化學與人類及趣味化學

化學與人類

及趣味化學

理學系張金悅0.1化學是什么

Chemistry

What

“化學”一詞何時出現(xiàn)?

When是誰首先使用?Who化學名稱的由來和含義從人類文明發(fā)展的歷史可知,人類從用火開始,就知道自然界中出現(xiàn)的各種變化:火的制造是一個偉大的發(fā)明，恩格斯把這看做是“人類歷史的開端”。盜火者普羅米修斯名字的意思是“先見之明”(forethought)宙斯禁止人類用火，他就幫人類從奧林匹斯偷取了火。

神族要對人族進行技術(shù)封鎖，普哥背叛了神族領(lǐng)袖。對人族進行技術(shù)推廣。傳說里的盜版。泄密者，斯諾登。神權(quán)與人權(quán)“愛德華·斯諾登——用他不惜個人巨大代價的英勇努力——揭露了監(jiān)控活動的存在及其規(guī)模。美國政府監(jiān)控了全世界的電子設(shè)備。通過曝光這一違反國家法律和國際條約的監(jiān)控項目，愛德華·斯諾登讓這個世界變得更好更安全了一些。通過他個人的努力，他還表明，個人可以捍衛(wèi)基本的權(quán)利和自由。”

火柴

外國火柴輸入我國的最早官方記錄，見于是1865(大清帝國同治四年)年的天津海關(guān)報告，其后三年，才陸續(xù)見于其他地區(qū)的海關(guān)報告。從1867年開始有了全國進口火柴總數(shù)的報告。有些報告，還要呈予關(guān)心和興辦洋務(wù)運動的李鴻章過目。

古代取火法主要有三：1、用木燧；2、用金燧；3、用石敲火。

火種最早來自于天然火

最早的時候人們?yōu)楸Ａ艋鸱N會挖一個洞，并不斷的丟入樹枝等可燃物，來保留火。這樣總要有人看護火，也需要人不斷的尋覓可以燃燒的東西。而保留火的過程中，因燒烤地附近的土變質(zhì)而受啟發(fā)，人類發(fā)明了陶器。從而制作了第一個火種器，這樣可以移動火種了。香火將柴草燃燒,熊熊烈火,煙氣騰騰,柴草化為灰燼;將黏土拌水,做成陶瓷坯件,經(jīng)火燃燒,變化而成為可以盛水的陶瓷器皿;將礦石冶煉,化石成金,得到性質(zhì)完全和礦石不同的金屬。人們的生產(chǎn)和生活的實踐已了解了物質(zhì)能相互作用、發(fā)生變化、造成萬物“化學”一詞英語是Chemistry。在我國和日本等東亞諸國都沿用“化學”這一名詞。經(jīng)過考證，發(fā)現(xiàn)中文“化學”這一詞在公元1856年(大清帝國咸豐六年),在英國來華傳教士韋廉臣（A.williamson）編寫的《格物探原》中就使用過“化學”這一名詞?；瘜W一詞古雅又恰當。世界是由物質(zhì)組成的，化學則是人類用以認識和改造物質(zhì)世界的主要方法和手段之一，它是一門歷史悠久而又富有活力的學科，它的成就是社會文明的重要標志。

化學不斷地發(fā)展，目前，人們發(fā)現(xiàn)和合成的物質(zhì)已有幾千萬種，其中，很多是自然界中原本不存在的，這極大地改善了人類的生存和發(fā)展條件。0.2“化學”的含義化學的中心含義在“化”字?；缸兓?、轉(zhuǎn)化、造成萬物之造化等。

化學研究各種物質(zhì)的化學性質(zhì)和化學變化?；瘜W變化是物質(zhì)中原子間的排列方式和化學鍵發(fā)生改變的變化?；瘜W性質(zhì)是物質(zhì)在化學變化中表現(xiàn)出來的性質(zhì)。如所屬物質(zhì)類別的化學通性：酸性、堿性、氧化性、還原性、熱穩(wěn)定性及一些其它特性。

