化學

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實驗室中製取氧氣的裝置

化學(chemistry)是研究物質的組成、結構、性質、以及變化規律的科學。世界是由物質組成的,化學則是人類用以認識和改造物質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誌。

化學實驗器械

  

目錄

化學的基本概念

「化學」一詞,若單從字面解釋就是「變化的科學」之意。化學如同物理皆為自然科學之基礎科學。很多人稱化學為「中心科學」(Central science),因為化學為部分科學學門的核心,例如材料科學、奈米科技、生物化學。

化學對我們認識和利用物質具有重要的作用,世界是由物質組成的,化學則是人類用以認識和改造物質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,它與人類進步和社會發展的關係非常密切,它的成就是社會文明的重要標誌。

從開始用火的原始社會,到使用各種人造物質的現代社會,人類都在享用化學成果。人類的生活能夠不斷提高和改善,化學的貢獻在其中起了重要的作用。

化學是重要的基礎科學之一,在與物理學、生物學、自然地理學、天文學等學科的相互滲透中,得到了迅速的發展,也推動了其他學科和技術的發展。例如,核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平,建立了分子生物學;對地球、月球和其他星體的化學成分的分析,得出了元素分布的規律,發現了星際空間有簡單化合物的存在,為天體演化和現代宇宙學提供了實驗數據,還豐富了自然辯證法的內容!

化學是一門以實驗為基礎的科學。  

化學的萌芽

古時候,原始人類為了他們的生存,在與自然界的種種災難進行抗爭中,發現和利用了火。原始人類從用火之時開始,由野蠻進入文明,同時也就開始了用化學方法認識和改造天然物質。燃燒就是一種化學現象。(火的發現和利用,改善了人類生存的條件,並使人類變得聰明而強大。)掌握了火以後,人類開始食用熟食;繼而人類又陸續發現了一些物質的變化,如發現在翠綠色的孔雀石等銅礦石上面燃燒炭火,會有紅色的銅生成。這樣,人類在逐步了解和利用這些物質的變化的過程中,製得了對人類具有使用價值的產品。人類逐步學會了制陶、冶煉;以後又懂得了釀造、染色等等。這些有天然物質加工改造而成的製品,成為古代文明的標誌。在這些生產實踐的基礎上,萌發了古代化學知識。

古人曾根據物質的某些性質對物質進行分類,並企圖追溯其本原及其變化規律。公元前4世紀或更早,中國提出了陰陽五行學說,認為萬物是由金、木、水、火、土五種基本物質組合而成的,而五行則是由陰陽二氣相互作用而成的。此說法是樸素的唯物主義自然觀,用「陰陽」這個概念來解釋自然界兩種對立和相互消長的物質勢力,認為二者的相互作用是一切自然現象變化的根源。此說為中國煉丹術的理論基礎之一。

公元前4世紀,希臘也提出了與五行學說類似的火、風、土、水四元素說和古代原子論。這些樸素的元素思想,即為物質結構及其變化理論的萌芽。後來在中國出現了煉丹術,到了公元前2世紀的秦漢時代,煉丹術以頗為盛行,大致在公元7世紀傳到阿拉伯國家,與古希臘哲學相融合而形成阿拉伯煉丹術,阿拉伯鍊金術於中世紀傳入歐洲,形成歐洲鍊金術,後逐步演進為近代的化學。

煉丹術的指導思想是深信物質能轉化,試圖在煉丹爐中人工合成金銀或修鍊長生不老之藥。他們有目的的將各類物質搭配燒煉,進行實驗。為此涉及了研究物質變化用的各類器皿,如升華器、蒸餾器研缽等,也創造了各種實驗方法,如研磨、混合、溶解、潔淨、灼燒、熔融、升華、密封等。

與此同時,進一步分類研究了各種物質的性質,特別是相互反應的性能。這些都為近代化學的產生奠定了基礎,許多器具和方法經過改進後,仍然在今天的化學實驗中沿用。煉丹家在實驗過程中發明了火藥,發現了若干元素,製成了某些合金,還制出和提純了許多化合物,這些成果我們至今仍在利用。  

化學的中興

16世紀開始,歐洲工業生產蓬勃興起,推動了醫藥化學和冶金化學的創立和發展,使鍊金術轉向生活和實際應用,繼而更加註意物質化學變化本身的研究。在元素的科學概念建立後,通過對燃燒現象的精密實驗研究,建立了科學的氧化理論和質量守恆定律,隨後又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,為化學進一步科學的發展奠定了基礎。

19世紀初,建立了近代原子論,突出地強調了各種元素的原子的質量為其最基本的特徵,其中量的概念的引入,是與古代原子論的一個主要區別。近代原子論使當時的化學知識和理論得到了合理的解釋,成為說明化學現象的統一理論。分子假說提出了,建立了原子分子學說,為物質結構的研究奠定了基礎。門捷列夫發現元素周期律後,不僅初步形成了無機化學的體系,並且與原子分子學說一起形成化學理論體系。

通過對礦物的分析,發現了許多新元素,加上對原子分子學說的實驗驗證,經典性的化學分析方法也有了自己的體系。草酸和尿素的合成、原子價概念的產生、苯的六環結構和碳價鍵四面體等學說的創立、酒石酸拆分成旋光異構體,以及分子的不對稱性等等的發現,導致有機化學結構理論的建立,使人們對分子本質的認識更加深入,並奠定了有機化學的基礎。

19世紀下半葉,熱力學等物理學理論以入化學之後,不僅澄清了化學平衡和反應速率的概念,而且可以定量地判斷化學反應中物質轉化的方向和條件。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學和化學動力學的理論基礎。物理化學的誕生,把化學從理論上提高到一個的水平。

二十世紀的化學是一門建立在實驗基礎上的科學,實驗與理論一直是化學研究中相互依賴、彼此促進的兩個方面。進入20世紀以後,由於受到自然科學其他學科發展的影響,並廣泛地應用了當代科學的理論、技術和方法,化學在認識物質的組成、結構、合成和測試等方面都有了長足的進展,而且在理論方面取得了許多重要成果。在無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大分支學科的基礎上產生了新的化學分支學科。

