化學發(fā)展簡史和人類文明(2)

1、關于化學發(fā)展簡史與人類文明 (2)第一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學發(fā)展歷程中的重要發(fā)現(xiàn)化學發(fā)展史的五個時期古代和近代化學史大事記化學實驗發(fā)展史概述物理化學發(fā)展史化學與社會的密切關系以及化學的明天第二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 概述 化學發(fā)展史的五個時期 第三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月概述 化學發(fā)展史的五個時期 自從有了人類，化學便與人類結下了不解之緣。鉆木取火，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(fā)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

2、面正起看越來越大的作用?；瘜W史大致分為：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(fā)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。第四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月概述 化學發(fā)展史的五個時期 煉丹術和醫(yī)藥化學時期：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、在自己的家里、在深山老林的煙熏火燎中，為求得長生不老的仙丹，為求得榮華富責的黃金，開始了最早的化學實驗。記載、總結煉丹術的書藉，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(fā)展準備了豐富的素材。這是

3、化學史上令我們驚嘆的雄渾的一幕。后來，煉丹術、煉金術幾經盛衰，使人們更多地看到了它荒唐的一面?；瘜W方法轉而在醫(yī)藥和冶金方面得到了正當發(fā)揮。在歐洲文藝復興時期，出版了一些有關化學的書耕，第一次有了“化學”這個名詞。英語的chemistry起源于alchemy，即煉金術。chemist至今還保留昔兩個相關的含義：化學家和藥劑師。這些可以說是化學脫胎于煉金術和制藥業(yè)的文化遺跡了。第五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月概述 化學發(fā)展史的五個時期 燃素化學時期。從1650年到1775年，隨著冶金工業(yè)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

4、放出的過程，可燃物放出燃素后成為灰燼。定量化學時期，即近代化學時期:1775年前后，拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說，開創(chuàng)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(fā)現(xiàn)了元素周期律，發(fā)展了有機結構理論。所有這一切都為現(xiàn)代化學的發(fā)展奠定了堅實的基礎?？茖W相互滲透時期，即現(xiàn)代化學時期:二十世紀初，量子論的發(fā)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、酶的結構問題得到了逐步的解決。第六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 古代和近代化學史大事記第七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月古

5、代和近代化學史大事記 古代和近代化學史大事記 我國有了青銅器；春秋晚期能煉鐵；戰(zhàn)國晚期能煉鋼；唐代有了火藥。 十八世紀七十年代，瑞典化學家舍勒和英國化學家普利斯里分別發(fā)現(xiàn)并制得了氧氣；法國化學家拉瓦錫最早用天平和為研究化學的工具，并推翻了燃素學說；英國化學家卡文迪許、雷利等陸續(xù)從空氣中發(fā)現(xiàn)了惰性氣體。 1748年俄國化學家羅蒙諾索夫建立了質量守恒定律。 1808年英國科學家道爾頓提出了近代原子學說。 1811年意大利科學家阿佛加德羅提出了分子的概念。 1828年；德國化學家維勒第一次證明有機物可用普通的無機物制得。 1869年俄國化學家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律。 1888年法國化學家勒沙特列提

6、出了化學平衡移動原理 1890年德國化學家凱庫蔓提出了苯分子的結構式。 十九世紀荷蘭物理學家范德華首先研究了分子間作用力。 十九世紀英國物理學家丁達爾和植物學家布朗分別提出了膠體的“丁達爾現(xiàn)象”與“布朗運動”。 二十世紀奧地利和德國物理學家泡利、洪特分別提出了核外電子排布的“泡利不相容原理”、“洪特規(guī)則”。第八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 化學實驗發(fā)展史概述第九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學實驗發(fā)展史概述化學實驗是化學科學賴以產生和發(fā)展的基礎，從其發(fā)展過程來看，大致經過了早期化學實驗、近代化學實驗和現(xiàn)代化學實驗等三個發(fā)展時期。第十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于202

7、2年6月化學實驗發(fā)展史概述早期化學實驗從遠古時代開始到17世紀，化學實驗在向科學道路邁進的過程中，經歷了一段漫長的發(fā)展時期。近代化學實驗1719世紀，是近代化學實驗時期。在這一時期，隨著歐洲資本主義生產方式的誕生和工業(yè)革命的進行，以及天文學、物理學等學科的重大突破，化學實驗終于沖破了煉丹術的桎梏，走上了科學的康莊大道。為此做出巨大貢獻的化學實驗家當推波義耳(R.Boyle，16271691)和拉瓦錫(A.L.Lavoisier，17431794)?，F(xiàn)代化學實驗19世紀末20世紀初，以震驚整個自然科學的電子、X射線與放射性等三大發(fā)現(xiàn)為標志，化學實驗進入了現(xiàn)代發(fā)展階段。第十一張，PPT共六十七頁，