化學是在分子、原子層次上研究物質(zhì)性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律的科學。

化學是研究物質(zhì)變化的科學

0.3人是什么人就有三個表述：第一個：介乎于天使和魔鬼之間的兩足動物；第二個：地球上有193種猿類和猴類，其中192種有毛，他們通通叫靈長類，還有1種無毛，自稱人類；第三個：什么叫人？只不過是一根葦草，是自然界最脆弱的東西；但他是一根能思想的葦草。

——布萊士·帕斯卡BlaisePascal

人只不過是一根葦草，是自然界最脆弱的東西；但他是一根能思想的葦草。

用不著整個宇宙都拿起武器來才能毀滅；一口氣、一滴水就足以致他死命了。

然而，縱使宇宙毀滅了他，人卻仍然要比致他于死命的東西高貴得多；因為他知道自己要死亡，以及宇宙對他所具有的優(yōu)勢，而宇宙對此卻是一無所知。

因而，我們?nèi)康淖饑谰驮谟谒枷搿?/p>

——布萊士·帕斯卡BlaisePascal

Thinking！思想形成人的偉大，人之偉大源于他有思想。布萊士·帕斯卡（BlaisePascal，1623－1662）是法國數(shù)學家、物理學家、哲學家、散文家。人類(human)，人是地球生物中處于進化最高階段的動物。由類人猿進化而成的，能制造和使用工具進行勞動的，并能用語言，進行思維的高等動物的統(tǒng)稱。課程說明32學時2學分內(nèi)容提要化學是一門使人類生活得更美好的基礎(chǔ)學科化學提供人類合理使用能源的方法化學使人類豐衣足食化學能保護和改善人類賴以生存的環(huán)境化學是人類使用新材料的源泉化學使人類世界五彩繽紛化學幫助人類延年益壽1.原來生活可以更美的

——化學是一門使人類生活的更美好的學科內(nèi)容提要1.1化學是研究物質(zhì)變化的科學1.2化學是一門實驗科學1.3

化學學科的發(fā)展與當今的機會1.1化學是研究物質(zhì)變化的科學1.1.1、化學的研究對象和內(nèi)容化學的研究對象：實物（物質(zhì)）物質(zhì)可分為以下幾個層次：宇宙天體單質(zhì)和化合物原子、分子和離子電子、質(zhì)子、中子及其他粒子單質(zhì)和化合物元素：具有相同核電荷數(shù)（即質(zhì)子數(shù)）的同一類原子的總稱。單質(zhì)：由同一種元素組成的純凈物?；衔铮河蓛煞N或兩種以上元素組成的純凈物?；旌衔铮河啥喾N純凈物混合而成。沒有化學式，無固定組成、性質(zhì)，其中每一種組分都保留著各自原有的性質(zhì)。水是單質(zhì)還是化合物？18K金是化合物還是混合物？化學研究的內(nèi)容：物質(zhì)的化學運動，即物質(zhì)的化學變化。

