現(xiàn)行人教社高中化學必修一緒言.doc

緒 言 化學人類進步的關鍵 化學研究的對象是自然界中的各種各樣的物質。從浩瀚的宇宙和地球上的各種物質，到人類無法用肉眼看到的分子、原子，都是我們要觀察、了解和認識的對象。隨著科學技術的發(fā)展，人們已能通過先進的科學儀器觀察一些物質的原子排列狀況。1990年前后，美國等少數(shù)國家首先在269的低溫下移動了原子。在1993年，中國科學院北京真空物理實驗室的研究人員，在常溫下以超真空掃描隧道顯微鏡為手段，通過用探針撥出硅晶體表面的硅原子的方法，在硅晶體的表面形成了一定規(guī)整的圖形。這種在晶體表面開展的操縱原子的研究，達到了世界水平。上圖中的“中國”兩字就是這樣形成，并經(jīng)放大約180萬倍在計算機屏幕上顯示出來的。這兩個字的“筆畫”寬度約2nm，是目前已知的最小的漢字。化學成為一門獨立學科的時間雖然不長，但化學作為一種實用的技術，早在史前時期就得到了具體的應用，如用火燒制陶器等?；瘜W的發(fā)展經(jīng)歷了古代、近代和現(xiàn)代等不同的時期。銅、鐵等金屬以及合金的冶煉、酒的釀造等都是化學的早期成就。煤、石油、天然氣等化石燃料的開采和利用、造紙術的發(fā)明和發(fā)展等，對人類社會的進步都發(fā)揮了重要的作用。藥物化學的興起和冶金化學的廣泛探究，則為近代化學的誕生和發(fā)展奠定了良好的基礎。原子分子學說的建立，是近代化學發(fā)展的里程碑。在近代化學發(fā)展的歷程中，人們相繼發(fā)現(xiàn)了大量的元素，同時也揭示了物質世界的一項根本性的規(guī)律元素周期律。從原子的核模型的建立、高度準確的光譜實驗數(shù)據(jù)的獲得、輻射實驗現(xiàn)象，以及光電效應的發(fā)現(xiàn)等基礎上建立起來的現(xiàn)代物質結構理論，使人們能夠深入地、科學地認識物質內部的奧秘，以及微觀粒子的運動規(guī)律，這將使對物質的研究提高到了原子、分子水平的微觀領域。同時，化學與其他學科之間的相互滲透，使化學所涉及的領域越來越廣，掃描隧道顯微鏡（圖1）的研制成功，使人們能夠清楚地觀察到原子的圖像和動態(tài)的化學變化。交叉分子束實驗則可以使人們詳細地研究化學反應的微觀機理。我國是世界四大文明古國之一，在化學發(fā)展史上也有極其輝煌的業(yè)績。冶金、陶瓷、釀造、造紙、火藥等都是在世界上發(fā)明和應用得比較早的國家。如商代的司母戊鼎是目前已知的最大的古青銅器（圖2）；1972年在河北出土的商代鐵刃青銅鉞是我國目前發(fā)現(xiàn)的最早的鐵器。在我國古代的一些書籍中很早就有關于化學的記載。著名醫(yī)藥學家李時珍的巨著本草綱目（公元1596年）中，還記載了許多有關化學鑒定的試驗方法。中華人民共和國建立以后，我國的化學和化學工業(yè)，以及在化學基礎理論研究方面，都取得了長足的進步。在1965年，我國的科學工作者在世界上第一次用化學方法合成了具有生物活性的蛋白質結晶牛胰島素（圖3），到了20世紀80年代，又在世界上首次用人工方法合成了一種具有與天然分子相同的化學結構和完整生物活性的核糖核酸，使人類在揭開生命奧秘的歷程中又向前邁進了一大步。此外，還人工合成了許多結構復雜的天然有機化合物，如葉綠素（圖4）、血紅素、維生素B12，以及一些特效藥物等。從這些事例中可以看出，我國的化學研究技術和有關生產水平與世界先進水平之間的差距正在不斷地縮小?；瘜W的科學成就和所提供的大量物質，是人類物質文明和精神文明的基礎，促使人們的生活更加美好。為繼續(xù)不斷地改善人類的生活，我們需要進一步探討化學應怎樣發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢。人類很早就開始使用材料，從石器時代到現(xiàn)代，人類所使用的材料不斷地發(fā)生變化，材料的種類越來越多，用途也越來越廣。我們對于材料的認識，應該包括為人類社會所需要并能用于制造有用器物的物質這兩層涵義。也就是說，并不是所有的物質都可以稱為材料。材料按其化學組成或狀態(tài)、性質、效應、用途等可以分為若干類。例如，陶瓷屬于非金屬材料；合金屬于金屬材料；橡膠、化纖等屬于有機高分子材料。此外，還有復合材料和結構材料等。歷史的發(fā)展表明：沒有新材料的出現(xiàn)，就沒有工業(yè)的進步和大量新產品的涌現(xiàn)。因此，許多科學家都認為新材料是高技術的突破口，只有更快更好地開發(fā)和應用具有特殊性能的新材料，才能擁有更強大的經(jīng)濟優(yōu)勢和技術潛力?；瘜W不僅在一般材料的研究、生產和應用中發(fā)揮了巨大的作用，而且在研制具有特殊性能的新材料方面也會繼續(xù)發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢。總起來講，適應科技迅猛發(fā)展所需的諸如耐腐蝕、耐高溫、耐輻射、耐磨損的結構材料，以及敏感、記錄、半導體、光導纖維、液晶高分子等信息材料和超導體、離子交換樹脂與交換膜等高功能材料，它們的制取都是化學需要進一步研究的重要課題。位于北京周口店的北京猿人遺址中的炭層，表明人類使用能源的歷史已非常久遠。人類社會的發(fā)展與能源消費的增長是密切相關的，我們現(xiàn)在使用的能源主要來自化石燃料煤、石油和天然氣等，但化石燃料是一種不可再生，并且儲藏量有限的能源，而且在開采和燃燒過程中還會對自然環(huán)境造成污染。為了更好地解決能源問題，人們一方面在研究如何提高燃料的燃燒效率，另一方面也在尋找新的能源。這些都離不開化學工作者的努力。例如，核能和太陽能的發(fā)電裝置離不開特殊材料的研制；用氫作為能源需要考慮貯氫材料和如何廉價得到氫，等等。環(huán)境問題是當今世界各國都非常關注的問題。在世界人口不斷增長、生產不斷發(fā)展、人民生活水平不斷提高的過程中，由于對環(huán)境與生產發(fā)展的關系協(xié)調不夠，以及對廢棄物處理不當，使環(huán)境受到了不同程度的破壞，如土地的沙漠化、水資源危機、酸雨、臭氧層的破壞、有毒化學品的污染等。因此，保護環(huán)境已成為當前和未來的一項全球性的重大課題，也是我國的一項基本國策。在這些關系到國計民生的環(huán)境問題中，化學工作者是大有作為的。因為污染問題的解決最終還得靠化學等方法。有的專家提出，如果對燃燒產物，如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合，使之變成CH4、CH3OH、NH3等（圖5），不僅可以消除對大氣的污染，還可以節(jié)約燃料，緩解能源危機。對健康的關注也是人類面對的重要課題。我們知道，一切生命過程說到底都是靠化學反應來完成的，因此，用以保證人體健康的營養(yǎng)、藥物的研究、人體中的元素對人體生理作用的研究，以及揭開生命的奧秘等，都離不開化學。因此，如何在這些方面正確地運用化學知識就成為調節(jié)生命活動和提高人體素質的重要手段。此外，在資源的合理開發(fā)和利用、提高農作物的產量，以及癌癥治療的研究等方面，化學也都扮演著極其重要的角色。綜上所述，我們不難看出，在材料、能源、環(huán)境、生命科學等方面研究，以及在我們的日常生活中，化學所起的作用是其他學科所無法替代的?；瘜W對于我們如此重要，這就要求我們必須掌握一定的化學知識。在初中，我們學習了氧氣、氫氣、碳、鐵和一些常見的酸、堿、鹽的基礎知識和某些基本技能，并具備了初步解釋和解決一些簡單化學問題的能力。為了適應未來社會的需要，在高中階段，我們仍需要繼續(xù)學習化學，提高自己的科學素質，為今后進一步學習和參加社會主義建設打好基礎。在高中學習化學時，我們不僅要像初中學習化學那樣，注重化學實驗的作用，掌握有關化學基礎知識和基本技能，還要重視訓練科學方法，這對于培養(yǎng)我們的科學態(tài)度，提高分析問題和解決問題的能力是很有幫助的。在學習時，我們還必須緊密聯(lián)系社會、生活、生產等實際，要細心觀察，以發(fā)現(xiàn)和提出問題。除了學好教科書中的內容以外，還應多閱讀一些課外書籍和資料，以獲得更多的知識，培養(yǎng)自學能力，使自己成為具有較高素質的現(xiàn)代社會的公民，為實現(xiàn)祖國社會主義現(xiàn)代化建設的宏偉目標貢獻自己的力量。討論你如何理解“化學人類進步的關鍵”這句話？ 閱讀材料是社會發(fā)展和人類進步的一種標志 最早，人類使用的材料來源，主要是依靠天然產品。在經(jīng)過石器、青銅器、鐵器時代的漫長歷史過程后，在化學科學和冶金技術的推動下，冶煉出了許多新的金屬材料。合成化學和石油化工的發(fā)展，促進了以人工方法合成橡膠、塑料、纖維等一系列有機高分子材料的研究和生產。隨著生產的發(fā)展和社會的進步，人們又研制出了一大批新型無機非金屬材料?？茖W技術的進一步發(fā)展，對材料提出了越來越多的要求，特別是某些高新技術領域所需的材料，其性質和性能遠遠地超出了現(xiàn)有材料的范圍。在化學上，一種新的化合物的合成，它的特性和功能的發(fā)現(xiàn)和應用，往往可以導致一個新的科技領域的產生和一個新產業(yè)的興起，這不僅可以改變社會生活的狀況，而且可以創(chuàng)造極大的經(jīng)濟效益。例如，在1910年人工合成了磷化銦（InP）。隨著InP的合成，開發(fā)出了一系列的半導體材料，其影響一直延續(xù)到現(xiàn)在的信息產業(yè)。又如，20世紀60年代末，一種紅色熒光體（銪、硫、氧和釔的化合物）的開發(fā)和應用，推動了彩色電視機的發(fā)展，極大地豐富了人們的現(xiàn)代文化生活。材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，可以說，新材料的開發(fā)和