8、創(chuàng)作于2022年6月 早期化學實驗第十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一 化學實驗的萌芽人類最初對火的利用距今大概已有100多萬年了?；鹗侨祟愖钤缡褂玫幕瘜W實驗手段。人類最早從事的制陶、冶金、釀酒等化學工藝，都與火有直接或間接的聯(lián)系。在熊熊烈火中，燒制成型的粘土可獲得陶器；燒煉礦石可得到金屬。陶器的發(fā)明使人類有了貯水器以及貯藏糧食和液體食物的器皿，從而為釀酒工藝的形成和發(fā)展創(chuàng)造了條件。第十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二 原始化學實驗古代的煉丹術，是早期化學實驗的主要和典型的代表。煉丹的主要目的一是希望得到能使人長生不死的“仙藥”；二是想把一些廉價的金屬借助于“仙藥”

9、的點化，轉變?yōu)橘F重的黃金和白銀。由于煉丹活動符合帝王、貴族長生不死、永世霸業(yè)的愿望，因而受到他們的大力推崇，于是從古代到中古時代，這種活動很快地得到開展并興盛起來。第十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月蒸餾是早期化學實驗中最完整的一種重要實驗操作方法。到了16世紀，出現(xiàn)了大批有關蒸餾方法方面的書籍，如希羅尼姆布倫契威格(HieronymusBrunschwygk，14501513年)1500年出版的蒸餾術簡明手段及其增訂版蒸餾術大全(1512年出版)等。這些著作對蒸餾方法作了較詳細的敘述。蒸餾在早期化學實驗發(fā)展史上占有重要地位，它至今還在基礎化學實驗中被經常運用第十五張，PPT共六十

10、七頁，創(chuàng)作于2022年6月三 向化學科學實驗的過渡到了十五六世紀，煉丹術由于缺乏科學基礎，屢遭失敗而變得聲名狼藉?；瘜W實驗則開始在醫(yī)學和冶金等一些實用工藝中發(fā)揮作用，并不斷得到發(fā)展。在醫(yī)藥化學時期，最具代表性的人物是瑞士的醫(yī)生、醫(yī)藥化學家帕拉塞斯(P.A.Paracelsus，1493-1541)。他強調化學研究的目的不應在于點金，而應該把化學知識應用于醫(yī)療實踐，制取藥物。他和他的弟子們通過對礦物藥劑的性質和療效的研究，以及在制備新藥劑的過程中，探討了許多無機物的分離、提純方法，進行了一些合成實驗，并總結出這些物質的性質。因此，有人認為帕拉塞斯“從根本上改變了醫(yī)療和化學的發(fā)展道路”第十六張，P

11、PT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月早期化學實驗安德雷李巴烏(Andreas Libavius，約1540-1616)是德國的醫(yī)生、醫(yī)藥化學家，他極力強調化學的實用意義，為推進化學成為一門獨立科學做出了重要貢獻。他編著的工藝化學大全(16111613年問世)，總結了他多年的實驗經驗。書中敘述了硫酸和王水的制備方法；證明了焙燒硝石和硫黃所得到的硫酸與干餾膽礬所得到的完全是同一種物質；首次提出將食鹽與膽礬一起在泥坩堝中焙燒制取鹽酸的方法；講解了用金屬錫與氯化汞一起加熱、蒸餾獲得四氯化錫(后來被稱為“李巴烏發(fā)煙液”)的方法；描述了含銅的溶液遇氨水變?yōu)榇渌{的現(xiàn)象，并建議用這種方法檢驗水中的氨。這部著作

12、的問世，使化學終于有了真正的教科書。他還設計過一所實驗室的建筑詳圖，但直到1683年，這所實驗室才在阿爾特多夫(Altderf)修建起來。第十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月早期化學實驗繼帕拉塞斯、李巴烏之后，對后世影響較大、對化學實驗的發(fā)展貢獻卓著的醫(yī)藥化學家還有赫爾蒙特(J.B.van Helmont，1597-1644)。他工作的最大特點是對化學進行定量研究，廣泛使用了天平，并萌生了初始的物質不滅的思想。他所做的“柳樹實驗”和“沙子實驗”，是早期化學實驗發(fā)展史上著名的兩個定量實驗。此外，他在無機物制備方面取得過空前的成果，曾對燃燒現(xiàn)象提出過頗有獨到之處的見解。因此，他常被尊為

13、從煉丹術到化學的過渡階段的代表。第十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月早期化學實驗四 早期化學實驗的特點早期的化學實驗還只能算做是化學“試驗”，具有很大的盲目性；還沒有從生產、生活實踐中分化出來，成為獨立的科學實踐。最早的制陶、冶金和釀酒等活動，是低級的、缺乏理論指導的、不自覺的實踐活動；作為化學實驗原始形式的煉丹術，其實驗目的也只是追求長生不老藥或點金之術，變賤金屬為貴金屬。第十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月早期化學實驗盡管如此，還應該肯定從事早期化學實驗的工匠和煉丹術士們是化學實驗的先驅和開拓者。他們發(fā)明了焙燒、溶解、結晶、蒸餾、過濾和冷凝等化學實驗操作方法；制造了