近代物理的理論和技術、數學方法及計算機技術在化學中的應用,對現代化學的發展起了很大的推動作用。19世紀末,電子、X射線放射性的發現為化學在20世紀的重大進展創造了條件。

在結構化學方面,由於電子的發現開始並確立的現代的有核原子模型,不僅豐富和深化了對元素周期表的認識,而且發展了分子理論。應用量子力學研究分子結構,產生了量子化學。

從氫分子結構的研究開始,逐步揭示了化學鍵的本質,先後創立了價鍵理論、分子軌道理論和佩位場理論。化學反應理論也隨著深入到微觀境界。應用X射線作為研究物質結構的新分析手段,可以洞察物質的晶體化學結構。測定化學立體結構的衍射方法,有X射線衍射、電子衍射和中子衍射等方法。其中以X射線衍射法的應用所積累的精密分子立體結構信息最多。

研究物質結構的譜學方法也由可見光譜、紫外光譜、紅外光譜擴展到核磁共振譜、電子自選共振譜、光電子能譜、射線共振光譜、穆斯堡爾譜等,與計算機聯用後,積累大量物質結構與性能相關的資料,正由經驗向理論發展。電子顯微鏡放大倍數不斷提高,人們以可直接觀察分子的結構。

經典的元素學說由於放射性的發現而產生深刻的變革。從放射性衰變理論的創立、同位素的發現到人工核反應和核裂變的實現、氘的發現、中子和正電子及其它基本粒子的發現,不僅是人類的認識深入到亞原子層次,而且創立了相應的實驗方法和理論;不僅實現了古代煉丹家轉變元素的思想,而且改變了人的宇宙觀。

作為20世紀的時代標誌,人類開始掌握和使用核能。放射化學和核化學等分支學科相繼產生,並迅速發展;同位素地質學、同位素宇宙化學等交叉學科接踵誕生。元素周期表擴充了,以有109號元素,並且正在探索超重元素以驗證元素「穩定島假說」。與現代宇宙學相依存的元素起源學說和與演化學說密切相關的核素年齡測定等工作,都在不斷補充和更新元素的觀念。

在化學反應理論方面,由於對分子結構和化學鍵的認識的提高,經典的、統計的反應理論以進一步深化,在過渡態理論建立後,逐漸向微觀的反應理論發展,用分子軌道理論研究微觀的反應機理,並逐漸建立了分子軌道對稱守恆定律和前線軌道理論。分子束、雷射和電漿技術的應用,使得對不穩定化物種的檢測和研究成為現實,從而化學動力學已有可能從經典的、統計的宏觀動力學深入到單個分子或原子水平的微觀反應動力學。

計算機技術的發展,使得分子、電子結構和化學反映的量子化學計算、化學統計、化學模式識別,以及大規模術技的處理和綜合等方面,都得到較大的進展,有的已經逐步進入化學教育之中。關於催化作用的研究,以提出了各種模型和理論,從無機催化進入有機催化和僧物催化,開始從分子微觀結構和尺寸的角度核生物物理有機化學的角度,來研究酶類的作用和酶類的結構與其功能的關係。

分析方法和手段是化學研究的基本方法和手段。一方面,經典的成分和組成分析方法仍在不斷改進,分析靈敏度從常量發展到微量、超微量、痕量;另一方面,發展初許多新的分析方法,可深入到進行結構分析,構象測定,同位素測定,各種活潑中間體如自由基、離子基、卡賓、氮賓、卡拜等的直接測定,以及對短壽命亞穩態分子的檢測等。分離技術也不斷革新,離子交換、膜技術、色譜法等等。

合成各種物質,是化學研究的目的之一。在無機合成方面,首先合成的是氨。氨的合成不僅開創了無機合成工業,而且帶動了催化化學,發展了化學熱力學和反應動力學。後來相繼合成的有紅寶石、人造水晶、硼氫化合物、金剛石、半導體、超導材料和二茂鐵等配位化合物。

在電子技術、核工業、太空技術等現代工業技術的推動下,各種超純物質、新型化合物和特殊需要的材料的生產技術都得到了較大發展。稀有氣體化合物的合成成功又向化學家提出了新的挑戰,需要對零族元素的化學性質重新加以研究。無機化學在與有機化學、生物化學、物理化學等學科相互滲透中產生了有機金屬化學、生物無機化學、無機固體化學等新興學科。

酚醛樹脂的合成,開闢了高分子科學領域。20世紀30年代聚醯胺纖維的合成,使高分子的概念得到廣泛的確認。後來,高分子的合成、結構和性能研究、應用三方面保持互相配合和促進,使高分子化學得以迅速發展。

各種高分子材料合成和應用,為現代工農業、交通運輸、醫療衛生、軍事技術,以及人們衣食住行各方面,提供了多種性能優異而成本較低的重要材料,成為現代物質文明的重要標誌。高分子工業發展為化學工業的重要支柱。

20世紀是有機合成的黃金時代。化學的分離手段和結構分析方法已經有了很大發展,許多天然有機化合物的結構問題紛紛獲得圓滿解決,還發現了許多新的重要的有機反應和專一性有機試劑,在此基礎上,精細有機合成,特別是在不對稱合成方面取得了很大進展。

一方面,合成了各種有特種結構和特種性能的有機化合物;另一方面,合成了從不穩定的自由基到有生物活性的蛋白質、核酸等生命基礎物質。有機化學家還合成了有複雜結構的天然有機化合物和有特效的藥物。這些成就對促進科學的發展起了巨大的作用;為合成有高度生物活性的物質,並與其他學科協同解決有生命物質的合成問題及解決前生命物質的化學問題等,提供了有利的條件。

20世紀以來,化學發展的趨勢可以歸納為:由宏觀向微觀、由定性向定量、由穩定態向亞穩定態發展,由經驗逐漸上升到理論,再用於指導設計和開創新的研究。一方面,為生產和技術部門提供儘可能多的新物質、新材料;另一方面,在與其它自然科學相互滲透的進程中不斷產生新學科,並向探索生命科學和宇宙起源的方向發展。  

