化学发展史第二讲PPT课件.ppt

第二讲 第一章古代的化学知识和自然观 第一节古代的化学知识 1 三 玻璃的发明说法一 叙利亚与黎巴嫩沿海一带水手发明说法二 埃及人和陶工发明公元1370年左右 埃及已经大规模制造玻璃 公元十五世纪 印度人有发达玻璃制造业 可能是从罗马人那里学来的 2 中国古玻璃自成独立发展体系 1954 1974年 河南 陕西 山东先后都从西周或先周的墓葬中发现了数量不等的玻璃管珠 至唐代 开始用硼砂制作玻璃 10世纪时 西藏硼砂输入阿拉伯世界 在那里生产出优质坡璃 3 四 古代的金属冶炼1 铜与青铜的冶炼世界冶炼金属的历史上 铜先于铁 原因 在自然界有天然铜 几乎无天然铁 铜矿石比铁矿石容易察觉和识别 在古代的技术条件下 炼铜比炼铁容易 公元前3000年 西亚和东南欧的广大地区 普遍掌握了炼铜技术 4 红铜红铜质软 不适合造工具 也不适合制作兵器 青铜铜与锡或铅的合金或它们的三元合金 中国青铜器商代前期的大型青铜器很粗陋 外壁厚 形制多模仿陶器 花纹多为线条的兽面纹 青铜器制造在殷商及西周初期达到了鼎盛时代 这时期 青铜除了铸造礼器 明器 青铜农具外 主要制造兵器 5 6 西方青铜时代 早期 公元前3000年前 青铜中含锡仅在1 3 锡大概来自铜矿石中夹杂的锡矿石 同时往往还有砷 中期 公元前3000年后 青铜器中的含锡在7 10 左右 但不含其它金属成分 晚期二氧化锡掺入铜矿石中制造青铜 青铜器中还出现了铅的成分 锡的含量稳定在10 左右 7 2 铁与钢的冶炼 西方铁器时代最早是在安钠脱利亚地区开始的 大约在公元前2000年 那里人就已经开始使用铁器了 据冶金史家的分析 在冶炼铜矿石时已使用氧化铁为助熔剂 可能在炉的底部还原一些铁来 从而在炉底出现的许多熔渣和可锻的铁 公元前1000年左右 冶铁业普遍发展起来 人类完全过渡到铁器时代 古波斯人炼铁图 8 块炼铁 或叫固态铁 约1200 铁矿石用木碳还原 生成的铁与渣和未烧完的木炭屑搅混在一起 呈团块状 然后不断趁热锤打 挤出其中的夹杂物 把小铁块锻接起来 锻打成型 制造器物 主要作匕首的刀体 生铁 铸铁 铁中炭 硫和磷量较高 熔点低 只有1150 但质硬性脆 经不起锤打 不宜做兵器 两河流域国家到了公元前八世纪时治铁业达到了兴旺时代 9 中国中国的冶铁技术开始于春秋战国中后期 比欧洲早1000多年 白口铁白口铁发展最早 铁中的碳以碳化铁形态存在 质硬而脆 断口呈亮白色 故称 白口 优点 耐磨 适合于铸造犁之类的农具 中国古代炼铁 10 灰口铁含硅较高 硅能促使铁中的碳石墨化 生成小块石墨片 而基体变成含碳低的铁 这就使它的脆性大为降低 优点 铸造性能较好 凝固收缩小 适于铸造各种器物 由于灰口铁中夹杂有石墨片 具有润滑作用 适合作轴承材料 麻口铁性能介于白口铁和灰口铁之间 11 韧性铸铁韧性铸铁是将白口铁加热 保温 缓慢冷却使炭以团絮状石墨析出 而基体则相当于低炭钢或中炭钢 这种过程即 退火 战国中晚期以及两汉至魏晋南北朝期间 韧性铸铁技术得到了广泛的发展 它们主要用于农具 它对农业的发展起过积极的作用 12 钢中国在春秋晚期初步学会制钢 到战国时期炼钢技术已广泛应用于制造兵器和工具 中国最早的钢是以块炼铁为原料 在炭火中加热渗炭而成 炒钢发明于西汉后期生铁加热熔化后 在熔池中加以搅拌 借助空气把生铁中所含的炭部分氧化掉 13 在古代尚缺乏检验方法的条件下 炒钢中的炭往往是 一炒到底 把生铁炒成了熟铁 然后再经百炼渗炭而成优质钢 历代名剑 宝刀多是用这类百炼钢锻成的 