14、風箱、坩堝、鐵剪、燒杯、平底蒸發(fā)皿、沙浴、焙燒爐等化學實驗儀器和裝置；發(fā)現(xiàn)和制取了銅、金、銀、汞、鉛等金屬，酒精、硝酸、硫酸、鹽酸等化學溶劑和試劑，以及許多酸、堿、鹽，甚至意識到了一些粗淺的化學反應規(guī)律。后人正是從他們的經驗教訓中，才找到了化學實驗的真歷史使命，建立了化學實驗科學。第二十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 近代化學實驗第二十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗一 化學科學實驗的奠基人波義耳 “波義耳把化學確立為科學”。作為近代化學科學的確立者，波義耳也是化學科學實驗的重要奠基人。他認為，只有運用嚴密的和科學的實驗方法才能夠把化學確立為科學。他明確指出

15、：“化學，為了完成其光榮而莊嚴的使命，就不能認為到目前為止的研究方法是正確的。而必須拋棄古代傳統(tǒng)的思辯方法”，只有這樣，化學才能象“已經覺醒了的天文學和物理學那樣，立足于嚴密的實驗基礎之上”“不應該把理性放在高于一切的位置，知識應該從實驗中來，實驗是最好的老師” ；“沒有實驗，任何新的東西都不能深知”；“空談無濟于事，實驗決定一切”；“人之所以能效力于世界者，莫過于勤在實驗上做功夫” 。他的這些觀點和主張，奠定了化學實驗方法論的基礎。第二十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗波義耳是一位技術精湛的化學實驗家。他一生做過大量的化學實驗，獲得了許多重要的發(fā)現(xiàn)。他是第一個發(fā)明指示

16、劑的化學家，他把各種天然植物的汁液或配成溶液，或做成試紙(“石蕊試紙”就是波義耳發(fā)明的)，并根據(jù)指示劑顏色的變化來檢驗酸和堿；他還發(fā)現(xiàn)了銅鹽和銀鹽、鹽酸和硫酸的化學檢驗方法，并在1685年發(fā)表的“礦泉水的實驗研究史的簡單回顧”一文中，描述了一套鑒定物質的方法。因此，他還常被尊為定性分析化學的奠基者。第二十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗二 定量化學實驗方法論的創(chuàng)立者拉瓦錫拉瓦錫“是明確提出把量做為衡量尺度對化學現(xiàn)象進行實驗證明的第一位化學家”，他把近代化學實驗推進到定量研究的水平。拉瓦錫從一開始從事化學科學研究，就非常善于發(fā)揮天平在化學研究中的作用，重視對物質及其變化進

17、行定量測定。他21歲時所做的第一個化學實驗，就是定量地測定石膏在加熱和冷卻過程中水分的變化。他一生做過很多定量化學實驗，并依據(jù)實驗事實揭示了“水變成土”以及“火粒子”學說、“燃素說”的謬誤。第二十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗“水變成土”是赫爾蒙特根據(jù)他著名的“柳樹實驗”提出來的，后來又得到波義耳和牛頓(J.Newton，16421727)的贊同。為了檢驗這一觀點的科學性，拉瓦錫進行了如下實驗：將收集到的被認為是最純凈的雨水連續(xù)蒸餾了8次；然后將這些水倒入一個特制的玻璃蒸餾器中，加熱驅去其中的空氣，并加以密封；用沙浴在6070之間加熱101天。結果發(fā)現(xiàn)其中確有懸浮的小

18、片固體物出現(xiàn)。這似乎是水變成了土的證據(jù)。然而，拉瓦錫仔細稱量了加熱前后水的重量、容器的重量、以及水和容器的總重量，終于查明，水和容器的總重量在加熱前后并沒有變化，而且密封在瓶中的水的重量也沒起變化，只是玻璃容器本身變輕了，而減輕的重量又恰好與固體懸浮物的重量相當。這樣，拉瓦錫查明了那些懸浮物來自玻璃容器，從而以堅實的實驗數(shù)據(jù)否定了“水變成土”的錯誤觀點。第二十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗“火粒子”學說，是波義耳為解釋金屬煅燒后重量增加的原因而提出來的。為了檢驗這一假說，拉瓦錫重復了波義耳在密閉的燒瓶中煅燒金屬錫的實驗。他與波義耳不同之處在于，在打開燒瓶之前對整個密閉