化學的作用

1.保證人類的生存並不斷提高人類的生活質量。如:利用化學生產化肥和農藥,以增加糧食產量;利用化學合成藥物,以抑制細菌病毒,保障人體健康;利用化學開發新能源、新材料,以改善人類的生存條件;利用化學綜合應用自然資源和保護環境以使人類生活得更加美好。

2. 化學是一門是實用的學科,它與數學物理等學科共同成為自然科學迅猛發展的基礎。化學的核心知識已經應用於自然科學的各個區域,化學是創造自然,改造自然的強大力量的重要支柱。目前,化學家門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,例如能源問題、糧食問題、環境問題、健康問題、資源與可持續發展等問題。

3.化學與其他學科的交叉與滲透,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、太空、雷射、地質、海洋等科學技術迅猛發展。

4.(最重要的一點,也是所有科學共有的作用)培養不斷進取、發現、探索、好奇的心理,激發人類對理解自然,了解自然的渴望,豐富人的精神世界。

當今,化學日益滲透到生活的各個方面,特別是與人類社會發展密切相關的重大問題。總之,化學與人類的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、國防、環境保護、醫藥衛生、資源利用、等方面都有密切的聯繫,它是一門社會迫切需要的實用學科。  

我國在化學方面的貢獻

1.古代

(1)約公元前1700年,中國開始冶煉青銅(青銅是銅和錫按照一定比例混合而成的合金)

(2)漢代發明的造紙術

(3)唐朝末年運用于軍事的火藥

(4)10世紀,宋代運用水法煉銅(又稱濕法煉銅和膽銅法)大量生產銅。

2.近現代

(1)20世紀20年代,侯德榜用「聯合制鹼法」生產出了「紅三角」牌純鹼。  

學科分類

化學在發展過程中,依照所研究的分子類別和研究手段、目的、任務的不同,派生出不同層次的許多分支。在20世紀20年代以前,化學傳統地分為無機化學、有機化學、物理化學和分析化學四個分支。20年代以後,由於世界經濟的高速發展,化學鍵的電子理論和量子力學的誕生、電子技術和計算機技術的興起,化學研究在理論上和實驗技術上都獲得了新的手段,導致這門學科從30年代以來飛躍發展,出現了嶄新的面貌。現在把化學內容一般分為生物化學、有機化學、高分子化學、應用化學和化學工程學、物理化學、無機化學等五大類共80項,實際包括了七大分支學科。

根據當今化學學科的發展以及它與天文學、物理學、數學、生物學、醫學、地學等學科相互滲透的情況,化學可作如下分類:

無機化學:元素化學、無機合成化學、無機高分子化學、無機固體化學、配位化學(即絡合物化學)、同位素化學、生物無機化學、金屬有機化學、金屬酶化學等

有機化學:普通有機化學、有機合成化學、金屬和非金屬有機化學、物理有機化學、生物有機化學、有機分析化學。

物理化學:結構化學、熱化學、化學熱力學、化學動力學、電化學、溶液理論、流體界面化學、量子化學、催化作用及其理論等。

分析化學:化學分析、儀器和新技術分析。

高分子化學:天然高分子化學、高分子合成化學、高分子物理化學、高聚物應用、高分子物力。

核化學:放射性元素化學、放射分析化學、輻射化學、同位素化學、核化學。

生物化學:一般生物化學、酶類、微生物化學、植物化學、免疫化學、發酵和生物工程、食品化學等。

表面化學:凡是在相界面上所發生的一切物理化學現象統稱為界面現象(interfase phenomena)或表面現象(surfase phenomena)。研究各種表面現象實質的科學稱為表面化學。

