主题二、古代的化学.ppt

1、古代化学,第一节 古人的元素观,现在，我们对于这些事物早已不感到有什么惊异之处了。昼夜的交替，熟睡之后的苏醒，已经视为自然。谷物的结实，快车的奔驰，并不感到奇怪。四季的循环，人类的生老病死，也都觉得理所当然。这是对于惊奇事物习惯了吗？还是对于自然界的规律已经有所认识了？,不管怎样，人类已经成长了起来。文明世界中的一切活动虽然正常、圆满而有秩序，但却又替代不了蓬勃的朝气。长期的稳定与和谐，既容易使人忘却了对理想的追求又难于听到感谢的呼声。这也可能是自然的法则。然而，在惊奇、迷惑和对迷惑的探索、以及通过探索获取知识和由此而得到满足之后，难道就再也没有必要进一步探究大自然的奥秘了吗？,19世纪的诗人

2、柯拉瑞治曾经说过：“所有原理都是在惊奇中诞生，在惊奇中结束，其间充满着赞叹。但是前者是无知的产儿，后者却是来自对先辈的崇敬。”,好奇心产生了天文学、物理学、动物学、植物学，同时也产生了化学的母体。花朵为什么会有美丽的颜色？水果为什么会有芳香的味道？枯草为什么会燃烧生火？烟又是什么？疑问是无穷尽的，以至会提到云、星、太阳是什么？整个的宇宙又是什么？深感惊奇的人们能追求到这种程度是很自然的。,究竟天地万物是由什么东西构成的？我们所知的最古老的答案，可以追溯到2500年以前的希腊学者泰勒斯（Thales,公元前约600年）。他是米利都学派的哲学家，也是数学家、天文学家、建筑师、政治家和商人。他认为万

3、物共有的元素是水。据后人推测，也许是由于水冷凝后能形成冰和雪，“消失”后能形成蒸汽，从而沟通着气、液、固三态性质的缘故。此外，在人类的营养物质和植物的种子中也都多少含有水。还有许多物质在水中又会溶解而“消失”，等等。可能就是这些事实使泰勒斯形成了他的看法。,在泰勒斯之后，有一个米利都学派的学者阿那科西米尼（Anaximenes,公元前约550年）主张把空气作为万物的本原。 此外，科洛封地区的希腊学者色诺芬尼（Xenophanes,公元前约540年）则提出以土为本原。 而爱菲斯学派的学者赫拉克利特又认为火是万物的本原 。 无论是那一种主张，都完全没有明确的理论根据,其后，西西里的希腊哲学家恩培多

4、克勒（Empedokles,公元前约490-430）摆脱了旧的一元说的影响，提出了新的四元说，极大地改变了元素观的面貌。四元素是指过去熟悉的水、空气、土和火等四种东西。 他认为，万物是由四元素所产生。四元素不生不灭，并以各种不同的比例混合而形成万物。在四元素之间，由于受到“爱力”和“憎力”的作用而产生的离与和的结果，就引起了万物的变化。,对于恩培多克勒四元说的进一步改变，就演化成了著名的亚里士多德（Aristoteles,公元前384-322）“四原性说”和“四元素说”。所谓“四元素说”认为万物由四种元素即土、水、气、火组成，且他们是永恒存在的。既不能产生，也不能消灭。“四原性说”指这四种元素

5、具有可被人感知的两两对立的性质。如土包括冷和干的性质，水包括冷和湿的性质。,亚里士多德是众所周知的科学家的鼻祖。他是柏拉图的高徒，又是亚历山大大帝的教师。,它的元素观是古代最有权威性学说。他虽然也主张把水、气、土和火四种东西作为元素，但是与恩培多克勒的元素意义并不相同，即四种元素并非不变，而是可以相互转化的。 他认为，有四种基本性质是万物各种性质的基础。它们依照不同的比例相互混合就构成了具有不同性质的万物。这四种特性就是冷、热、干、湿等四种性质。,就物质的组成而言，如木头，是由土、水和火结合而成。把水除去，木头就变成了干柴；燃烧干柴，就把木头分成了原来的土和火。又如，铁由土和火构成，铁矿石就是