19、體系進行了稱量，結果發(fā)現(xiàn)整個體系在加熱前后重量沒有變化。這就證明波義耳曾經設想的在加熱過程中火的微粒透過玻璃壁進入燒瓶內與金屬錫結合而增重的觀點是錯誤的。第二十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗拉瓦錫還通過對硫和磷等一些物質燃燒現(xiàn)象的定量實驗研究，否定了統(tǒng)治化學長達百年之久的“燃素說”，建立了氧化學說，并確立了“質量守恒定律”。拉瓦錫的定量實驗研究，極大地豐富和發(fā)展了化學實驗方法論。對物質及其變化，不僅要用定性分析方法，而且還必須運用定量分析方法，只有二者的有機結合，才能正確認識物質及其變化在質和量兩個方面的性質和規(guī)律；化學實驗是建立化學理論的基礎和檢驗化學理論的標準。他

20、曾明確指出：“在任何情況下，都應該使我們的推理受到實驗的檢驗，除了通過實驗和觀察的自然道路去尋求真理以外，別無它途?！崩咤a的化學實驗方法論思想，對化學實驗從定性向定量的發(fā)展產生了積極和深遠的影響，成為近代化學實驗發(fā)展史上的重要里程碑。正是在此基礎上，近代化學實驗才得以蓬勃發(fā)展，從而拓展了化學科學研究的領域，導致了許多重要化學理論的建立和發(fā)展。第二十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗三 化學實驗是化學科學理論建立和發(fā)展的基礎道爾頓(J.Dalton，17661844)原子論就是在化學科學實驗的基礎上建立起來的。他通過化學實驗，研究了許多地區(qū)的空氣組成，發(fā)現(xiàn)各地的空氣都是由

21、氧、氮、二氧化碳和水蒸氣四種重要物質的無數(shù)個微小顆粒(道爾頓稱之為“原子”)混合起來的。他進一步分析一氧化碳和二氧化碳、沼氣(CH4)和油氣(C2H4)的組成，發(fā)現(xiàn)前兩種氣體中氧的重量比為1：2，后兩種氣體中與同量碳化合的氫的重量比為2：1。這使道爾頓發(fā)現(xiàn)了倍比定律。這個實驗定律成為他確立化學原子論的重要基石。第二十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗1805年，法國化學家蓋呂薩克(J.L.Gay-Lussac，17781850)在研究氫氣和氧氣的化合時發(fā)現(xiàn)，100個體積的氧氣總是和200個體積的氫氣相化合；在進一步研究氨與氯化氫、一氧化碳與氧氣、氮氣與氫氣的化合時，居然發(fā)

22、現(xiàn)都具有簡單整數(shù)比的關系。于是，他于1808年發(fā)現(xiàn)了氣體化合體積定律。為了對這個實驗定律進行理論解釋，意大利化學家阿佛加德羅(A.Avo-gadro，17761856)引入了“分子”的概念，提出了著名的分子假說。第二十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗1824年，年僅24歲的德國化學家維勒(F.Whler，18001882)做了一個在化學實驗發(fā)展史上非常著名的實驗，即用氯化銨(NH4Cl)水溶液同氰酸銀(AgCNO)作用來制取氰酸銨(NH4CNO)。然而，當他濾去氯化銀(AgCl)沉淀，并對溶液進行蒸發(fā)時，并沒有得到所期望的氰酸銨，而得到了一種白色結晶狀的物質。為了確定這

23、種白色結晶物，維勒又用了4年的時間，采用不同的無機物和不同的方法，對其進行了一系列的定性和定量實驗研究，最后終于完全確認實驗中所得到的這種白色結晶狀物質，正是動物機體內的代謝產物尿素。1828年，他發(fā)表了“論尿素的人工合成”的論文，以雄辯的實驗事實公布了這一重大成果。這一實驗成果，意義重大，動搖了傳統(tǒng)的“生命力論”的基礎，開辟了用無機物合成有機化合物的新天地。1845年，德國化學家柯爾柏(H.Kolbe，18181884)用木炭、硫黃、氯水等無機物合成了酒精、蟻酸、葡萄酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸等一系列有機酸，進而還合成了油脂類和糖類物質；到了19世紀后期，有機合成更加蓬勃發(fā)展，先后用人工方法

24、合成了染料、香料、藥物和炸藥等。第三十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗維勒不但用氰酸銨人工合成了尿素，而且還分析了氰酸銀的化學組成，結果竟與李比希(J.von Liebig，18031873)對雷酸銀的化學組成的分析結果相當?shù)匚呛稀６杷徙y和雷酸銀確是兩種性質不同的化合物。為此，維勒與李比希又共同研究了氰酸、雷酸和三聚氰酸，發(fā)現(xiàn)他們的化學組成完全相同，而性質卻不相同?；瘜W大師瑞典的貝采里烏斯(J.J.Berzelius，17791848)在這些實驗事實的基礎上，提出了“同分異構”的概念，認為之所以性質不同，是由于它們的化學結構不同。這導致了有機化合物經典結構理論的建立和發(fā)

