1.1、化學的前奏 1.人類文明的起點——火的利用 在幾百萬年以前，人類過著極其簡單的原始生活，靠狩獵為生，吃的是生肉和野果。根據考古學家的考證，至少在距今50萬年以前，可以找到人類用火的證據，即北京周口店北京猿人生活過的地方發現了經火燒過的動物骨骼化石。 有了火，原始人從此告別了茹毛飲血的生活。吃了熟食后人類增進了健康，智力也有所發展，提高了生存能力。 后來，人們又學會了摩擦生火和鉆木取火，這樣，火就可以隨身攜帶了。于是，人們不再是火種的看管者，而成了能夠駕馭火的造火者。 火是人類用來發明工具和創造財富的武器，利用火能夠產生各種各樣化學反應這個特點，人類開始了制陶、冶金、釀造等工藝，進入了廣闊的生產、生活天地。 2.歷史悠久的工藝——制陶 陶器是什么時候產生的，已很難考證。對陶器的由來，說法不一，有人推測：人類最原始的生活用容器是用樹枝編成的，為了使它耐火和致密無縫，往往在容器的內外抹上一層粘土。這些容器在使用過程中，偶爾會被火燒著，其中的樹枝都被燒掉了，但粘土不會著火，不但仍舊保留下來，而且變得更堅硬，比火燒前更好用。這一偶然事件卻給人們很大啟發。后來，人們干脆不再用樹枝做骨架，開始有意識地將粘土搗碎。用水調和，揉捏到很軟的程度，再塑造成各種形狀，放在太陽光底下曬干，最后架在篝火上燒制成最初的陶器。 大約距今1萬年以前，中國開始出現燒制陶器的窯，成為最早生產陶器的國家。陶器的發明，在制造技術上是一個重大的突破。制陶過程改變了粘土的性質，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣、氧化鎂等在燒制過程中發生了一系列的化學變化，使陶器具備了防水耐用的優良性質。因此陶器不但有新的技術意義，而且有新的經濟意義。它使人們處理食物時增添了蒸煮的辦法。陶制的紡輪、陶刀、陶銼等工具也在生產中發揮了重要的作用；同時陶制儲存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成為人類生活和生產的必需品，特別是定居下來從事農業生產的人們更是離不開陶器。 3.冶金化學的興起 在新石器時代后期，人類開始使用金屬代替石器制造工具。使用得最多的是紅銅。但這種天然資源畢竟有限，于是，產生了從礦石冶煉金屬的冶金學。最先冶煉的是銅礦，約公元前3800年，伊朗就開始將銅礦石（孔雀石）和木炭混合在一起加熱，得到了金屬銅。純銅的質地比較軟，用它制造的工具和兵器的質量都不夠好。在此基礎上改進后，便出現了青銅器。 到了公元前3O00年～公元前2500年，除了冶煉銅以外，又煉出了錫和鉛兩種金屬。往純銅中摻入錫，可使銅的熔點降低到800℃左右，這樣一來，鑄造起來就比較容易了。銅和錫的合金稱為青銅（有時也含有鉛），它的硬度高，適合制造生產工具。青銅做的兵器，硬而鋒利，青銅做的生產工具也遠比紅銅好，還出現了青銅鑄造的銅幣。中國在鑄造青銅器上有過很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一種禮器，是世界上最大的出土青銅器。又如戰國時的編鐘，稱得上古代在音樂上的偉大創造。因此，青銅器的出現，推動了當時農業、兵器、金融、藝術等方面的發展，把社會文明向前推進了一步。 世界上最早煉鐵和使用鐵的國家是中國、埃及和印度，中國在春秋時代晚期（公元前6世紀）已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時候用木炭煉鐵，木炭不完全燃燒產生的一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵還原為金屬鐵。鐵被廣泛用于制造犁鏵、鐵镈（一種鋤草工具）、鐵錛等農具以及鐵鼎等器物，當然也用于制造兵器。到了公元前8世紀～公元前7世紀，歐洲等才相繼進入了鐵器時代。由于鐵比青銅更堅硬，煉鐵的原料也遠比銅礦豐富，在絕大部分地方，鐵器代替了青銅器。 4.中國的重大貢獻——火藥和造紙 黑火藥是中國古代四大發明之一。為什么要把它叫做“黑火藥”呢？這還要從它所用的原料談起。火藥的三種原料是硫黃、硝石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火藥也是黑色的，叫黑火藥。