(化學工程學院xx)
公元前1500年到公元1650年，煉金術士和煉金術士為了尋求長生不老的仙丹和豐富的黃金，在宮殿裏，在教堂裏，在自己的家裏，在煙霧繚繞的森林裏，開始了最早的化學實驗。中國、阿拉伯、埃及、希臘有很多記載和總結煉金術的書籍。這期間積累了許多物質之間的化學變化，為化學的進壹步發展準備了豐富的材料。這是化學史上令我們驚嘆的壯麗景象。後來煉丹術和煉金術經歷了風風雨雨，讓人們更多的看到了它荒誕的壹面。化學方法已被恰當地用於醫學和冶金學。在歐洲文藝復興時期，出版了壹些關於化學的書籍，並首次使用了“化學”壹詞。英語中的化學起源於煉金術，即煉金術。化學家仍然保留著兩個相關的含義:化學家和藥劑師。這些可以說是脫胎於煉金術和制藥業的化學文物。
關鍵詞:燃素化學；量子理論；晶體化學
自從有了人類，化學就和人類結下了不解之緣。鉆木取火，用火烹煮食物，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展，成為人類進步的標誌。今天，化學作為壹門基礎學科，在科學技術和社會生活的各個方面發揮著越來越重要的作用。從古至今，隨著人類社會的進步，化學史的發展經歷了哪些時期？
過程化學的古代時期。此時人類的制陶、冶金、釀酒、染色等技術，主要是在實踐經驗的直接啟發下，通過幾千年的探索，化學知識尚未形成。這是化學的萌芽時期。
壹、化學的起源
化學的英文單詞是Chemistry，法語是Chimie，德語是Chemie。它們都是從壹個古老的詞演變而來，即拉丁語chemia，希臘語Xηwa(Chamia)，希伯來語Chaman或haman，阿拉伯語Chema或馬可，以及埃及語Chemie。它最早的來源很難找到。從現有的資料來看，它最早出現在埃及四世紀的記載中，所以有人認為可以假定它來自古埃及詞Chemi，但這個名稱的含義非常隱晦，有埃及和埃及藝術、宗教的混亂、隱蔽、秘密或黑暗的含義。之所以有這些含義，大概是因為埃及是西方化學記載誕生的地方，也是古代化學特別是實用化學極其發達的地方。比如在第11王朝，埃及有壹種雕塑，表示有工人在制作玻璃。可見，至少在公元前2500年之前，埃及就已經知道如何制作玻璃了。從埃及出土的木乃伊可以看出，在公元前壹兩千年，我們已經熟練使用防腐劑，用布帛染色。所以古人以埃及或埃及藝術來命名“化學”，至於其他含義，可能是因為古人認為化學是壹項神奇而秘密的事業，有宗教色彩。
中國的化學史當然不遜色。大約在5000-11000年前，我們已經能夠制作陶器。3000多年前的商代就有高度精美的青銅器，造紙術、瓷器和火藥是化學史上的偉大發明。在16和17世紀，中國是世界上最先進的國家。“化學”壹詞在中國開始使用是在1856。最早出現在英國傳教士威廉·約翰遜於1856年出版的《地球物理勘探元》壹書中。
二、化學的幾個發展階段
過程化學的古代時期。此時人類的制陶、冶金、釀酒、染色等技術，主要是在實踐經驗的直接啟發下，通過幾千年的探索，化學知識尚未形成。這是化學的萌芽時期。
煉金術和醫學化學時期。從公元前1500年到公元1650年，煉金術士和煉金術士為了尋求長生不老的仙丹和豐富的黃金，在宮殿裏，在教堂裏，在自己的家裏，在煙霧彌漫的山林裏，開始了最早的化學實驗。中國、阿拉伯、埃及、希臘有很多記載和總結煉金術的書籍。這期間積累了許多物質之間的化學變化，為化學的進壹步發展準備了豐富的材料。這是化學史上令我們驚嘆的壯麗景象。後來煉丹術和煉金術經歷了風風雨雨，讓人們更多的看到了它荒誕的壹面。化學方法已被恰當地用於醫學和冶金學。在歐洲文藝復興時期，出版了壹些關於化學的書籍，並首次使用了“化學”壹詞。。