6、土，冶炼的过程就是把土和火结合的过程；铁生锈就是铁失去火剩下了土。这一学说成为炼金术的主要指导思想。认为只要改变物质中的四原性的比例，就能使普通金属变为金。,但是，他认为，如果企图说明这四种元素可以如此这般的相互转化，就应当还有一种能够贯穿四种元素，并且能够承担其性质的某种物质。亚里士多德把它称之为“第五种元素”，并认为是它赋予了以上四种基本性质并造成了万物。,当然，这些元素说并不是立足于正确的实验基础之上的。他们的结论只是以对周围自然界的粗浅观察为素材，并依靠希腊人独特的想象力和敏锐的推断力而得出的。,在亚里士多德以后，对于这一问题就再也没有听过令人特别瞩目的新学说。大概是后人头脑中考虑过的

7、想法，都没有超出古希腊人所思索到的内容吧。所以亚里士多德的元素观就一直支配着后来的科学界。实际上支配了大约长达2000年之久。但是这2000年的统治，决不能认为是安然平稳的。随着欧洲各国盛衰兴亡的巨大波动的同时，这个学说也难免会有些上下的沉浮 .,教育的根是苦的，但其果实是甜的。 在科学上进步而道义上落后的人，不是前进，而是后退。 人生最终价值在于觉醒和思考的能力，而不只在于生存。 吾爱我师，吾更爱真理。,中国古代元素说与哲学自然观 公元前10世纪或更早的时期，中国人已经提出了“五行说”来解释万物的构成 中国最早的自然观理论是阴阳说和五行说，这两种学说也是最早的较为成熟的元素学说，它们是早期人

8、们对复杂的自然化学现象的一种认识、概括和见解,五行相生相克示意图,第二节 炼金术,亚里士多德的元素观，在经过了2000年之久的长期统治后，究竟是怎样退出科学舞台的呢？在说明这个问题以前，先简述一下在如此漫长的时代里，有志者在信奉这一学说的同时，是在什么目的的指引下进行活动的。,历史上最有趣的可能是炼金家所追求的人造黄金的欲望了 黄金，无论在古代或现代，一直是易于为人们惊羡和追求的东西。首先是因为它的光泽夺目而无与伦比，具有美丽罕见的颜色和特殊的重量，耐热，并不为毒气所腐蚀，即使传至子孙万代也永远不会锈蚀和腐朽。如果谁能珍藏一块黄金，则将是为人所羡慕的,依照亚里士多德的观点，万物是由水、气、土、

9、火所构成。铜或铅是如此，黄金也是如此。所以由铜或铅应当能够制出黄金，而并没有制不出来的道理。于是，炼金术士争先恐后的埋头于阴暗的工作场所，一面是面对熏黑的壁墙，用风箱吹；一边则从奇怪形状的容器中注入黏稠的液体。他们千方百计的去炼金，并为此而耗尽了心血,他们做了很大努力，决心也是十分坚定的。因为除了亚里士多德的学说以外，他们似乎还找到了不少能造出黄金的“证据”。在他们的操作现场就会看到，铜溶于某一溶液而析出了银，或在铜中混以锌则得到了具有黄金般颜色的黄铜，等等。这些形形色色的现象，迷惑了他们的幼稚的眼睛,铅或铜这样的贱金属，怎样才能变成黄金？炼金家认为，铅或铜之所以不像黄金那样的高贵和耐久，是因

10、为在性质上有缺欠的地方。因而就需要设法用物质来加以补充。一些人又认为在亚里士多德所主张的四元素以外，作为各种金属的最常见的共同元素，还有汞、硫和盐这三种。根据这三种元素的配比不同，就可以得到铅、铜或黄金。于是他们就以不同的方法并按不同的比例把三种元素相混合，或是在贱金属中加入某一种元素，以试验能否制出黄金,另外，还有人认为，有一种具有不可思议的力量的神秘之“圣石”。它可以随心所欲的把铅变成金或银。这种“圣石”究竟在何处，虽然尚未得知，但是要想制出黄金，就必须首先得到它。他们把这种“圣石”称为“智者之石”或“哲人之石” 智者之石不仅可以制得黄金，而且还可以随心所欲的制得任何其他的物质。顾名思义，

