業得到長足發展後,人們希望總結燃燒現象本質的願望更加強烈了。
1723年,德國哈雷大學的醫學與葯理學教授施塔爾出版了教科書《化學基礎》。他繼承並發展了他的老師貝歇爾有關燃燒現象的解釋,形成了貫穿整個化學的完整、系統的理論。《化學基礎》
『伍』 化學發展簡史內容
1.1、化學的前奏
1.人類文明的起點——火的利用
在幾百萬年以前,人類過著極其簡單的原始生活,靠狩獵為生,吃的是生肉和野果。根據考古學家的考證,至少在距今50萬年以前,可以找到人類用火的證據,即北京周口店北京猿人生活過的地方發現了經火燒過的動物骨骼化石。
有了火,原始人從此告別了茹毛飲血的生活。吃了熟食後人類增進了健康,智力也有所發展,提高了生存能力。
後來,人們又學會了摩擦生火和鑽木取火,這樣,火就可以隨身攜帶了。於是,人們不再是火種的看管者,而成了能夠駕馭火的造火者。
火是人類用來發明工具和創造財富的武器,利用火能夠產生各種各樣化學反應這個特點,人類開始了制陶、冶金、釀造等工藝,進入了廣闊的生產、生活天地。
2.歷史悠久的工藝——制陶
陶器是什麼時候產生的,已很難考證。對陶器的由來,說法不一,有人推測:人類最原始的生活用容器是用樹枝編成的,為了使它耐火和緻密無縫,往往在容器的內外抹上一層粘土。這些容器在使用過程中,偶爾會被火燒著,其中的樹枝都被燒掉了,但粘土不會著火,不但仍舊保留下來,而且變得更堅硬,比火燒前更好用。這一偶然事件卻給人們很大啟發。後來,人們乾脆不再用樹枝做骨架,開始有意識地將粘土搗碎。用水調和,揉捏到很軟的程度,再塑造成各種形狀,放在太陽光底下曬干,最後架在篝火上燒製成最初的陶器。
大約距今1萬年以前,中國開始出現燒制陶器的窯,成為最早生產陶器的國家。陶器的發明,在製造技術上是一個重大的突破。制陶過程改變了粘土的性質,使粘土的成分二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣、氧化鎂等在燒制過程中發生了一系列的化學變化,使陶器具備了防水耐用的優良性質。因此陶器不但有新的技術意義,而且有新的經濟意義。它使人們處理食物時增添了蒸煮的辦法。陶制的紡輪、陶刀、陶銼等工具也在生產中發揮了重要的作用;同時陶制儲存器可以使穀物和水便於存放。因此,陶器很快成為人類生活和生產的必需品,特別是定居下來從事農業生產的人們更是離不開陶器。
3.冶金化學的興起
在新石器時代後期,人類開始使用金屬代替石器製造工具。使用得最多的是紅銅。但這種天然資源畢竟有限,於是,產生了從礦石冶煉金屬的冶金學。最先冶煉的是銅礦,約公元前3800年,伊朗就開始將銅礦石(孔雀石)和木炭混合在一起加熱,得到了金屬銅。純銅的質地比較軟,用它製造的工具和兵器的質量都不夠好。在此基礎上改進後,便出現了青銅器。
到了公元前3O00年~公元前2500年,除了冶煉銅以外,又煉出了錫和鉛兩種金屬。往純銅中摻入錫,可使銅的熔點降低到800℃左右,這樣一來,鑄造起來就比較容易了。銅和錫的合金稱為青銅(有時也含有鉛),它的硬度高,適合製造生產工具。青銅做的兵器,硬而鋒利,青銅做的生產工具也遠比紅銅好,還出現了青銅鑄造的銅幣。中國在鑄造青銅器上有過很大的成就,如殷朝前期的「司母戊」鼎。它是一種禮器,是世界上最大的出土青銅器。又如戰國時的編鍾,稱得上古代在音樂上的偉大創造。因此,青銅器的出現,推動了當時農業、兵器、金融、藝術等方面的發展,把社會文明向前推進了一步。
世界上最早煉鐵和使用鐵的國家是中國、埃及和印度,中國在春秋時代晚期(公元前6世紀)已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時候用木炭煉鐵,木炭不完全燃燒產生的一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵還原為金屬鐵。鐵被廣泛用於製造犁鏵、鐵鎛(一種鋤草工具)、鐵錛等農具以及鐵鼎等器物,當然也用於製造兵器。到了公元前8世紀~公元前7世紀,歐洲等才相繼進入了鐵器時代。由於鐵比青銅更堅硬,煉鐵的原料也遠比銅礦豐富,在絕大部分地方,鐵器代替了青銅器。
4.中國的重大貢獻——火葯和造紙