燃素化學時期。從1650到1775，隨著冶金工業和實驗室經驗的積累，人們總結出感性認識，認為可燃物之所以能燃燒，是因為其中含有燃素，燃燒過程就是可燃物釋放燃素的過程，可燃物釋放燃素後變成灰燼。
定量化學時期，即現代化學時期。1775左右，拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化理論，開創了定量化學時代。在此期間，建立了許多化學基本定律，提出了原子論，發現了元素周期律，發展了有機結構理論。這些都為現代化學的發展奠定了堅實的基礎。
科學相互滲透的時期就是現代化學時期。二十世紀初，量子論的發展使化學和物理有了共同的語言，解決了化學中許多懸而未決的問題。另壹方面，化學向生物學和地質學滲透，逐漸解決了蛋白質和酶的結構問題。
這篇文章主要講述了近200年來化學史的故事。這是化學飛速發展的時期，是風雲變幻、英雄輩出的時期。讓我們壹起去體會當年化學家們所經歷的艱難險阻，在近代化學史的曲折歷程中不知疲倦地跋涉，去領略他們撥開迷霧建立新理論、發現新元素、提出新方法時的無限風光。
第三，化學學科在探索中成長。
化學的發展可以說是日新月異，尤其是它的邊緣學科或者說它的分支，比如生物化學，物理化學，晶體化學等等，令人目不暇接。目前過熱的基因工程、克隆技術、軛電場理論更是讓人眼花繚亂。以及古往今來有多少化學家為化學的發展做出了不可估量的貢獻。妳想了解他們嗎？化學名人會拉近妳和他們的距離。
燃素說的影響。可燃物質，如碳、硫等，燃燒後只有少許灰燼；致密金屬煆燒後，獲得較多的鍛灰，但很疏松。這壹切給人的感覺是，隨著火焰的上升，有什麽東西被帶走了。隨著冶金工業的快速發展，人們總結燃燒現象本質的願望更加強烈。
1723年，哈雷大學醫學和藥理學教授Shtal出版了《化學基礎》教材。他繼承和發展了他的老師貝歇爾對燃燒現象的解釋，形成了壹個完整系統的理論，貫穿於整個化學。《化學基礎》是燃素說的代表作。
Shtal認為，燃素存在於所有可燃物質中，在燃燒過程中釋放出來，同時發出光和熱。燃燒是壹個分解過程；
可燃物= =灰燼+燃素
金屬= =鍛造灰+燃素
如果將金屬鍛灰和木炭混合加熱，鍛灰會吸收木炭中的燃素，重新變成金屬，同時木炭會失去燃素，變成灰燼。木炭、油、蠟都是富含燃素的物質，燃燒非常劇烈，燃燒後只剩下壹點點灰燼；石頭、草木灰、黃金因為不含燃素，所以不能燃燒。酒精是燃素和水的混合物。酒精燃燒時會失去燃素，只剩下水。
空氣是帶走燃素的必要介質。燃素與空氣結合，充滿了天地之間的空間。植物從空氣中吸收燃素，動物從植物中獲得燃素。所以動植物都是易燃的。
富含燃素的硫磺和白磷燃燒時，燃素逸出，變成硫酸和磷酸。當硫酸與富含燃素的松節油煮沸，磷酸(當時的P2O5)與木炭密閉加熱，燃素會被重新獲得，產生硫磺和白磷。當金屬與酸反應時，金屬失去燃素並產生氫氣，氫氣中含有極其豐富的燃素。鐵、鋅等金屬溶解在CuSO4 5H2O溶液中取代銅，是燃素轉移到銅的結果。