火藥的性質是容易著火，因此可以和火聯系起來，但是這個“藥”字又怎樣理解呢？原來，硫磺和硝石在古代都是治病用的藥，因此，黑火藥便可理解為黑色的會著火的藥。 火藥的發明與中國西漢時期的煉丹術有關，煉丹的目的是尋求長生不老的藥，在煉丹的原料中，就有硫磺和硝石，煉丹的方法是把硫黃和硝石放在煉丹爐中，長時間地用火煉制。在許多次煉丹過程中，曾出現過一次又一次地著火和爆炸現象，經過這樣多次試驗終于找到了配制火藥的方法。 黑火藥發明以后就與煉丹脫離了關系，一直被用在軍事上。古代人打仗，近距離時用刀槍，遠距離時用弓箭。有了黑火藥以后，從宋朝開始，便出現了各種新式武器，例如用弓發射的火藥包。火藥包有火球和火蒺藜兩種，用火將藥線點著，把火藥包拋出去，利用燃燒和爆炸殺傷對方。 大約在公元8世紀，中國的煉丹術傳到了阿拉伯，火藥的配制方法也傳了過去，后來又傳到了歐洲。這樣，中國的火藥成了現代炸藥的“老祖宗”。這是中國的偉大發明之一。 紙是人類保存知識和傳播文化的工具，是中華民族對人類文明的重大貢獻。在使用植物纖維制造的紙以前，中國古代傳播文字的方法主要有：在甲骨（烏龜的腹甲和牛骨）上刻字，即所謂的甲骨文；甲骨數量有限，后來改在竹簡或木簡上刻字。可是，孔子寫的《論語》所用的竹簡之多，份量之重是可想而知的；另外，用絲織成帛,也可以用來寫字，但大量生產帛卻是難以做到的。最后才有了用植物纖維制造的紙，一直流傳到今天。 1957年5月，中國考古工作者在陜西省西安市灞橋的一座古代墓葬中發現一些米黃色的古紙。經鑒定這種紙主要由大麻纖維制造，其年代不會晚于漢武帝（公元前156年～公元前87年），這是現存的世界上最早的植物纖維紙。 提起紙的發明，人們都會想起蔡倫。他是漢和帝時的中常侍。他看到當時寫字用的竹簡太笨重，便總結了前人造紙的經驗，帶領工匠用樹皮、麻頭、破布、破魚網等做原料，先把它們剪碎或切斷，放在水里長時間浸泡，再搗爛成為漿狀物，然后在席子上攤成薄片，放在太陽底下曬干，便制成了紙。它質薄體輕，適合寫字，很受歡迎。 造紙是一個極其復雜的化學工藝，它是廣大勞動人民智慧的產物。實際上，蔡倫之前已經有紙了，因此，蔡倫只能算是造紙工藝的改良者。 5.煉丹術與煉金術 當封建社會發展到一定的階段，生產力有了較大提高的時候，統治階級對物質享受的要求也越來越高，皇帝和貴族自然而然地產生了兩種奢望：第一是希望掌握更多的財富，供他們享樂；第二，當他們有了巨大的財富以后，總希望永遠享用下去。于是，便有了長生不老的愿望。例如，秦始皇統一中國以后，便迫不及待地尋求長生不老藥，不但讓徐福等人出海尋找，還召集了一大幫方士（煉丹家）日日夜夜為他煉制丹砂——長生不老藥。 煉金家想要點石成金（即用人工方法制造金銀），他們認為，可以通過某種手段把銅、鉛、錫、鐵等賤金屬轉變為金、銀等貴金屬。像希臘的煉金家就把銅、鉛、錫、鐵熔化成一種合金，然后把它放入多硫化鈣溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一層硫化錫，它的顏色酷似黃金（現在，金黃色的硫比錫被稱為金粉，可用做古建筑等的金色涂料）。這樣，煉金家主觀地認為“黃金”已經煉成了。實際上，這種僅從表面顏色而不從本質來判斷物質變化的方法，是自欺欺人。他們從未達到過“點石成金”的目的。 虔誠的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達到，但是他們辛勤的勞動并沒有完全白費。他們長年累月置身在被毒氣、煙塵籠罩的簡陋的“化學實驗室”中，應該說是第一批專心致志地探索化學科學奧秘的“化學家”。他們為化學學科的建立積累了相當豐富的經驗和失敗的教訓，甚至總結出一些化學反應的現律。例如中國煉丹家葛洪從煉丹實踐中提出：“丹砂（硫化汞）燒之成水銀，積變（把硫和水銀二者放在一起）又還成（變成）丹砂；”這是一種化學變化規律的總結，即“物質之間可以用人工的方法互相轉變”。 煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學實驗，必定需要大批實驗器具，于是，他們發明了蒸餾器、熔化爐、加熱鍋、燒杯及過濾裝置等。他們還根據當時的需要，制造出很多化學藥劑、有用的合金或治病的藥，其中很多都是今天常用的酸、堿和鹽。