25、展。第三十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗1800年，歷史上第一個電池提供穩(wěn)定、持續(xù)電流的電源裝置，即伏打(A.Volta，17451827)電堆誕生了。它是近代化學實驗發(fā)展史上非常重要的實驗手段之一。應用這種實驗手段來引發(fā)化學反應，推動了電化學的誕生和發(fā)展。1800年3月，英國化學家尼科爾森(W.Nicholson，17531815)和卡里斯爾(A.Carlisle，17681840)就用電堆電解了水；1807年，英國化學家戴維(H.Davy，17781829)又用電解熔融鹽的方法制出了金屬鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇和非金屬元素硼和硅。至此，電解法成了一種經常被采用的重要

26、的化學實驗方法。戴維的助手法拉第(M.Faraday，17911867)對電解過程進行了深入的研究，在他1834年發(fā)表的關于電的實驗研究這篇論文中，提出了著名的“法拉第電解定律”。他的工作，使電化學的研究從定性走向了定量，對電化學的發(fā)展作出了重要貢獻。 此外，近代化學實驗還開辟了化學熱力學和化學動力學兩大研究領域，推動了物理化學的完善和發(fā)展。第三十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗四 近代化學實驗方法近代化學實驗的蓬勃發(fā)展與近代化學實驗方法論的發(fā)展有著十分密切的關系。在這一時期，人們創(chuàng)立或發(fā)展了諸如系統(tǒng)定性分析法、重量分析法、滴定分析法、光譜分析法、電解法等很多經典的化學

27、實驗方法。第三十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月近代化學實驗 五 近代化學實驗的特點隨著歐洲資本主義生產方式的建立和發(fā)展，近代化學實驗作為一種相對獨立的科學實踐活動，從生產實踐中分化出來，歷經兩百多年，取得了突飛猛進的發(fā)展。1.明確了化學科學實驗的性質、目的和作用2建立和發(fā)展了化學實驗方法論3發(fā)明和研制了較先進的實驗儀器和裝置第三十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗一 實驗內容以結構測定和化學合成實驗為主1結構測定實驗結構測定實驗源于人們對陰極放電現(xiàn)象微觀本質的探討。早在1836年，法拉第就曾研究過低壓氣體中的放電現(xiàn)象。1869年，德國化學家希托夫(J.W.H

28、ittorf，18241914)發(fā)現(xiàn)真空放電于陰極，并以直線傳播。1876年，戈爾茨坦(E.Coldstein，18501930)將這種射線命名為“陰極射線”。1878年，英國化學家克魯克斯(Sir W.Crookes，18321919)發(fā)現(xiàn)陰極射線能推動小風車，被磁場推斥或牽引，是帶電的粒子流。1897年，克魯克斯的學生英國物理學家J.J.湯姆生(J.J.Thomson，18561940)對陰極射線作了定性和定量的研究，測定了陰極射線中粒子的荷質比。這種比原子還小的粒子被命名為“電子”。電子的發(fā)現(xiàn)，動搖了“原子不可分”的傳統(tǒng)化學觀。第三十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實

29、驗1895年，德國物理學家倫琴(W.C.Rnt-gen，18451923)在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了X射線。1896年，法國物理學家貝克勒(A.H.Becquerel，18521908)發(fā)現(xiàn)了“鈾射線”。次年，法國著名化學家瑪麗居里(M.Curie，18671934)又發(fā)現(xiàn)了釷也能產生射線，于是她把這種現(xiàn)象稱為“放射性”，把具有這種性質的元素稱為放射性元素。居里夫婦經過極其艱苦的努力，于1898年先后發(fā)現(xiàn)了具有更強放射性的新元素釙和鐳。隨后，又花費了幾年時間，從兩噸鈾的廢礦渣中分離出0.1克光譜純的氯化鐳，并測定了鐳的原子量。鐳曾被稱為“偉大的革命家”，克魯克斯尖銳地評論說：“十分之幾克的鐳就破壞

30、了化學中的原子論”?？梢娺@一成果意義的重大。為此，居里夫人獲得了1911年的諾貝爾化學獎。第三十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗1898年，J.J.湯姆生的學生E.盧瑟福(F.Rutherford，18711937)發(fā)現(xiàn)鈾和鈾的化合物發(fā)出的射線有兩種不同的類型，一種是射線，一種是射線；2年后，法國化學家維拉爾(P.Villard，18601934)又發(fā)現(xiàn)了第三種射線射線。1901年盧瑟福和英國年青的化學家索迪(F.Soddy，18771956)進行了一系列合作實驗研究，發(fā)現(xiàn)鐳和釷等放射性元素都具有蛻變現(xiàn)象。據(jù)此，他們提出了著名的元素蛻變假說，認為放射性的產生是由于一種元