燃素理論雖然是錯誤的，但它把大量的化學事實統壹在壹個概念下，解釋了冶金過程中的化學反應。在燃素說盛行的100多年間，化學家們做了大量的實驗來解釋各種現象，積累了豐富的感性材料。特別是燃素說認為化學反應是壹種物質轉移到另壹種物質的過程，物質在化學反應中守恒，奠定了現代化學思想的基礎。我們現在研究的置換反應是物質之間交換組分的過程；氧化還原反應是壹個電子得與失的過程；有機化學中的取代反應是有機化合物中某壹結構位置的原子或基團被另壹個原子或基團取代的過程。這些思維方法與燃素說何其相似。
舍勒和普裏斯特發現了制造氧氣的方法:瑞典化學家舍勒，這位被後人尊敬的化學家，是壹名藥劑師——化學家。他長期在車坪鎮壹家藥店工作，生活貧困。白天，他在藥房為病人準備各種藥品。他壹有時間，就進入實驗室開始忙碌。有壹次，後院發生爆炸，店主和顧客還驚魂未定。舍勒灰頭土臉地跑過來，興奮地拉著店主去看他新合成的化合物，把壹切都忘了。店主對這樣的店員又愛又氣，但他從來不想辭退他，因為舍勒是這個城市最好的藥劑師。
晚上，舍勒可以自由支配自己的時間，他更多地致力於自己的實驗研究。他重做了當時能看到的化學書上的所有實驗。他做的大量艱苦實驗使他合成了許多新的化合物，如氧、氯、焦酒石酸、錳酸鹽、高錳酸鹽、尿酸、硫化氫、氯化汞、鉬酸、乳酸、乙醚等。他研究了許多物質的性質和成分，發現了白鎢礦。舍勒綠，壹種沿用至今的綠色顏料，是舍勒發明的銅氫亞砷酸鹽(CuHAsO3)。這麽多研究成果在十八世紀都是獨壹無二的，但舍勒只發表了其中的壹小部分。直到1942年舍勒誕辰二百周年，他的所有實驗記錄、日記和書信才正式出版，共八卷。其中舍勒與當時多位化學家的通信引起關註。交流中有非常有價值的想法和實驗過程，起到了相互交流和啟發的作用。法國化學家拉瓦錫高度贊揚舍勒，使他在法國的聲望高於在瑞典。
在舍勒和大學老師江恩的通信中發現，由於舍勒在骨灰中發現了磷，江恩受到啟發，想證明骨頭中含有磷。在此之前，人們只知道尿液中有磷。
2月4日，1775，33歲的舍勒當選為瑞典學院科學院院士。此時店主已經去世，舍勒繼承了藥房，繼續在自己簡陋的實驗室裏進行科學實驗。由於經常通宵工作，再加上寒冷和有害氣體的侵蝕，舍勒得了哮喘。他仍然經常不顧危險地品嘗各種物質——他想掌握物質屬性的方方面面。當他嘗到氫氰酸的時候，他不知道它是劇毒的。5月21786日，為化學的進步而努力了壹生的舍勒不幸逝世，享年44歲。舍勒發現兩種制造氧氣的方法是在1773。第壹種方法是通過加熱分解KNO3、Mg(NO3)2、Ag2CO3、HgCO3和HgO釋放氧氣；
2KNO3==2KNO2+O2↑
2mg(NO3)2 = = 2 MgO+4 NO2 ↑+ O2↑ⅳ
2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑
2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑
2Hg 0 = = 2Hg+O2↑
第二種方法是用濃硫酸加熱軟錳礦(MnO2)產生氧氣:
2MnO2+2H2SO4(濃縮)= = 2MNSO4+2H2O+O2 =
舍勒研究了氧氣的性質。他發現可燃物質在這種氣體中燃燒更劇烈，燃燒後氣體消失，所以他把氧氣稱為“內熱”。舍勒是燃素說的信徒。他認為，燃燒是空氣中的“火”與可燃物中的燃素結合的過程，火焰是“火”與燃素結合形成的化合物。他把他的發現和觀點寫成了關於空氣和火的化學。這篇論文拖了四年，直到1777才發表。英國化學家Priest在1774發現氧後不久發表了壹篇論文。
