《化学史》PPT演示课件

化学Chemistry,人类社会文明与进步的标志,1,黑白二色，代表阴阳两方，天地两部；黑白两方的的界限就是划分天地阴阳界的人部。白中黑点表示阳中有阴，黑方白点表示阴中有阳。,2,3,4,化学简史,王邃宁波大学材料科学与化学工程学院2006-09,5,英国哲学家和科学家弗兰西斯培根，被马克思和思格斯称为“英国唯物主义赖整个现代实验科学的真正始祖”他曾有一句名言，叫做“史鉴使人明智”。唐太宗李世民曾说过；“以钢为镜，可以正衣冠，以古为镜，可以知兴替，以人为镜可以明得失。”历史是一面镜子，它可以照出人类历史上的巨人和侏儒，照明正义和邪恶、文明和愚昧；人们的成功和失误，照亮人们以后前进的道路。俗话说：“前事不忘，后事之师”。,为什么要学习化学史？,6,对科学技术及相应的问题又深刻的认识，例如许多灾难性的后果：环境污染、资源枯竭、可持续发展正确认识科技发展的必然性和偶然性，了解科学思想科学方法和科学实践全面提高综合素质，既是专才又是通才，个人的成功同时也可以为社会人类作出贡献,7,当代中国教育的问题：应试教育功利性教育重技能和应用教师、教材、学生全面劣化片面扩大偶然性和机遇性（牛顿的苹果）忽视了科研的本质：脚踏实地的作风、刻苦钻研的精神、实事求是的态度,8,能量守恒与转换定律的建立,1644年法国数学家、物理学家笛卡尔提出动量守恒1669年荷兰物理学家惠更斯改进动量守恒的描述；英国数学家物理学家牛顿正确描述运动规律1686年德国数学家物理学家莱布尼兹提出“活力”mv2守恒1774年法国化学家拉瓦锡证明了物质守恒1798年英国物理学家伦福德否定了热是物质和热质守恒说；英国化学家戴维证明热是某种运动而不是物质1799年意大利物理学家伏打证明了电流的热效应和化学效应1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应定律1840年俄国化学家赫斯得到能量转化与守恒定律其他重要的科学家还有：丹麦物理学家柯尔丁、英国律师格罗夫、德国医生迈尔、德国物理学家亥姆霍兹、英国科学家焦耳、法国工程师卡诺都从不同侧面独立提出过此定律得表述形式，涉及了机械、电、磁、热、光、化学等各种运动形式，很多国家，各种职业，二百多年才真正建立起来。,9,历史可以大致分为：三大领域，即人类社会发展史人类思维发展史和科学技术发展史。人类社会发展史研究人类社会形态由低级到高级的发展过程，研究阶级的兴衰、政权的立废。人类思维发展史研究人类的思想史、认识史，而人类的思想史和认识史又主要体现为哲学史、逻辑史和文化史文化史中还有文学史、艺术史等等。自然科学技术史是一个十分重要的历史门类，它系统地研究自然科学和技术各个门类的发展过程。科学技术史以时间为线索，以重大的科学技术革命为要点，以劳动人民认识世界和改造世界为基础，以历史上的科学家、技术家为核心，形成了一个完整的逻辑体系和生动的历史画卷。,10,化学史只是其中的一个小分支，要追溯化学发生和发展的历史，可以上溯到远古人类还处于蒙昧时代的用火时期。人类掌握了火以后，就掌握了变革物质的强大的自然力量；人类掌握用火以后，就逐步地开始了处于投索状态的化学实验活动。化学发展的初期形态是炼金术和炼丹术。在化学工艺方面，早期是陶器的生产和制砖，后来才进一步发展为制药、印染、陶资、造纸和火药。这时期是化学发展的古代时期。我国是一个文明的方国，曾创造了光辉灿烂的古代科学文化，有震惊世界的四大发明其中造纸和火药就属于化学。化学发展的近代时期1661年，英国化学家和物理学家波义耳(16271691)提出了科学的元素概念，并发表了怀疑的化学家一书。1777年，法国化学家拉瓦锡(1743一1794)建立了科学的燃烧理论，并于1778年写成化学基本教程，该书还试图对化学元素进行初步的分类。1803年，英国化学家和物理学家道尔墩(17661844)提出了科学的原子论，从而奠定了近代化学的理论基础。恩格斯对此给予很高的评价，指出：“化学中的新时代是随着原子论开始的”，并把道尔钡称之为“现代化学之父”,11,从怕火到用火的伟大创造,在一百八十万年以前，云南元谋人遗址和山西芮城西候度遗址中，发现有大量的炭屑、烧过的哺乳动物的骨骼。据考古学家的分析研究，认为这都是人类用火遗迹的证明。北京周口店北京人住过的洞穴里，上、中下部的灰烬层中都发现草木灰和木炭，还有烧过的石头和骨头。这证明大约五十万年前北京人已开始用火了。西安半坡村原始社会遗址中发现室内有火炕、室外有大火沟以及采陶盘等，证明六、七千年前的半坡村人不仅在生活中已充分用火，而且在工艺生产中用了高温炉火。