其它與化學有關的邊緣學科還有:地球化學、海洋化學、大氣化學、環境化學、宇宙化學、星際化學等。  

化學諾貝爾獎得主

1901年 J . H. 范霍夫(荷蘭人)發現溶液中化學動力學法則和滲透壓規律

1902年 E. H. 費歇爾(德國人)合成了糖類以及嘌噙誘導體

1903年 S. A. 阿雷尼烏斯(瑞典人)提出電解質溶液理論

1904年 W. 拉姆賽(英國人)發現空氣中的惰性氣體

1905年 A. 馮.貝耶爾(德國人)從事有機染料以及氫化芳香族化合物的研究

1906年 H. 莫瓦桑(法國人)從事氟元素的研究

1907年 E. 畢希納(德國人)從事酵素和酶化學、生物學研究

1908年 E. 盧瑟福(英國人)首先提出放射性元素的蛻變理論

1909年 W. 奧斯特瓦爾德(德國人)從事催化作用、化學平衡以及反應速度的研究

1910年 O. 瓦拉赫(德國人)脂環式化合物的奠基人

1911年 M. 居里(法國人)發現鐳和釙

1912年 V. 格林尼亞(法國人)發明了格林尼亞試劑 —— 有機鎂試劑

P. 薩巴蒂(法國人)使用細金屬粉末作催化劑,發明了一種製取氫化不飽和烴的有效方法

1913年 A. 維爾納 (瑞士人)從事配位化合物的研究以及分子內原子化合價的研究

1914年 T.W. 理查茲(美國人)致力於原子量的研究,精確地測定了許多元素的原子量

1915年 R. 威爾斯泰特(德國人)從事植物色素葉綠素)的研究

1916---1917年 未頒獎

1918年 F. 哈伯(德國人)研究和發明了有效的大規模合成氨法

1919年 未頒獎

1920年 W.H. 能斯特(德國人)從事電化學和熱動力學方面的研究

1921年 F. 索迪(英國人)從事放射性物質的研究,首次命名「同位素」

1922年 F.W. 阿斯頓(英國人) 發現非放射性元素中的同位素並開發了質譜儀

1923年 F. 普雷格爾(奧地利人)創立了有機化合物的微量分析法

1924年 未頒獎

1925年 R.A. 席格蒙迪(德國人)從事膠體溶液的研究並確立了膠體化學

1926年 T. 斯韋德貝里(瑞典人)從事膠體化學中分散系統的研究

1927年 H.O. 維蘭德(德國人)研究確定了膽酸及多種同類物質的化學結構

1928年 A. 溫道斯(德國人)研究出一族甾醇及其與維生素的關係

1929年 A. 哈登(英國人),馮.奧伊勒 – 歇爾平(瑞典人)闡明了糖發酵過程和酶的作用

1930年 H. 費歇爾(德國人)從事血紅素和葉綠素的性質及結構方面的研究

1931年 C. 博施(德國人),F.貝吉烏斯(德國人)發明和開發了高壓化學方法

1932年 I. 蘭米爾 (美國人) 創立了表面化學

1933年 未頒獎

1934年 H.C. 尤里(美國人)發現重氫

1935年 J.F.J. 居里,I.J. 居里(法國人)發明了人工放射性元素

1936年 P.J.W. 德拜(美國人)提出分子磁偶極距概念並且應用X射線衍射弄清分子結構

1937年 W. N. 霍沃斯(英國人) 從事碳水化合物和維生素C的結構研究

P. 卡雷(瑞士人) 從事類胡蘿卜、核黃素以及維生素 A、B2的研究

1938年 R. 庫恩(德國人) 從事類胡蘿卜素以及維生素類的研究

1939年 A. 布泰南特(德國人)從事性激素的研究

L. 魯齊卡(瑞士人) 從事萜、聚甲烯結構方面的研究

1940年—1942年 未頒獎

1943年 G. 海韋希(匈牙利人)利用放射性同位素示蹤技術研究化學和物理變化過程

1944年 O. 哈恩(德國人) 發現重核裂變反應

1945年 A.I.魏爾塔南(芬蘭人)研究農業化學和營養化學,發明了飼料貯藏保養鮮法

1946年 J. B. 薩姆納(美國人) 首次分離提純了酶

J. H. 諾思羅普,W. M. 斯坦利(美國人) 分離提純酶和病毒蛋白

1947年 R. 魯賓遜(英國人)從事生物鹼的研究

1948年 A. W. K. 蒂塞留斯(瑞典人) 發現電泳技術和吸附色譜法

1949年 W.F. 吉奧克(美國人)長期從事化學熱力學的研究,物別是對超溫狀態下的物理反應的研究

1950年 O.P.H. 狄爾斯和K.阿爾德(德國人)發現狄爾斯-阿爾德反應及其應用

1951年 G.T. 西博格、E.M. 麥克米倫(美國人) 發現超鈾元素

1952年 A.J.P. 馬丁、R.L.M. 辛格(英國人)開發並應用了分配色譜法

1953年 H. 施陶丁格(德國人)從事環狀高分子化合物的研究

1954年 L.C.鮑林(美國人)闡明化學結合的本性,解釋了複雜的分子結構

1955年 V. 維格諾德 (美國人)確定併合成了含硫的生物體物質(特別是後葉催產素增壓素

1956年 C.N. 欣謝爾伍德(英國人)

N.N. 謝苗諾夫(俄國人)提出氣相反應的化學動力學理論(特別是支鏈反應)

1957年 A.R. 托德(英國人)從事核酸酶以及核酸輔酶的研究

1958年 F. 桑格(英國人)從事胰島素結構的研究

1959年 J. 海洛夫斯基(捷克人)提出極譜學理論並發明了電化學分析中的極譜分析法

1960年 W.F. 利比(美國人)發明了「放射性碳素年代測定法」

1961年 M. 卡爾文(美國人)提示了植物光合作用機理

1962年 M.F. 佩魯茨、J.C. 肯德魯(英國人)測定了蛋白質的精細結構

1963年 K. 齊格勒(德國人)、G. 納塔(義大利人)發現了利用新型催化劑進行聚合的方法,並從事這方面的基礎研究

1964年 D.M.C. 霍金英(英國人)使用X射線衍射技術測定複雜晶體和大分子的空間結構

1965年 R.B. 伍德沃德(美國人)因對有機合成法的貢獻

1966年 R.S. 馬利肯(美國人)用量子力學創立了化學結構分子軌道理論,闡明了分子的共價鍵本質和電子結構

1967年 R.G.W.諾里會、G. 波特(英國人)

M. 艾根(德國人)發明了測定快速 化學反應的技術

1968年 L. 翁薩格(美國人)從事不可逆過程熱力學的基礎研究

1969年 O. 哈塞爾(挪威人)、K.H.R. 巴頓(英國人)為發展立體化學理論作出貢獻

1970年 L.F. 萊洛伊爾(阿根廷人)發現糖核苷酸及其在糖合成過程中的作用

1971年 G. 赫茲伯格(加拿大人)從事自由基的電子結構和幾何學結構的研究

1972年 C.B. 安芬森(美國人)確定了核糖核苷酸酶的活性區位研究

1973年 E.O. 菲舍爾(德國人)、G. 威爾金森(英國人)從事具有多層結構的有機金屬化合物的研究

1974年 P.J. 弗洛里(美國人)從事高分子化學的理論、實驗兩方面的基礎研究

1975年 J.W. 康福思(澳大利亞人)研究酶催化反應的立體化學

V.普雷洛格(瑞士人)從事有機分子以及有機分子的立體化學研究

1976年 W.N. 利普斯科姆(美國人)從事甲硼烷的結構研究

1977年 I. 普里戈金(比利時人)主要研究非平衡熱力學,提出了「耗散結構」理論

1978年 P.D. 米切爾(英國人)從事生物膜上的能量轉換研究

1979年 H.C. 布朗(美國人)、G. 維蒂希(德國人)研製了新的有機合成法

1980年 P. 伯格(美國人)從事核酸的生物化學研究

W.吉爾伯特(美國人)、F. 桑格(英國人)確定了核酸的鹼基排列順序

1981年 福井謙一(日本人)、R. 霍夫曼(英國人) 應用量子力學發展了分子軌道對稱守恆原理和前線軌道理論

1982年 A. 克盧格(英國人)開發了結晶學的電子衍射法,並從事核酸蛋白質複合體的立體結構的研究

1983年 H.陶布(美國人)闡明了金屬配位化合物電子反應機理

1984年 R.B. 梅里菲爾德(美國人)開發了極簡便的合成法

1985年 J.卡爾、H.A.豪普特曼(美國人)開發了應用X射線衍射確定物質晶體結構的直接計演算法

1986年 D.R. 赫希巴奇、李遠哲(台灣人)、

J.C.波利亞尼(加拿大人)研究化學反應體系在位能面運動過程的動力學

1987年 C.J.佩德森、D.J. 克拉姆(美國人)

