求化学发展史论文

　　化 学 发 展 史

　　( 化工学院 x x x)

　　摘要：从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry起源于alchemy，即炼金术。chemist至今还保留着两个相关的含义：化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。

　　关键词：燃素化学；量子论；晶体化学

　　自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火，用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。正是这些应用，极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。从古至今，伴随着人类社会的进步，化学历史的发展经历了哪些时期呢？

　　远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。

　　一、化学的来由

　　化学的英文词为Chemistry，法文Chimie，德文Chemie，它们都是从一个古字、即拉丁字chemia，希腊字Xηwa(Chamia)，希伯莱字Chaman或Haman，阿拉伯字Chema或Kema，埃及字Chemi演化而来的．它的最早来源难以查考．从现存资料看，最早是在埃及第四世纪的记载里出现的．所以有人认为可以假定是从埃及古字Chemi来的，不过这个名字的意义很晦涩，有埃及、埃及的艺术、宗教的迷惑、隐藏、秘密或黑暗等意义。其所以有这些意义，大概因为埃及在西方是化学记载诞生的地方，也是古代化学极为发达的地方，尤其是在实用化学方面。例如，埃及在十一朝代进已有一种雕刻表示一些工人下在制造玻璃，可见至少在公元前2500年以前，埃及已知道玻璃的制造方法了。再从埃及出土的木乃伊看，可知在公元前一、二千年时已精于使用防腐剂和布帛染色等技术。所以古人用埃及或埃及的艺术来命名“化学”。至于其它几种意义，可能因为古人认为化学是一种神奇和秘密的事业以及带有宗教色彩的缘故。

　　中国的化学史当然也是毫不逊色的。大约5000－11000年前，我们已会制作陶器，3000多年前的商朝已有高度精美的青铜器，造纸、磁器、火药更是化学史上的伟大发明。在十六、十七世纪时，中国算得上是世界最先进的国家。“化学”二字我国在1856年开始使用。最早出现在英国传教士韦廉臣在1856年出版的《格物探原》一书中。

　　二、化学的几个发展阶段

　　远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。

　　炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。。

　　燃素化学时期。从1650年到1775年，随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。

　　定量化学时期，既近代化学时期。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。这一时期建立了不少化学基本定律，提出了原子学说，发现了元素周期律，发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。

　　科学相互渗透时期，既现代化学时期。二十世纪初，量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。

　　这里主要讲述近二百多年来的化学史故事。这是化学得到快速发展的时期，是风云变幻英雄辈出的期。让我们一道去体验当年化学家所经历的艰难险阻,在近代化学史峰回路转的曲折历程中不倦跋涉，领略他们拨开重重迷雾建立新理论、发现新元素、提出新方法时的无限风光。

　　三、化学学科在探索中成长

　　化学的发展可以说是日新月异，尤其是它的边缘学科或者说是它的分支学科，譬如生物化学、物理化学、晶体化学等等，令人目不暇接。就眼下炒得过热的基因工程、克隆技术以及共轭电场论等，更是令人眼花缭乱。而古往今来，有多少化学家为化学的发展做出了难以估量的贡献。你想了解他们吗？化学名人风采将带您走近他们。

　　燃素说的影响 。可燃物如炭和硫磺，燃烧以后只剩下很少的一点灰烬；致密的金属煅烧后得到的锻灰较多，但很疏松。这一切给人的印象是，随着火焰的升腾，什么东西被带走了。当冶金工业得到长足发展后，人们希望总结燃烧现象本质的愿望更加强烈了。

　　1723年，德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔出版了教科书《化学基础》。他继承并发展了他的老师贝歇尔有关燃烧现象的解释，形成了贯穿整个化学的完整、系统的理论。《化学基础》是燃素说的代表作。

　　施塔尔认为燃素存在于一切可燃物中，在燃烧过程中释放出来，同时发光发热。燃烧是分解过程：

　　可燃物==灰烬+燃素

　　金属==锻灰+燃素

　　如果将金属锻灰和木炭混合加热，锻灰就吸收木炭中的燃素，重新变为金属，同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡都是富含燃素的物质，燃烧起来非常猛烈，而且燃烧后只剩下很少的灰烬；石头、草木灰、黄金不能燃烧，是因为它们不含燃素。酒精是燃素与水的结合物，酒精燃烧时失去燃素，便只剩下了水。

　　空气是带走燃素的必需媒介物。燃素和空气结合，充塞于天地之间。植物从空气中吸收燃素，动物又从植物中获得燃素。所以动植物易燃。

　　富含燃素的硫磺和白磷燃烧时，燃素逸去，变成了硫酸和磷酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮，磷酸（当时指P2O5）与木炭密闭加热，便会重新夺得燃素生成硫磺和白磷。而金属和酸反应时，金属失去燃素生成氢气，氢气极富燃素。铁、锌等金属溶于胆矾（CuSO4·5H2O）溶液置换出铜，是燃素转移到铜中的结果。

　　燃素说尽管错误，但它把大量的化学事实统一在一个概念之下，解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间，化学家为了解释各种现象，做了大量的实验，积累了丰富的感性材料。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、现代化学思维的基础。我们现在学习的置换反应，是物质间相互交换成分的过程；氧化还原反应是电子得失的过程；而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其它原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说多么相似。

　　舍勒和普里斯特里发现氧气的制法 ：令后人尊敬的瑞典化学家舍勒的职业是药剂师--chemist，他长期在小镇彻平的药房工作，生活贫困。白天，他在药房为病人配制各种药剂。一有时间，他就钻进他的实验室忙碌起来。有一次，后院传来一声爆鸣，店主和顾客还在惊诧之中，舍勒满脸是灰地跑来，兴奋地拉着店主去看他新合成的化合物，忘记了一切。对这样的店员，店主是又爱又气，但从来不想辞退他，因为舍勒是这个城市最好的药剂师。

　　到了晚上，舍勒可以自由支配时间，他更加专心致志地投入到他的实验研究中。对于当时能见到的化学书籍里的实验，他都重做一遍。他所做的大量艰苦的实验，使他合成了许多新化合物，例如氧气、氯气、焦酒石酸、锰酸盐、高锰酸盐、尿酸、硫化氢、升汞（氯化汞）、钼酸、乳酸、乙醚等等，他研究了不少物质的性质和成分，发现了白钨矿等。至今还在使用的绿色颜料舍勒绿（Scheele’s green）,就是舍勒发明的亚砷酸氢铜（CuHAsO3）。如此之多的研究成果在十八世纪是绝无仅有的，但舍勒只发表了其中的一小部分。直到1942年舍勒诞生二百周年的时候，他的全部实验记录、日记和书信才经过整理正式出版，共有八卷之多。其中舍勒与当时不少化学家的通信引人注目。通信中有十分宝贵的想法和实验过程，起到了互相交流和启发的作用。法国化学家拉瓦锡对舍勒十分推崇，使得舍勒在法国的声誉比在瑞典国内还高。

