《化工工藝學(xué)》教案第一章學(xué)習(xí)資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善?；すに噷W(xué)教案第一章-第一章化工工藝學(xué)概論第一節(jié)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展簡史一、古代的化工生產(chǎn)技術(shù)和人們對工藝的認(rèn)識遠(yuǎn)古時代，人們需要各種生產(chǎn)用具、勞動工具以及對付動物和敵人的各種武器。為了盛載水或食物，人們用粘土制成了一種容器，但肯定漏水i由于火坑的啟示，經(jīng)過燒結(jié)試驗，把它變成不漏水的陶器。人們把天然的礦石燒煉出了銅、鐵、錫、鉛等，盡管并不知道它們后來在化學(xué)元素的周期表中排在什么位置上，但已經(jīng)能給他們命名，并知道其大體性能。金靄勞動工具的使用，使冶金業(yè)得到發(fā)展，人們把不同金屬一起熔鑄得到各種合金。把動物的支張變

2、成不會腐敗的皮革，可以裹身御寒，也可以當(dāng)成護(hù)身的盔甲。用植物漂染，從指甲到飾物到衣服。把糧食或其它植物霉變發(fā)酵釀出了酒、醬油、醋等生活用品。這樣人們在生活和勞動的實踐中逐步形成并認(rèn)識了物質(zhì)變化的知識。他們是人類最早的化工工程師，冶金、陶瓷、釀造、制革和漂染，成了人類早期的化學(xué)工業(yè)。盡管現(xiàn)代我們已經(jīng)把它們劃人冶金和輕工業(yè)的范疇，但從定義上看，仍然是人類早期的化工工藝。1陶瓷大約五六千年以前，在東方這塊土地上，遠(yuǎn)古的中國人無論生活在黃河流域、長江流域、青藏高原東部或海邊，都會用粘土燒制陶器，他們有選擇地選用當(dāng)?shù)氐哪嗤翞樵?。這些泥土通常含Si02較豐富，還有A1203和Fe203，南方人燒的陶器和

3、中原一帶人以及齊魯大地上燒的陶器不盡相同。幾千年后西方有些好奇的人或?qū)W者來到景德鎮(zhèn)，詢問當(dāng)?shù)厝嗣駸铺沾善鞯恼惩寥∽院翁?，人們隨手一指：“就是那個高山嶺上的土”，外國人把它寫成“Kaolin”，譯音為高嶺，或?qū)懗蒪olusalha，意為合金式的粘土或粘土合金或譯為色彩斑斕的土，或?qū)懗蒀hina。clay，干脆叫中國粘土。我們又翻回成漢語，叫“高嶺土”。后來人們對制陶的原料逐步提高了認(rèn)識，不是什么土都可以燒陶，而且有些地方已經(jīng)把粘土淘洗，去除一些Na20或A1203、03等金屬氧化物，使原料中的Si02含量富集，燒出更細(xì)膩的陶器，當(dāng)時稱為“白陶”，商代由貴族使用。對于反應(yīng)溫度，人們也有了認(rèn)識，盡

4、管當(dāng)時沒有測溫儀器，但他們憑火焰的顏色，知道利用還原焰，爐火純青”，以及根據(jù)燒制中陶坯的顏色來判斷?，F(xiàn)代人們已經(jīng)測出，當(dāng)時燒陶的溫度大約在8001000C。火焰達(dá)1000燒制的陶就相當(dāng)于粗瓷，又稱青瓷。為了達(dá)到這個溫度，古代的中國人改進(jìn)了反應(yīng)設(shè)備，制出各種各樣的高溫窯爐，用火焰和煙道氣加熱?，F(xiàn)在西安半坡村遺址中就有燒陶的土窯。隨著人們對制陶工藝的進(jìn)一步認(rèn)識和實踐，至少在商周時期中國人就制出了青瓷，在河南安陽、浙江紹興有許多商周時代瓷品出土。瓷和陶在原料精制、原料配比(一般粘土和含硅高的粘土或添加硅石石英、長石的配比)以及反應(yīng)溫度上均不相同，制瓷的原料中含Si02更多并去除大顆粒雜質(zhì)，粘土要破碎

5、篩分，或沉淀干燥，反應(yīng)溫度在11001300左右。這就必須改進(jìn)工藝和設(shè)備。至少在漢代，人們在瓷土的原料選擇上已有相當(dāng)豐富的工藝經(jīng)驗，瓷土中含的Fe在還原焰中變成FeO，隨著FeO含量的增加，顏色由淺變深，甚至成黑色，因此一般控制FeO含量在l3之間。白瓷在漢晉間出現(xiàn)，白瓷主要含CaO，要求鐵的含量越少越好，對于原料的精加工要求更高，一般是篩選上好的長石和石英，添加到高嶺土中，對于高嶺土的質(zhì)地，也有了選擇?；すに噷υ系闹匾暿且粋€技術(shù)進(jìn)步。唐代的白瓷，其白度已達(dá)70度以上，與現(xiàn)代技術(shù)相近。河北、四川、浙江、江西、湖南都有很好的白瓷工業(yè)。彩色釉的發(fā)現(xiàn)，也是制陶瓷業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。除了原料配方之外，對

6、于窯爐的工藝改進(jìn)也各臻其妙，更加合理。到唐末時期，瓷窯有官方和民間之分，分布南北十多個省，他們燒出的瓷器各有特色，與窯爐結(jié)構(gòu)有關(guān)。南北朝至唐代，窯爐中為了使瓷坯受熱均勻，不至污染，就出現(xiàn)了許多形式的“窯具”，這些內(nèi)部構(gòu)件使窯爐的反應(yīng)特性變得佳妙，有些窯具一直沿用至今。宋代龍式窯爐火焰流速低，使溫度均勻，且充分利用熱量，而且反應(yīng)窯很大，一次可燒23萬件。也就是說，大約2000年前，中國人已完成了制陶工藝向制瓷工藝的進(jìn)步，工藝基本成熟。瓷器在唐末傳到西方，明清之際(17世紀(jì))在西方中國瓷器與黃金等價。到清初，外國人到中國考察學(xué)習(xí)；直至1709年德國人仿制中國瓷成功，1740年左右英法仿中國制瓷成功

7、2冶金在河南安陽殷墟的考古發(fā)掘中，30年代就發(fā)現(xiàn)了煉銅遺址，這是至少三千多年前的一個“化工廠”。大約3200年前生產(chǎn)的商代的大青銅鼎司母戊鼎，出土于河南安陽，重875kg，高133em，是由若干爐銅水燒鑄而成，所以老子稱“大器晚成”。當(dāng)然，人們在煉銅的同時，很容易煉出錫，經(jīng)過實踐把銅和錫做成合金，產(chǎn)生了“青銅。商代的青銅技術(shù)十分進(jìn)步。到戰(zhàn)國時，即公元前5世紀(jì)，有一本專著，叫考工記，記載了六種青銅的配方和它們的用途。當(dāng)時人們并不能測出它的硬度、韌度和撓度、斷裂強度等，但從實踐中得知，制造鐘、鼎大器Cu：Sn：6：1，制造斧頭為5：1，制造戈戟等武器為4：1，而制造刀劍是3：l，至于制造箭頭則為5

8、：2，用于制造銅鏡則為2：1，易磨拭。春秋時期中國人已會冶鐵，一種軟的鐵用于澆鑄，并可以煉出鐵的合金，即是鋼。當(dāng)時稱為百煉鋼，是用多次煅打而成。齊國有古冶子，到了戰(zhàn)國時吳國和韓國的鋼劍已十分有名，稱為“陸斷牛馬，水擊蛟龍，當(dāng)敵即斬”。至少在3500年前，出土的文物已經(jīng)證明中國人會煉鐵，人們雖然還不能把鐵澆鑄成器，但可以半熔化，反復(fù)煅打，嵌到銅武器上作為刃口。鐵的熔點高，煉合金鋼時，工藝上的關(guān)鍵問題是反應(yīng)溫度。吳國的干將，采用300人的人力鼓風(fēng)和上等好炭，用“百煉鋼”即鑄鐵柔化的方法制成合金寶劍。無論是煉銅、錫銅合金、鐵和鋼，原料及原料配比都是十分考究的。而爐溫關(guān)鍵在于鼓風(fēng)。到漢晉時期，已發(fā)明利