团钢生铁与熟铁配合在一起加热 生铁先熔化渗入熟铁中 使熟铁中碳分升高 14 3 银与铅的冶炼自然银在自然界中主要以硫化物 辉银矿 与铅矿共生 在冶炼时 银与铅一起被还原出来 成为合金 所以银往往是炼铅业中的一项副产品 金和银最初只是用来制作装饰品和工艺品 其后又用于铸币 4 黄铜与锌的冶炼 黄铜黄铜是铜锌合金 15 冶炼方法 铜与菱锌矿粉或水锌矿粉 ZnCO3 混合 再掺入炭粉放入坩埚密封加热 还原出来的锌蒸气便渗入铜中 并使之熔点降低 在900 的温度下熔化 更充分吸收锌蒸气 生成铜 锌黄铜 锌冶炼方法 菱锌矿粉在罐内受热分解生成氧化锌 然后用木碳还原 16 第二节古代的自然观 一 中国古代的自然观1 万物一元论万物是由一种原始东西构成的 原始东西 中国古代有种种名称 如 太极 道 太始 元 元气 名称虽多 但各家都认为万物是一个根源 2 物质的最小单位古代希腊一种意见是 物质只能分到原子为止 17 惠施 一尺之捶 日取其半 万世不竭 墨子 物质的分割是有极限的 不能再分割的部分叫 端 3 阴阳五行说世间一切事物 有既对立而又统一的阴阳两个方面 阴阳对立的相互作用和不断运动 是万物以及它们的变化的根源 阳相当于太阳 阴相当于月亮 阴阳相互作用产生五行 金 木 水 火 土 五行与天上的星体相当 18 最初的五行说只是把东西 特别为人所利用的东西 分为五类 主要是分类法 是指构成东西的基本材料有五种类别 到了战国时代 五行说得到了发展 五行相胜说 如 水胜火 火胜金 金胜木 木胜土 土胜水 五行相生说 木生火 火生土 土生金 金生水 水生木 19 二 古希腊的自然观存在着初始物质 1 水是万物之源例如 泰勒斯认为 水是万物之源 2 空气是万物之源阿那克西米尼认为 空气是万物之源 3 火是万物之源拉克利特认为 火是万物之源 4 物质的四元素学说恩培多克勒 火 空气 水和土 20 5 物质微粒结构的学说留基帕和德模克利特认为 一切物质都是由最小的 不可分的微粒 原子组成的 德模克利特论述原子道 宇宙的要素是原子和虚空 其他一切都只是想象中存在的东西 原子不受任何外力影响 原子的不变性是由于硬度 原子是没有性质的各式各样的小物体 而虚空则是一些空的地方 使原子在其中不断上下运动 或者以某种方式纠结在一起 或者互相碰撞 弹回 在这种结合中互相分开又碰到一起 这样原子就生成其他一些复杂物体 还有我们的身体 我们的状态 我们的感觉 21 6 亚里斯多德的元素 性质学说 亚里斯多德表面上承认恩培多克勒四元素学说 但他认为 四元素不是物质的实体 而只是某些性质的体现者或某些性质之和 这些性质是热和冷 干和湿 这些性质在某种程度上为一切物质所具有 而两两相互对立 组成物体元素性质的改变可能使之变为另外的元素 22 第二章金丹术时期 23 目的 希望制取人长生不死的仙药 神仙度世 与天地相毕 与日月同光 而且可以 坐见万里 役使鬼神 举家升虚 无翼而飞 乘云驾龙 上下太清 试图把一些廉价的金属借助仙药的点化 转变为贵重的黄金 白银 产生背景 24 第一节中国金丹术的历史 一 金丹术的发展过程1 金丹术的发展过程中国的炼丹术和炼金术比西方要早近800年 曾持续了2000年 中国的炼丹术始于春秋战国时期 秦始皇统一六国后 也曾派人入海求药 据史实记载 金丹术正式开始在西汉初年 到了东汉 炼丹术得到进一步发展 25 东汉顺帝时 沛园丰人张道陵创建了道教 从此金丹术由道士掌握 魏晋时期 炼丹术经历二百多年的发展 进入成熟时期 唐代 炼丹术发展到鼎盛时期 宋代 