J.M. 萊恩(法國人)合成冠醚化合物

1988年 J. 戴森霍弗、R. 胡伯爾、H. 米歇爾(德國人)分析了光合作用反應中心的三維結構

1989年 S. 奧爾特曼, T.R. 切赫(美國人)發現RNA自身具有酶的催化功能

1990年 E.J. 科里(美國人)創建了一種獨特的有機合成理論——逆合成分析理論

1991年 R.R. 恩斯特(瑞士人)發明了傅立葉變換核磁共振分光法和二維核磁共振技術

1992年 R.A. 馬庫斯(美國人)對溶液中的電子轉移反應理論作了貢獻

1993年 K.B. 穆利斯(美國人)發明「聚合酶鏈式反應」法

M. 史密斯(加拿大人)開創「寡聚核苷酸基定點誘變」法

1994年 G.A. 歐拉(美國人)在碳氫化合物即烴類研究領域作出了傑出貢獻

1995年 P.克魯岑(德國人)、M. 莫利納、

F.S. 羅蘭(美國人)闡述了對臭氧層產生影響的化學機理,證明了人造化學物質對臭氧層構成破壞作用

1996年 R.F.柯爾(美國人)、H.W.克羅托因(英國人)、

R.E.斯莫利(美國人)發現了碳元素的新形式——富勒氏球(也稱布基球)C60

1997年 P.B.博耶(美國人)、J.E.沃克爾(英國人)、

J.C.斯科(丹麥人)發現人體細胞內負責儲藏轉移能量的離子傳輸酶

1998年 W.科恩(奧地利)J.波普(英國)提出密度泛函理論

1999年 艾哈邁德-澤維爾(美籍埃及人)將毫微微秒光譜學應用於化學反應的轉變狀態研究

2000年 黑格(美國人)、麥克迪爾米德(美國人)、白川秀樹(日本人)因發現能夠導電的塑料有功

2001年 威廉.諾爾斯(美國人)、野依良治(日本人)在「手性催化氫化反應」領域取得成就

巴里.夏普萊斯(美國人)在「手性催化氫化反應」領域取得成就。

2002年 約翰-B-芬恩(美國人)、田中耕一(日本人)在生物高分子大規模質譜測定分析中發展了軟解吸附作用電離方法。

庫特-烏特里希(瑞士)以核電磁共振光譜法確定了溶劑的生物高分子三維結構。

2003年 阿格里(美國人)和麥克農(美國人)研究細胞膜水通道結構極其運作機理

2004年 阿龍.切哈諾沃(以色列)、阿夫拉姆.赫什科(以色列)、

歐文.羅斯(美國)發現了泛素調節的蛋白質降解——一種蛋白質「死亡」的重要機理

2005年 伊夫.肖萬(法國)、羅伯特.格拉布(美國)、理察.施羅克(美國)研究了有機化學的烯烴複分解反應

2006年 羅傑.科恩伯格(美國) 「真核轉錄的分子基礎」

2007年 格哈德.埃特爾(德國) 固體表面化學研究

2008年 下村修(美籍日裔)、馬丁•查爾非(美國)、錢永健(美籍華裔) GFP(綠色熒光蛋白)的發現與進一步研究

2009年 萬卡特拉曼-萊馬克里斯南(美籍英裔) 、托馬斯-施泰茨(美國)、阿達-尤納斯(以色列) 「核糖體的結構和功能」的研究  

綠色化學

綠色化學又稱「環境無害化學」、「環境友好化學」、「清潔化學」,綠色化學是近十年才產生和發展起來的,是一個 「新化學嬰兒」。它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科,內容廣泛。綠色化學的最大特點是在始端就採用預防污染的科學手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。世界上很多國家已把「化學的綠色化」作為新世紀化學進展的主要方向之一。  

定義

用化學的技術,原理和方法去消除對人體健康,安全和生態環境有毒有害的化學品,因此也稱環境友好化學或潔淨化學。實際上,綠色化學不是一門全新的科學。

綠色化學不但有重大的社會、環境和經濟效益,而且說明化學的負面作用是可以避免的,顯現了人的能動性。綠色化學體現了化學科學、技術與社會的相互聯繫和相互作用,是化學科學高度發展以及社會對化學科學發展的作用的產物,對化學本身而言是一個新階段的到來。作為新世紀的一代,不但要有能力去發展新的、對環境更友好的化學,以防止化學污染;而且要讓年輕的一代了解綠色化學、接受綠色化學、為綠色化學作出應有的貢獻  

核心內容

1、「原子經濟性」,即充分利用反應物中的各個原子,因而既能充分利用資源,又能防止污染。原子經濟性的概念是1991年國著名有機化學家Trost(為此他曾獲得了1998年度的總統綠色化學挑戰獎的學術獎)提出的, 用原子利用率衡量反應的原子經濟性,為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結合到目標分子中,達到零排放。綠色有機合成應該是原子經濟性的。原子利用率越高,反應產生的廢棄物越少,對環境造成的污染也越少。

2、其內涵主要體現在五個「R」上:第一是Reduction一一「減量」,即減少「三廢」排放;第二是Reuse——「重複使用」,諸如化學工業過程中的催化劑、載體等,這是降低成本和減廢的需要;第三是Recycling——「回收」,可以有效實現「省資源、少污染、減成本」的要求;第四是Regeneration——「再生」,即變廢為寶,節省資源、能源,減少污染的有效途徑;第五是Rejection ——「拒用」,指對一些無法替代,又無法回收、再生和重複使用的,有毒副作用及污染作用明顯的原料,拒絕在化學過程中使用,這是杜絕污染的最根本方法。  

化學的教育

我國化學教育從初中開始,高中成為理科之一,除兩本必修教材外,又有《化學與生活》、《化學與

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技術》、《物質結構與性質》、《化學反應原理》、《有機化學基礎》、《實驗化學》六個選修課程。  

