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化学的发展历程

2024-10-16科学

古代化学:实用技艺的探索

1,从人类使用火开始,化学实践活动逐渐展开,如制陶、冶金、染色等。

人类文明发展早期,化学知识主要体现在日常生活的实用技艺中。大约五十万年前,「北京人」 已知用火,开启了最早的化学实践活动。古代人们利用工艺化学创造了灿烂的文化成果,例如中国各地区的先民约在 1 万年前摸索到烧陶技术,制作出原始陶器,后来又发展出彩绘红陶、蛋壳黑陶等多个品种。陶瓷的出现为人们提供了新的生活用具和建筑材料,也为冶炼熔铸金属和酿造工艺的出现创造了条件。

2,古埃及、中国等文明古国在玻璃制造、金属冶炼等方面取得重要成就。

古埃及人在公元前 2500 年以前就已知玻璃的制造方法,中国在公元前约 2000 年已掌握用砂和苏打制取玻璃的技术。在金属冶炼方面,中国在公元前约 1200 年已能合理使用金、铜、锡、铅四种金属,青铜冶铸技术已达成熟阶段,并出现镀锡的铜器。公元前约 1000 年,中国劳动人民已掌握丝帛的各色染法,染色技术也得到了发展。

炼丹和医药化学时期

3,化学被炼丹术、炼金术控制,虽未成功,但积累了丰富的实践经验。

约从公元前 1500 年到公元 1650 年,化学被炼丹术、炼金术所控制。炼丹家和炼金术士们为求得长生不老的仙丹或象征富贵的黄金,开始了最早的化学实验。中国古代的炼丹术起源于神仙传说流行的两汉,秦始皇曾派徐福等人出海寻找长生不老药,还召集了一大帮方士为他炼制丹砂。晋代葛洪总结战国以来至于西晋的炼丹技术成果,著成【抱朴子】,书中记载了当时炼丹所用的原料和一些化学反应的可逆性以及金属的取代作用,并掌握了如升华等操作技术。虽然炼丹家、炼金术士们都以失败而告终,但他们在炼制过程中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。

4,化学在医药和冶金方面得到发展,为成为科学奠定了素材基础。

随着炼丹术、炼金术的衰落,化学方法转而在医药和冶金方面得到正当发挥。中国古代的制药化学及其临床应用远远早于世界各国,葛洪在炼丹中发明了多种化合物,并将它们应用于医药,如用汞和雄黄、猪脂配成软膏以治疗疥、癣等皮肤病。在冶金方面,中国在战国时期已掌握冶炼生铁的技术,早于欧洲 1500 年。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。

燃素化学时期

5, 近代化学的孕育时期,化学从炼金术中解放,燃素说统一了化学现象。

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。化学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,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。

6,为近代化学发展做了实践和思想上的准备。

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。

定量化学时期

7,拉瓦锡开创定量化学时期,化学成为一门科学。

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。拉瓦锡还通过对 「水能否变成土」 的问题进行研究,反复蒸馏雨水并加热数月,得出了水不能变成土的结论。他最重大的成就,是第一个认识清楚了燃烧的本质,总结出质量守恒定律。

8,道尔顿提出近代原子论,阿伏加德罗提出分子学说,化学基本定律建立。

19 世纪初,英国化学家道尔顿提出近代原子论,接着意大利科学家阿伏加德罗提出分子学说。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,并编制出元素周期表;德国化学家李比希和维勒发展了有机结构理论。

科学相互渗透时期

9,现代化学时期,物理化学、结构化学等理论完善,化学向多学科渗透。

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。

10,绿色化学推动化学生产工艺和产品向环境友好方向发展。

近年来,绿色化学的提出,使更多的化学生产工艺和产品向着环境友好的方向发展。化学必将使世界变得更加绚丽多彩,随着科学的不断发展,化学的发展也决不会停滞不前。