　　在舍勒与大学教师甘恩的通信中，人们发现，由于舍勒发现了骨灰里有磷，启发甘恩后来证明了骨头里面含有磷。在这之前，人们只知道尿里有磷。

　　1775年2月4日，33岁的舍勒当选为瑞典科学院院士。这时店主人已经去世，舍勒继承了药店，在他简陋的实验室里继续科学实验。由于经常彻夜工作，加上寒冷和有害气体的侵蚀，舍勒得了哮喘病。他依然不顾危险经常品尝各种物质的味道--他要掌握物质各方面的性质。他品尝氢氰酸的时候，还不知道氢氰酸有剧毒。1786年5月21日，为化学的进步辛劳了一生的舍勒不幸去世，终年只有44岁。舍勒发现氧气的两种制法是在1773年。第一种方法是分别将KNO3、Mg（NO3）2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加热分解放出氧气：

　　2KNO3==2KNO2+O2↑

　　2Mg（NO3）2 == 2MgO+4NO2↑+O2↑↑

　　2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑

　　2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑

　　2HgO==2Hg+O2↑

　　第二种方法是将软锰矿（MnO2）与浓硫酸共热产生氧气：

　　2MnO2+2H2SO4（浓）== 2MnSO4+2H2O+O2↑

　　舍勒研究了氧气的性质，他发现可燃物在这种气体中燃烧更为剧烈，燃烧后这种气体便消失了，因而他把氧气叫做“火气”。舍勒是燃素说的信奉者，他认为燃烧是空气中的“火气”与可燃物中的燃素结合的过程，火焰是“火气”与燃素相结合形成的化合物。他将他的发现和观点写成《论空气和火的化学》。这篇论文拖延了4年直到1777年才发表。而英国化学家普里斯特里在1774年发现氧气后，很快就发表了论文。

　　普里斯特里始终坚信燃素说，甚至在拉瓦锡用他们发现的氧气做实验，推翻了燃素说之后依然故我。他将氧气叫做“脱燃素气”。他写到：我把老鼠放在‘脱燃素气’里，发现它们过得非常舒服后，我自己受了好奇心的驱使，又亲自加以实验，我想读者是不会觉得惊异的。我自己实验时，是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得的感觉，和平时吸入普通空气一样；但自从吸过这种气体以后，经过好长时间，身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成通用品呢？不过现在只有两只老鼠和我，才有享受呼吸这种气体的权利罢了。”普里斯特里一生的大部分时间是在英国的利兹作牧师，业余爱好化学。1773年他结识了著名的美国科学家兼政治家富兰克林，他们后来成了经常书信往来的好朋友。普里斯特里受到好朋友多方的启发和鼓励。他在化学、电学、自然哲学、神学四个方面都有很多著述。

　　1774年普里斯特里到欧洲大陆参观旅行。在巴黎，他与拉瓦锡交换了好多化学方面的看法。正直的普里斯特里同情法国大革命，曾在英国公开做了几次演讲。英国一批反对法国大革命的人烧毁了他的住宅和实验室。普里斯特里于1794年他六十一岁的时候不得已移居美国，在宾夕法尼亚大学任化学教授。美国化学会认为他是美国最早研究化学的学者之一。他住过的房子现在已建成纪念馆，以他的名字命名的普里斯特里奖章已成为美国化学界的最高荣誉。

　　拉瓦锡和他的天平： 燃素说的推翻者，法国化学家拉瓦锡原来是学法律的。1763年，他20岁的时候就取得了法律学士学位，并且获得律师开业证书。他的父亲是一位律师，家里很富有。所以拉瓦锡不急于当律师，而是对植物学发生了兴趣。经常上山采集标本使他对气象学也产生了兴趣。后来，拉瓦锡在他的老师，地质学家葛太德的建议下，师从巴黎有名的鲁伊勒教授学习化学。拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细测定了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。从此，他的老师鲁伊勒就开始使用“结晶水”这个名词了。这次成功使拉瓦锡开始经常使用天平，并总结出了质量守恒定律。质量守恒定律成为他的信念，成为他进行定量实验、思维和计算的基础。例如他曾经应用这一思想，把糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式：

　　葡萄糖 == 碳酸（CO2）+ 酒精

　　这正是现代化学方程式的雏形。用等号而不用箭头表示变化过程，表明了他守恒的思想。拉瓦锡为了进一步阐明这种表达方式的深刻含义，又具体地写到：“我可以设想，把参加发酵的物质和发酵后的生成物列成一个代数式。再逐个假定方程式中的某一项是未知数，然后分别通过实验，逐个算出它们的值。这样以来，就可以用计算来检验我们的实验，再用实验来验证我们的计算。我经常卓有成效地用这种方法修正实验的初步结果，使我能通过正确的途径重新进行实验，直到获得成功。”早在拉瓦锡出生之时，多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律，他当时称之为“物质不灭定律”，其中含有更多的哲学意蕴。但由于“物质不灭定律”缺乏丰富的实验根据，特别是当时俄罗斯的科学还很落后，西欧对沙俄的科学成果不重视，“物质不灭定律”没有得到广泛的传播。

　　1772年秋天，拉瓦锡照习惯称量了一定质量的白磷使之燃烧，冷却后又称量了燃烧产物P2O5的质量，发现质量增加了！他又燃烧硫磺，同样发现燃烧产物的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。他于是又做了更细致的实验：将白磷放在水银面上，扣上一个钟罩，钟罩里留有一部分空气。加热水银到40℃时白磷就迅速燃烧，之后水银面上升。拉瓦锡描述道：“这表明部分空气被消耗，剩下的空气不能使白磷燃烧，并可使燃烧着的蜡烛熄灭；1盎司的白磷大约可得到27盎司的白色粉末（P2O5，应该是23盎司）。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量接近相同。”燃素说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质量轻。而拉瓦锡实验的结果却是截然相反。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月，他在实验记录本上写到：“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将“新化学”命名为“反燃素化学”。

　　1774年，拉瓦锡做了焙烧锡和铅的实验。他将称量后的金属分别放入大小不等的曲颈瓶中，密封后再称量金属和瓶的质量，然后充分加热。冷却后再次称量金属和瓶的质量，发现没有变化。打开瓶口，有空气进入，这一次质量增加了，显然增加量是进入的空气的质量（设为A）。他再次打开瓶口取出金属锻灰（在容积小的瓶中还有剩余的金属）称量，发现增加的质量正和进入瓶中的空气的质量相同（即也为A）。这表明锻灰是金属与空气的化合物。