9、用水力進(jìn)行鼓風(fēng)，遠(yuǎn)勝于人力和動物。煉鋼的方法也改變了以往“百煉鋼”的工藝，而運用含碳高的生鐵先熔化，再灌澆到熟鐵上，使生鐵中的碳滲入到熟鐵中，提高熟鐵的硬度，再用牲畜尿淬火，牲畜尿含鹽，冷卻速度快于水。所以這時人們已掌握一定的淬火技術(shù)訣竅。唐宋時期，我國人民發(fā)明了濕法冶金技術(shù)，“用鐵鍛成薄片排置膽水槽中，浸漬數(shù)日，鐵片為膽水所薄，上生赤媒，括取人爐，三煉成銅、大率用鐵二斤四兩，得銅一斤”。煉鐵用的原料常為木炭，我國開發(fā)了用煤作為煉鐵原料的技術(shù)，這也是化工工藝學(xué)上能原料開發(fā)，在南北朝時的水經(jīng)注中已有記載。至于其它冶金技術(shù)，銅一鎳合金，砷白銅，我國在漢晉時就有記載。3造酒。現(xiàn)在我們知道下述方程式埃

10、及人在三千多年前會制啤酒，他們的化工工藝流程是：大麥=浸漬一堆積一浸漬一干燥一遮光存放一日光下照射一粉碎一面團(tuán)一烘焙(1天)(1天)(5h)這種原始啤酒叫ale，公元8世紀(jì)后，德國人在制啤酒過程中加一種香料叫蛇麻花，成了現(xiàn)代啤酒beer。這個時期制啤酒工藝已經(jīng)簡化為：an面粉一破壞一篩分一發(fā)酵。在啤酒出現(xiàn)之后不久，地中海國家開始釀葡萄酒。工藝更簡單，把葡萄用腳踩踏或榨出來發(fā)酵，但他們已經(jīng)試驗出在發(fā)酵中添加石灰以降低酸性，無疑是化工工藝的一個進(jìn)步。中國人釀酒至少在三四千年前，殷商時代宮中有“酒池”。古書記載“若作酒醴，爾惟曲襄”，蘗是麥子種萌發(fā)的芽。曲是我國人民發(fā)明的，用大麥、麩皮、大豆為培養(yǎng)基

11、，培養(yǎng)微生物，經(jīng)干燥保存在干寒地方，數(shù)年后仍可大量繁殖，使菌種長期保存。曲是將淀粉糖化和糖發(fā)哮酒化過程結(jié)合進(jìn)行，開創(chuàng)了制酒原料直接用淀粉而不是糖的新工藝。直到19世紀(jì)歐洲人才從中國學(xué)到這種曲，從中提取出一種毛霉，出現(xiàn)了工業(yè)酒精的淀粉發(fā)酵法。酒是澄清的，醴是苷米糟的甜酒，又叫醪糟酒。一般當(dāng)發(fā)酵液中乙醇濃度達(dá)lO12時，酵母的能力大大下降，到乙醇濃度接近20時，就不能繼續(xù)反應(yīng)。所以天然酒一般不超過12度或18度。要得到較高濃度的酒，必須蒸餾，用蒸餾的方法釀酒，是化工工藝開天辟地的進(jìn)步。蒸餾作為化工單元操作的出現(xiàn)是劃時代的。我國人民可能在商周時代就飲用較高濃度的酒，至少在中唐時期我國人民就會用蒸餾制

12、酒。有文獻(xiàn)記載，南宋時溫州人已用水蒸氣蒸餾制柑露。歐洲人在13世紀(jì)到16世紀(jì)，用于葡萄酒的蒸餾。二、近代化學(xué)工業(yè)的興起和行業(yè)的形成工業(yè)革命引發(fā)的化工工藝革命和化工行業(yè)形成真正意義上的化學(xué)工業(yè)的出現(xiàn)，應(yīng)在近代資產(chǎn)階級革命之后。機器的出現(xiàn)標(biāo)志著人類第二次工業(yè)革命的成功，而工業(yè)革命的突破口則是輕工業(yè)。資產(chǎn)階級在發(fā)展初期，急切需要投資少而獲利多并且希望資金周轉(zhuǎn)快，輕工業(yè)中的棉紡或麻紡工業(yè)、玻璃工業(yè)、造紙業(yè)、制革以及日用品化工(如肥皂等)等，都屬于這類可以優(yōu)先發(fā)展的工業(yè)。特別是棉紡織行業(yè)，在工業(yè)革命中起著帶頭和主導(dǎo)作用。作為這些行業(yè)的配套原料輔料，起先大多數(shù)依靠天然產(chǎn)物。當(dāng)這些天然產(chǎn)物不足以供應(yīng)時，就急

13、切需要人工合成它們。例如，紡織工業(yè)需要酸和堿，過去是用植物酸或酸牛奶一類，而堿則使用草木灰或用海藻燒成灰提取。當(dāng)紡織工業(yè)蓬勃發(fā)展，又大量向海外擴張時，酸和堿無論如何不能滿足需要，迫切希望在工業(yè)上能用硫黃(天然產(chǎn)物)或其它硫的化合物制成酸，用鹽或其它廉價物質(zhì)制出碳酸鈉。除了紡織業(yè)之外，諸如肥皂、造紙等也需要燒堿或純堿。紡織的印染、漂洗等需要大量的染料，天然的染料色彩不夠多，而且產(chǎn)量有限。在紡織業(yè)的刺激下，無機酸和無機堿的工藝相繼出現(xiàn)革命性成果逐步形成規(guī)模，乃至硫酸工業(yè)、純堿工業(yè)、燒堿工業(yè)和染料形成行業(yè)。由于工業(yè)革命需要生產(chǎn)大量的機器，勢必對鋼鐵和其它材料提出日益增加的需求。冶金工業(yè)的發(fā)展，使得人

14、們研究火焰溫度和燃料。使用煤可以獲得比木炭更多的熱值，煤的焦化使冶金工業(yè)出現(xiàn)新的飛躍，使煉焦成為一個行業(yè)。但煤焦化以后的大量廢棄物煤焦油也成為化學(xué)家和化工專家的一塊心病，他們千方百計想開發(fā)它的用途。而機器的防腐蝕以及防腐理論的發(fā)展，促使人們想用一層保護(hù)膜隔絕金屬和水、大氣的接觸，涂料尤其是金屬涂料應(yīng)運而生，終于形成新的產(chǎn)品。2純堿工業(yè)純堿學(xué)名碳酸鈉Na2C03，商品名稱為蘇打(Soda)。由于18世紀(jì)英法紡織工業(yè)和鋼鐵發(fā)展，原先從天然礦床開采已不能滿足需要，產(chǎn)量亟待提高。1775年法國科學(xué)院公開懸賞，1787年奧利安公爵的侍醫(yī)N路布蘭發(fā)明了用焦炭、硫酸和食鹽制堿的“蘇打合成法”，并于1791年

15、獲得專利，后人稱路布蘭制堿法。主要反應(yīng)方程是：Na2SO4就是芒硝，后改用芒硝100份、煤50份、石灰石loo份制堿。路布蘭制堿法起先在法國建立了日產(chǎn)300kg左右的堿廠。英國人得到專利后，先后在利物浦等地建廠并改進(jìn)了工藝技術(shù)，把煅燒設(shè)備改為回轉(zhuǎn)爐的形式，開創(chuàng)了化工生產(chǎn)的一個新型設(shè)備的式樣，以后這種回轉(zhuǎn)窯爐在化工生產(chǎn)中多處被借鑒采用。從1823年英國利用食鹽免稅、大規(guī)模生產(chǎn)堿之后許多化工專家改進(jìn)了副產(chǎn)物的處理和回收，不僅生產(chǎn)了純堿，而且副產(chǎn)了鹽酸，回收硫黃。1859年，比利時人蘇爾維用鹽鹵水和碳酸氫銨制得NaHCO：沉淀?；瘜W(xué)反府式為1863年蘇爾維建立制堿公司，其工廠到1886年已經(jīng)日產(chǎn)15