原子間電磁的吸引和排斥的相互作用之所以是化學運動的基本矛盾1.1.2化學研究的目的化學研究的目的：揭示化學反應(yīng)規(guī)律，以控制物質(zhì)的變化。了解化學反應(yīng)，歸納出反應(yīng)的規(guī)律，再去找到所希望發(fā)生的化學反應(yīng)的條件和方法。和任何自然科學一樣化學研究的最終目標是為人類造福，使人類生活得更美好。人類的欲望或要求可大致分為3個層次：生存欲提高欲長壽欲人類面臨的五大危機：人口、糧食、能源、資源、環(huán)境由于全世界人口的猛增，地球上為人類所利用的資源，包括土地在內(nèi)都是有限的。為了生存的需要，人們必須在有限的土地上生產(chǎn)出更多的糧食和農(nóng)產(chǎn)品?；省⑥r(nóng)藥的研究正是為此而發(fā)展起來的。能源也是人類生存的必需要素之一，而自然界的石油、煤等礦物資源已日趨減少，如何合理而又綜合地利用這些能源，正是化學家孜孜以求的目標。又例如原子核能利用的關(guān)鍵也在于化學制備和處理，而進入電器時代的人類更需要化學家能提供更多的高效化學電源。人類生活質(zhì)量的高低在很大程度上取決于新材料的誕生?；瘜W家研究成功的高分子材料就使人們走進了塑料時代，新型建筑材料和裝潢材料的問世又使人們的居住條件得到了改善。特種材料的研制成功又使人類走向宇宙，開創(chuàng)了宇航時代。人體中微量元素的作用正在被化學家一一探明，新的合成藥物一批又一批地被研制成功，人類的壽命正在不斷延長，而且還會有新的突破。隨著工業(yè)的發(fā)展，人口的增多，人類賴以生存的環(huán)境也受到愈來愈嚴重的污染，探明環(huán)境被污染的程度，制定保護環(huán)境的對策又是化學研究的重要內(nèi)容。

總之，化學是一門使人類生活得更美好的學科。1.2化學是一門實驗科學1.2.1實驗是化學學科的根本居里夫人花了4年時間從8噸瀝青鈾礦石中提煉出0.1g新元素的氯化物

鐳?？啾萍铀揽牡木馛hemistryChemistry1.2.2敏銳的觀察是成功的基礎(chǔ)法國化學家巴拉爾從海藻中提取碘時，他注意到每次實驗后，母液的瓶底都會有一層紅棕色的液體，他沒放過這一意外發(fā)現(xiàn)，經(jīng)一系列測試，證實這種液體是一種新的元素溴。德國化學家李比希李比希的“懊傷瓶”“任何疏于觀察和分析，必將導致失誤。”拉瓦錫的“瓶蓋”發(fā)現(xiàn)“質(zhì)量守恒定律”法國化學家拉瓦錫1.2.3實驗手段的不斷進步是化學發(fā)展的關(guān)鍵古人云：“工欲善其事，必先利其器”。19世紀初，有人提出“任何原子的重量都是氫原子的重量的倍數(shù)”。后來，精密天平的出現(xiàn)，測得氯原子的原子量是35.5，并非氫原子的整數(shù)倍。該學說才受到質(zhì)疑并最終被拋棄。1785年，英國著名科學家卡文迪什在研究空氣組成時，發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象，把空氣中的氮、氧、二氧化碳除盡后，發(fā)現(xiàn)還殘留少量氣體。英國化學家卡爾文迪什瑞利發(fā)現(xiàn)從氮的化合物中分離出來的氮氣每升重1.2508g，從空氣中分離出來的氮氣在相同情況下每升重1.2572g，這0.0064g的微小差別引起了瑞利的注意。他與化學家萊姆賽合作，利用光譜分析方法鑒定氣體。在1894年，發(fā)現(xiàn)了氬（Ar）英國物理學家瑞利

英國化學家萊姆賽

核磁共振制服一種魔草亞細亞剛毛草是危害糧食作物的寄生植物，曾使亞洲和非洲的糧食大量減產(chǎn)，致使4億人口受到饑餓的威脅。

亞細亞剛毛草是蹂躪糧食作物的一種寄生草，糧食作物一經(jīng)播種，幾天之后必然會有亞細亞剛毛草的須根粘在糧食作物的主根上，大肆吸取營養(yǎng)，致使糧食作物枯萎。

經(jīng)過化學家、農(nóng)學家和生物學家的合作研究，發(fā)現(xiàn)亞細亞剛毛草的種子上應(yīng)該有一種特殊的“化學雷達”，它能探知糧食作物在生長時所滲出的一些化學物質(zhì)。

一旦得知糧食作物已經(jīng)發(fā)芽，它便破土出芽。而它有四天的生長獨立期，即在頭四天里它可以不需要外來營養(yǎng)，四天后，它必須抓住宿主植物以維持生命。它所特有的化學雷達和宿主植物滲出的化學信息物質(zhì)，使它能夠如愿以償。

