第一節與人類息息相關的化學

從刀耕火種的原始社會到高度發達的現代社會,從中國古老的四大發明到歐洲的蒸汽、電力時代,從探索宇宙的衛星到人類日常的吃、穿、住、行……這些都與化學息息相關。人類發展史上的嬗變和前進,化學就相當於催化劑,在這一過程中起著至關重要的作用。

1.化學是什麼

科學家給出的定義是:化學就是一門在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、變化、製備和應用的自然科學。簡單地說,化學就是一門研究物質的結構、組成、性質和變化規律的自然科學。

這門學科對我們認識和應用物質具有重要的作用。

世界是由物質組成的,化學的研究對象就是物質。化學通過對物質的分析探索,來改變社會及自然的結構形態。化學是一門年輕的富有生機且趣味性較強的自然學科,它與人類進步和社會發展的關係非常密切,它的成就是社會文明的重要標誌。

化學是重要的基礎科學之一,在與物理學、生物學、自然地理學、天文學等學科的相互滲透中,得到了快速的發展,同時也推動了其他學科和技術的發展。

例如,核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平,建立了分子生物學;對地球、月球和其他星體的化學成分的分析,得出了元素存在的規律,發現了星際空間有簡單化合物的存在,為天體演化和現代宇宙學提供了實驗資源,還豐富了自然辯證法的內容。

化學也是一門以實驗為基礎的科學,在進行物質研究中,實驗是必不可少的,隻有通過科學家精細準確的實驗證實後,才能得出相應的化學結構。

2.化學的曆史

遠古先民在與自然的抗爭中,逐漸認識了火並學會了摩擦生火和鑽木取火,從此人類就得到了用火的自由。

人類對火的利用標誌著一次文明的飛躍,人類的生理、生活等方麵得到很大的改善,同時為物質的化學變化提供了基礎條件,燃燒本身就有新物質生成,屬於化學變化範疇。

此後,陶器的發明與製作、玻璃的製作都是古人在長期的生產活動中,利用化學反應進行的實踐活動。玻璃儀器及其器皿也是近代化學實驗所必須的器材,是化學科學發展的有力工具。

同時,人們還在對自然的認識中,逐漸學會濕法冶銅和利用木炭不完全燃燒的產物一氧化碳的還原性進行冶煉金屬。這些都大大推進了人類生產力的發展水平。

另外,古代的“點石成金”、“不老仙丹”和黑火藥的發明也是通過化學實驗實現的,這些都在客觀上為化學學科的建立積累了相當豐富的經驗,甚至總結出一些化學反應的規律。

當然,青銅製造和造紙術的發明,也可以說是古人合理運用化學變化進行發明創造的結晶。

從1650年到1775年,在歐洲,隨著冶金工業的發展和實驗室經驗的積累,人們認為,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熱量放出的過程,可燃物放出燃素後成為灰燼。

1723年,德國哈雷大學醫學與藥理學教授施塔爾出版了教科書《化學基礎》。他繼承並發展了他的老師貝歇爾有關燃燒現象的解釋,形成了貫穿整個化學的完整、係統的理論。《化學基礎》成為“燃素學說”的代表作。

1775年前後,化學作為一門年輕的自然科學開始蓬勃發展。拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說,並且得出氧氣在空氣中的含量約為五分之一,開創了定量化學時期。這一時期建立了許多跨時代的化學基本定律,道爾頓提出了原子學說,把構成物質的最小微粒提升到原子。門捷列夫發明了化學元素周期表,把所發現的元素規律排列,便於日後的研究和發現,發展了有機結構理論。

所有這一切,都為現代化學的發展奠定了堅實的基礎。