淺談化學知識的趣味記憶

趣味的東西能引起興趣,導致神經興奮,激起學習動機,創造最佳的記憶心理狀

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態,易於記憶,並能牢固保持。因此,在教與學的過程中,應該把一些枯燥無味難於記憶的化學知識儘可能

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趣味化。如編選歌訣、利用諧音、形

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象比喻等方法,可以幫助記憶。

一、歌訣記憶法

歌訣記憶法就是針對需要記憶的化學知識利用音韻編成,融知識性與趣味性於一體,讀起來朗朗上口,利記易誦。如從細口瓶中向試管中傾倒液體的操作歌訣:「掌向標籤三指握,兩口相對視線落。」「三指握」是指持試管時用拇指食指、中指握緊試管;「視線落」是指傾倒液體時要觀察試管內的液體量,以防傾倒過多。再如氨氧化法制硝酸可編如下歌訣:「加熱催化氨氧化、一氨化氮水加熱;一氧化氮再氧化二氧化氮呈棕色;二氧化氮溶於水,要制硝酸就出來」。

高中化學教材
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象元素符號、化合價、溶解性表等都可以編成歌訣來進行記憶。歌訣在教與學的過程中確實可以用來幫助記憶,使你輕鬆愉快地鞏固學習成果。

二、諧音記憶

諧音記憶法就是要把需要記憶的化學內容跟日常生活中的諧音結合起來進行記憶。如地殼中各元素的百分含量前三位是「氧、矽、鋁」,可諧北方音為「養閨女」。再如,金屬活動順序為:鉀、鈣、鈉、鎂、鋁、錳、鋅、鐵;錫、鉛、銅、汞、銀、鉑、金可諧音為:「加個那美麗的新的錫鉛統共一百斤。」

三、會意記憶法

會意記憶法就是把一些抽象的概念進行自我理解和再加工處理,然後去巧記。如氫氣或一氧化碳還原氧化銅的實驗操作是:實驗開始時,先通氣後加熱,實驗結束時,先停止加熱後停止通氣,因此可會意記作,「氣體早出晚歸酒精燈遲到早退。」再如把四種基本反應類型分別會意成「一分為多

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」(分解反應)「合多為一」(化合反應)、「取而代之」(置換反應)、「相互交換」(複分解反應)。

四、聯想記憶法

聯想記憶法就是把一些化學實驗或概念用聯想的方法進行記憶。聯想法是帶有驗證性的記憶方法,是新舊知識建立聯繫的產物。在化學教學過程中應抓住問題特徵,由此及彼發展聯想。如記憶氫氣、碳、一氧化碳還原氧化銅的實驗過程可用實驗聯想,對比聯想,再如將單質與化合物兩個概念放在一起來記憶:「由同(不同)種元素組成的純淨物叫做單質(化合物)。

對於文字較少而又零亂的難以記憶的小問題要抓住關鍵字詞進行奇特聯想,如氫氧化鈉的用途是:用於肥皂、石油、造紙、紡織、印染等工業上,可記為:「紙(織)上染了肥油」。

五、濃縮記憶法

濃縮記憶法就是針對一類化學知識或規律在深刻理解的基礎上,可選取有代表性的字或詞縮略成提綱挈須的骨架進行記憶。如實驗室制氧氣的七個實驗步驟記為;「查、裝、定、點、收、移、熄。」「查」指檢查裝置氣密性;「裝」指往試管里裝藥品;「定」指把試管夾在鐵架台上;「點」指點燃酒精燈;「收」指收集氣體;「移」指把導

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管先移出水面;「熄」指熄滅酒精燈。再如過濾操作中的注意點濃縮為:「一貼、二低、三靠」。巧記:「茶莊定點收利息」。

六、猜謎記憶法

猜謎記憶法就是把一些化學知識編成富有知識性、趣味性、生動形象幽默的謎語進行記憶。如記憶一氧化碳性質的謎語是:」左側月兒彎,右側月兒圓,彎月能取暖,圓月能助燃,有毒無色味,還原又可燃。」

七、形象比喻記憶法

形象比喻記憶法就是藉助於形象生動的比喻,把那些難記的概念形象化,用直觀形象去記憶。如核外電子的排布規律是:「能量低的電子通常在離核較近的地方出現的機會多,能量高的電子通常在離核較遠的地方出現的機會多。」這個問題是比較抽象的,不是一下子就可以理解的。

如果我們打這樣個比方就可以理解了,也易於記憶了。把地球比作原子核,把能力高的大雁、老鷹等鳥比作能量高的電子,把能力低的麻雀、小燕子等鳥比作能量低的電子。能力高的鳥常在離地面較高的天空飛翔,能力低的鳥常在離地面很低的地方活動。再如有機化學烯烴中有雙鍵,易發生加成反應和聚合反應,乙烯發生聚合反應時生成聚乙烯,可形象地運用手插尹「C=C」和手拉手「-C-C-」作比喻,這樣較易記祝總之,趣味記憶的方法很多,諸如圖示記憶、歸納記憶、借曲填詞記憶等。

在教與學的過程中可根據實際情況,總結適合於自己的記憶方法。只要記得快、記得准,記得牢,就不失為一種好的記憶方法。  

元素周期表

元素周期表

元素周期表是元素周期律用表格表達的具體形式,它反映元素原子的內部結構和它們之間相互聯繫的規律。元素周期表簡稱周期表。元素周期表有很多種表達形式,目前最常用的是維爾納長式周期表。元素周期表有7個周期,有16個族和4個區。元素在周期表中的位置能反映該元素的原子結構。周期表中同一橫列元素構成一個周期。同周期元素原子的電子層數等於該周期的序數。同一縱行(第Ⅷ族包括3個縱行)的元素稱「族」。族是原子內部外電子層構型的反映。例如外電子構型,IA族是ns1,IIIA族是ns2 np1,O族是ns2 np4, IIIB族是(n-1) d1.ns2等。元素周期表能形象地體現元素周期律。根據元素周期表可以推測各種元素的原子結構以及元素及其化合物性質的遞變規律。當年,門捷列夫根據元素周期表中未知元素的周圍元素和化合物的性質,經過綜合推測,成功地預言未知元素及其化合物的性質。現在科學家利用元素周期表,指導尋找製取半導體、催化劑、化學農藥、新型材料的元素及化合物。