牧師壹直相信燃素說，甚至在拉瓦錫那裏，他用他們發現的氧氣做實驗，推翻燃素說後，依然如故。他稱氧氣為“脫氟氣體”。他寫道:我把老鼠放在‘脫磷氣體’裏，發現它們很舒服。我被好奇心驅使，自己做了實驗。我認為讀者不會感到驚訝。我自己做實驗的時候，用玻璃吸管從壹個裝滿這種氣體的大瓶子裏吸。那時候我的肺和平時吸入普通空氣的感覺是壹樣的；但吸入這種氣體後，時間久了，我的身心壹直覺得很輕很舒服。誰能說這種氣體以後不會成為通用產品？但現在只有我和兩只老鼠有權呼吸這種氣體。普裏斯特在英國利茲當了大半輩子牧師，愛好是化學。1773年，他認識了美國著名科學家、政治家富蘭克林，他們後來成了經常通信的好朋友。牧師受到許多好朋友的啟發和鼓勵。他在化學、電學、自然哲學和神學方面寫了很多。
1774李神父遊歷歐洲大陸。在巴黎，他與拉瓦錫就化學交換了很多看法。誠實的牧師同情法國大革命，並在英國發表了幾次公開演講。英國壹群反對法國大革命的人燒毀了他的房子和實驗室。1794年，61歲的Priest移居美國，成為賓夕法尼亞大學的化學教授。美國化學學會認為他是美國最早研究化學的學者之壹。他住過的房子現在被建成了紀念館，以他名字命名的牧師獎也成為了美國化學界的最高榮譽。
拉瓦錫和他的平衡:燃素理論的推翻，法國化學家拉瓦錫原本是學法律的。1763年，20歲時取得法學學士學位和律師執業證書。他的父親是律師，家裏很有錢。所以拉瓦錫並不渴望成為壹名律師，而是對植物學產生了興趣。經常在山裏收集標本使他對氣象學產生了興趣。後來，在他的老師，地質學家格特魯德的建議下，拉瓦錫跟隨著名的巴黎教授魯耶學習化學。拉瓦錫的第壹篇化學論文是關於石膏的成分。他用硫酸和石灰合成了石膏。當他加熱灰泥時，他放出蒸汽。拉瓦錫用天平仔細測量了石膏在不同溫度下失去水蒸氣的質量。從此，他的老師Rouiller開始使用“水晶水”這個術語。這壹成功使拉瓦錫能夠頻繁使用天平，並總結出質量守恒定律。質量守恒定律成為他的信仰，成為他定量實驗、思考和計算的基礎。例如，他用這種想法將糖轉化為酒精的發酵過程表達為以下等式:
葡萄糖= =碳酸(CO2)+酒精
這是現代化學方程式的雛形。用等號代替箭頭表示變化過程，顯示了他的守恒思想。為了進壹步闡明這壹表述的深刻含義，拉瓦錫特別寫道:“我可以想象把參與發酵的物質和發酵後的產物列為壹個代數表達式。然後假設方程中的壹項壹項未知，然後通過實驗壹項壹項計算出它們的值。這樣，我們可以用計算來檢驗我們的實驗，然後用實驗來驗證我們的計算。我經常用這種方法有效地修正實驗的初步結果，以便通過正確的方式重新實驗，直到成功。”早在拉瓦錫出生的時候，多才多藝的俄羅斯科學家羅蒙諾索夫就提出了質量守恒定律，當時他稱之為“物質不滅定律”，其中包含了更多的哲學意蘊。但由於缺乏豐富的實驗基礎，特別是在俄國科學還很落後的時候，西歐並不重視俄國的科學成就，“物質不滅定律”並沒有得到廣泛傳播。
