1、靜,同學(xué)們好！,化學(xué)發(fā)展史,北方交通大學(xué)理學(xué)院化學(xué)所 程志明 E-mail： Tel： 51688497 2005.11,緒 論,化學(xué)是一門中心的、實(shí)用科學(xué),1.為人類生存提供物質(zhì)基礎(chǔ)； 2.在相關(guān)學(xué)科的發(fā)展中起牽頭作用； 牽動(dòng)其他學(xué)科向分子層次發(fā)展 化學(xué)研究帶動(dòng)其它學(xué)科過程的研究 帶動(dòng)材料科學(xué)的發(fā)展； 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法推動(dòng)其它學(xué)科在分子層次上觀察和測(cè)定物質(zhì)的變化過程。,一、化學(xué)的地位與作用,二、化學(xué)發(fā)展特點(diǎn) 1方向總是不斷變化，每個(gè)時(shí)代各不相同。,化學(xué)發(fā)展四個(gè)時(shí)期,化學(xué)的萌芽時(shí)期,煉丹和醫(yī)藥化學(xué)時(shí)期,近代化學(xué)發(fā)展時(shí)期,現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展時(shí)期,細(xì)分： 實(shí)用和手工藝化學(xué)時(shí)期； 煉金術(shù)時(shí)期； 醫(yī)藥化學(xué)時(shí)期；

2、 燃素說時(shí)期； 分析化學(xué)和氣體化學(xué)時(shí)期； 化學(xué)革命時(shí)期； 原子-分子學(xué)說形成時(shí)期； 有機(jī)化學(xué)誕生和發(fā)展時(shí)期； 物理化學(xué)時(shí)期 其他等等。,2發(fā)展過程的不平衡性,原因：各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響,例如：18世紀(jì)末，法國,19世紀(jì)，英國,10月革命后，蘇聯(lián),1949年后，中國,1.古代的化學(xué)知識(shí)和自然觀 2.金丹術(shù)時(shí)期 3.近代化學(xué)的孕育 4.近代化學(xué)的創(chuàng)建 5.電化學(xué)的興起 6.近代無機(jī)化學(xué)的發(fā)展 7.近代有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展 8.物理化學(xué)的建立和發(fā)展 9.核化學(xué)的發(fā)展 10.現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展,三 教學(xué)內(nèi)容,四、開化學(xué)發(fā)展史的目的,1了解化學(xué)的發(fā)展過程,2了解化學(xué)家的思維方法和實(shí)驗(yàn)方法，提高自己的綜合思

3、考能力和創(chuàng)新能力,3樹立辯證的唯物主義世界觀,四、教學(xué)參考書,1化學(xué)發(fā)展簡史,科學(xué)出版社, 1980, 周嘉華等 2科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)出版社, 1982, 周嘉華 3化學(xué)史簡明教程，郭保章，北京師范大學(xué)出版社，1985 4 化學(xué)通史，趙匡華，高等教育出版社，1990,第一章 古代的化學(xué)知識(shí)和自然觀,第一節(jié) 古代的化學(xué)知識(shí),一、火的使用,100多萬年前，人類開始使用火 云南元謀縣 非洲肯尼亞的切蘇瓦尼亞 人類用火遺跡,二、陶器的制造,2.陶制容器可以貯水，人工灌溉，利于農(nóng)業(yè)發(fā)展。 3.用陶坯和磚瓦造的房子牢固，利于人類生活的安定。 4.陶器為金屬冶煉和鑄造準(zhǔn)備了技術(shù)條件。 5.標(biāo)志著人類制造和

4、使用機(jī)械的開始。,陶器的發(fā)明,意義： 1.用陶制容器煮食，利于人體吸收，提高人的體質(zhì)和智能。,早期陶器的發(fā)展階段 1.紅陶 粘土在氧化焰中焙燒后，F(xiàn)e2O3呈現(xiàn)紅色。 2.彩陶 紅陶器上進(jìn)行彩繪裝飾，成為彩陶。 紅褐色條紋赤鐵礦粉著色； 黑褐色條紋鐵錳礦粉著色； 白色條紋硅酸鋁礦粉（白土）著色。,3.黑陶或灰陶 原料粘土，色澤黑灰或?yàn)鹾?。如在坯體中摻進(jìn)去細(xì)石英砂，稱為“灰陶”。 黑陶器內(nèi)外通體黑灰另一個(gè)重要原因：陶坯中的氧化鐵在還原氣氛中生成Fe3O4所造成的。 4.白陶 原料白色粘土，主要成份：硅酸鋁，Al2O3含量高，達(dá)3040%，F(xiàn)e2O3低。 白陶質(zhì)地堅(jiān)硬、壁薄，而且常有印紋裝飾，較紅