　　拉瓦锡进一步想，如果设法从金属锻灰中直接分离出空气来，就更能说明问题。他曾经试图分解铁锻灰（即铁锈），但实验没有成功。

　　拉瓦锡制得氧气之后： 到了这年的10月，普里斯特里访问巴黎。在欢迎宴会上他谈到“从红色沉淀（HgO）和铅丹（Pb3O4）可得到‘脱燃素气’”。对于正在无奈中的拉瓦锡来说，这条信息是很直接的启发。11月，拉瓦锡加热红色的汞灰制得了氧气。在舍勒的启发下，拉瓦锡甚至制造了火车头大小的加热装置，其中心是聚光镜。平台下面是六个大轮子，以便跟着太阳随时转动。1775年，拉瓦锡的实验中心已从分解金属锻灰转移到了对氧气的研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气，其实是吸收了氧气，与氧气化合，即氧化。这就是推翻了燃素说的燃烧的氧化理论。与此同时，拉瓦锡还用动物实验，研究了呼吸作用，认为“是氧气在动物体内与碳化合，生成二氧化碳的同时放出热来。这和在实验室中燃烧有机物的情况完全一样。”这就解答了体温的来源问题。空气中既然含有1/4的氧气(数据来自原文），就应该含有其余的气体，拉瓦锡将它称为“碳气”。研究了空气的组成后，拉瓦锡总结道：“大气中不是全部空气都是可以呼吸的；金属焙烧时，与金属化合的那部分空气是合乎卫生的，最适宜呼吸的；剩下的部分是一种‘碳气’，不能维持动物的呼吸，也不能助燃。”他把燃烧与呼吸统一了起来，也结束了空气是一种纯净物质的错误见解。1777年，拉瓦锡明确地讥讽和批判了燃素说：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的，有时又没有重量；有时它是自由之火，有时又说它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔，有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫，每时每刻都在改变它的面貌。” 这年的9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。这本书后来被翻译成多国语言，逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断了与古代炼丹术的联系，揭掉了神秘和臆测的面纱，代之以科学的实验和定量的研究。化学进入了定量化学（即近代化学）时期。所以我们说拉瓦锡是近代化学的奠基者。舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气，但由于他们思维不够广阔，更多地只是关心具体物质的性质，没有能冲破燃素说的束缚。与真理擦肩而过是很遗憾的。

　　拉瓦锡对化学的另一大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说，辨证地阐述了建立在科学实验基础上的化学元素的概念：“如果元素表示构成物质的最简单组分，那么目前我们可能难以判断什么是元素；如果相反，我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来，那么，我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质，对我们来说，就算是元素了。”在1789年出版的历时四年写就的《化学概要》里，拉瓦锡列出了第一张元素一览表，元素被分为四大类：

　　简单物质，普遍存在于动物、植物、矿物界，可以看作是物质元素：光、热、氧、氮、氢。简单的非金属物质，其氧化物为酸：硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素。简单的金属物质，被氧化后生成可以中和酸的盐基：锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌。简单物质，能成盐的土质：石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。拉瓦锡对燃素说和其它陈腐观点的讥讽和批判是无情和激烈的。这使他在创建科学勋绩的同时得罪了一大批同时代和老一辈的科学家。在《影响世界历史的一百位人物》中，在许多有关历史、科学史、化学史的书籍中，作者都对拉瓦锡总是突出自己的人格特点进行低调的描述和评价，指责他在《化学概要》里没有提起舍勒和普里斯特里对他的启示和帮助。但我们得看到，拉瓦锡确实具有非凡的科学洞察力和勇往直前的无畏精神。虽然不是他最先发现氧气的制法，但他通过制取氧气分析了空气的组成，建立了燃烧的氧化学说。氧气因此不同于其它气体，被赋予非凡的科学意义。拉瓦锡十分勤奋，每天六点起床，从六点到八点进行实验研究，八点到下午七点从事火药局长或法国科学院院士的工作，七点到晚上十点，又专心从事他的科学研究。星期天不休息，专门进行一整天的实验工作。拉瓦锡28岁结婚时，他的妻子只有14岁。他们一生没有孩子，但生活非常愉快。她帮助拉瓦锡实验，经常陪伴在他身边。在拉瓦锡的著作里，有很多插图都是他的妻子画的。1789年法国大革命爆发，三年后拉瓦锡被解除了火药局长的职务。1793年11月，国民议会下令逮捕旧王朝的包税官。拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱。极左派马拉曾与拉瓦锡有过激烈的科学争论，心存嫉恨，便诬陷拉瓦锡与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日把他送上了断头台。对此，当时科学界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”这时，拉瓦锡正当壮年，是51岁。

　　四、化学学科的发展前沿

　　中国运动医学杂志000124 基因工程也叫遗传工程(Genetic Engineering)，是20世纪70年代在分子生物学发展的基础上形成的新学科。基因工程就是在分子水平上，用人工方法提取(或合成)不同生物的遗传物质，在体外切割、拼接和重新组成，然后通过载体把重组的DNA分子引入受体细胞，使外源DNA在受体细胞中进行复制与表达。按人们的需要产生不同的产物或定向地创造生物的新性状，并使之稳定地遗传给下代[1]。基因工程技术主要包括分离基因、纯化基因和扩增基因的技术，其核心是分子克隆技术。它能帮助人们从各种复杂的生物体中分离出单一的基因，并把它纯化，再把它大量扩增，用于研究。

　　20多年来，基因工程技术得到了迅速地发展，特别是限制性内切酶、DNA序列分析及DNA重组技术等三大技术的发现和应用，不仅把分子生物学提高到了基因水平，而且也把生物学与医学中的其他学科引上基因研究的道路，并取得了许多揭示生命秘密和生命过程的重大成就

一、保持一颗好奇心

　　每个人都有好奇心，因为好奇接下来可能带给我们求知的欲望，这是人类的本能。学生正处在好奇心旺盛的年纪，对陌生的事物存在探究的渴望和兴趣，这种原始的冲动需要我们捕捉并保持，因为它是兴趣的源泉。化学的学科性质决定了它更能引发学生的好奇心，它有很多奇妙的现象和变化，有些可能看上去令人匪夷所思，就像魔术一样，这些纷繁的要素可以吸引学生的眼球，令他们产生质疑和好奇，驱使学生提出自己感兴趣的问题。当学生带着问题进入课堂之中，其获取知识的欲望就愈加强烈，记忆知识的程度就更高，需要满足自己的好奇心并获得知识的解答。这时，若有位负责的老师配合这一过程，就会使学生学习化学兴趣的培养工作事半功倍。认证负责的老师能够认真解答每一位好奇的学生提出的古怪问题，并引导和启蒙学生从中学会从有趣的化学现象入手学习化学课程的知识原理。这就在很大程度上引导、保护了学生的好奇心和求知欲，并且将其引向了正确的学习方向。