現代化學的元素周期律是1869年俄國科學家德米特里.伊萬諾維奇.門捷列夫(Dmitri Ivanovich Mendeleev )首先整理,他將當時已知的63種元素依原子量大小並以表的形式排列,把有相似化學性質的元素放在同一行,就是元素周期表的雛形。利用周期表,門捷列夫成功的預測當時尚未發現的元素的特性(鎵、鈧、鍺)。1913年國科學家莫色勒利用陰極射線撞擊金屬產生X射線,發現原子序越大,X射線的頻率就越高,因此他認為核的正電荷決定了元素的化學性質,並把元素依照核內正電荷(即質子數或原子序)排列,經過多年修訂後才成為當代的周期表。  

改善衣食住行所起的作用

1、銅器發暗怎麼辦

銅器在空氣中置久會「生鏽」。銅在潮濕的空氣中會被氧化成黑色的氧化銅,銅器表面的氧化銅繼續與空氣中的二氧化碳作用,生成一層綠色的鹼式碳酸銅CuCO3.Cu(OH)2

另外,銅也會與空氣中的硫化氫發生作用,生成黑色的硫化銅。用蘸濃氨水棉花擦洗髮暗的銅器的表面,就立刻會發亮。因為用濃氨水擦洗銅器的表面,氧化銅、鹼式碳酸銅和硫化銅都會轉變成可溶性的銅氨絡合物而被除去。或者用醋酸擦洗,把表面上的污物轉化為可溶性的醋酸銅,但這效果不如前者好,洗後再用清水洗淨銅器,銅器就又亮了。

2、銀器發暗怎麼辦

銀器發暗跟銅器發暗原理差不多,是因為銀和空氣中的硫化氫作用生成黑色的硫化銀(Ag2S)的結果。欲使銀器變亮,須用洗衣粉先洗去表面的油污,把它和鋁片放在一起,放入碳酸鈉溶液中煮,到銀器恢復銀白色,取出銀器,用水洗淨後可看到光亮如新的銀器表面。反應的化學方程式如下: 2Al + 3 Ag2S + 6 H2O=6 Ag + 2 Al(OH)3 + 3 H2S

3、塑料和有機玻璃的粘合劑

塑料製品常出現在日常生活中,遇到塑料製品損傷,怎麼辦?通常的塑料製品有二類,一類是聚氯乙烯做的,這類較硬較脆,另一類是聚乙烯做的,產品較軟。有機玻璃是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的。聚氯乙烯最好的溶劑是四氫呋喃。有機玻璃的溶劑可用三氯甲烷氯仿),二氯乙烷丙酮。粘合時,可以直接用這些溶劑把塑料或有機玻璃粘合起來,或者把少量的塑料或有機玻璃溶於溶劑中,作成粘合劑,效果更佳。

4石灰塗牆的學問

化石灰時,冷水會變熱,石灰塗牆後,很不容易干,而石灰牆越來越硬,越來越白,為什麼?化石灰時,生石灰遇水生成熟石灰,該反應是放熱反應,因此冷水會變熱。而石灰塗牆很不容易干是因為熟石灰氫氧化鈣]與空氣中的二氧化碳反應,生成碳酸鈣和水。空氣中的二氧化碳少,反應慢,此外,水的生成也使牆壁更不容易幹了。塗牆時石灰漿是氫氧化鈣,質較軟,與二氧化碳反應後生成的碳酸鈣較堅硬,潔白,因此當氫氧化鈣全變為碳酸鈣後,就硬了,白了。

5、墨水為什麼會沉澱

墨水是一種膠體。當墨水瓶蓋未蓋好時,隨著水分蒸發,墨水變濃,色素膠粒易擠在一起,由於它們之間的水層變薄了,因此膠粒就會結合成大粒子而沉澱(稱為膠體的聚沉)。另外,不同牌號的墨水混合也會導致墨水沉澱。因為製造時為使膠粒穩定,都讓它帶電,而不同方法制出的墨水其膠粒所帶的電荷可能相同,也可能不同。當膠粒帶不同電荷的墨水混合時,電荷因中和而消失,膠粒就變不穩定因而發生沉澱,知道這點,換用別種牌號的墨水、甚至不同批次的同種墨水時,最好將鋼筆用清水洗淨。此外,過冷、過熱也會使墨水中有膠體溶液破壞,而導致沉澱。因此冬天將墨水放在窗口,平時不應將墨水放在高溫的地方。

6明礬為什麼能用來淨水?

我們的祖先早就用明礬來淨水。明礬處理後的水能除去70---90%的懸浮物和細菌。水中懸浮物中有許多微小的膠體粒子,泥膠粒能吸附陰離子,帶負電,水中加放明礬後,有正三價的鋁離子中和了泥砂膠粒的負電荷,因此使它變不穩定,沉澱下來,水就變清了。

7水垢的來源和除法

用久的水壺,鍋爐壁上有一層灰黃色的沉澱物,它從何而來呢?我們知道,水中溶有許多無機鹽類如碳酸氫鈣、碳酸氫鎂和少量硫酸鈣氯化鈣之類的鈣、鎂鹽類。加熱時,碳酸氫鹽易分解生成二氧化碳和碳酸鹽,二氧化碳逸散到空氣中,而碳酸鈣難溶於水、碳酸鎂微溶於水,於是便沉澱下來,用久的水壺、鍋爐內於是有了「水垢」。「水垢」導熱性很差,用含「水垢」的水壺、鍋爐燒水會造成能源的浪費,對工廠鍋爐來說,「水垢」積厚時,會自動剝落一部分下來,各部分受熱不均勻還會引起爆炸。欲除去「水垢」,可用很稀的鹽酸和醋酸刷洗,然後立即倒掉酸液,並用清水洗淨。

8甘油的潤膚作用絕對嗎

大家知道,珍珠霜中含有甘油,甘油的作用是吸收空氣中的水份,使皮膚保持濕潤,那麼,純甘油能否直接塗到皮膚上來潤膚呢?不行,因為純甘油若直接塗在皮膚上,它除了能吸取空氣中的水分外,還將皮膚組織中的水份也吸出來,強果會使皮膚更加乾燥甚至灼傷。因此買甘油時,一定要先問清是純甘油還是含水甘油,若是純甘油尚須加入20%的水才能用以潤膚。

9、鐵刀削水果後為什麼會變黑?