5、陶的彩繪更美觀。,5.硬陶 硬陶的胎質(zhì)比一般泥質(zhì)或夾砂質(zhì)陶器細(xì)膩、堅(jiān)硬。其中SiO2較紅陶要高，CaO、MgO較低，因此燒成溫度較高，以至有深度的燒結(jié)現(xiàn)象，所以質(zhì)硬不裂。 6.釉陶 胎骨原料與硬陶相近，但在掛陶衣的粘土漿中摻加了一些石灰石、方解石、草木灰等堿性物質(zhì)。這層陶衣的熔點(diǎn)很降低，在1000焙燒的過程中陶器表面形成了層玻璃狀物質(zhì)，這就是最早的石灰釉，稱為原始釉陶。,青釉； 鉛釉 以黃丹(PbO)、鉛粉2PbCO3Pb(OH)2作為基本的助熔劑（約700左右開始熔化），它一直是我國傳統(tǒng)的低溫釉。 著色劑：銅和鐵（兩漢時(shí)期）。陶釉若在氧化氣氛中燒成，Cu(II)使釉呈深綠色，F(xiàn)e(III)使

6、釉呈深黃色或棕紅色。 銅綠釉，美如翡翠，清澈透明，平整光滑，是我國陶瓷史上開放出的一枝瑰麗花朵。,唐三彩 一種施以多種釉色的陶器制品。 白色粘土為胎，釉彩有黃、深綠、淺綠、翠綠、褐、赭黑、藍(lán)、白、紫等多色。 白、綠、黃三色為基色，所以人們習(xí)慣地稱它為“三彩”。,唐三彩 唐三彩使用低溫鉛釉，約在800的溫度下燒成 綠釉：用氧化銅類礦石(孔雀石、藍(lán)銅礦)著色 黃釉和褐色釉：赭石(主要成分是Fe2O3)著色； 藍(lán)色釉：鈷土(含鈷軟錳礦)著色的； 黑色釉：鐵錳礦粉(Fe2O3與MnO)著色的； 白色釉：無色透明釉覆蓋在化妝白土上所造成的效果。 唐三彩采用二次燒成工藝，即先燒好白色素胎，再施鉛釉。,古埃

7、及：公元前40005000年制造了陶器,紅陶,灰陶,用石墨磨擦表面,粘土坯中摻加了大量赤鐵礦粉，燒成后呈現(xiàn)瑰麗紅色，質(zhì)地相當(dāng)堅(jiān)硬。,公元前4000年時(shí)，制陶業(yè)是兩河流域及地中海西岸的主要手工業(yè)，生產(chǎn)的黃、紅及褐色的陶器，大多數(shù)有單柄或雙柄。 公元前3000年前，生產(chǎn)出帶釉的陶輪，且使用了原始機(jī)械。這種陶輪大概后來傳入了埃及、希臘、印度。,7.瓷器 中國 原始瓷器與釉陶的區(qū)別： 胎體的原料成分接近于瓷土，F(xiàn)e3%，故胎色灰白，質(zhì)地細(xì)膩堅(jiān)硬，燒成溫度達(dá)1100以上，胎體基本燒結(jié)，斷面微閃貝殼光澤，吸水性較弱。,東漢，原始瓷器,真正瓷器,唐，白瓷,中國瓷器的傳播,7世紀(jì)，盛唐,海上,絲綢之路,公元九

8、世紀(jì),十五世紀(jì)后半葉,三、玻璃的發(fā)明 說法一：敘利亞與黎巴嫩沿海一帶水手發(fā)明 說法二：埃及人和陶工發(fā)明 公元1370年左右，埃及已經(jīng)大規(guī)模制造玻璃。 公元五世紀(jì)，印度人有發(fā)達(dá)玻璃制造業(yè)，可能是從羅馬人那里學(xué)來的。 中國 古玻璃自成獨(dú)立發(fā)展體系。 19541974年，河南、陜西、山東先后都從西周或先周的墓葬中發(fā)現(xiàn)了數(shù)量不等的玻璃管珠。 至唐代，開始用硼砂制作玻璃。10世紀(jì)時(shí)，西藏硼砂輸入阿拉伯世界，在那里生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)坡璃。,四、古代的金屬冶煉 1.銅與青銅的冶煉 世界冶煉金屬的歷史上，銅先于鐵。 原因 ： 在自然界有天然銅，幾乎無天然鐵； 銅礦石比鐵礦石容易察覺和識(shí)別； 在古代的技術(shù)條件下，煉銅比