黑火葯是中國古代四大發明之一。為什麼要把它叫做「黑火葯」呢?這還要從它所用的原料談起。火葯的三種原料是硫黃、硝石和木炭。木炭是黑色的,因此,製成的火葯也是黑色的,叫黑火葯。火葯的性質是容易著火,因此可以和火聯系起來,但是這個「葯」字又怎樣理解呢?原來,硫磺和硝石在古代都是治病用的葯,因此,黑火葯便可理解為黑色的會著火的葯。
火葯的發明與中國西漢時期的煉丹術有關,煉丹的目的是尋求長生不老的葯,在煉丹的原料中,就有硫磺和硝石,煉丹的方法是把硫黃和硝石放在煉丹爐中,長時間地用火煉制。在許多次煉丹過程中,曾出現過一次又一次地著火和爆炸現象,經過這樣多次試驗終於找到了配製火葯的方法。
黑火葯發明以後就與煉丹脫離了關系,一直被用在軍事上。古代人打仗,近距離時用刀槍,遠距離時用弓箭。有了黑火葯以後,從宋朝開始,便出現了各種新式武器,例如用弓發射的火葯包。火葯包有火球和火蒺藜兩種,用火將葯線點著,把火葯包拋出去,利用燃燒和爆炸殺傷對方。
大約在公元8世紀,中國的煉丹術傳到了阿拉伯,火葯的配製方法也傳了過去,後來又傳到了歐洲。這樣,中國的火葯成了現代炸葯的「老祖宗」。這是中國的偉大發明之一。
紙是人類保存知識和傳播文化的工具,是中華民族對人類文明的重大貢獻。在使用植物纖維製造的紙以前,中國古代傳播文字的方法主要有:在甲骨(烏龜的腹甲和牛骨)上刻字,即所謂的甲骨文;甲骨數量有限,後來改在竹簡或木簡上刻字。可是,孔子寫的《論語》所用的竹簡之多,份量之重是可想而知的;另外,用絲織成帛,也可以用來寫字,但大量生產帛卻是難以做到的。最後才有了用植物纖維製造的紙,一直流傳到今天。
1957年5月,中國考古工作者在陝西省西安市灞橋的一座古代墓葬中發現一些米黃色的古紙。經鑒定這種紙主要由大麻纖維製造,其年代不會晚於漢武帝(公元前156年~公元前87年),這是現存的世界上最早的植物纖維紙。
提起紙的發明,人們都會想起蔡倫。他是漢和帝時的中常侍。他看到當時寫字用的竹簡太笨重,便總結了前人造紙的經驗,帶領工匠用樹皮、麻頭、破布、破魚網等做原料,先把它們剪碎或切斷,放在水裡長時間浸泡,再搗爛成為漿狀物,然後在席子上攤成薄片,放在太陽底下曬干,便製成了紙。它質薄體輕,適合寫字,很受歡迎。
造紙是一個極其復雜的化學工藝,它是廣大勞動人民智慧的產物。實際上,蔡倫之前已經有紙了,因此,蔡倫只能算是造紙工藝的改良者。
5.煉丹術與煉金術
當封建社會發展到一定的階段,生產力有了較大提高的時候,統治階級對物質享受的要求也越來越高,皇帝和貴族自然而然地產生了兩種奢望:第一是希望掌握更多的財富,供他們享樂;第二,當他們有了巨大的財富以後,總希望永遠享用下去。於是,便有了長生不老的願望。例如,秦始皇統一中國以後,便迫不及待地尋求長生不老葯,不但讓徐福等人出海尋找,還召集了一大幫方士(煉丹家)日日夜夜為他煉制丹砂——長生不老葯。
煉金家想要點石成金(即用人工方法製造金銀),他們認為,可以通過某種手段把銅、鉛、錫、鐵等賤金屬轉變為金、銀等貴金屬。像希臘的煉金家就把銅、鉛、錫、鐵熔化成一種合金,然後把它放入多硫化鈣溶液中浸泡。於是,在合金錶面便形成了一層硫化錫,它的顏色酷似黃金(現在,金黃色的硫比錫被稱為金粉,可用做古建築等的金色塗料)。這樣,煉金家主觀地認為「黃金」已經煉成了。實際上,這種僅從表面顏色而不從本質來判斷物質變化的方法,是自欺欺人。他們從未達到過「點石成金」的目的。
虔誠的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達到,但是他們辛勤的勞動並沒有完全白費。他們長年累月置身在被毒氣、煙塵籠罩的簡陋的「化學實驗室」中,應該說是第一批專心致志地探索化學科學奧秘的「化學家」。他們為化學學科的建立積累了相當豐富的經驗和失敗的教訓,甚至總結出一些化學反應的現律。例如中國煉丹家葛洪從煉丹實踐中提出:「丹砂(硫化汞)燒之成水銀,積變(把硫和水銀二者放在一起)又還成(變成)丹砂;」這是一種化學變化規律的總結,即「物質之間可以用人工的方法互相轉變」。
煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學實驗,必定需要大批實驗器具,於是,他們發明了蒸餾器、熔化爐、加熱鍋、燒杯及過濾裝置等。他們還根據當時的需要,製造出很多化學葯劑、有用的合金或治病的葯,其中很多都是今天常用的酸、鹼和鹽。為了把試驗的方法和經過記錄下來,他們還創造了許多技術名詞,寫下了許多著作。正是這些理論、化學實驗方法、化學儀器以及煉丹、煉金著作,開挖了化學這門科學的先河。