11、似乎占有智者之石者就可以终生成为智者了，而且还可以消灾除病，延年益寿。不仅如此，更为玄妙的是，成为道德高尚的圣人。这种说法可能是由那些连黄金也满足不了欲望的人提出来的，或者可能是由于一直无法制出黄金，而想要减轻压力和转移目标的掩饰,不管怎样，在炼金家中终究还是出现了要进行稍加改革的一派。他们以一个新的不同愿望作为追求的目标。这就是把过去所追求的由贱金属变为贵金属的愿望，转变为由体弱多病者变为健康壮健者或长生不老的人。因为似乎智人之石就是具有是人长生不老之效。此外，还有些人在专门寻求所谓“长生不老”的“圣水”。总之，他们都是受到了人们期望长寿的愿望的驱使，而专心致志的开始了工作。,为了寻找长生不

12、老的圣水或追求智人之石，炼金术士们先是在金属中间来寻找，然后又波及到矿物界，失败之有后扩展到植物界以至动物界，比如动物的骨骼、血液、肌肉、唾液以至尿，爬行动物的蜥蜴、蛇、蚁，飞行动物蝙蝠等。这些动物由于血液被挤出或者被架在火上熏烤而成了牺牲品 当他们在地面上求之而不得时，便着眼于天上降下的雨、霜、雪。有人还专门写过“关于五月的朝雾”等一类的论文。还有人把希望寄托在“天上来使”的陨石上,在炼金家中混进了不少怀有贪婪、图利和虚荣等卑劣私欲的野心家。但是，其中也确有一些抱着相信能够制出黄金的纯洁志向，为真理而最终献身的人。可惜，他们的目标是不正确的，他们的努力也是无效的。他们所浪费的时间之长和牺牲的

13、人数之多，都是值得惋惜的,虽然这种徒劳很可惜，但是他们的实验方法却证明了在化学中金属之间的转变是不可能的。关于这一点，在化学史上决不能埋没他们的功劳。从这一点看，后人是不能不向他们表示谢意的。 特别是他们真诚的献身精神，向既定目标舍己前进的顽强意志，都无疑的应当表示高度的敬意。此外，即使是退一步说，就是只从物质成果上来算总账的话，也必须向他们致以深切的敬意。,炼金家从许多物质中已经能够划分出酸类、碱类和盐类，也能区别开氧化物和硫化物。对于这些认识虽然还是模糊的，然而也进行了一定程度的分类。 他们把化学知识应用于改善金属的开采和精炼方法方面做出了很大贡献。 炼金家还为后来的化学界留下了各种实验器

14、具，诸如曲颈甑、烧杯、鹈鹕蒸馏器和加热炉，以至在今天的实验室还经常应用的蒸发、蒸馏、升华、结晶、沉淀、灼烧以及其他的实验方法。,16世纪英国哲人弗兰西斯培根曾经就炼金术对科学的贡献做出了一个公正合理的评价： 炼金术可以比喻为伊索寓言的一位老人，在他临死的时候，他告诉自己的儿子们说，他在葡萄园里埋下了许多黄金留给他们，儿子们把葡萄树四周都挖了一遍，并没有发现金子，可树根四周的青苔和杂草被他们除去了，结果第二年，长成了满园的好葡萄。同样，炼金术士们寻找黄金的苦心和毅力，已使他们的后人获得许多有用的发明和有益的实验，使人类了解到一些无机物的分离和提纯手段，进行了大量的混合、反应。还摸清了一些物质的性

15、质，大大的丰富了化学知识，并间接地促使化学走上光明的大路。 因此，恩格斯称炼金术为化学的原始形式,中西方炼金术,丹坛布局 在中国炼丹术中，丹炉往往要安置在具有浓厚迷信色彩的丹坛上,炼丹设备： 飞汞炉 1.木床，直径四尺；2.木足，高一尺；3.丹灶；4.圆釜，直径八寸；5.气管，即导汞管；6.盆,炼丹设备：龙虎丹台 丹台是用以安置丹炉,炼丹设备：未济式炼丹炉 未济式炼丹炉的设置是上火下水，即炉内的上部设有炭，下部则装有水,第三节 古代的实用化学,古代不存在科学意义上的化学，也没有专门从事化学活动的阶层、职业和人员。古代化学主要是与生活直接有关的 、在生产实践活动中所涉及的化学工艺和技术，属于实用