　　二、把握好化学中的实验机会

　　化学是一名实验课程。实验能够帮助学生将其“兴趣”进一步进行“化学反应”，变为牢固的知识并被学生理解和掌握。化学试验通常是先有老师在课堂进行操作示范，为学生展示实验工具、实验方法和实验现象，学生除了会对老师操作产生兴趣之外，也是学习化学实验知识的最佳时机。随后，老师在完成试验展示之后会将化学原理、化学式、详细的现象描述教授给学生。如果学生带着兴趣在观察和思考，接受的速度就会十分迅速。最后是学生亲自参与化学试验操作。在这个环节中，学生已经通过之前的过程了解了基本的原理和试验操作方法，那么不仅对化学实验知识有了初步了解，还积攒了好奇心，并以此激发了学生对化学学习和自己动手实践的兴趣。最后学生参与化学实践，将会给这次的化学课程完美的结尾。因为拥有一定的兴趣并亲自参与验证感兴趣的问题和现象并解答疑惑，学生在解决完自身兴趣带来的问题后就会对实验过程中涉及的知识和方法产生深刻记忆，并且化学试验往往能够造成“一个问题的解决却导致更多问题产生”这种状况，会延续学生的好奇心和探究兴趣。学生参与化学实验，可以加深知识理论的理解、学习试验操作、解决和验证自己提出的问题，进一步激发化学学习兴趣，可谓一举多得。

　　三、将化学带进生活

　　虽然化学既枯燥又难学，但是它胜在趣味十足。虽然它有许多概念公式需要记忆，化学试验必须大动干戈，但是它又胜在生活中随处可见、可学、可用。日常生活处处发生化学变化，很多化学知识都是生活中常见现象的归纳总结，因此化学知识的学习可以从生活乐趣中入手。教师需要对初入化学学习门槛的学生进行引导，在授课过程中列举一些化学在生活中的一些现象和应用，比如防锈、消毒等这些生活中的常见问题。通过将化学课堂和生活日常加以联系，学生很快就能列举并利用刚学或者已经学到的知识分析现象、解析化学原理并抽象出化学方程，更进一步者可以以化学方式解决生活中的化学问题。如此看，只有学生发现课堂的生活趣味，唤起学生学习化学的热情，培养他们的化学兴趣，才能加深学生对化学知识和技能的掌握程度。

　　化学学习如果用不一样的心态对待，学习过程和学习的效果就是完全不一样的。带着好奇心且主动参与化学课程的学生，兴趣就会带给他一个完全不一样的化学课堂；带着兴趣进行化学实验，或许实验会完美地验证和解答你的兴趣问题，但是会带给你更多的兴趣；无论身处课堂还是课下，校内还是校外，化学无处不在，兴趣更是无处不在。只要兴趣存在，生活处处就是化学的课堂。兴趣不仅是化学学习最好的老师，而且是化学学习中最大的乐趣。

不同产地的蓝宝石其主要化学成分相同,但由于产出地区的地球化学环境差异,导致在微量元素、稀土元素、微量元素比值等存在细微差异。宝石学家试图通过定量化学元素分析,特别是微量元素的分析和对比,找出具有产地或地质成因意义的“化学成分指纹特征”。

(一)克什米尔蓝宝石

克什米尔蓝宝石中微量元素主要有铁、钛、铬、钒、镓等。其中,w(Fe2O3)含量与缅甸和斯里兰卡蓝宝石相比,其变化范围较小,为010%~025%。w(TiO2)含量变化范围很大,最低为0005%,最高值约为007%。

克什米尔蓝色蓝宝石中铬和钒含量较低,w(Cr2O3)和w(V2O3)的含量均≤001%。有些克什米尔蓝宝石中可以观察到红色荧光,从而证明了Cr3+的存在,但在紫外—可见光区Cr的吸收谱并不明显。

克什米尔蓝宝石中镓含量非常低,w(Ga2O3)含量为0005%~0015%。Ga—Fe关系图显示,镓含量与铁含量呈正相关,即随着镓含量的升高,铁含量也相应升高。

表5-18和图5-138总结了克什米尔蓝宝石中铁、钛和镓元素的二维关系。

表5-18 克什米尔蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围表

图5-138 克什米尔蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围关系图

(二)缅甸蓝宝石

缅抹甸谷蓝色蓝宝石的微量元素含量变化范围很大。这一特点与其产出的地质环境密切相关,抹谷蓝宝石产自抹谷宝石带。

缅甸蓝宝石中铁含量变化范围非常大,w(Fe2O3)含量从01%到08%不等,具有代表性的(wFe2O3)含量范围为015%~040%。通常情况下,缅甸蓝宝石中w(TiO2)的含量范围为00%~004%,只有极少数样品达到005%。

化学分析显示缅甸蓝色蓝宝石中偶见铬和钒元素,可检测到w(V2O3)含量高达004%,w(Cr2O3)含量为001%。缅甸蓝宝石中铬和钒元素的含量不具有产地意义。w(Ga2O3)含量为00%~0025%,只有极少的样品的含量值可达004%。

表5-19和图5-139总结了缅甸蓝宝石中铁、钛和镓元素的二维关系。

表5-19 缅甸蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围表

图5-139 缅甸蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围关系图

(三)斯里兰卡蓝宝石

斯里兰卡蓝宝石中的微量元素主要有钛、钒、铬、铁、镓等,其中w(TiO2)含量通常小于005%,但少数蓝宝石w(TiO2)的含量可达到007%。

斯里兰卡蓝宝石中Fe含量变化范围很小,w(Fe2O3)含量为004%~030%,极少数蓝宝石达到约040%。004%~025%范围内的w(Fe2O3)含量可作为斯里兰卡蓝宝石的产地特征。需要指出的是,通过铁含量无法区分斯里兰卡境内不同的矿区。

斯里兰卡蓝宝石中经常含有Cr和V元素。w(Cr2O3)/w(V2O3)含量的上限大约分别为001%。

斯里兰卡蓝宝石中Ga的含量通常很低,多数w(Ga2O3)<002%;只有非常少的样品达到了0025%。其具有产地特征的w(Ga2O3)含量为0002%~002%。

表5-20和图5-140总结了斯里兰卡蓝宝石中铁、钛和镓元素的二维关系。

表5-20 斯里兰卡蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围表

图5-140 斯里兰卡蓝宝石铁、钛和镓元素含量范围关系图

(四)巴西蓝宝石

巴西马托格罗索州(MatoGrosso)科欣河(RioCoxim)地区的蓝宝石,是典型的岩浆岩(与玄武岩有关)“BGY”蓝宝石类型。其化学微量元素特征是:钛的含量通常低于仪器的最小检测值;部分蓝宝石中w(TiO2)含量可达0050%;铁的含量通常比较高,w(Fe2O3)含量一般为080%~156%;铬和钒一般检测不到,w(Ga2O3)含量为0010%~0025%。