從這些史實可見,煉丹家和煉金家對化學的興起和發展是有功績的,後世之人決不能因為他們「追求長生不老和點石成金」而嘲弄他們,應該把他們敬為開拓化學科學的先驅。因此,在英語中化學家(chemist)與煉金家(alchemist)兩個名詞極為相近,其真正的含義是「化學源於煉金術」。
1.2創建近代化學理論——探索物質結構
世界是由物質構成的,但是,物質又是由什麼組成的呢?最早嘗試解答這個問題的是我國商朝末年的西伯昌(約公元前1140年),他認為:「易有太極,易生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦。」以陰陽八卦來解釋物質的組成。
約公元前1400年,西方的自然哲學提出了物質結構的思想。希臘的泰立斯認為水是萬物之母;黑拉克里特斯認為,萬物是由火生成的;亞里士多德在《發生和消滅》一書中論證物質構造時,以四種「原性」作為自然界最原始的性質,它們是熱、冷、干、濕,把它們成對地組合起來,便形成了四種「元素」,即火、氣、水、土,然後構成了各種物質。
上面這些論證都未能觸及物質結構的本質。在化學發展的歷史上,是英國的波義耳第一次給元素下了一個明確的定義。他指出:「元素是構成物質的基本,它可以與其他元素相結合,形成化合物。但是,如果把元素從化合物中分離出來以後,它便不能再被分解為任何比它更簡單的東西了。」
波義耳還主張,不應該單純把化學看作是一種製造金屬、葯物等從事工藝的經驗性技藝,而應把它看成一門科學。因此,波義耳被認為是將化學確立為科學的人。
人類對物質結構的認識是永無止境的,物質是由元素構成的,那麼,元素又是由什麼構成的呢?1803年,英國化學家道爾頓創立的原子學說進一步解答了這個問題。
原子學說的主要內容有三點:1.一切元素都是由不能再分割和不能毀滅的微粒所組成,這種微粒稱為原子;2.同一種元素的原子的性質和質量都相同,不同元素的原子的性質和質量不同;3.一定數目的兩種不同元素化合以後,便形成化合物。
原子學說成功地解釋了不少化學現象。隨後義大利化學家阿伏加德羅又於1811年提出了分子學說,進一步補充和發展了道爾頓的原子學說。他認為,許多物質往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式存在,例如氧氣是以兩個氧原子組成的氧分子,而化合物實際上都是分子。從此以後,化學由宏觀進入到微觀的層次,使化學研究建立在原子和分子水平的基礎上。
1.3現代化學的興起
19世紀末,物理學上出現了三大發現,即X射線、放射性和電子。這些新發現猛烈地沖擊了道爾頓關於原子不可分割的觀念,從而打開了原子和原子核內部結構的大門,揭露了微觀世界中更深層次的奧秘。
熱力學等物理學理論引入化學以後,利用化學平衡和反應速率的概念,可以判斷化學反應中物質轉化的方向和條件,從而開始建立了物理化學,把化學從理論上提高到了一個新的水平。
在量子力學建立的基礎上發展起來的化學鍵(分子中原子之間的結合力)理論,使人類進一步了解了分子結構與性能的關系,大大地促進了化學與材料科學的聯系,為發展材料科學提供了理論依據。
化學與社會的關系也日益密切。化學家們運用化學的觀點來觀察和思考社會問題,用化學的知識來分析和解決社會問題,例如能源危機、糧食問題、環境污染等。
化學與其他學科的相互交叉與滲透,產生了很多邊緣學科,如生物化學、地球化學、宇宙化學、海洋化學、大氣化學等等,使得生物、電子、航天、激光、地質、海洋等科學技術迅猛發展。
化學也為人類的衣、食、住、行提供了數不清的物質保證,在改善人民生活,提高人類的健康水平方面作出了應有的貢獻。
現代化學的興起使化學從無機化學和有機化學的基礎上,發展成為多分支學科的科學,開始建立了以無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和高分子化學為分支學科的化學學科。化學家這位「分子建築師」將運用善變之手,為全人類創造今日之大廈、明日之環宇。