16、化学。如：陶瓷、酿造、染色等行业。实用化学发达的国家，一般都是文明古国,在埃及，僧侣和贵族曾经设有专门的实验房，在其中进行着神秘的化学实验。当时，人们首先知道了酿酒。酒是作为祭祀用品或作为欢聚时供酌的饮料,贵州遵义茅台酒储酒库 贵州茅台酒是曲酿制酒的一种,浙江绍兴老酒发酵大罐 浙江绍兴老酒是黄酒的一种,张弼士所创办的张裕葡萄酒厂古老的酒窖,当时也知道了使用染料。人们已经能够使用从茜草根制出的有机染料和蓝色染料来染衣服，以美化服饰。 还制出了肥皂。他们用灼烧贝壳后所得到的石灰和石灰水来制碱，然后再和动物脂肪共煮而制得肥皂。 也有了玻璃。原料是用砂子和纯碱，把两者强热后可制得玻璃。当其中混以不同的

17、物质时，可制得各种不同颜色的玻璃，以作为装饰用的明珠，或可制作器皿,战国玻璃壁这是一九七五年在湖南长沙出土的战国玻璃壁，玻璃呈米黄色，圆形偏平体，表面饰以谷纹，玻璃壁为仿玉制品，属高铅钡玻璃系统。,一九七九年在内蒙古自治区出土的西汉玻璃珠,清乾隆蓝玻璃刻花蜡台,北京北海公园的五彩琉璃九龙壁,对于金属，从在自然界直接得到的金和银开始，直到在精炼上具有一定难度的铜、铁、锡和铅，都已经依照各自性质的不同，而广泛应用于各个方面，例如货币、武器、日常用具、工具和水管等。 在用不纯的矿石炼制金属中，有时也偶然制成了合金。当认识到它的优异性能以后，就开始了对于合金的制备和应用等方面的研究,新石器时代的红铜刀

18、这件红铜刀在甘肃出土，长三厘米，属新石器时代的制品这说明中国早在远古就使用红铜的工具,这件商代后期的乳钉纹铁刃钺，于一九七七年在河北省出土。钺指古代的一种兵器，其形像斧，但比斧大一些，如图。这件乳钉纹铁刃钺的前半部为铁刃，虽已锈蚀，但经鉴定为陨铁。,明代钱币：嘉靖通宝（第二排左）是由锌黄铜铸成,山东洛庄汉墓出土的纯金瑟柄（乐器上的装饰）,秦代银盆 这件秦代银盆于一九七九年在山东省出土。此银盆内底阴刻三条盘龙，线条流畅，是目前所知唯一的秦代银器，价值甚高。,此外，人们还制成了陶瓷器、消毒剂、墨水、胶泥、毒药和香料等。,出土新石器时代的黑陶鼎,仰韶文化半坡类型的彩陶人面鱼纹盆,鸟彩纹陶壶 这件新石器时代出土的夹砂陶，彩绘风格质朴洗练，纹样生动传神,新石器时代的彩陶盖铁罐,唐代青花瓷片,唐三彩奔马,唐代白瓷长颈瓶白瓷最早出现在北朝，到了唐朝，白瓷技术业已成熟，白瓷的胎土与釉要求低含铁量，经过陶洗提炼后，其含量不得超过百分之一，这种瓷器胎细，釉层薄，釉色正白或泛青,明五彩鱼藻纹瓷罐,观看视频,中国古代化学的成就,古代科学观,在科学发展初期，人们的科学知识多是直观经验的总结和概括。人们确信：对象与直观是统一的，科学理论只是概括人们的直观，科学可以揭示客观实在。 （1）科学以直观为基础，以猜想为前导，由直观到普遍性是直接的； （2）科学以定性为基础