16、噸。蘇爾維法的優(yōu)點超過路布蘭法，英國、法國、德國、波蘭、美國紛紛建廠，使純堿年產(chǎn)超過100萬噸。20世紀(jì)初，合成氨工業(yè)化之后，蘇爾維法完全壓倒了路布蘭法，純堿工業(yè)形成了化工的一大產(chǎn)業(yè)。3硫酸工業(yè)，工業(yè)革命之前，許多科學(xué)家在實驗室里研究制硫酸的方法，并在實驗室條件下制出了硫酸最初是煅燒天然硫酸鹽，干餾含結(jié)晶水的綠礬(硫酸亞鐵鹽)。18世紀(jì)中葉有人用硫黃和硝石燃燒，置于鉛制容器中(木結(jié)構(gòu)內(nèi)附鉛板)用水吸收生成的氣體，就得到硫酸。1750年，英國伯明翰興建了第一座硫酸廠就是用這個方法進(jìn)行生產(chǎn)。這種生產(chǎn)方法稱“鉛室法”。后來，鉛室法經(jīng)過許多改進(jìn)，硫黃在鉛室外燃燒，生成S02，導(dǎo)入鉛室與水蒸氣吸收，改硝

17、石為空氣，減少硝石消耗，在鉛室后設(shè)置由法國化學(xué)家蓋呂薩克提出的一個噴淋塔和英國硫酸制造商格洛費設(shè)置的解析塔。這兩個塔，后人又稱為蓋呂薩克塔和格洛費塔。這樣，鉛室法制硫酸的工藝流程逐步完善。到19世紀(jì)中葉，發(fā)明了用鉑作催化劑，使SO2氧化為S03，并獲得專利，20世紀(jì)初又以V2O5為主要成分的混合催化劑獲得成功，逐步實現(xiàn)了“接觸法”制硫酸的工業(yè)化。硫酸產(chǎn)量逐年增長，以鉛室法和接觸法兩種方法同時存在。4電解食鹽水工業(yè)(氯堿工業(yè))燒堿(NaOH)在工業(yè)革命后的需求量逐步增大，起先有人用路布蘭法制堿工廠的母液加以苛化(一般加入Ca(OH)2)制成燒堿，但由于19世紀(jì)中期，基本有機合成工業(yè)的發(fā)展，需要的

18、氯氣數(shù)量增加，德國格里西姆化學(xué)公司與韋伯公司合作開發(fā)了水泥的隔膜式電解槽，產(chǎn)生了C12和NaOH。1903年英國人成立了電化學(xué)公司，其后，各式電解槽紛紛問世，構(gòu)造趨于簡單，耗電趨于經(jīng)濟(jì)，電解液的濃度趨于提高，逐步形成“氯堿工業(yè)”。5煤及焦油利用和有機合成工業(yè)18世紀(jì)中葉，冶金工業(yè)利用焦炭煉鐵獲得很好的效果，隨之，煉焦工業(yè)開始萌發(fā)。1763年英國人制成了蜂窩式煉焦?fàn)t，以后有人加以改進(jìn)，出現(xiàn)過多種形式的煉焦?fàn)t。1860年前后，法國及一些歐洲國家建造了可以回收揮發(fā)性產(chǎn)物的煉焦?fàn)t，促進(jìn)了焦化工業(yè)的發(fā)展。以后，隨著焦化工業(yè)發(fā)展，爐型和焰道都有改進(jìn)，焦化工業(yè)趨于成熟。隨著焦炭的廣泛應(yīng)用，1893年，法國的

19、莫桑和美國的威爾遜獲得用焦炭和石灰電爐制取電石的專利。1895年在美國建成了第一座電石廠，從此開辟了電石為原料的一代化工。電石加水變成乙炔，乙炔可以作為燃料，火焰溫度達(dá)4000C，用于焊接和切割?；瘜W(xué)家在實驗室里研究用乙炔作原料合成許多有機物，如合成苯、酚、萘、乙醛、乙酸、氯乙烯、丙烯腈等基本原料，而且絕大多數(shù)很快實現(xiàn)了工業(yè)化，由此出發(fā)又生產(chǎn)出后繼產(chǎn)品，使乙炔的應(yīng)用日益廣泛，形成了風(fēng)靡一時的以電石為原料的電石化工或乙炔化工。作為煉焦的副產(chǎn)物的煤焦油，一直被視為廢物，只有少量經(jīng)過精餾生產(chǎn)出燈用燃油，剩下的叫“焦油瀝青”，用來浸漬枕木以防腐，或作屋頂防護(hù)的油氈。1834年，德國醫(yī)生從煤焦油中提取到

20、苯酚、吡咯、喹啉和苯胺。1856年，陸續(xù)有科學(xué)家在焦油中發(fā)現(xiàn)芘、葸、甲基吡啶等，并分離出苯、甲苯以及二甲苯等。英國化學(xué)家帕金將苯硝化為硝基苯，再將它還原為苯胺，再用重鉻酸鉀氧化苯胺，終于在1856年制出了苯胺類染料苯胺紫。自從第一個煤焦油染料問世以后，人們以這些從焦油中提取的芳香族化合物為原料，合成了種類繁多的染料、香料和醫(yī)藥中間體，形成了以煤焦油為原料的基本有機工業(yè)。6染料1857年，英國的帕金在發(fā)明了苯胺紫之后，設(shè)計了這種染料的工業(yè)生產(chǎn)方案，并于1857年6月投產(chǎn)。之后，德國的霍夫曼、法國的伏琴以及霍夫曼的學(xué)生們以苯胺為基礎(chǔ)。用許多試劑去和苯胺反應(yīng)，產(chǎn)物出現(xiàn)各種顏色，有時又將這些產(chǎn)物制成鹽

21、或與硫酸反應(yīng)。他們以極大的興趣，將這些產(chǎn)品試著用媒染劑染絲、毛、棉織物，再試驗洗滌性能，于是得到了一大類苯胺染料。1869年德國人格雷貝等用煤焦油中蒽醌為原料，經(jīng)溴化之后，與堿共熔，制得了與天然茜素完全相同的產(chǎn)物。人工合成茜素為蒽醌染料的產(chǎn)生揭開了重要的一頁。1880年，德國的拜耳合成了靛藍(lán)。1858年格里斯發(fā)現(xiàn)了重氮化反應(yīng)，1864他將偶氮鹽偶合。1873年有人用碳水化合物的廢料與堿和硫一起加熱而制得了硫化染料。至此，在19世紀(jì)70年代之后，以苯胺類染料、偶氮類染料、蒽醌類染料和硫化染料為主體，形成了一個初具規(guī)模的染料工業(yè)，成為有機合成工業(yè)的一大支柱。7涂料。涂料的組成一般是由顏料、成膜物質(zhì)

22、和溶劑助劑組成。顏料的取得，早先通常都是自然界的礦石，如赤鐵礦、黃鐵礦以及木炭等，即我們現(xiàn)在能見到的古人巖畫、壁畫使用的顏料。以后在中國、埃及都有使用“煉丹”技術(shù)獲得某顏料的記載。到18、19世紀(jì)，各種新的顏料不斷涌現(xiàn)。在19世紀(jì)中葉，法國涂料工廠已經(jīng)大量使用氧化鋅。1861年英國人奧爾制成鋅鋇白顏料。其化學(xué)反應(yīng)主要是ZnS(h+BaSZnS+BaSO4。法國在1865年進(jìn)行半工業(yè)化生產(chǎn)，并以“奧爾白”的商品名稱面世。鋅鋇白后來又加以改進(jìn)，增加可溶鋅鹽如z02和氧化鋅的投入，以提高顏料中ZnS的含量，得到質(zhì)量更好的白色顏料。1704年德國人制出了普魯士藍(lán)(亞鐵氰化鐵)，而人工合成群青在1824