米纳斯吉拉斯印第安矿的蓝色蓝宝石是在变质环境中形成的。蓝宝石中几乎不含钛或含量非常少,w(TiO2)含量一般为001%~0045%,少数能达到007%;钒的含量很低[w(V2O3)含量多数在001%~005%之间];通常w(Cr2O3)的含量为002%~005%,铬元素含量的多少不具有产地特征。

在变质成因的蓝宝石中,米纳斯吉拉斯州印第安产出的蓝宝石中铁的含量相对较高,w(Fe2O3)含量为035%~100%,w(Ga2O3)含量一般为0010%~0025%。

(五)泰国蓝宝石

尖竹汶府班卡察地区,北碧府和拜林作为泰国蓝宝石的三个重要产地,其微量元素化学特征分别如下:

1尖竹汶府地区蓝宝石

该地区蓝宝石中w(TiO2)含量为0005%~0025%;铁含量是所有泰国蓝宝石矿区中最高的,w(Fe2O3)变化范围为125%~210%;检测不到铬和钒,但镓的含量很固定,与典型的“岩浆型”蓝宝石一致,w(Ga2O3)含量为0020%~0025%。

2北碧府蓝宝石

北碧府蓝宝石中钛含量较低,w(TiO2)含量通常在0005%~0015%范围内,有时也会低于检测限。铁含量明显比班卡察蓝宝石低,w(Fe2O3)含量为030%~080%;镓含量比班卡察蓝宝石低;w(Ga2O3)含量为0010%~0020%;北碧府蓝宝石中通常不含铬和钒元素。

3拜林蓝宝石

拜林蓝宝石中钛的含量变化范围较大,多数情况下,w(TiO2)含量范围为001%~004%;有时高达007%;铬和钒的含量在检测下限附近;铁的含量比一般的“岩浆”型蓝宝石低,w(Fe2O3)含量为035%~070%;与泰国其他产地不同的是,拜林蓝宝石中镓的含量通常很高,w(Ga2O3)含量002%~004%。

(六)美国蓝宝石

蒙大拿岩溪矿产出的蓝宝石因颜色不同,对应的微量元素也存在着细微的变化。

蒙大拿岩溪矿蓝色蓝宝石中铁的含量变化范围很小,w(Fe2O3)含量高,为06%~14%,且多集中在07%~11%之间;w(TiO2)的含量略低于检测限,约为0005%;大多数蓝宝石中w(TiO2)的含量在001%~0025%之间,极少数w(TiO2)的含量在003%~005%之间;钒的含量通常很低,多数蓝宝石中w(V2O3)含量低于检测限,最高时仅约为001%;通常来说,蒙大拿蓝宝石中w(Cr2O3)含量都低于001%;镓的含量很稳定,几乎所有研究过的蓝宝石样品中w(Ga2O3)的含量都在0005%~0015%之间。

蒙大拿岩溪矿**蓝宝石中w(Fe2O3)含量为03%~08%,少数蓝宝石会低至约01%;通常来说,w(TiO2)含量都在001~002%之间;**蓝宝石中钒的含量都很低,大多数w(V2O3)的含量低于检测限,最高时仅测到w(V2O3)含量约为001%;蒙大拿蓝宝石中w(Cr2O3)含量通常低于001%,但是**—橙色蓝宝石中w(Cr2O3)的含量可能略高,达到0035%;镓的含量很稳定,在所研究过的蓝宝石中,几乎所有样品的w(Ga2O3)含量都在0005%~001%之间。

约戈矿的蓝色蓝宝石w(TiO2)含量在0025%~0040%之间;w(V2O3)含量通常低于检测值,少数情况下含量可达约0010%;w(Cr2O3)含量同样非常低,少数情况下约为0030%;w(Fe2O3)含量稳定,在037%~057%之间;w(Ga2O3)含量稳定在0005%~0010%之间。

(七)坦桑尼亚蓝宝石

1松盖阿蓝宝石

松盖阿蓝宝石的化学成分特征是含铁量高,w(Fe2O3)含量为09%~18%;钛的含量一般非常低(低于003%),甚至多数钛的含量低于X射线荧光能谱仪(EDXRF)的检测下限;该地区蓝宝石中钒的含量也非常低,多数样品w(V2O3)含量低于约002%,w(V2O3)含量高于约005%的蓝宝石非常少,很多蓝宝石的w(V2O3)含量低于检测限;铬的含量变化范围很大,多数蓝色蓝宝石中铬的含量低于检测限,紫蓝色蓝宝石中w(Cr2O3)含量可达约015%;除铁含量高的特征外,松盖阿蓝宝石另一个特征是w(Ga2O3)含量很稳定,90%以上的松盖阿刚玉中w(Ga2O3)含量都在0005%~0020%的范围内,少有松盖阿刚玉中w(Ga2O3)含量超过005%。

2通杜鲁蓝宝石

坦桑尼亚另一个重要的蓝宝石产地是通杜鲁,其微量元素特征是:钛的含量变化范围较大,w(iTO2)多数集中在001%~010%之间,粉棕色、灰棕色或者紫灰色蓝宝石中w(TiO2)含量较高(可达约040%),通常表现为“朦胧”状的外观(适合进行热处理);大多数通杜鲁蓝宝石中钒的含量都在检测限以下,w(V2O3)含量都小于002%,但是个别紫蓝色蓝宝石中w(V2O3)含量可能会达到约010%;通杜鲁蓝色蓝宝石中铬的含量常低于检测限,但也有少数w(Cr2O3)含量可达到010%,紫蓝色蓝宝石中w(Cr2O3)含量可达到020%;多数通杜鲁刚玉中w(Fe2O3)含量低于040%,蓝色到紫蓝色蓝宝石中w(Fe2O3)的值会达到约060%;w(Ga2O3)含量大多都在0005%~004%之间,部分样品镓的含量低于检测限,大部分镓含量约为0005%。

(八)马达加斯加蓝宝石

马达加斯加蓝宝石有两种矿床类型,即矽卡岩型和玄武岩型,这两种矿床类型成因的蓝宝石主要不同点在于铁含量的差异。玄武岩型蓝宝石中铁含量较高。安德拉努丹布蓝宝石中铁、钛和镓的含量高于缅甸和斯里兰卡典型变质岩型矿床的蓝宝石。其中缅甸和斯里兰卡蓝宝石中w(Fe2O3)高于061%,w(TiO2)含量为010%,w(Ga2O3)含量为004%。安德拉努丹布蓝宝石中铁含量与其他玄武岩矿床产出的蓝宝石的铁含量有所重叠。与克什米尔、缅甸和斯里兰卡变质岩型矿床的蓝宝石相比较,安德拉努丹布“矽卡岩型蓝宝石”具有相似的Fe2O3+TiO2和V2O3+Cr2O3+MnO+Ga2O3组成。