1772年秋，拉瓦錫曾經稱過壹定量的白磷使其燃燒，冷卻後又稱了燃燒產物P2O5的質量，發現質量增加了！他也燃燒硫磺，也發現燃燒產物的質量大於硫磺。他認為這壹定是壹些被白磷和硫磺吸收的氣體。於是他做了壹個更細致的實驗:把白磷放在水銀表面，系上壹個鐘罩，鐘罩裏留了壹些空氣。當水銀加熱到40℃時，白磷迅速燃燒，然後水銀液面上升。拉瓦錫描述說:“這說明壹部分空氣被消耗了，剩下的空氣既不能使白磷燃燒，又能使燃燒的蠟燭熄滅；1盎司白磷可獲得約2.7盎司白色粉末(P2O5，應為2.3盎司)。增加的重量幾乎與消耗的空氣重量1/5體積相同。“燃素理論認為，燃燒是壹個分解過程，燃燒產物應該比可燃物質輕。但拉瓦錫的實驗結果卻相反。他把實驗結果寫成論文，提交給法國科學院。從那以後，他做了許多實驗來證明燃素是錯誤的。1773年2月，他在實驗記錄本上寫道:“我做的實驗從根本上改變了物理和化學。”他把“新化學”命名為“反燃素化學”。
1774年，拉瓦錫實驗了烤錫和鉛。他將稱好的金屬放入不同大小的曲頸瓶中，密封，稱好金屬和瓶子，然後充分加熱。冷卻後，再次稱量金屬和瓶子的質量，沒有發現變化。打開瓶口，空氣進入。這壹次，質量增加了。顯然，增加的是進入的空氣質量(設為a)。他再次開瓶，取出金屬鍛灰(小瓶內有殘留金屬)稱重，發現加入的質量與進入瓶內的空氣相同(即也是a)。這說明鍛灰是金屬和空氣的化合物。
拉瓦錫進壹步想到，如果妳試圖直接從金屬鍛造灰中分離出空氣，那將更能說明問題。他試圖分解鐵鍛造灰(鐵銹)，但實驗沒有成功。
拉瓦錫制造氧氣後:這年6月，普裏斯特訪問巴黎。在歡迎宴會上，他談到了“可以從紅色沈澱物(HgO)和鉛(Pb3O4)中獲得脫氟氣體”。對於束手無策的拉瓦錫來說，這個消息是壹個直接的鼓舞。165438+10月6月，拉瓦錫加熱紅水銀灰產生氧氣。受舍勒的啟發，拉瓦錫甚至制作了壹個火車頭大小的加熱裝置，中央有壹個冷凝器。平臺下面有六個大輪子，以便隨時跟蹤太陽。從65438到0775，拉瓦錫的實驗中心已經從分解金屬鍛造灰轉移到研究氧氣。他發現燃燒過程中增加的質量恰好是減少的氧氣質量。以前認為可燃物質燃燒時吸收了壹部分空氣，實際上是吸收了氧氣並與氧氣結合，也就是氧化。這就是推翻燃素理論的燃燒氧化理論。同時，拉瓦錫還用動物實驗來研究呼吸功能，認為“氧氣在動物體內碳化生成二氧化碳，同時放出熱量。這和在實驗室裏燃燒有機物壹模壹樣。”這就回答了體溫來源的問題。由於空氣中含有1/4的氧氣(數據來自原文)，所以應該含有其余的氣體，拉瓦錫稱之為“碳氣”。拉瓦錫在研究了空氣的成分後得出結論:“並不是大氣中的所有空氣都是可以呼吸的；金屬烘烤時，空氣與金屬結合的部分是衛生的，最適合呼吸；剩下的就是壹種‘碳氣’，不能維持動物的呼吸，不能支持燃燒。”他統壹了燃燒和呼吸，杜絕了空氣是純物質的錯誤觀念。1777年，拉瓦錫明確嘲笑和批判燃素說:“化學家只能從燃素說中得到模糊的元素，這種元素是很不確定的，所以可以用來隨意解釋各種事物。這個元素有時候有重量，有時候沒有重量；有時是自由之火，有時又說是和土元素結合成火；有時說能穿過容器壁上的微孔，有時又說不能穿透；可以用來同時解釋堿性和非堿性，透明和不透明，有色和無色。它真的是壹只變色龍，無時無刻不在變臉。”今年9月5日，拉瓦錫向法國科學院提交了劃時代的《燃燒導論》，系統闡述了燃燒的氧化理論，把燃素化學搞得天翻地覆。這本書後來被翻譯成多種語言，逐漸清除了燃素說的影響。從此，化學切斷了與古代煉金術的聯系，揭開了神秘和思辨的面紗，取而代之的是科學實驗和定量研究。化學進入了定量化學(即現代化學)時期。所以我們說拉瓦錫是現代化學的創始人。舍勒和普裏斯特在拉瓦錫之前就發現了氧，但由於他們的思維不夠開闊，只關心具體物質的性質，未能突破燃素的束縛。錯過真相是很可惜的。