23、年之前已被發(fā)明，但英法國家都予以保密。至1828年，法國解決了大規(guī)模生產(chǎn)問題，在里昂建立了第一座群青工廠。20世紀(jì)初挪威人用鈦鐵礦提取Ti02，制成了鈦白，為涂料配套的顏料工業(yè)基本成型。隨著涂料的用量劇增，天然成膜物質(zhì)和油性溶劑的利用越來越廣，各種樹木的樹脂成了科學(xué)家研究的對象，各種果仁的油類也成為研究的主要目標(biāo)，出現(xiàn)了亞麻子仁油、蓖麻油和其它油類(干性的、半干性的)。中國的大漆和桐油，是天然的良好樹脂和干性油，后者可以作為溶劑也可作為成膜物質(zhì)，一時成為中國的出口大宗物資，稱之為國寶。1820年英國建成涂料工廠，1830年德國建立涂料廠，1880年日本建成涂料廠。當(dāng)時英國的涂料占份額較大從18

24、50年至1860年十年間，建有涂料工廠250多家。丹麥、奧地利、荷蘭、比利時等歐洲國家涂料工業(yè)一時大盛，對涂料工業(yè)的形成和大工業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，有機化學(xué)家用多元醇多元酸合成了醇酸高分子，盡管當(dāng)時并沒有高分子這個詞，但人們把合成物稱為樹脂，意即人工合成的仿照天然樹脂的合成物，這個名詞一直沿用至今。樹脂的名稱統(tǒng)稱醇酸樹脂，其品種隨使用的醇和酸的不同，而有不同的性能和稱呼。1865年發(fā)明了用硝化方法合成的三硝纖維素，用于制造炸藥，稱無煙火藥，而一、二硝基纖維素，也就是低氮含量的硝化纖維素溶于乙醚乙醇混合溶液中，則制成“火棉膠”。到1882年，司蒂文斯發(fā)現(xiàn)乙酸酯是硝化纖維素

25、的良好溶劑。一時間，硝化纖維素成了一種新的成膜物質(zhì)，為后來硝基涂料的風(fēng)靡作了鋪墊。8醫(yī)藥醫(yī)藥的產(chǎn)生是伴隨著人類的出現(xiàn)而產(chǎn)生的，早期的醫(yī)藥是與巫術(shù)聯(lián)系在一起的。使用的藥物大多數(shù)為天然的植物、動物或礦物，少數(shù)有動植物和礦物加工后的產(chǎn)物。有人把這個時期的醫(yī)藥稱為本草藥時代。古埃及人有藥物七百多種，希臘人的藥物約有二三百種。當(dāng)然古代醫(yī)藥首屈一指應(yīng)是中國，在上古就有“神農(nóng)嘗百草”，藥物至少數(shù)百種。公元前1世紀(jì)，中近代的制藥工業(yè)，從天然藥物的有效成分提取到人工設(shè)計和合成新的藥物，使制藥工業(yè)初具雛形。華夏化學(xué)一波三折發(fā)展壯大神州科技推波助瀾前景絢麗作者：旬陽化學(xué)網(wǎng)文章來源：陜西師范大學(xué)化學(xué)資源網(wǎng)時間：200

26、7-8-615:44:22閱讀次數(shù)：396支持旬陽化學(xué)，支持旬陽化學(xué)網(wǎng)！中國是瓷器、造紙、火藥的故鄉(xiāng)。徐壽系統(tǒng)地介紹西方近代化學(xué)知識。侯德榜聯(lián)合制堿法的成切，引起世界轟初，還有胰島素的人工合成等。中國化學(xué)開始登上世界舞臺。我們的祖國地大物博，人口眾多，是一個歷史悠久的文明古國；我們的祖先，創(chuàng)造了光輝燦爛的科學(xué)文化，留下了許許多多舉世無雙的藝術(shù)瑰寶，對人類有很大的貢獻(xiàn)。化學(xué)也不例外，我國古代化學(xué)工藝有很高的成就，是瓷器、造紙、火藥發(fā)明的故鄉(xiāng)，我國鋼鐵生產(chǎn)也曾走到世界前列。這些都可以激發(fā)我們的愛國主義熱情和民族自豪感。試舉兩例：自古以來，誰都知道黃金的珍貴，黃金之難得，是幾乎所有金屬難以相比的。早

27、在兩三千年前，我們的祖先就創(chuàng)造出提取黃金的方法“汞金法”，即首先把汞金和白銀1比3熔化在一起，然后放入硝酸中處理。硝酸“吃掉”了銀變成硝酸銀，同時吸附了雜質(zhì)，剩下的部分再放入硼砂燒成條狀，接著用蒸汞器將汞與金完全分離。最后，放入碗大坩堝，在焦?fàn)t中熔化，達(dá)到1063時金熔成液體，像美麗的蛋黃。用鉗夾出，倒入冰水，崩成細(xì)粒，重新放入硝酸中提純數(shù)次后，制成金條。這種方法現(xiàn)在看來也是十分科學(xué)的，幾個關(guān)鍵步驟至今仍被沿用。我國古代勞動人民還創(chuàng)造了簡單、準(zhǔn)確的黃金純度分析法。即拿金在試金石上劃一道印，然后用標(biāo)有純度的金在試金石上也劃一道印，比較兩道印的顏色和光澤，即可判斷金的純度。試金石是硅質(zhì)礫石，大多為

28、南京雨花石制成。古人以“七青、八黃、九紫、十赤”之說鑒別金的真?zhèn)魏图兌取＝?jīng)現(xiàn)代化學(xué)分析對比，這種方法最高可分辨出99.9純度的黃金。從我國現(xiàn)出土的文物中，也可窺見一斑。如在河北省滿城縣出土的漢朝“金縷玉衣”，是墓主中山靖王劉勝的隨身葬服，它是用12根金絲把一片片玉石縫串起的。據(jù)化學(xué)分析，金絲純度達(dá)99.98以上，這是稀世之寶。中國還是世界上最早發(fā)現(xiàn)氧氣的國家之一。世界上最早發(fā)現(xiàn)氧氣的是我國唐朝的煉丹家馬和。當(dāng)時唐朝是一個版圖遼闊、經(jīng)濟(jì)繁榮、文化發(fā)達(dá)、國力強盛的帝國。東西方學(xué)術(shù)交流頻繁，人民生活安定，這一切給馬和提供了優(yōu)厚的研究條件。馬和認(rèn)真地觀察了各種可燃物，如木炭、硫磺等在空氣中燃燒的情況后

29、，提出的結(jié)論是：空氣成份復(fù)雜，主要由陽氣（氮氣）和陰氣（氧氣）組成，其中陽氣要比陰氣多得多。陰氣可以跟可燃物化合把它從空氣中除去，而陽氣仍可安然無恙地留在空氣中。馬和還進(jìn)一步指出：陰氣存在于青石（氧化物）、火硝（硝酸鹽）等物質(zhì)中。如用火來加熱它們，陰氣就會放出來，他認(rèn)為水中也有大量陰氣，不過很難把它取出來。馬和把畢生研究的成果記錄在一本名叫平龍認(rèn)的書中。這本書一直流傳到清代，由于腐敗的清朝政府屈膝媚外，該書竟被德國侵略者乘戰(zhàn)亂時搶走。19世紀(jì)初，德國學(xué)者就是根據(jù)當(dāng)時在德國的平龍認(rèn)作出結(jié)論：中國唐朝的馬和是氧氣的最早發(fā)現(xiàn)者。這樣，把最早發(fā)現(xiàn)氧氣的時間提早了一千多年。以上事例，只是我國古代化學(xué)發(fā)展