31、素蛻變成另一種元素所引起的。這一成果具有革命意義，打破了“元素不能變”的傳統(tǒng)化學觀。盧瑟福也因此榮獲1908年的諾貝爾化學獎。第三十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗電子、放射性和元素蛻變理論奠定了化學結構測定實驗的理論基礎。1912年，德國物理學家勞埃(M.von Laue，18791960)發(fā)現(xiàn)X射線通過硫酸銅、硫化鋅、銅、氯化鈉、鐵和螢石等晶體時可以產生衍射現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)提供了一種在原子-分子水平上對無機物和有機物結構進行測定的重要實驗方法，即X射線衍射法。第三十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗無機物的結構測定的真正開始是X射線衍射線發(fā)現(xiàn)以后

32、。在此之前，象氯化鈉這樣簡單的離子化合物的結構問題，對化學家來說都是一個難題，但運用這種方法之后，化學家才恍然大悟，原來其結構是如此簡單。20世紀2030年代，人們運用X射線衍射法分析測定了數(shù)以百計的無機鹽、金屬配合物和一系列硅酸鹽的晶體結構。第三十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗有機物的晶體結構測定始于20世紀20年代。在此期間，人們測定了六次甲基四胺、簡單的聚苯環(huán)系、己鏈烴、尿素、一些甾族化合物、鎳鈦菁、纖維素以及一系列天然高分子和人工聚合物的結構。4050年代，有機物晶體結構分析工作更加蓬勃發(fā)展，最突出的是1949年青霉素晶體結構、1952年二茂鐵(金屬有機化合物

33、)結構和1957年維生素B12結構的測定。另外，人們應用X射線衍射法還對一系列復雜蛋白質的結構進行了測定，取得了許多重大突破，為分子生物學理論的建立奠定了堅實的實驗基礎。第四十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗2化學合成實驗 化學合成實驗是現(xiàn)代化學實驗的一個非?；钴S的領域。隨著現(xiàn)代化學實驗儀器、設備和方法的飛速發(fā)展，人們創(chuàng)造了很多過去根本無法創(chuàng)設的實驗條件，合成了大量結構復雜的化學物質。第四十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗制備硼的氫化物，一直是久未攻克的化學難題。1912年，德國化學家斯托克(A.Stock，18761946)對硼烷進行了開創(chuàng)性的工

34、作，發(fā)明了一種專門的真空設備，采取低溫方法合成了一系列硼的氫化物(從B2H6到B10H14)，并研究了它們的分子量和化學性質。1940年，斯托克的學生E.威伯格用氨與硼烷作用制成了結構與苯相似的“無機苯”B3N3H6。1962年，英國化學家巴特利特(N.Bartlett，1932)合成了第一種稀有氣體化合物六氟鉑酸氙，打破了統(tǒng)治化學達80年之久的稀有氣體“不能參加化學反應”的傳統(tǒng)化學觀，開辟了新的化學合成領域。第四十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗有機合成在本世紀取得了突飛猛進的發(fā)展，合成了許多高分子化合物，如酚醛樹脂(1907年)、丁鈉橡膠(1910年)、尼龍纖維(1

35、934年)。對有機天然產物合成貢獻較大的化學家，應首推美國化學家伍德沃德(R.B.Woodward，19171979)。他先后合成了奎寧(1944年)、包括膽甾醇(膽固醇)和皮質酮(可的松)在內的甾族化合物(1951年)、利血平(1956年)、葉綠素(1960年)以及維生素B12(1972年)等。為表彰他的杰出貢獻，他獲得了1965年的諾貝爾化學獎，被譽為“當代的有機化學大師”。第四十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學實驗1965年，我國科學家第一次實現(xiàn)了具有生物活性的結晶牛胰島素蛋白質的人工合成，這對揭示生命奧秘具有重要意義；1972年美國化學家科勒拉(H.G.Khoran

36、a，1922)等人使用模板技藝合成了具有77個核苷酸片斷的DNA，其后又合成了含有207個堿基對的具有生物活性的大腸桿菌DNA；1981年我國科學家又實現(xiàn)了具有生物活性的酵母丙氨酸t(yī)RNA的首次全合成，取得了又一突破?，F(xiàn)代化學實驗除上述兩方面以外，還在溶液理論的發(fā)展和化學反應動力學的建立等方面發(fā)揮了重要作用。第四十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)代化學實驗二 化學實驗手段的現(xiàn)代化近30年來，計算機在化學實驗中得到了卓有成效的應用，正逐步成為重要的化學實驗手段。目前出現(xiàn)的各種儀器的聯(lián)機使用和自動化，不僅用于電分析化學、譜學、微觀反應動力學、平衡常數(shù)的測定、分析儀器的控制、數(shù)據(jù)的存

37、貯與處理、以及化學文獻檢索等，而且還能使經典化學操作達到控制的自動化。第四十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)代化學實驗 三 化學實驗方法的現(xiàn)代化 隨著現(xiàn)代化學科學研究領域的不斷擴展和深入，以及現(xiàn)代科學技術和現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，化學實驗方法日趨現(xiàn)代化。第四十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)代化學實驗1對傳統(tǒng)化學實驗方法的改進和完善 雖然現(xiàn)代化學實驗手段具有快速、靈敏、準確的特點，但由于一些實驗儀器和設備的價格比較昂貴、結構比較復雜、調試維修的任務較重，因此使它們的普及受到相當大的限制，從而使一些傳統(tǒng)的化學實驗方法仍有普遍利用和進一步改進、完善的必要和可能。 例如E