,12,13,原始的化工生产推动了时代的发展,为了使最古老的木制生活器皿耐火和密致无缝，往往在器皿外涂上一层湿粘土。在使用时有些器皿的木质部分被烧掉了，粘土部分却变得很硬而且仍可使用。人们进而发现成型的粘土不需内衬木质也可以烧成器皿。于是人们即将粘土塑成各种器皿，晒干之后加以烘烤，由此而发明了制造陶器。陶器的出现推动着新石器时代的发展，也是新石器时代的重要标志。在新石器时代的晚期，人类已开始加工和使用金属。最早使用的是天然的纯铜，不易破裂，可以锤延，但硬度不大，产地有限，产量很少。因此并没有取代石器的利用，而出现了金石并用的时代。中国、埃及、西南亚地区都在公元前五千年左右进入了这一个时代，并陆续发现了锡、铅、锌等金属。,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,中国的炼丹术与外国的炼金术,秦朝和汉朝的皇帝热衷于长生不老东汉炼丹术家魏伯阳，著书周易参同契以阐明长生不死之说。他说“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。”著作中载有“河上姹女，灵而最神。得火则飞，不见埃尘。将欲制之，黄芽为根。”实际上说的就是硫与汞化合生成硫化汞的反应。姹女就是汞，黄芽就是硫。,25,他研究铅和胡粉（碱式碳酸铅）之间的相互变化：“胡粉投火中，色坏还为铅”意指胡粉原来是铅制的，经火烧之后，胡粉不但色变而且变成原来的铅了。他研究汞跟其他金属形成汞齐时说：“太阳流珠，常欲去人，卒得金华，转而相亲，化为白液，凝而至坚。”太阳流珠指汞，金华指铅，汞和铅互相化合可得铅汞齐。晋代炼丹述家陶弘景著书真诰指出：“水银能消化金、银，使成泥，人以镀物是也。”唐代，炼丹术跟道教结合起来而进入全盛时期，这时炼丹术家孙思邈，著作丹房诀要,26,中国著名的炼丹术家、医药家、化学家葛洪葛洪字稚川，号抱朴子，东晋丹阳句容人。幼年丧父，家境贫苦，小时就有强烈的求知愿望，没有书就去借，没有笔墨就用木炭在地上练习。葛洪三十来岁时曾当过四年晋朝的关内侯。由于他对做官没有兴趣，便将家人安顿在广州，自己到罗浮山修炼，过着那神仙丹鼎生活。大约死于公元年，享年岁。据晋书中的葛洪传介绍：葛洪“博文深洽，江左绝伦；著述篇章，富于班马。”列举出的著作有：抱朴子内篇篇，金匮药方卷，碑诔诗赋卷，肘后备急方四卷，移檄章表卷，神仙、良吏、隐逸、集异等各卷，五经史汉百家之言等卷。但他所著之书大多散失，据专家考证，认为至今有书并确信是葛洪所著的有神仙传、抱朴子内篇、抱朴子外篇、肘后备急方四种。,27,葛洪把老庄之学演化为神仙方士之术，认为一切物质都是可以变化的，只要在诚心的要求和适当的条件下，人们就可以变得仙丹和黄金。葛洪说：“变化者，乃天地之自然，何嫌金银之不可以异物作乎？”葛洪说：“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。”丹砂邓硫化汞，加热分解而得到汞。汞与硫磺化合，又生成黑色的硫化汞。再在密闭容器中调节温度，便升华成赤红的结晶硫化汞。采用硫化汞制水银，我国早在公元二世纪就已知道，葛洪是最早详细记录这一反应的人。,28,“以曾青涂铁，铁赤色如铜。”曾青大概是硫酸铜的胆矾，用它涂铁则铁取代了硫酸铜里的铜，故表面附有一层红色的铜。“铅性白也，而赤之以为丹，丹性赤也，而白之以为铅。”这是铅可以变为白铅，即碱式碳酸铅；白铅又可以变为赤色的铅丹，即四氧化三铅；铅丹则可以变回原来来的白铅，最后回复为铅。“取雌黄、雄黄，烧下，其中铜铸以为器复之。百日此器皆生赤乳，长数分。”葛洪制得的大概是外表象黄金、白色的几种合金，可能里面有不同比例的铜、铅、汞、镍等元素。在当时葛洪能有这样丰富的知识是难能可贵的，对世界炼金术的影响极大，不愧为炼金术史中的一位杰出的人物。,29,30,31,阿拉伯的炼金术与中国的炼金术有许多相似之处。除了炼制设备相似外，所用药物也大概相同。如硝石，他们称为“中国雪”阿拉伯早期有名的炼金术家比尔伊木海扬（721-815），是一位学识渊博的医生，著有物质大典、七十书、炉火术、东方水银。在这些书里，他指出金属可互相转换，把水银称作重女，说她能起死回生，又能将铜、铁、铅等变成黄金。他最早应用蒸馏方法制出硝酸、硫酸，并将硝酸和盐酸混合制成王水。据说他还制造过碳酸铅，从硫化物中提取过砷和锑。,32,他十分重视实验，并且说：“谁不作研究和实验，则他就一事无成。