30、史中微不足道的幾滴水。有關(guān)中國古代化學(xué)的輝煌成就，前幾回已有所述，不再多說。卻說近代歐洲化學(xué)始于1803年道爾頓的原子學(xué)說，明末清初傳入中國的西歐的古代化學(xué)知識，如強水（強酸）、火藥的配方等，華夏早已有之，是故物還家罷了。歐洲近代化學(xué)真正傳入中國是在19世紀(jì)中葉，那時鴉片戰(zhàn)爭剛剛失敗，帝國主義堅船利炮打破了封建帝國閉關(guān)鎖國的落后狀態(tài)，促使一些先進(jìn)的人們開始學(xué)習(xí)、介紹西方的科學(xué)技術(shù)。1855年，在上海出版了一部英國人合信（Hobson）著的書，名叫博物新編，里面介紹了化學(xué)這一學(xué)科。博物新編共三集，內(nèi)容龐雜，包括天文、氣象、物理、動物等方面的內(nèi)容?；瘜W(xué)知識載于博物新編第一集，說“天下之物，元質(zhì)（即

31、化學(xué)元素）五十有六，萬物皆由此而生”。這大概反應(yīng)出了西方19世紀(jì)初期的化學(xué)水平。書中介紹了氧（當(dāng)時用“養(yǎng)氣”或“生氣”）、氫氣（“輕氣”或“水母氣”）、氮（淡氣）、一氧化碳（“炭氣”）以及鹽酸（鹽強水”）、硝酸（“水硝油”）、硫酸（“磺強水”）等的性質(zhì)和制造方法。書中沒有引入西方的化學(xué)符號，內(nèi)容也比較淺陋，缺乏系統(tǒng)性。首先對西方化學(xué)知識作系統(tǒng)介紹的是我國化學(xué)家徐壽（18181884）。徐壽，江蘇無錫人，自幼天資聰穎，勤奮好學(xué)，他從合信的博物新編中學(xué)到一些化學(xué)知識，并且做了很多化學(xué)實驗。由于徐壽多才多藝，精通化學(xué)，他被吸收到清代大臣曾國藩手下做幕僚。不久，徐壽到上海江南制造局，對“船炮、槍彈多有

32、研究，自制強水、棉花（即硝棉）、藥汞（雷汞）、爆藥”等等。徐壽對中國近代化學(xué)的真正貢獻(xiàn)在于翻譯和介紹西方化學(xué)知識，他前后花費17年的時間，編譯的書籍達(dá)13種。其中化學(xué)鑒原一書影響較廣，對西方近代化學(xué)知識在我國的傳播起了很大的作用?；瘜W(xué)鑒原概述了一些化學(xué)基本原理和重要元素的性質(zhì)。書中所提出的用西方名字第一音節(jié)造新字的命名原則，如鈾、錳、鎳、鉆、鋅、鎂等，被后來的中國化學(xué)家接受，并且一直沿用至今。后來，徐壽又翻譯了化學(xué)鑒原續(xù)編、化學(xué)鑒原補編等書，可謂比較全面地介紹了當(dāng)時西方的化學(xué)知識。譯書之外，徐壽還創(chuàng)辦了“格致書院”，舉辦科學(xué)講座，向聽講的人做示范性的化學(xué)實驗，影響頗大。值得一提的是徐壽的兒子徐

33、建寅也是一位科學(xué)家，翻譯過很多科學(xué)書籍。1901年在湖北武漢試驗無煙火藥時，不幸因火藥爆炸身亡。徐壽父子都為傳播科學(xué)知識，特別是化學(xué)知識做出了卓越的貢獻(xiàn)。在半封建半殖民地的舊中國，化學(xué)科學(xué)得不到很好的發(fā)展，僅在第一次世界大戰(zhàn)期間，帝國主義暫時放松了對我國的控制，那時，我國民族工業(yè)興起，相應(yīng)地化學(xué)才有了緩慢的發(fā)展。請看：1916年，成立了“中國地質(zhì)調(diào)查研究所”，進(jìn)行廣泛的化學(xué)分析工作；1923年，建立了“黃海化學(xué)研究所”偏重化工方面，特別是海鹽利用的研究；1928年，“中央研究院”成立，下設(shè)“化學(xué)研究所”；1929年，又成立了“北京研究院”，設(shè)有“化學(xué)研究所”和“藥物研究所”。同時在20年代里，

34、不少大學(xué)開始設(shè)立化學(xué)系。一批著名的化學(xué)家如曹惠群、侯德榜、曾昭倫等從國外留學(xué)歸來，為祖國的化學(xué)事業(yè)做出杰出的貢獻(xiàn)。到了30年代，由于化學(xué)家們的辛勤勞動，中國化學(xué)學(xué)科有了一些進(jìn)展，為以后的化學(xué)打下了基礎(chǔ)?！爸袊瘜W(xué)會”于1932年8月成立于南京，陳裕光當(dāng)選為中國化學(xué)會第一任會長。這個學(xué)會在大約20年中，先后發(fā)行雜志中國化學(xué)會會志、化學(xué)、化學(xué)通訊和進(jìn)行其他學(xué)術(shù)活動，對于中國的發(fā)展起了一定的推進(jìn)作用。1937年，日本帝國主義向中國發(fā)動全面進(jìn)攻，我國的化學(xué)機構(gòu)大部分受到嚴(yán)重破壞，沒有什么大的成就可言。在這個時候，獨放異彩的要推侯德榜的聯(lián)合制堿法的成功了。純堿，化學(xué)名稱叫碳酸鈉，俗稱蘇打。它是重要的化工

35、產(chǎn)品，廣泛用于制造玻璃、肥皂、紙漿、洗滌劑和石油煉制等。純堿在自然界中也有，但是產(chǎn)地分散，純度不高，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會需要。18世紀(jì)，歐洲的科學(xué)家們已經(jīng)開始了制純堿的研究，基本上是下列反應(yīng)所組成。1.Na2SO4+2C=Na2S+2CO22.Na2S+CaCO3=CaS+Na2CO3由于上述反應(yīng)必須在高溫下，且不能連續(xù)發(fā)生，浪費原料、污染環(huán)境等，最終沒有成功。后來，比利時化學(xué)家索維爾又發(fā)現(xiàn)了新的方法。他用的基本原料是食鹽和石灰石，制造過程是這樣的：先將濃的食鹽溶液通入氨氣飽和以后，再通入二氧化碳。二氧化碳是石灰石經(jīng)過煅燒以后制得的。在溶液中氨、二氧化碳和水相互作用，生成酸式碳酸銨。酸式碳酸銨

36、再與食鹽發(fā)生反應(yīng)就得到酸式碳酸鈉和副產(chǎn)物氯化銨。酸式碳酸鈉溶解度小，經(jīng)過過濾分離以后，再經(jīng)過加熱，就得到純堿，并放出二氧化碳。二氧化碳可重新使用，而副產(chǎn)物氯化銨與石灰加熱以后生成氯化鈣和氨。這種方法的優(yōu)點是：反應(yīng)中生成的二氧化碳和氨可循環(huán)利用，原料易得，工藝簡單。但有兩大缺點：一是食鹽的利用率不高，只有70左右；二是生成大量無用的氯化鈣，即妨礙連續(xù)化生產(chǎn)，又增加了純堿的成本，而且污染江河。1939年，我國著名化學(xué)家侯德榜教授經(jīng)過多年的潛心研究，提出了世界聞名的“聯(lián)合制堿法”。這個方法即保留了索維爾方法的全部優(yōu)點，同時又克服了它的全部缺點，使制堿法達(dá)到臻善臻美的地步。侯氏制堿法的原理是；低溫下在

37、氨炮和了的飽和食鹽水中通入CO2可析出NaHCO3，此時母液中的Na+減少而Cl-相當(dāng)多。再加細(xì)鹽末，因同離子效應(yīng)，在低溫下NH4Cl的溶解度小而NaCl的溶解度隨溫度的變化不大，因而NH4Cl析出，食鹽不析出。如此往復(fù)，這樣原料可充分利用，最后得到兩種重要化工產(chǎn)品：純堿和氯化銨（肥料）。由于侯德榜教授在制造純堿方面的突出貢獻(xiàn)，他所發(fā)明的這種方法，1941年被世界化學(xué)工業(yè)協(xié)會正式命名為“侯氏制堿法”。他本人被英國皇家學(xué)會、美國化工學(xué)會和美國機械學(xué)會授予榮譽會員稱號?！昂钍现茐A法”，在世界化學(xué)發(fā)明的寶庫中，一個以中國人的姓名命名的發(fā)明，這是多么值得我們自豪?。∮绕涫俏覀兊淖鎳钍芰袕娖畚牾遘k，被