38、DTA滴定法就是對傳統(tǒng)的滴定法的改進和發(fā)展。在30年代，人們已經知道乙二胺四乙酸(簡稱EDTA)等氨基多羧酸在堿性介質中能跟鈣、鎂離子生成極穩(wěn)定的配合物。對這類化合物，瑞士化學家施瓦岑巴赫(G.Schwarzenbach，1904)進行了廣泛的研究，并成功地以紫尿酸銨為指示劑，用EDTA滴定了水的硬度。1946年他又提出以鉻黑T作為絡合滴定的指示劑，從而奠定了EDTA滴定法的基礎。運用這種方法，人們對近50種元素進行了直接滴定(包括返滴法)，對16種元素進行了間接滴定。由于這種方法應用范圍較廣，因此受到普遍歡迎，至今仍是一種常規(guī)的化學實驗方法。第四十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月

39、 現(xiàn)代化學實驗 2現(xiàn)代化學實驗方法 現(xiàn)代化學實驗方法，是在滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產和化學科學技術對化學試樣中微量乃至痕量組分如何進行快速、靈敏、準確檢測的要求基礎上建立和發(fā)展起來的。這些方法從原理上看，都超越了經典方法的局限性，幾乎都不再是通過定量化學反應的化學計量，而是根據(jù)被檢測組分的某種物理的或物理化學的特性(如光學、電學和放射性等方面的特性)，因而具有很高的靈敏度和準確性。第四十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)代化學實驗光學分析法。光度法 ,光譜法 極譜法色譜法。質譜法質譜法的基本原理是使化學試樣中的各種組分在離子源中發(fā)生電離，生成不同荷質比的帶正電荷的離子，經過加速電場的作用

40、，形成了離子束，進入質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場，使其發(fā)生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。這種方法在同位素質量的測定中被廣泛應用。第四十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)代化學實驗四 化學實驗規(guī)模和研究方式的變化現(xiàn)代化學實驗在實驗規(guī)模和研究方式上發(fā)生了很大變化。最早的化學實驗室大概要算煉丹術士的實驗室，實驗室中的實驗設備和條件極其粗糙和簡陋。到了17世紀至19世紀初期，當化學成為一門獨立的科學以后，化學實驗室才逐漸多了起來。但這些實驗室都屬于私人所有，如波義耳在他姐姐家建立的實驗室，化學大師貝采里烏斯的實驗室是他的廚房，在那里化學實驗和

41、烹調一起進行。私人實驗室的規(guī)模比較小，除實驗室的主人外，最多只能容納12個助手或12名學生。這個時期的化學實驗基本上屬于個體式研究，個別的科學家獨居樓閣，擺弄著燒瓶、量筒、天平等儀器，其規(guī)模和形式近似于手工業(yè)作坊。第五十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)代化學實驗第一個公共化學實驗室是1817年英國化學家T.湯姆生(T.Thomson，17731852)在格拉斯哥大學建立的供教學用的實驗室。自此之后，歐洲各大學都紛紛仿效，建立了自己的化學實驗室。這些實驗室的建立，不僅改變了化學教育的面貌，使實驗成為培養(yǎng)和提高學生素質的重要內容，而且使大學不再是單純傳授化學知識的場所，還是進行化學科

42、學研究的重要基地。在19世紀的公共實驗室中，最著名的是1824年李比希在吉森大學建立的化學實驗室，它可以同時容納22名學生進行化學實驗。在那里，李比希培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的化學家，以他為核心的“吉森學派”是近代化學史上公認的一大學派。他們這種集體式的合作研究，取得了驚人的成就。在19011910年最早的10位諾貝爾化學獎獲得者當中，李比希的學生竟然占了7位。這一成就在化學史上首屈一指。第五十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)代化學實驗 從20世紀30年代起，出現(xiàn)了國家規(guī)模的大型化學科學研究機構和龐大的實驗基地；到了70年代，實驗的規(guī)模則擴大到國際間相互合作的新階段。許多尖端實驗決不是任

43、何個人、一般科研組織所能勝任的，而必須由國家統(tǒng)一規(guī)劃、組織協(xié)調各學科科學家來共同攻關。實驗用人廣、花費多、規(guī)模大、組織周密和協(xié)調，已成為現(xiàn)代化學實驗的又一重要特點。第五十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 化學與社會的密切關系第五十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學與社會的密切關系第五十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月現(xiàn)代化學的興起使化學從無機化學和有機化學的基礎上，發(fā)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?；瘜W與能源科學、環(huán)境科學、材料科學和生命科學的結合以及學科間的互相滲透已經取得非常顯