马达加斯加北部岩浆岩型蓝宝石中的钒和铬低于X射线荧光检测值,仅有少量样品的钒和铬略高于检出值。所有样品显示铁和镓的含量属于典型岩浆岩型蓝宝石的含量值。纯**蓝宝石的钛含量通常低于检出值,具有较高钛含量的所有样品都具有蓝色色域或蓝色成分。除了**以外,透明的刻面样品(通常不需要热处理)始终具有低的钛含量,w(TiO2)平均值为002%。具有乳白色外观的样品,典型的热处理材料的w(TiO2)含量平均值为008%,远高于透明蓝宝石的平均值。

星光蓝宝石微量元素的测量需要确定测量位置,出露表面的细小金红石、钛铁矿等包体可能会影响到过渡金属元素的含量。所有具有六射星光的弧面型蓝宝石中都可以检测出大量钛元素。乳白色和灰色到浅蓝色星光蓝宝石中的铁含量,明显低于深蓝色星光蓝宝石。深蓝色星光蓝宝石一般会出现无色到灰色透明核心,该核心位置缺失星光效应并且具有较低的钛含量。并未发现钛和铁或镓之间的地球化学关系,其他元素的含量变化相对独立。通常铁含量与镓含量呈正比例关系。

伊拉卡卡蓝色蓝宝石中w(TiO2)含量变化很大。通常w(TiO2)值低于004%,少量蓝宝石的w(TiO2)含量介于004%~007%之间。铁含量变化范围同样非常大,通常w(Fe2O3)含量变化范围为010%~040%。w(Fe2O3)含量达到060%以上的蓝宝石很少。镓含量值相对平稳,w(Ga2O3)范围在0005%~0035%之间。铬/钒元素通常低于检测下限值,但是一些罕见蓝宝石中铬/钒含量也可达到高值,w(Cr2O3)达0045%,w(V2O3)高达003%。

伊拉卡卡矿区产出的粉红色/紫色蓝宝石的化学全分析显示,钛含量w(TiO2)通常在001%~004%之间变化;而钒含量一般非常低,甚至低于EDXRF检测下限值(EDXRF测试约0005%的w(V2O3));最高的w(V2O3)含量在0025%上下变化。铬元素和铁元素含量变化较大:w(Cr2O3)范围在003%~010%之间,w(Cr2O3)高达02%的蓝宝石罕见;w(Fe2O3)含量变化范围为005%~07%,多数情况含量范围是03%~05%。典型的w(Ga2O3)含量范围在0005%~0010%之间,而含量高达0020%很罕见。

马达加斯加蓝宝石矿区众多,不同区域分布的蓝宝石矿的地质成因与全球其他产地具有相同之处。对其进行微量元素分析时,除要考虑具体产地及相同地质成因外,相似产地之间的微量元素含量分析及对比数据所得结论对于产地鉴别才具有鉴定意义。目前研究现状是部分矿区的微量元素组合存在重叠现象,差异性较小,微量元素分析只对部分产区具有鉴定作用。

给你查了一下诺贝尔化学奖从1990年算起的，这个算是世界范围内都出名的化学家，国内的各个大学的化学专业老师的侧重方向不同，所以不好判断。

1990-美国科学家科里因创立关于有机合成的理论和方法获诺贝尔化学奖。

1991-瑞士科学家恩斯特因对核磁共振光谱高分辩方法发展作出重大贡献获诺贝尔化学奖。

1992-美国科学家马库斯因对化学系统中的电子转移反应理论作出贡献获诺贝尔化学奖。

1993-美国科学家穆利斯因发明“聚合酶链式反应”法，在遗传领域研究中取得突破性成就、加拿大籍英裔科学家史密斯因开创“寡聚核甙酸基定点诱变”方法而共同获得诺贝尔化学奖。

1994-美国科学家欧拉因在碳氢化合物即烃类研究领域作出了杰出贡献获得诺贝尔化学奖。

1995-德国科学家克鲁岑、莫利纳和美国科学家罗兰因阐述了对臭氧层产生影响的化学机理，证明了人造化学物质对臭氧层构成破坏作用获得诺贝尔化学奖。

1996-美国科学家柯尔,英国科学家克罗托因,美国科学家斯莫利因发现了碳元素的新形式——富勒氏球（也称布基球）C60 获得诺贝尔化学奖。

1997-美国科学家博耶,英国科学家沃克尔,丹麦科学家斯科因发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶获得诺贝尔化学奖。

1998-奥地利科学家科恩,英国科学家波普因提出密度泛函理论获得诺贝尔化学奖。

1999-美籍埃及科学家艾哈迈德-泽维尔因将毫微微秒光谱学应用于化学反应的转变状态研究获得诺贝尔化学奖。 2000-美国科学家黑格、麦克迪尔米德和日本科学家白川秀树因发现能够导电的塑料有功获得诺贝尔化学奖。

2001-美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治因在“手性催化氢化反应”领域取得成就，美国科学家巴里·夏普莱斯因在“手性催化氧化反应”领域取得成就获得诺贝尔化学奖。

2002-美国科学家约翰-B-芬恩和日本科学家田中耕一因在生物高分子大规模光谱测定分析中发展了软解吸附作用电离方法；瑞士科学家库特-乌特里希因核电磁共振光谱法确定了溶剂的生物高分子三维结构获得诺贝尔化学奖。

2003年 彼得·阿格雷、罗德里克·麦金农美国因在细胞膜通道方面做出的开创性贡献，而共同获得诺贝尔化学奖。

2004年 阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什科以色列、伊尔温-罗斯美国三人因在蛋白质控制系统方面的重大发现而共同获得该奖项。他们突破性地发现了人类细胞如何控制某种蛋白质的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的“废物处理”过程。

2005年 伊夫·肖万法国、罗伯特·格拉布美国、理查德·施罗克美国，因在烯烃复分解反应研究方面的贡献而荣获诺贝尔化学奖。

2006年，美国科学家罗杰·科恩伯格。他因在“真核转录的分子基础”研究领域作出的贡献而获奖。

2007年德国科学家格哈德·埃特尔在表面化学研究领域作出开拓性贡献被授予诺贝尔化学奖。

2008年美国华裔科学家钱永健、美国科学家马丁·沙尔菲和日本科学家下村修他们三人因为在绿色荧光蛋白（GFP）研究和应用方面做出的突出贡献将各分得2008年度1/3的诺贝尔化学奖奖金。

2009年美国科学家文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和以色列科学家阿达·约纳特因“对核糖体结构和功能的研究”方面做出的突出贡献获得诺贝尔化学奖。