38、別人稱為“東亞病夫”的時候，一個中國人的名字閃爍在世界化學(xué)舞臺上，就更加顯示出中華民族的智慧光芒。侯德榜教授是福建省閩侯縣人，1890年8月9日生，1976年8月26日逝世。青年時期求學(xué)于福建省英華書院，后考入清華大學(xué)，1913年赴美國留學(xué)，先是在麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)化工，其后，在哥倫比亞大學(xué)學(xué)習(xí)，并獲得博士學(xué)位。解放前夕，侯先生滿懷為發(fā)展祖國化學(xué)事業(yè)的雄心壯志，辭別美國人的優(yōu)厚聘留，毅然回到祖國的懷抱。不久，他擔(dān)任了永利化學(xué)公司總經(jīng)理，中華人民共和國中央財經(jīng)委員會委員等職，并領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)計了天津塘沽堿廠、南京硫酸廠等一系列重大化工基地的建立。1959年后任化工部副部長、全國科協(xié)副主席、中國化工協(xié)會理

39、事長，主要論著有：制堿。該書將索維爾法全部秘密首次完整地公諸于世，視為制堿首創(chuàng)。此書一出風(fēng)行世界各地，為中國學(xué)術(shù)界爭了光。侯德榜教授除了發(fā)明了“侯氏制堿法”外，還與謝為杰、陳東等科學(xué)家合作發(fā)明了“碳化法合成氨流程制碳酸氫銨”?，F(xiàn)在全國有一千多家中小型化肥廠采用這種方法合成碳酸氫銨，為我國小氮肥“遍地開花”做出了貢獻(xiàn)。侯先生常以“勤能補拙”鼓勵青年。他認(rèn)為外國人能做到的中國人也能做到，他以自己的模范行為為我們做出了表率，我們要向侯先生學(xué)習(xí)，勇攀科學(xué)高峰。且說新中國成立后的中國化學(xué)。1949年中華人民共和國成立，科學(xué)家們明確提出了“理論聯(lián)系實際”的科學(xué)方針。同年，“中國科學(xué)院”宣告成立。在化學(xué)部門

40、中，有北京化學(xué)研究所、長春應(yīng)用化學(xué)研究所、上海有機化學(xué)研究所、大連石油研究所，以后又成立了環(huán)境保護(hù)研究院等。此外，在產(chǎn)業(yè)部門，有關(guān)化學(xué)的研究也更加廣泛和深入，整個化學(xué)的發(fā)展呈現(xiàn)強勁的勢頭。中國化學(xué)家有自己的組織中國化學(xué)學(xué)會和中國化工學(xué)會。出版的刊物相當(dāng)多，其中發(fā)行最廣影響最大的有化學(xué)通報、化學(xué)學(xué)報、化學(xué)譯報、化學(xué)世界等。新中國自成立以來，化學(xué)的發(fā)展是迅速的，在無機合成、絡(luò)合物化學(xué)、膠體化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、高分子化學(xué)、化學(xué)分析、儀器分析等各方面都取得飛快發(fā)展，有的是從無到有；有的是從小到大。所有這些輝煌成就都同化學(xué)家們熱愛祖國，把畢生精力奉獻(xiàn)給科學(xué)事業(yè)分不開的。新中國化學(xué)的發(fā)展，可從化學(xué)試劑的生產(chǎn)和

41、用量中看出。建國以前，我國沒有化學(xué)試劑生產(chǎn)，各行各業(yè)使用的化學(xué)試劑全部依靠進(jìn)口。建國初期，北京大學(xué)高崇熙教授率先在北京化學(xué)試劑研究所開展一系列化學(xué)試劑的生產(chǎn)，開始填補了空白。隨后上海、天津也出現(xiàn)了一些小化學(xué)試劑生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)一些規(guī)模不很高的通用試劑。到1959年，全國已有21個試劑廠，品種達(dá)600多種。為了適應(yīng)科研、教學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)對化學(xué)試劑的數(shù)量和純度不斷增長的需求，我國于60年代初在北京、上海、天津、西安、廣州、成都、沈陽建立了七個試劑生產(chǎn)基地，還建立了具有一定規(guī)模的化學(xué)試劑研究所，例如北京、上海、天津化學(xué)試劑研究所，現(xiàn)在累計生產(chǎn)化學(xué)試劑品種約700O種。60年代初，由于半導(dǎo)體材料工業(yè)發(fā)展的

42、需要，我國開始生產(chǎn)高純試劑，研制了高純鍺、硅、砷、磷、硼、鎵等及其化合物。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，在60年代末和70年代初，我國試劑又開始了電子純試劑和材料的研制和生產(chǎn)。近年來，為配合大規(guī)模集成電路的需要，又發(fā)展了MOS試劑，現(xiàn)已能生產(chǎn)高純分析試劑，電子工業(yè)高純試劑和材料以及光電材料約150余種，這些材料和試劑純度有的可達(dá)七個“9”，例如高純Al2O3、Sb2S3等，我國生產(chǎn)的超高純H2SO4、HCl、HNO3和NH4OH等在質(zhì)量上均已達(dá)到了世界先進(jìn)水平。除了化學(xué)試劑生產(chǎn)外，晶體的合成和生長也逐漸發(fā)展起來。晶體的合成和生長，在舊中國是空白領(lǐng)域，建國初期，我國晶體生長研究工作者較重視應(yīng)用，以后，為了

43、適應(yīng)晶體質(zhì)量要求的提高，逐步開展了晶體生長過程的理論研究。例如，聯(lián)系晶體的外部和內(nèi)部缺陷，對溫場、液流和固界面結(jié)構(gòu)等進(jìn)行熱力學(xué)和動力學(xué)分析；使用光學(xué)、電子顯微鏡和X光等手段進(jìn)行品質(zhì)的鑒定和觀察。這些研究使我國晶體生長水平提高了一大步，從而制得了高質(zhì)量、高水平的晶體。比較有名的是中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所所研制成功的非線性光學(xué)晶體偏硼酸鋇（簡稱BBO）。因為它是我們中國人研究出來的，是當(dāng)今世界上最優(yōu)異的紫外激光晶體，故外國科學(xué)家稱它是“中國牌”激光材料，也有人稱它是“中國之星”。主持這項研究工作的是著名化學(xué)家盧嘉錫的得意門生陳創(chuàng)天教授。他和他的同事們，從1975年開始進(jìn)行這項研究工作。他們依靠

44、堅實的基礎(chǔ)理論知識，從分析各種化合物的基團(tuán)特性入手，對近千種化合物的組成、結(jié)構(gòu)、晶體形成條件等反復(fù)進(jìn)行研究，經(jīng)過8年的艱苦努力，終于在1983年9月廣州的國際激光工作會議上正式宣布：“中國牌”偏硼酸鋇優(yōu)質(zhì)非線性光學(xué)晶體研究成功。這件事轟動了國際學(xué)術(shù)界。1986年6月，美國舊金山召開的一個國際會議上，很多科學(xué)家為陳創(chuàng)天教授舉行慶祝會。他們專門做了一個特大的蛋糕，上面用奶油畫了一幅中國地圖，標(biāo)出了福建省、福州市和福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的位置，右下還畫了一個BBO的圖樣。這項研究成果問世后，日本、美國和歐洲等國家的晶體材料和激光技術(shù)公司聞訊，競相到中國訂貨，一時供不應(yīng)求。美國、日本的一些風(fēng)險家一再表示愿