术士们感到高兴的不是因为有了大批材料，而仅仅是因为得到了完善的实验方法。”其后阿拉伯著名炼金术家，医生拉泽（860-933），研究炼金术有很大的发展。他把已知的物质分为植物性的、动物性的、矿物性的和衍生物。又把矿物性物质再分为挥发性精英、金属体、岩石、矾土、硼砂和盐。使用的仪器有用风籍、坩埚、勺子、铁剪子、烧杯、蒸馏器、沙浴、水浴、漏斗、焙烧炉和天平等。,33,后期的炼金术家、医生阿维纳森（980-1037），其阿拉伯姓名有“中国之子”的含义，以表明他对中国炼丹术家的崇敬。他的著作甚丰，其代表作为医典。在医典中作者提出了对矿物、金属形成和金属成分的看法。他把无机矿物分为石、可熔物、硫和盐四大类。按照他的见解，石生于水，再受干素的作用而生成的，明矾和硇砂是含有土和火的盐，金属是由硫、汞及决定金属本性的杂质所组成。阿维森纳否定金属可以相互转化。他说，炼金家能够得到的只是金属的合金，或能使金属带有贵金属的颜色。他的医典，后来译成拉丁文及其他欧洲文字，长期在欧洲传播着，影响较为深远。,34,35,36,37,38,化学科学的开山祖师波义耳,罗伯特波义耳（Boyle,R.1672-1691）出身于爱尔兰的贵族，家境富裕。自幼受过良好的教育，岁入伊顿学校，岁能操法语和拉丁语，岁去法国、瑞典、意大利旅游和学习。年后回到英国住多尔塞特，博览了科学、哲学和神学等方面的书籍。波义耳岁迁居牛津，同胡克等许多科学家进行每周一次的学术交流，自称他们的聚会是“无形大学”，后来这个组织发展为世界第一个学会组织英国皇家学会。年该学会受英王查尔斯第二之特许，设会所于伦敦。,39,波义耳崇信弗培根的唯物主义哲学和实验方法论。在世纪初期，弗培根一方面提倡科学，宣传功利主义的科学观。他的科学思想在英国的传播对皇家学会的建立起了极其关键的作用。另一方面，培根几乎倾全力研究实验方法论。为新兴的近代科学提供新工具。对欧洲尤其是英国的近代科学的先驱者牛顿、胡克、波义耳等产生了重大的影响，波义耳在培根思想的影响下，在青年时就建立了自己的实验室。波义耳为人温良慈善，蔼然有礼，笃于友谊，重于情感，在学术问题上，他坚持真理、重视讨证。有次在他姐姐的宴会厅里与法国著名哲学家、数学家勒内笛卡儿，开展了三天的热烈辩论。,40,“我还是不同意您的意见。”波义耳对笛卡儿说道，“不应该把理性放在高于一切的地位。费培根说过：知识就是力量，力量就是知识。可是，知识又是从哪里来的呢？”“我料想到您的回答是从实验中来的。”笛卡提高嗓门说道。“当然实验是最好的老师。”“可是舍去理性，你的实验又能提供什么呢？科学提供给我们的一切，都是理性的成果。”,41,“我绝不否认理性的作用，”波义耳说道“这可能是老生常谈了，但我想再一次引用培根的话：一个哲学家不应该象蜘蛛一样，把理性花在搞阴谋诡计上；他应该象蜜蜂一样，搜集事实，靠理性把它们酿成蜜。”波义耳以实验事实为基础来研究科学的观点，获得了科学家的普遍赞同。波义耳在化学科学和研究化学的科学方法上的贡献同等重要，有了科学的实验才有了真正的科学研究。,42,正确地指出了研究化学的目的。他说：“化学，到目前为止，还是认为只在制造医药和工业品方面具有价值。但是我们所说的化学，绝不是医学或药学的婢女，也不是甘当工艺和冶金的奴仆。化学本身作为自然科学中的一个独立部分，是探索宇宙奥秘的一个方面。化学，必须是为真理而追求真理的化学。”第一个科学的元素定义。“我指的元素应当是某些不同任何其他物质所构成的原始的和简单的物质或完全纯净的物质”，“是具有一定确定的、实在的、可觉察到的实物，他们应是同一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物。”,43,发展了古代的微粒说。他设想物质的基本微粒有各种不同形态和大小，并以不同的方式运动，或者相互固定在各种不同的次序和排列上，并在它们的细孔里保持着某些流出物或发散物。如同各个字母一样，可以有各种不同的方式组合起来，每个组合体代表一个化学物质。把科学实验作为研究化学的基本方法。波义耳认为应该“比亚里士多德学派更经常地留心考究经验；不要满足于自然界自然地产生的现象，当人们需要找出经验时，他们渴望通过有目的地装备起来的试验去扩大他们的经验。”他明确指出：“化学，为了完成其光荣而庄严的使命，就不能认为目前为止的研究方法是正确的。是必须抛弃古代传统的思辨方法”，只有这样，化学才能象“已经觉醒了的天文学、物理学那样，立足于严密的实验基础之上。”他勉励科学工作者说：“人之所以