2010年美国化学家理查德·赫克、日本化学家根岸英一和铃木章，因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面所取得的卓越成果获得诺贝尔化学奖。

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，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，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年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**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**的硫化锡被称为金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。这，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。

6、安全炸药造福人类——诺贝尔发明安全炸药

“轰隆隆”一声巨响，山崩地裂，土石飞迸。这是我们经常能从荧屏和银幕上看到的场景。今天，威力巨大的炸药是从事开矿、筑路等大型工程建设必不可少的开路先锋；可当初，人类是怎样找到并驯服这位力大无穷却又脾气暴烈的“朋友”的呢？说来就话长了。大家都知道，黑色火箭是中国古代四大发明之一。大约在公元13～14世纪，通过中亚阿拉伯国家传到了欧洲各国，欧洲人学合使用火药后加以推广，不仅造出了用火药发射的枪支、大炮，还用来发展生产。到了17世纪，随着工业革命的深入，许多国家迫切要求发展采矿业，加快采掘速度，需要更强有力的炸药，而传统的黑色火药燃烧不充分，爆炸力不强，因此寻找威力巨大的新炸药成为迫在眉睫的一个大问题。1847年，意大利人索伯莱罗发明了一种名叫硝化甘油的烈性炸药它的威力比黑色火药大得多。但非常容易爆炸，制造、存放和运输都很危。人们没办法控制它，因此很难将它应用于实际。为了驯服这头暴烈的“野马”，许多人煞费苦心，可是都没有成功；而最终降服并驾驭这匹“野马”，制造出高效安全炸药的是瑞典的一位勇士——化字家阿尔弗雷德·诺贝尔。

诺贝尔的父亲是一个机械师，没受过高等教育，但非常喜欢化学实验，一有空就研制炸药。在父亲的影响下，小诺贝尔也热衷于改进炸药的研究。可是他的父母并不赞成，因为搞炸药太危险了。他的父亲希望他老老实实地当一名机械师。但是诺贝尔却坚信改进炸药将会给人类创造极大的财富。父母被地执著追求的坚强意志所感动，只好默认了。从此，父子俩站在同一条战壕里，为攻克科学难关而并肩奋斗。1862年初，诺贝尔开始研究利用硝化甘油来制造可控制的烈性炸药。他想：硝化甘油是液体，不好控制，如果把它与固休的黑色火药混合起来，不就便于贮存、控制了吗？他拭着用10%的硝化甘油加入黑色火药之内，制成的混合炸药爆炸力确实大大增强，但他不久就发现这种炸药不能长期贮存，放置几小时以后，硝化甘油就全被火药的孔隙所吸收，燃烧速度随之减慢，爆炸力大大减弱，因此没有实用价值。

为了研制成一种可控制的高效能炸药，诺贝尔日以继夜地进行着大胆的试验和细心的观察。过去，人们通过点燃导火索来引爆黑色火药，但这种方法却不能引爆硝化甘油。硝化甘油不容易按照人的要求爆炸，却又容易自行爆炸。真是个桀骜(jiéà o)不驯的家伙！

1862年初夏，诺贝尔设计了一个引爆硝化甘油的重要突验：把一个小玻璃管硝化甘油放入一个装满黑色火药的金属管内，安上导火索后将金属管口塞紧；点燃导火索，把金属管丢入深沟。霎那间，轰隆一声，发生了剧烈的爆炸，这表明里面的硝化甘油已完全爆炸。从中诺贝尔认识到：密封容器内少量黑色火药的爆炸，可以引起分隔开的硝化甘油完全爆炸。

第二年秋天，诺贝尔在斯德哥尔摩的海伦坡建立了他的第一个实验室，专门从事硝化甘油的研究和制造。开始，他用黑色火药作引爆药，效果还不十分理想，以后他又改用雷酸汞制成引爆管(现称雷管)，成功地引爆了硝化甘油。1864年他取得了这项发明的专利权。他终于发明了可供实用的硝化甘油炸药。

初步成功的喜悦尚未过去，接踵而来的却是一次沉重的打击。1864年9月3 日，为进一步改进雷管的性能，制造更高效的炸药，他们进行一次新的试验。只听得轰的一声巨响，实验室被送上了天，地下也炸出了一个大坑。当人们跑来把诺贝尔从废墟中救出来时，满脸血迹的诺贝尔嘴里还在不停地说：“试验成功了，我的试验成功了！”是的，新炸药的威力是巨大的，然而，损失是惨重的：他的实验室完全被摧毁，诺贝尔的弟弟埃米被炸死，父亲重伤致残，哥哥和他自己也都受了伤。事故发生以后，周围的邻居十分恐慌，当局也禁止他们在城内从事炸药生产或实验。结果，诺贝尔只能把设备搬到3 公里以外马拉湖内的一只平底船上。但这丝毫也没有动摇诺贝尔制造新炸药的决心。几经周折，终于获得政府批准，于1865年3月在温特维根建造了世界上第一座硝化甘油工厂。

诺贝尔生产的炸药，很受采矿业的欢迎。除了瑞典以外，在英、法、德、美各国也都取得了专利权。然而，新炸药的性能仍不够稳定，在运输中经常发生事故：美国的一列火车，在途中因颠簸而引起炸药爆炸，变成了一堆废铁；“欧罗巴”号海轮，在大西洋上遇到狂风，船体倾斜，导致硝化甘油爆炸，船沉人亡。一连串的事故，使人们对硝化甘油又产生了疑惧，有些国家甚至下令禁运。面对这种艰难的局面，不少人劝诺贝尔不要再搞危险的炸药试验了，但诺贝尔不达目的誓不罢休，他考虑的是在不减弱爆炸力的同时一定使硝化甘油炸药变得很安全。

诺贝尔接连做了一系列试验，希望用一些多孔的物质，如木炭粉、锯木屑、水泥等吸附硝化甘油，以减少爆炸的危险，但结果都不令人满意。有一次一辆运输车上的一个硝化甘油罐不慎打破了，硝化甘油流出来和旁边作为防震填充料的硅藻土混在一起，却没发生事故。这给诺贝尔很大的启示，经过反复试验，终于制成了用一份硅藻土吸收三份硝化甘油的固体炸药。这种炸药无论运输或使用都十分安全，这就是诺贝尔安全炸药。为了消除人们对安全炸药的怀疑，1867年7 月14 日，诺贝尔做了一次公开的对比实验。他把一箱安全炸药放在一堆点燃的木柴是，结果炸药并未炸开；再把一箱安全炸药从20 米高的山崖上扔下去，结果仍未炸；最后在石洞、铁桶中装入安全炸药，用雷管引爆，全都成功地爆炸了！“野马”终于套上了笼头，炸药不再令人生畏。