45、出巨資在中國建廠大批生產(chǎn)。在中國，類似這樣的“中國星”還有。例如上海硅酸鹽研究所研制的鍺酸鉍晶體（BGO），用于高能粒子探測，水平居國際領(lǐng)先地位。還有南開大學(xué)的抗光折變性能特別好的鈮酸鋰晶體（LN），在1984年的光波導(dǎo)光電子材料國際會議上被公認(rèn)為“世界一流水平”。上面這些晶體物質(zhì)，除了晶瑩剔透、折光四射外，還具有更廣泛的作用，是國防、測量醫(yī)學(xué)上不可缺少的材料。就醫(yī)學(xué)上來講，通過非線性光學(xué)晶體獲得的紫激光束，是用于治療心血管病，切除腦腫瘤的理想“光具”、“光刀”。用不同波長的激光束來確定早期癌灶部位，將成為醫(yī)治癌癥的特效手段。卻說自新中國成立以后，隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種重要穩(wěn)定同位

46、素的生產(chǎn)提上了日程，亟待解決。最重要的三種同位素2H、6Li和235u，在60年代前期已試制投產(chǎn)。1966年5月，我國成功地進(jìn)行了一次含有熱核材料的核爆炸，表明有關(guān)的各種同位素的生產(chǎn)都已達(dá)到純度指標(biāo)。幾十年來，中國科學(xué)家們利用重水反應(yīng)堆中的中子，生產(chǎn)放射性同位素，品種較多，有直接生產(chǎn)的同位素、化學(xué)加工的同位素、裂變同位素、醫(yī)用同位素、3H和14C標(biāo)記化合物等等。不言而喻，在各種同位素投產(chǎn)之前，都必須掌握分析方法。我國在50年代發(fā)展的重水和重氧水分析的方法，處于世界領(lǐng)先地位。它鼓舞了科學(xué)家們勇攀更高的高峰。同位素廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)以及闡明化學(xué)反應(yīng)機理等方面。60年代中期，我國科學(xué)家用

47、重水注入人體靜脈后，逐日抽血檢測，證明水分子在人體中的停留時間約為l個月。穩(wěn)定性同位素和放射性同位素普遍應(yīng)用于生理研究、藥理研究和臨床診斷，如198Au在臨床醫(yī)學(xué)上用于肝掃描，可論斷肝臟是否有病變和肝臟腫瘤定位；60Co的射線用來殺死癌細(xì)胞。此外，87Rb可用于標(biāo)準(zhǔn)計時，241Am可用于火災(zāi)報警器接頭，14C可用于考古學(xué)年代的判定，等等。1982年2月，全國同位素會議召開，會上提出了10篇綜述報告，50余篇同位素及射線應(yīng)用成果，其中突出的有應(yīng)用60Co源的輻射培育成功的魯棉一號、鐵豐18號大豆、原豐旱水稻等優(yōu)良品種，為國家增加了幾十億元的財富。如今，我國國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，

48、推動了同位素化學(xué)的不斷前進(jìn)。社會主義現(xiàn)代化的前提是發(fā)展科學(xué)技術(shù)，而同位素和計算機、遙感、激光并列為四種新技術(shù)，正為同位素化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展開辟了寬廣絢麗的前景。卻說新中國成立后的有機化學(xué)。新中國成立以前，政局動蕩，經(jīng)濟(jì)頻于崩潰，科學(xué)極度落后，有機化學(xué)也不例外。那時，這門學(xué)科尚處于萌芽階段，僅有少數(shù)化學(xué)家從事此項研究。莊長恭、趙承嘏、黃鳴龍、紀(jì)育灃、曾昭掄、高崇熙、周發(fā)岐、楊石先等就是我國第一代有機化學(xué)家，是“有機花園”的第一代園丁。解放后，有機化學(xué)得到蓬勃發(fā)展，尤其胰島素、核糖核酸等的合成成功，標(biāo)志著我國化學(xué)家完全有能力攀登科學(xué)高峰。早在100多年前，科學(xué)家們就指出：“生命是蛋白質(zhì)體的存在方式。

49、”現(xiàn)代科學(xué)也證明，我們整個身體的結(jié)構(gòu)物肌肉、皮膚、毛發(fā)、指甲等都是蛋白質(zhì)，確實可以說，沒有蛋白質(zhì)就不會有生命。現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)搞清楚的蛋白質(zhì)分子，是由20到22個不同的氨基酸單體組成的。這些氨基酸單體會按不同的比率和不同的排列方式，組成數(shù)目幾乎是無限的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，正因為這個原因，所以地球上的生命是千差萬別的，即便是同胞兄弟，其體態(tài)也不會完全相同。我國化學(xué)家于1965年9月合成的蛋白質(zhì)，是由51個氨基酸組成的存在于牛的胰臟中的胰島素。它是第一個與天然性能完全一樣的全合成的蛋白質(zhì)，它由中國科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所、上海有機化學(xué)研究所和北京大學(xué)化學(xué)系三個單位共同協(xié)作，歷經(jīng)6年半時間完成的。像修筑萬

50、里長城一樣，人工合成胰島素的工作也是十分艱巨的，這是因為：第一、胰島素的51個氨基酸并不是直線式聯(lián)接，而是由兩條鏈A鏈和B鏈，像麻花那樣扭在一起的。兩條鏈的氨基酸余留的基團(tuán)的位置，都有嚴(yán)格的次序。因此，要合成這種胰島素，首先就要通過水解方式等，小心翼翼地把它的兩條鏈“解開”，并且準(zhǔn)確地搞清每條鏈上的氨基酸的聯(lián)接次序。第二、因為每個氨基酸都有堿性和酸性基因，當(dāng)把它們按指定的次序進(jìn)行縮合反應(yīng)時，對不希望參加反應(yīng)的基團(tuán)則需要“封閉”，特別是隨著氨基酸聚合的增加，需要“封閉”的官能團(tuán)便越來越多，這樣，難度是相當(dāng)大的。世界上有不少化學(xué)家曾經(jīng)做過合成蛋白質(zhì)的嘗試，但因這兩個主要問題沒有解決，最后不得不以失

51、敗而告終。我國的科學(xué)家們經(jīng)過認(rèn)真、細(xì)致的分析研究，制定出科學(xué)的技術(shù)步驟，具體如下：第一步拆開天然胰島素的A鏈和B鏈；第二步將天然的A鏈和B鏈重新組合，測試生物活性，驗證第一步方法是否正確；第三步用人工合成的A鏈和天然的B鏈組合，觀測是否具有生物活性，最后用人工合成的A鏈和人工合成的B鏈組合。結(jié)果表明，人工合成的這種胰島素同天然的一樣，都具有同等的生物活性，都可促進(jìn)牛體內(nèi)糖類的新陳代謝。1965年9月17日，我國科學(xué)家正式宣布在世界上首先合成了牛胰島素，受到世界各國科學(xué)家的普遍贊揚。除了蛋白質(zhì)合成方面有重大突破外，有機合成化學(xué)也取得了可喜的成績。解放前，我國老一輩化學(xué)家在艱苦條件下，在氨基酸、醇

52、、脂肪酸、酸等合成方面，曾作過研究，為我國有機合成化學(xué)的發(fā)展起了先驅(qū)作用。解放后，有機合成獲得了較快的發(fā)展，現(xiàn)在，我國在主要的有機合成材料、原料等方面，已經(jīng)基本自給。近年來，我國中草藥研究迅速發(fā)展，不僅分離出許多有效成分，鑒定了它們的結(jié)構(gòu)，還進(jìn)行了合成，有的進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造。在某些領(lǐng)域內(nèi)，達(dá)到和接近國際先進(jìn)水平。在維生素、磺胺類藥物特別是對血吸蟲病和抗結(jié)核桿菌的藥物研究方面，改變了一切西藥依賴進(jìn)口的局面?，F(xiàn)在我國已基本能生產(chǎn)各種藥物。在重有機合成方面，我國的重有機合成基本上是解放后才開始的，并逐漸建立了重有機合成工業(yè)系統(tǒng)。原料來源主要有兩個方面：一是乙醇，二是煤焦油。從乙醇出發(fā)，我國科學(xué)家合成了