拉瓦錫對化學的另壹大貢獻是定義了古希臘哲學家的四元素論和三元素論，並以科學實驗為基礎辯證地闡述了化學元素的概念:“如果元素代表物質最簡單的成分，那麽目前我們可能很難判斷元素是什麽；如果相反，我們把元素與目前化學分析所達到的終極概念聯系起來，那麽所有我們現在用任何方法都無法分解的物質對我們來說都是元素。”在1789出版的歷時四年的《化學概要》中，拉瓦錫列出了第壹張蘇園的清單，將元素分為四類:
簡單物質，普遍存在於動物、植物、礦物中，可以看作是物質元素:光、熱、氧、氮、氫。簡單的非金屬物質，其氧化物是酸:硫、磷、碳、鹽酸、氟酸和硼酸。簡單的金屬物質被氧化後，會生成能夠中和酸的堿:銻、銀、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢和鋅。材料簡單，成鹽土壤:石灰、鎂土、鋇土、鋁土、矽土。拉瓦錫對燃素說和其他陳腐觀點的諷刺和批判是無情而激烈的。這使得他在創造科學成就的同時，得罪了壹大批同時代和老壹輩的科學家。在《影響世界歷史的壹百個人》中，以及在許多關於歷史、科學史、化學史的書籍中，作者都低調地描述和評價拉瓦錫的人格特征，指責他在《化學概要》中沒有提到來自舍勒和普裏斯特的啟示和幫助。但我們不得不看到，拉瓦錫確實具有非凡的科學洞察力和大無畏精神。雖然他不是第壹個發現制氧方法的人，但他通過制氧分析了空氣的成分，建立了燃燒的氧化理論。因此，氧氣不同於其他氣體，被賦予了非凡的科學意義。拉瓦錫非常勤奮。他每天六點起床，六點到八點做實驗研究，下午八點到七點做火藥主任或者法國科學院院士，晚上七點到十點專心搞科研。周日不休息，整天專門做實驗。拉瓦錫28歲結婚時，妻子才14歲。他們壹輩子沒有孩子，卻過著非常幸福的生活。她幫助拉瓦錫做實驗，並經常和他在壹起。在拉瓦錫的作品中，很多插圖都是他妻子畫的。1789年法國大革命爆發。三年後，拉瓦錫被解除了火藥局長的職務。六月，1793，11，國民議會下令逮捕舊王朝的稅吏。拉瓦錫向監獄自首，因為他曾擔任稅務官員。馬拉，極左，和拉瓦錫有過激烈的科學爭論，吃醋了。他誣陷拉瓦錫與法國敵人有聯系，犯了叛國罪。1794年5月8日，他被送上斷頭臺。對此，當時科學界很多人都覺得很惋惜。著名的法國意大利數學家拉格朗日悲傷地說:“他們可以在瞬間砍掉他的腦袋，但他的頭腦可能壹百年都長不大。”此時的拉瓦錫正值壯年，51歲。
第四，化學學科的發展前沿
中國運動醫學雜誌000124基因工程又稱基因工程，是20世紀70年代在分子生物學發展的基礎上形成的壹門新學科。基因工程是在分子水平上提取(或合成)不同生物的遺傳物質，在體外進行切割、拼接和重組，然後通過載體將重組DNA分子導入受體細胞，使外源DNA在受體細胞中復制和表達。根據人們的需求生產不同的產品或定向創造新的生物性狀，並穩定地傳遞給下壹代[1]。基因工程技術主要包括基因分離、基因純化和基因擴增技術，其核心是分子克隆技術。它可以幫助人們從各種復雜的生物中分離出單個基因，提純，然後大量擴增用於研究。
近20年來，基因工程技術發展迅速，特別是限制性內切酶、DNA序列分析和DNA重組技術的發現和應用，不僅把分子生物學提高到了基因水平，也帶動了生物學和醫學的其他學科走上了基因研究的道路，在揭示生命秘密和生命過程方面取得了許多重大成就。......