诺贝尔再接再励，继续改进他的炸药。他把一份火棉(低氮量硝酸纤维素)溶于九份硝化甘油中，得到一种爆炸力更强的胶状物——炸胶，1887年，他又把少量樟脑加到硝化甘油和火棉炸胶中，发明了爆炸力强而烟雾少的无烟火药。直到今夭，军工生产中普遍使用的火药，仍属这一类型。在隆隆的爆炸声中，诺贝尔的事业迅速发展起来。他的工厂遍布欧美各国，新型炸药的销售量直线上升。他的发明大大促进了公路、铁的修建，帮助了隧道的开凿和矿藏的开采；然而，他的炸药也加深了战争的灾难和痛苦，这使他很痛心。为了造福于人类，1895 年11月29 日他在巴黎写下了一份著名的遗嘱，将其毕生积累的巨额财产中的一部分创办科学研究所，而把大部分巨额财产作为基金，分设物理、化学、生理(或医学)、文学与和平事业五项奖金，以鼓励对人类作出最多贡献的人。

7、开创制碱工业的新纪元——侯德榜发明联合制碱法

在化学工业中，纯碱是一种重要的化工原料，它的化学名称又叫“碳酸钠”，是一种白色的粉末。别小看它，它的用途可大呢！制造肥皂、玻璃、纸张时要用它；纺纱织布时要用它；炼铁、炼钢过程中也少不了它。用它还可以制造出好多好多的化工产品哩！它诞生在化工厂里，是用联合制碱法生产出来的。这个方法由中国化学工业的先驱侯德榜首创，所以也叫“侯氏制碱法”。那末侯德榜是在怎样情况下研究制碱法，又是怎样创立侯氏制碱法的呢？事情得从17 世纪说起，当时人们在生产玻璃、纸张、肥皂等时已经知道要用纯碱，但那时的碱是从草木灰和盐湖水中提取的，人们还不知道可以从工厂中生产出来。后来法国一位医师路布兰用了4 年时间，在1791年首创了一种纯碱制造法，从此纯碱能源源不断地人工厂中生产出来，满足了当时工业生产的需要。可惜这一方法并不完善，还存在着许多缺点，如生产过程中温度很高、工人劳动强度很大、煤用得很多、产品质量也不高等，因此很多人都想改进它。1862年，比利时有一位化学家叫苏尔维，他提出了一种以食盐、石灰石、氨为主要原料的制碱方法，这方法叫“氨碱法”或“苏尔维制碱法”。由于这个方法产量高、质量优、成本低、能连续生产，所以很快就替代了路布兰的方法。但这个方法都被制造商严格控制住，一点也不让它泄露出来，被他人知道。20 世纪初，当时的中国工业生产也需要纯碱，但自己不会生产，只能依靠进口。第一次世界大战时，纯碱产量大大减少，加上交通受阻，英国一家制造纯碱的公司乘机抬高碱价，甚至不供货给中国，致使中国以碱为原料的工厂只得倒闭、关门。当时有一位在美国留学的中国学生侯德榜，他学飞很刻苦，成绩优异，在美国学习化学工程已有8 年，1921 年取得了博士学位，发他听说外车资本家如此卡中国人的脖子时，连肺都要气炸了，他发誓学成回国，以自己已学到的知识报效祖国，振兴中国的民族工业。1921 年10月侯德榜回国了，他任永利碱业公司总工程师，任务是要创建中国第一家制碱工厂。当时要生产出碱，只能按苏尔维制碱法生产。

原理说说很简单，可真正要制造出来可就难了。由于技术封锁，侯德榜只能靠自己不断研究、试验、摸索。经过好长时间的努力，终于设计好了流程，安装好了设备，接著就开始试生不。谁知一开始就碰到困难。一天，刚试车不久，高高的蒸氨塔突然晃功得很厉害，并且发出巨响大家害怕极了，侯德榜见了马上喊停车。一检查，原来所有的管道都被白色的沉淀物堵住了。怎么办？开始他拿大铁钎捅，累得满头大汗，但也无济于事。后来，他想出加干碱的办法，才使沉淀物慢慢掉了下来，终于转危为安。类似这样的故障还有很多很多，每次都被他一一排除掉了。经过几年的努力，1924年8 月13 日，中国第一家制碱厂正式投产了。那天工人们早早地来到车间，都想亲眼目睹中国第一批纯碱的诞生。几小时后，不知谁喊了一声：“出来了！”大家眼睛一齐朝出碱口望去。咦？怎么出来的是红白相间的碱？按理应该是雪白的呀！大家的心头一凉。这时侯德榜仔细地检查了设备，原来纯碱出来时遇到了铁锈，才使产品变红了。原因查出来了，大家都松了一口气，以后改进了设备，终于制得了纯白色的产品。望著白花花的纯碱，侯德榜笑了，他笑得那么舒心，几年的辛苦没有白费，他终于摸索出苏尔维制碱法的奥秘，实现了自己报效祖国的誓言。

1937 年日本帝国主义发动了侵华战争，他们看中了南京的硫酸铵厂，为此想收买侯德榜，但是遭到侯德榜的严正拒绝。为了不使工厂遭受破坏，他决定把工厂迁到四川，新建一个永利川西化工厂。制碱的主要原料是食盆，也就是氯化钠，而四川的盐都是井盐，要用竹筒从很深很深的井底一桶桶吊出来。由于浓度稀，还要经过浓缩才能成为原料，这样食盐成本就高了。另外，苏尔维制碱法的致命缺点是食盐利用率不高，也就是说有30%的食盐要白白地浪费掉，这样成本就更高了，所以侯德榜决定不用苏尔维制碱法，而另辟新路。他首先分析了苏尔维制碱法的缺点，发现主要在于原料中各有一半的比分没有利用上，只用了食盐中的钠和石灰中碳酸根，二者结合才生成了纯碱。食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成了氯化钙，这个产物都没有利用上。那么怎祥才能使另一半成分变废为宝呢？他想呀想，设计了好多方案，但是—一都被推翻了。后来他终于想到，能否把苏尔维制碱法和合成氨法结合起来，也就是说，制碱用的氨和二氧化碳直接由氨厂提供，滤液中的氯化铵加入食盐水，让它沉淀出来。这氯化铵既可作为化工原料，又可以作为化肥，这样可以大大地提高食盐的利用率，还可以省去许多设备，例如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等。设想有了，能否成功还要靠实践。于是地又带领技术人员，做起了实验。l次、2次、10次、100次一直进行了500多次试验，还分析了2000多个样品，才把试验搞成功，使设想成为了现实。

这个制碱新方法被命名为“联合制碱法”，它使盐的利用率从原来的70%一下子提高到96%。此外，污染坏境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥——氯化铵，还可以减少1/3设备，所以它的优越性在大超过了苏尔维制碱法，从而开创了世界制碱工业的新纪元。