科學家的目標是找出這種信息物質(zhì)，以便阻斷這種信息的傳遞。然而，由于這種滲出的物質(zhì)極其微量，竭盡全力也只能收集到千分之幾毫克，所以一直未能解析出這種物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)。

直到精密核磁共振儀的誕生，科學家才探明這種信息物質(zhì)的全部化學結(jié)構(gòu)。它并不是結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的物質(zhì)，化學家可以在實驗室里將它合成出來，并在播種前，灑在大地里。

亞細亞剛毛草種子的“化學雷達”收到農(nóng)民“種糧”信號后，便破土出芽，結(jié)果無法找到宿主而死亡，農(nóng)民清理掉枯死的寄生草之后，再播種糧食就不會受到干擾?？茖W家們可以用同樣的方法，識別另外一些寄生草的信息物質(zhì)，從而制服了更多的寄生草。

科學家的目標是找出這種信息物質(zhì)，以便阻斷這種信息的傳遞。然而，由于這種滲出的物質(zhì)極其微量，竭盡全力也只能收集到千分之幾毫克，所以一直未能解析出這種物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)。

直到精密核磁共振儀的誕生，科學家才探明這種信息物質(zhì)的全部化學結(jié)構(gòu)。它并不是結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的物質(zhì)，化學家可以在實驗室里將它合成出來，并在播種前，灑在大地里。亞細亞剛毛草種子的“化學雷達”收到農(nóng)民“種糧”信號后，便破土出芽，結(jié)果無法找到宿主而死亡，農(nóng)民清理掉枯死的寄生草之后，再播種糧食就不會受到干擾?？茖W家們可以用同樣的方法，識別另外一些寄生草的信息物質(zhì)，從而制服了更多的寄生草。1.3化學學科的發(fā)展與當今的機會化學是一門古老而實用的學科，它不但使人類由古代穴居人的野蠻生活進化到現(xiàn)代高度文明和諧的環(huán)境中，使人類社會的文明進步和人類生存環(huán)境及質(zhì)量都有了翻天覆地的變化，同時，也使人類生活的各個方面以及社會發(fā)展的種種需要都與化學息息相關(guān)。諾貝爾阿爾弗雷德·伯納德·諾貝爾（AlfredBernhardNobel,1833.10.21－1896.12.10）是瑞典化學家、工程師、發(fā)明家、軍工裝備制造商和炸藥的發(fā)明者。1833年10月21日，諾貝爾誕生在瑞典首都斯德哥爾摩。諾貝爾的父親曾是一個水手，后來當過建筑工程師。在一次火災(zāi)中，他的財產(chǎn)被燒毀，只好借債度日。在諾貝爾4歲的時候，老諾貝爾離別了妻兒，離別了祖國，到芬蘭謀生。不久，又來到俄國。在那里，老諾貝爾發(fā)明了水雷，受到了俄國皇室的重用。

諾貝爾有兩個哥哥，一個弟弟。諾貝爾8歲的時候，在斯德哥爾摩的雅拉布小學讀書。他只念了一個學期。由于老諾貝爾在俄國找到了工作，全家就搬到彼得堡（即現(xiàn)在的列寧格勒）。到了彼得堡，諾貝爾聽不懂俄語，沒辦法上學，只好跟兩個哥哥一起，在家自學。從此，諾貝爾沒有進過高等學校。他的學問，全靠自學得來的。由于老諾貝爾研究水雷，使諾貝爾對炸藥發(fā)生了莫大的興趣。意大利化學家索布雷羅（AscanioSobrero，l8l2～1888）l847年在報告他的研究成果時說，用硝酸和硫酸處理甘油，得到一種黃色的油狀透明液體，即硝化甘油，“這種液體可因震動而爆炸，將來能做何用途，只有將來的實驗?zāi)芨嬖V我們?！?/p>