9、煉鐵容易。 公元前3000年，西亞和東南歐的廣大地區(qū)，普遍掌握了煉銅技術(shù) 。, 紅銅 紅銅質(zhì)軟，不適合造工具，也不適合制作兵器。 青銅 銅與錫或鉛的合金或它們的三元合金 中國青銅器 商代前期的大型青銅器很粗陋，外壁厚，形制多模仿陶器，花紋多為線條的獸面紋。 青銅器制造在殷商及西周初期達(dá)到了鼎盛時(shí)代。這時(shí)期，青銅除了鑄造禮器、明器、青銅農(nóng)具外，主要制造兵器。, 西方青銅時(shí)代 早期（公元前3000年前） 青銅中含錫僅在13，錫大概來自銅礦石中夾雜的錫礦石，同時(shí)往往還有砷。 中期(公元前3000年后) 青銅器中的含錫在710左右，但不含其它金屬成分。 晚期 二氧化錫摻入銅礦石中制造青銅。青銅器中還出

10、現(xiàn)了鉛的成分，錫的含量穩(wěn)定在10%左右。,2.鐵與鋼的冶煉 西方 鐵器時(shí)代最早是在安鈉脫利亞地區(qū)開始的。大約在公元前2000年，那里人就已經(jīng)開始使用鐵器了。據(jù)冶金史家的分析，在冶煉銅礦石時(shí)已使用氧化鐵為助熔劑，可能在爐的底部還原一些鐵來，從而在爐底出現(xiàn)的許多熔渣和可鍛的鐵。,公元前1000年左右，冶鐵業(yè)普遍發(fā)展起來，人類完全過渡到鐵器時(shí)代。,古波斯人煉鐵圖, 塊煉鐵（或叫固態(tài)鐵） 約1200，鐵礦石用木碳還原，生成的鐵與渣和未燒完的木炭屑攪混在一起，呈團(tuán)塊狀，然后不斷趁熱錘打，擠出其中的夾雜物。把小鐵塊鍛接起來，鍛打成型，制造器物。主要作匕首的刀體。 生鐵（鑄鐵） 鐵中炭、硫和磷量較高。熔點(diǎn)低

11、，只有1150，但質(zhì)硬性脆，經(jīng)不起錘打，不宜做兵器。 兩河流域國家到了公元前八世紀(jì)時(shí)治鐵業(yè)達(dá)到了興旺時(shí)代。, 中國 中國的冶鐵技術(shù)開始于春秋戰(zhàn)國中后期，比歐洲早1000多年。, 白口鐵 白口鐵發(fā)展最早，鐵中的碳以碳化鐵形態(tài)存在，質(zhì)硬而脆，斷口呈亮白色，故稱“白口”。 優(yōu)點(diǎn)：耐磨，適合于鑄造犁之類的農(nóng)具。,中國古代煉鐵, 灰口鐵 含硅較高，硅能促使鐵中的碳石墨化，生成小塊石墨片，而基體變成含碳低的鐵，這就使它的脆性大為降低。 優(yōu)點(diǎn)：鑄造性能較好，凝固收縮小，適于鑄造各種器物。由于灰口鐵中夾雜有石墨片，具有潤滑作用，適合作軸承材料。 麻口鐵 性能介于白口鐵和灰口鐵之間。, 韌性鑄鐵 韌性鑄鐵是將白

12、口鐵加熱、保溫，緩慢冷卻使炭以團(tuán)絮狀石墨析出，而基體則相當(dāng)于低炭鋼或中炭鋼，這種過程即“退火”。 戰(zhàn)國中晚期以及兩漢至魏晉南北朝期間，韌性鑄鐵技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展。它們主要用于農(nóng)具方面，它對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展起過積極的作用。, 鋼 中國在春秋晚期初步學(xué)會(huì)制鋼，到戰(zhàn)國時(shí)期煉鋼技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造兵器和工具。 中國最早的鋼是以塊煉鐵為原料，在炭火中加熱滲炭而成。 炒鋼 發(fā)明于西漢后期 生鐵加熱熔化后，在熔池中加以攪拌，借助空氣把生鐵中所含的炭部分氧化掉。,在古代尚缺乏檢驗(yàn)方法的條件下，炒鋼中的炭往往是“一炒到底”，把生鐵炒成了熟鐵，然后再經(jīng)百煉滲炭而成優(yōu)質(zhì)鋼，歷代名劍、寶刀多是用這類百煉鋼鍛成的。 團(tuán)鋼 生鐵與熟鐵配合在一起加熱，生鐵先熔化滲入熟鐵中，使熟鐵中碳分升高。,3.銀與鉛的冶煉 自然銀在自然界中主要以硫化物（輝銀礦）與鉛礦共生。 在冶煉時(shí)，銀與鉛一起被還原出來，成為合金