中国的金丹术总的来说仍很活跃 有关理论 实验 著述各方面都继续有很大发展 明代 金丹术一度又出现了回光返照 烧丹炼汞的人又活跃了起来 26 2 著名的炼丹家 魏伯阳东汉著名的炼丹术家 著世界上最古老的炼丹著作 周易参同契 长生不死的阐明 巨胜 胡麻 尚延年 还丹可入口 金性不败朽 故为万物宝 术士取食之 寿命保长久 汞的阐述 河上姹女 灵而最神 见火则飞 不埃尘 鬼隐龙匿 若知所存 将欲制之 黄芽为根 27 葛洪 晋代著名的炼丹家和炼金家 著名的著作 抱朴子 该著作中记载了大量的炼丹秘方 包含了许多化学知识 记载了汞 铅 铁 铜 硝石 矾石 硫黄 石胆等许多物质的性质 例如 丹砂烧之成水银 积变又还成丹砂 以曾青涂铁 铁赤色如铜 铅性白也 而赤之以为丹 丹性赤也 而白之以为铅 28 陶弘景晋代著名的炼丹术家和医药家 著名的著作 本草经集注 炼丹著作为 真诰 在化学上的成就 如 对葛洪的化学知识进行了发展 首次阐明了汞齐 石灰烧制及硝石鉴别等方面作出了新的贡献 对硝石 硝酸钾 的鉴别 他强调 强烧之 紫青烟起 云是真消石也 使用燃烧的方法来鉴别硝石 开了近代化学用火焰法鉴别钾盐的先河 29 孙思邈唐代著名道士和医药学家 有 药王 之称 炼丹方面著作为 丹房诀要 和 丹经内伏硫黄法 等 后者记载了我国早期火药配方 30岁时 成功用雄黄 雌黄 曾青 慈石 经升华炼成了太一神精丹 氧化砷 其色 皎洁如雪 孙思邈用砷剂治疗疟疾 是一种很有效的方法 后来这种方法经阿拉伯西传 在欧洲曾有较大影响 30 3 炼丹的大药 丹砂和水银又称朱砂 或辰砂 具胡鲜红的色泽 很早被人们用作红色颜料 中国 西方炼丹方士对水银均有兴趣 因为水银几乎能溶解所有的金属 金属溶解后遇热又能 再生 出来 再者 水银易挥发 见火飞去 水银是金属性的化身 西方术士 水银的炼制 HgS O2 Hg SO2我国水银的炼制在密闭的竹筒或石榴罐中进行 31 32 砷的硫化物雄黄 As2S3 雌黄 As2S2 砷磺铁矿 FeAsS 西方炼金术士将雌黄称为帝王黄 用蛇作为砷的符号 中国炼丹家将硫磺 雄黄和雌黄称为三黄 视为重要药品 葛洪 抱朴子内篇 关于砷的记载 雄黄 饵服之法 或以蒸者之 或以酒饵 或先以硝石化为水 乃凝之 或以玄胴肠裹蒸于赤土下 或以松脂和之 或以三物炼之 引之如布 白如冰 33 这说明我国4世纪前半叶炼丹家 古药学家就制得了单质砷 西方化学史家一致认为从砷化合物中分离出砷是13世纪德国炼金家大阿尔伯特 西方一个具有代表性的炼金家 著有 炼金术 他是用肥皂和雌黄共同加热获得单质砷的 铅及其化合物我国炼丹家把铅称为 鈆 白虎 黑虎 周易参同契 胡粉投入火中 色坏还为铅 Pb3O4 2C 3Pb 2CO2 34 抱朴子 鈆性白也 而赤之以丹 丹性赤也 而白之以为鈆 中外炼金家和炼丹家都制得铅粉 碱式碳酸铅 妇女用来涂敷化妆 铅糖 醋酸铅 药学上用作收敛剂 有毒 硫磺中西方炼金术士都重视硫 因为硫具有易燃性 易与多种金属形成各种不同颜色 西方炼金术士把硫看作是可燃性的化身 认为它是组成一切物体的要素之一 35 中国炼丹家用硫 硝石 木炭制得黑色火药 古医药学家把硫用于医药中 它能 治腰肾久冷 除冷风顽痹寒热 生用治疥癣 硝石 木炭 36 二 中国金丹术的理论物质可变 贱金属或其他物质可用人工变为黄金或白银 也可能变为使人长生不老的丹 三 中国炼丹的方法火法炼丹 煅 长时间高温加热 炼 干燥物质的加热 灸 局部烘烤 熔 熔化 37 抽 蒸馏 飞 又叫升 就是升华 优 加热使物质变性 水法