西寧教授在圣彼得堡做錘擊硝化甘油發(fā)生爆炸實驗給諾貝爾看，并說，如能想出切實的辦法使它爆炸，它將在軍事上大有用處。這引起了年輕諾貝爾的極大興趣。從此以后，諾貝爾對此念念不忘，決心要完成這一發(fā)明。諾貝爾經(jīng)過長期思考和實踐，認識到要使硝化甘油爆炸，必須把它加熱到爆炸點（170～180℃）或以重力沖擊。尋求一種安全的引爆裝置正是諾貝爾為自己確定的課題。1862年5月，隨著一聲劇響，水溝水花四濺，地動山搖，他第一次發(fā)現(xiàn)了引爆硝化甘油的原理。用少量的一般火藥導致硝化甘油猛烈爆炸就是諾貝爾發(fā)明的“引爆物”。在當時，大批量生產(chǎn)硝化甘油充滿了風險。諾貝爾著手改進生產(chǎn)工藝，力求做到安全生產(chǎn)。由于多次的爆炸事故，使諾貝爾極為悲傷、特別是1864年9月3日在瑞典首都斯德哥爾摩諾貝爾家住宅附近實驗室的硝化甘油爆炸事故，使從事實驗的5個人全部死于非命，其中包括諾貝爾最年輕的弟弟盧得衛(wèi)，他的父親也受了重傷。然而諾貝爾仍勇往直前，決不畏縮。他發(fā)明了用冷水管散熱生產(chǎn)硝化甘油的冷卻法，并設(shè)計了相應(yīng)的機器，初步掃除了大批量生產(chǎn)的障礙。新的“炸油”在爆破工程上可以節(jié)約大量的人力，很快地得到普遍應(yīng)用。加上阿爾佛雷德?諾貝爾為了推廣他的發(fā)明，親自到各處去進行實驗，使他的名聲遠揚各國，要求供貨的地方也越來越多。就在諾貝爾的“炸油”工廠開辦不久，一連串沉重的打擊相繼而來：

1865年12月，美國紐約市的一家旅館門前，發(fā)生了一次猛烈的爆炸，炸出了一個一米多深的坑。劇烈的爆炸聲，震壞了好多窗子的玻璃。人們查明，原來這是一個德國人帶著10磅硝酸甘油朝旅館大門走去，突然“轟”的一聲，德國人當場被炸死。人們一檢查，這個人所帶的硝酸甘油是諾貝爾工廠生產(chǎn)的！1866年3月，澳大利亞悉尼城的貨棧被炸毀，損失慘重。經(jīng)查明，爆炸是由貨棧里的兩桶硝酸甘油引起的，生產(chǎn)者為諾貝爾工廠！

1866年4月，在巴拿馬的大西洋沿岸，一艘名叫“歐羅巴號”的輪船被炸毀，沉入海底，乘客74人喪命。這船上所攜帶的貨物中，就有諾貝爾工廠生產(chǎn)的硝酸甘油。緊接著，美國舊金山的一座倉庫又發(fā)生劇烈的爆炸，14人當場死亡。爆炸是由諾貝爾工廠生產(chǎn)的硝酸甘油引起的！這么一來，諾貝爾工廠的信譽掃地，人們紛紛要求諾貝爾賠償損失。“炸油”，無人敢買。英國政府頒布命令，禁止生產(chǎn)、銷售和運輸硝酸甘油。法國、葡萄牙政府，也相繼發(fā)布了類似的禁令。人們紛紛指責諾貝爾，指責那位首先發(fā)現(xiàn)硝酸甘油的索布萊洛，并把諾貝爾稱作為“販賣死神的商人”！對于接二連三的爆炸事故，諾貝爾當然是痛心疾首的。馬車夫的啟示硅藻土是一種質(zhì)地松軟、多孔的東西鍥而不舍諾貝爾向許多企業(yè)界及政府的要人發(fā)出了邀請信，定于1876年7月14日，在英