44、著的成績。至于化學對化學工程的技術革命的作用，如利用新的廉價原料，選用效率更高、能耗更低的新工藝以及開發(fā)全新的催化體系等幾個方面，化學家都面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)和可以一顯身手的眾多機會。第五十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 化學的明天第五十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學的明天（進一步研究微觀世界）當今世界上，對物質結構的研究已經深入到原子核的內部，發(fā)現(xiàn)了許多基本粒子，它們構成物體的比原子核更簡單的物質，如介子、超子、反粒子等、但這主要是物理學的研究內容。對于化學家來說，主要任務仍將是在分子和原子的水平上揭開微觀世界的秘密。物質分散得越細，它越容易發(fā)生化學反應。紅熱的鐵

45、絲能在純氧中燃饒，鐵絲越細，燃燒反應越劇烈。但是，如果是一顆鐵釘或者是一根鐵棍，那就不可能在純氧中燃燒了。于是，化學家開始重視毅nm材料了。什么叫nm材料呢？一般材料的直徑到了微米（1m等于10-6m），已經算是很小了，而lnm等于10-9m，就更小了?；瘜W家預料，當物質被分散到納米級的程度，在結構上將產生很大的變化。例如被涂在磚頭表面的金，或很細很細的鐵，它們在反應性能、催化性能、光學性能、電學性能及磁學性能上都有很大的不同，這便是化學研究中正在開辟的分子工程學。第五十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學的明天（新能源的開發(fā)）20世紀是能源工業(yè)飛速發(fā)展的年代，在主要利用化石燃料（

46、石油、煤、天然氣）的同時，還積極地發(fā)展了核能（如原子能發(fā)電站等），也開始探索利用氫能（如用氫氣作汽車的能源）。在電化學能源的研究上。已不限于干電池、蓄電池、燃料電池，更要開發(fā)高能電池和特殊用途的電化學能源。心臟起搏器的發(fā)明是現(xiàn)代醫(yī)學科學的奇跡，它靠電池提供電能進行工作。對這種電池的性能要求極其嚴格，起搏器對心臟的每次起博都不允許失敗，要求電池全部時間都在工作，絕不允許電流有停頓。安了心臟起搏器的人把生命的延續(xù)全寄托在電池的化學反應上。另外，電池植入人體內，要求特別穩(wěn)定，里面的化學物質不會泄漏，壽命長，重量輕，體積小?，F(xiàn)在心臟起搏器中使用的是鋰碘電池（其中用鋰做電極，碘做電解質），它的使用壽命是

47、10年左右。但是，鋰-碘電池的成功并非科學的終結，化學家還期待著更大的改進。第五十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學的明天（新能源的開發(fā)）太陽能是能源家族中的后起之秀，它是一種巨大、無污染、潔凈、安全和經濟的自然能源。前期的太陽能開發(fā)利用偏重物理方法，例如太陽池（將太陽能儲蓄在鹽水池中再利用）、太陽能光電系統(tǒng)（例如太陽能電池能將光能轉化為電能，可用于太陽能汽車、宇宙飛船和人造衛(wèi)星上）?；瘜W家更多地著眼于利用太陽能來產生化學反應，例如使太陽光通過藻類或某些微生物制氫，氫同樣可以做能源。利用太陽能使水蒸氣和甲烷發(fā)生反應，生產出一氧化碳和甲烷，它們也是能源。關于這方面的研究在21世紀將

48、有更大的發(fā)展。第五十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學的明天（高分子化學的發(fā)展）高分子化學原本是化學學科中的一門年輕的科學，是在20世紀中期才發(fā)展起來的。在剛發(fā)展時，高分子化學研究的都是一些產量大和用途廣的通用高分子化合物，如聚乙烯、聚氯乙烯等。高分子化學家對未來的設想是：經過嚴格地選擇和設計反應條件（例如反應溫度。壓強、反應物的結構和濃度），就能夠生產出具有特殊性質的高分子化合物。為了使高分子具有某一種特殊的功能，化學家設想在高分子化合物上添加各種經過精心挑選的基因，就能制造出柔韌性強，硬度大，熱穩(wěn)定性高和有化學惰性的高分子。例如設計出重量既輕。強度又高的超強高分子，用做飛機的結構材料以代替金屬，使世界上出現(xiàn)塑料飛機。也設想制造出具有高抗張強度的高分子纖維，用來編織防彈背心。第六十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月化學的明天（高分子化學的發(fā)展）隱身材料也是化學家將要進一步深入研究的課題。隱身技術被認為是國防的高科技領域。隱形飛機在對雷達波進行隱身時，主要措施是改進飛機的外形設計和選用吸波（吸收雷達波）的材料。高分子化學家的任務將是研究吸波材料，現(xiàn)在聚苯硫醚、聚芳酯等已開始用于隱形飛機。在20世紀初，隱身人開始出現(xiàn)在科幻小說中。隨著隱身技術的發(fā)展和高分子