為了把試驗的方法和經過記錄下來，他們還創造了許多技術名詞，寫下了許多著作。正是這些理論、化學實驗方法、化學儀器以及煉丹、煉金著作，開挖了化學這門科學的先河。 從這些史實可見，煉丹家和煉金家對化學的興起和發展是有功績的，后世之人決不能因為他們“追求長生不老和點石成金”而嘲弄他們，應該把他們敬為開拓化學科學的先驅。因此，在英語中化學家(chemist)與煉金家(alchemist)兩個名詞極為相近，其真正的含義是“化學源于煉金術”。 1.2創建近代化學理論——探索物質結構 世界是由物質構成的，但是，物質又是由什么組成的呢？最早嘗試解答這個問題的是我國商朝末年的西伯昌（約公元前1140年），他認為：“易有太極，易生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦。”以陰陽八卦來解釋物質的組成。 約公元前1400年，西方的自然哲學提出了物質結構的思想。希臘的泰立斯認為水是萬物之母；黑拉克里特斯認為，萬物是由火生成的；亞里士多德在《發生和消滅》一書中論證物質構造時，以四種“原性”作為自然界最原始的性質，它們是熱、冷、干、濕，把它們成對地組合起來，便形成了四種“元素”，即火、氣、水、土，然后構成了各種物質。 上面這些論證都未能觸及物質結構的本質。在化學發展的歷史上，是英國的波義耳第一次給元素下了一個明確的定義。他指出：“元素是構成物質的基本，它可以與其他元素相結合，形成化合物。但是，如果把元素從化合物中分離出來以后，它便不能再被分解為任何比它更簡單的東西了。” 波義耳還主張，不應該單純把化學看作是一種制造金屬、藥物等從事工藝的經驗性技藝，而應把它看成一門科學。因此，波義耳被認為是將化學確立為科學的人。 人類對物質結構的認識是永無止境的，物質是由元素構成的，那么，元素又是由什么構成的呢？1803年，英國化學家道爾頓創立的原子學說進一步解答了這個問題。 原子學說的主要內容有三點：1.一切元素都是由不能再分割和不能毀滅的微粒所組成，這種微粒稱為原子；2.同一種元素的原子的性質和質量都相同，不同元素的原子的性質和質量不同；3.一定數目的兩種不同元素化合以后，便形成化合物。 原子學說成功地解釋了不少化學現象。隨后意大利化學家阿伏加德羅又于1811年提出了分子學說，進一步補充和發展了道爾頓的原子學說。他認為，許多物質往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在，例如氧氣是以兩個氧原子組成的氧分子，而化合物實際上都是分子。從此以后，化學由宏觀進入到微觀的層次，使化學研究建立在原子和分子水平的基礎上。 1.3現代化學的興起 19世紀末，物理學上出現了三大發現，即X射線、放射性和電子。這些新發現猛烈地沖擊了道爾頓關于原子不可分割的觀念，從而打開了原子和原子核內部結構的大門，揭露了微觀世界中更深層次的奧秘。 熱力學等物理學理論引入化學以后，利用化學平衡和反應速率的概念，可以判斷化學反應中物質轉化的方向和條件，從而開始建立了物理化學，把化學從理論上提高到了一個新的水平。 在量子力學建立的基礎上發展起來的化學鍵（分子中原子之間的結合力）理論，使人類進一步了解了分子結構與性能的關系，大大地促進了化學與材料科學的聯系，為發展材料科學提供了理論依據。 化學與社會的關系也日益密切。化學家們運用化學的觀點來觀察和思考社會問題，用化學的知識來分析和解決社會問題，例如能源危機、糧食問題、環境污染等。 化學與其他學科的相互交叉與滲透，產生了很多邊緣學科，如生物化學、地球化學、宇宙化學、海洋化學、大氣化學等等，使得生物、電子、航天、激光、地質、海洋等科學技術迅猛發展。 化學也為人類的衣、食、住、行提供了數不清的物質保證，在改善人民生活，提高人類的健康水平方面作出了應有的貢獻。 現代化學的興起使化學從無機化學和有機化學的基礎上，發展成為多分支學科的科學，開始建立了以無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和高分子化學為分支學科的化學學科。化學家這位“分子建筑師”將運用善變之手，為全人類創造今日之大廈、明日之環宇。

標簽：簡史化學內容