53、不少化工原料，有的化學(xué)家以乙醇為原料，脫水合成了乙烯；有的化學(xué)家由乙醇制備了環(huán)氧乙烷等等。這些物質(zhì)都是重要的化工原料。自50年代，我國化學(xué)家從煤焦油中分離出苯、甲苯、苯酚等，并在一些科研單位的協(xié)作下，再由這些原料合成急需的染料和藥物，建立了我國合成藥物和染料化學(xué)工業(yè)。有的化學(xué)家自苯制取苯乙烯，進(jìn)而合成了橡膠；有的化學(xué)家自苯酚，經(jīng)催化氫氣、氣相脫氫及異構(gòu)化等反應(yīng)制備了己內(nèi)酰胺，進(jìn)而聚合成尼龍，等等。所有這些，構(gòu)成了我國初具規(guī)模的化學(xué)工業(yè)。到了80年代初，我國在天然產(chǎn)物有機化學(xué)方面又作出了一大貢獻(xiàn)，即酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸的合成成功。我國化學(xué)家采用有機合成的方法，合成了二核苷酸到八核苷酸（核糖核酸

54、的組成部分）的片段。這是第一個與天然轉(zhuǎn)移核糖核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)相同，而具有專一生物活力的核糖核酸，這項研究成果，為人工合成生命物質(zhì)邁開了新的一步。70年代，國際上對固氮酶（一種催化酶，對實現(xiàn)氮的固定起很重要的作用）的研究趨于高潮。對于固氮酶活性中心的模型，我國化學(xué)家盧嘉錫和蔡啟瑞分別從結(jié)構(gòu)化學(xué)和原子簇化學(xué)等方面進(jìn)行了研究，同時較早地提出了原子簇結(jié)構(gòu)模型，即網(wǎng)兜狀原子簇結(jié)構(gòu)模型。如今，我國化學(xué)家們已按照模型物的指引，初步合成了具有類似“固氮酶”性質(zhì)的模擬體。這為把空氣中的氮變?yōu)樵旄Ｈ祟惖奈镔|(zhì)，開拓了一條新途徑。近年來，我國化學(xué)家還開展了天花粉蛋白晶體結(jié)構(gòu)的研究。天花粉是我國的一種寶貴的醫(yī)藥財富，經(jīng)臨

55、床表明，它對中期妊娠引產(chǎn)與抗癌均有良好的療效。顯然，研究它的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，對于闡明作用機理，進(jìn)而對它進(jìn)行改造和模擬合成具有重大的理論意義和實際意義。1973年，中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所開始從事天花粉蛋白的提純，以后又進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的研究；1974年，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和上海有機化學(xué)研究所合作，于1976年完成了天花粉晶體培養(yǎng)及其他一些方面的測定。這項研究公布后，受到國際科學(xué)界的重視。最近，此項研究已獲得階段性成果，并且繼續(xù)向新研究方向突破。且說我國的高分子科學(xué)和放射化學(xué)。高分子科學(xué)是一門新興的，發(fā)展比較迅速的學(xué)科。自古以來，人類就已利用天然高分子化合物，但長期以來，沒有發(fā)現(xiàn)高分子化

56、合物合成的技術(shù)，更沒有形成工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。自本世紀(jì)20年代后，高分子化合物的合成發(fā)展之迅速是罕見的。如今，從工業(yè)生產(chǎn)到國防尖端技術(shù)，高分子材料已在廣泛應(yīng)用。解放前，我國高分子材料方面，只有幾家加工廠生產(chǎn)電器零件和從天然橡膠中制取學(xué)生用的橡皮制品。合成工業(yè)完全空白，新中國成立以后，由于建設(shè)事業(yè)的需要，才逐漸開始高分子材料的研究工作。之后，中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所研制出了錦綸；中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所研制出了丁苯橡膠；化工部北京化工研究所研制出了聚氯乙烯。當(dāng)時幾乎全部科研人員都沒有高分子方面的知識，他們邊學(xué)邊干，迅速地完成了任務(wù)，積累了高分子資料，培養(yǎng)了科研人員。我國的高分子生產(chǎn)和研究，就這

57、樣開始起來。1954年，中國科學(xué)院成立了全國性的高分子化合物委員會。國家對高分子的科研工作，非常重視，在第一、二、三個五年計劃期間，均列為國家重點課題。我國高分子的研究工作發(fā)展可分為三個階段：第一個階段為建立時期。這一時期主要是仿照國外的方法多數(shù)是專利文獻(xiàn)所載結(jié)合我國的資源實際，進(jìn)行合成、試制研究。這段時期，為引進(jìn)技術(shù)和深入科學(xué)研究奠定了良好的基礎(chǔ)，意義是非常重大的。第二個階段為發(fā)展時期，由于新興工業(yè)（如電子工業(yè)）和尖端技術(shù)的需要，一些“工程塑料”耐熱高分子材料等的研究任務(wù)，被提到高分子科學(xué)工作者面前。這一時期，像鑄型尼龍、碳纖維增強塑料等等的研制，吸引了大量高分子科研力量。他們不但合成了國外

58、已有的品種，也合成了一些全新的品種。第三個階段為深入階段。在理論上研究高分子合成的反應(yīng)機理，研究出具有中國特色的品種，如衣用聚丙烯纖維。使高分子材料的加工成型和應(yīng)用更趨合理。試講一則故事：順丁橡膠是用丁二烯通過聚合方法制得的，而丁二烯由石油氣中的丁烯經(jīng)過催化脫氫后才能制成，因此，丁烯脫氫便成了合成順丁橡膠的關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)不過關(guān)，合成順丁橡膠就成了無米之炊。國外大都采用500法制取丁二烯，我們國家要在工業(yè)生產(chǎn)上采用這種技術(shù)，不論是在技術(shù)、設(shè)備和投資上都相當(dāng)困難。怎么辦？是讓別人卡住我們的脖子，還是自己創(chuàng)新路？當(dāng)時，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所的周望岳等同志，大膽地提出了丁烯氧化脫氫制取丁二烯

59、的新設(shè)想。堅定的信心，刻苦的鉆研精神，他們?nèi)杖找挂沟叵蛑晒Φ拈T檻邁步。一次失敗了，兩次失敗了，三次失敗了可貴的是，他們沒有氣餒，沒有動搖，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷改進(jìn)自己的實驗方法，經(jīng)過整整20年的努力，經(jīng)過197次失敗，最后到198次試驗時，終于獲得了成功。這種高分子化合物材料，已達(dá)到和超過世界上原居領(lǐng)先地位的美國一家公司同類產(chǎn)品的性能。這是高分子合成的典型事例，也是化學(xué)界的驕傲。有關(guān)放射化學(xué)，1934年，著名科學(xué)家居里夫人的第一位中國學(xué)生鄭大章在法國學(xué)習(xí)15年之后，回到了祖國，他從巴黎大學(xué)鐳學(xué)研究所的居里實驗室里帶來了放射化學(xué)。當(dāng)時，國立北平研究院物理研究所所長嚴(yán)濟(jì)慈聘請鄭大章參加籌建該院

60、鐳學(xué)研究所，開展放射化學(xué)研究工作。鄭大章研究的放射性物質(zhì)有鐳226、鐳228以及來自剛果的瀝青鈾礦石。為了在國內(nèi)尋找鈾礦石，鄭大章等以捷克的育新斯泰鈾礦附近溫泉水中含有異常高的氡為借鑒，在我國各地廣集著名溫泉水，并測定其中氡的濃度，取得實際效果。中國最早研究核化學(xué)的是盧嘉錫，19371939年間，他在英國與別人合作，首先在熱原子化學(xué)體系中使用了添加劑，發(fā)現(xiàn)了添加劑的清除效應(yīng)，從而提出了一種著名的濃集鹵素放射性核素的方法。為定量地研究同全位素交換動力學(xué)創(chuàng)造了條件。1950年，中國科學(xué)院成立物理研究所，化學(xué)家楊承宗在物理研究所內(nèi)開展放射化學(xué)的研究工作。科學(xué)家們在1952年制訂出計劃，準(zhǔn)備在8年之內(nèi)