水果中或多或少都會含有一種有機化合物鞣酸,鞣酸遇上鐵質或其它重金屬以後,就會發生化學反應生成黑色的難溶於水的鞣酸鐵或其它鞣酸鹽,於是刀與水果接觸過的地方就變黑了。少量鞣酸鹽對人類無害,因此不必在意。但不能用手帕去擦小刀,因為鞣酸鐵不溶於水,手帕中的黑色就洗不掉。欲把手帕中的黑色污漬除去,應用稀草酸溶液擦拭,後用水洗,才會幹淨。

10、煎藥的學問

煎藥應該用瓦罐或陶瓷罐,而不能用鐵鍋、鋁鍋等金屬鍋,為什麼?首先,瓦罐傳熱較慢,可以讓有效成分在藥液熬干之前熬出,另外,也是為避免藥物中的成分與金屬鍋發生反應,產生毒素或降低藥效,還會腐蝕鍋。煎藥時還有一學問,就是採用淡水。因為水中若含有較多的鹽分和鈣、鎂電漿,水中的鹽分會跟中藥成分反應生成不溶於水的鹽類,而用淡水,就可減少這二者帶來的損失了。

11、熬豬油為什麼要加點水

加水熬出的豬油比不加水熬出的豬油更香、更白嫩。這是因為不加水熬豬油時,溫度很快上升,未等豬油全熬出,油已沸了。再繼續熬時,豬油就會分解,發出刺激性臭味,即油煙味。另外,肥肉外殼硬化,阻止內部豬油繼續熬出。高溫下,使豬油具有獨特香味的芳香味的物質逸出,冷後香味也就遜色了。而先加些水再熬豬油,水先沸騰氣化,保持鍋的溫度在其沸點左右,也就不會有上述缺點了。

12、肉凍的秘密

肉湯隔夜後,就會凝成肉凍,肉凍置久或用筷攪動後,就會出水。再煮沸放冷,則又凝成肉凍,這是為什麼?魚湯、肉湯會凝結,是因為肉中(特別是皮中)含有動物膠的緣故,溶液中只要含有1—5%的動物膠或含0.2%的植物膠(如石花草),就會成「凍」,這是因為高溫下膠分子是分散的,當溫度漸冷卻到室溫時,膠分子會彼此聯結,生成許多不規則的網眼,水被包在其中,於是就成凍的。成凍的內部膠分子繼續凝結,網眼更密,於是把一些水擠出來,攪動會破壞其網狀結構,也會出水,不過煮沸後冷卻,它們又會成凍的。

13、為什麼酒越陳越香

一般普通的酒,為什麼埋藏了幾年就變為美酒呢?白酒的主要成分是乙醇,把酒埋在地下,保存好,放置幾年後,乙醇就和白酒中較少的成份乙酸發生化學反應C2H5OH + CH3COOH→CH3COOC2H5 + H2O ,生成的CH3COOC2H5(乙酸乙酯)具有果香味。上述反應雖為可逆反應,反應速度較慢,但時間越長,也就有越多的乙酸乙酯生成,因此酒越陳越香。

14、鉛筆的標號是怎麼分的

鉛筆的筆芯是用石墨和粘土按一定比例混合製成的。「H」即英文「Hard」(硬)的詞頭,代表粘土,用以表示鉛筆芯的硬度。「H」前面的數字越大(如6H),鉛筆芯就越硬,也即筆芯中與石墨混合的粘土比例越大,寫出的字越不明顯,常用來複寫。「B」是英文「Black」(黑)的詞頭,代表石墨,用以表示鉛筆芯質軟的情和寫字的明顯程度。

以「6B」為最軟,字跡最黑,常用以繪畫,普通鉛筆標號則一般為「HB」。考試時用來塗答題卡的鉛筆標號一般為「2B」。 (現在用於繪畫的鉛筆最黑的已有9B)

15、俗話說:良藥苦口,有什麼根據

許多中藥中含有某些味道很苦的有效成分,如黃連黃連鹼麻黃麻黃鹼等,因此才有「良藥苦口」的俗語。

16、不慎打碎體溫計,如何處理

體溫計里裝的一般是水銀,不慎打碎體溫計,水銀外漏,灑落的水銀就會散布到地面上,空氣中,引起環境污染,繼而危害人體健康。因此體溫計打碎後,應妥善處理灑落的水銀,可先用吸管吸取顆粒較大的水銀,後在剩餘水銀的細粒上撒些硫磺粉末(S),水銀和硫反應生成不易揮發的硫化汞—2Hg+S=Hg2S,減少了危害。

17、為什麼不能用茶水服藥

服藥通常是用溫開水送服的,為何不能用茶水呢?茶水中含鞣酸,它會和藥物中的多種成分發生作用,從而使藥效降低以至失效,如貧血病人服用鐵劑會同鞣酸反應生成難以被人體吸收的鞣酸鐵。

18、為什麼抗菌素類的藥物宜在飯後服用

抗菌素藥類大部分是胺類化合物,人空腹服用後藥物易被胃中胃酸分解,既降低藥效,又對胃壁產生較大的刺激作用。而飯後服用藥物,由於胃酸被食物沖淡,藥物就不會被胃酸分解,因此抗菌素藥物一般在飯後服用。

19、繪製裝飾圖案用的金粉銀粉是用什麼做的?

「金粉」是用黃銅(銅鋅合金)製成的。將黃銅片和少量潤滑劑經過碾碎和拋光就製成「金粉」,「金粉」廣泛用於油漆和油墨中。

「銀粉」是用價格便宜且和銀一樣有銀白色光澤的鋁製成的,鋁粉質量輕,在空氣中很穩定,反射光能力強。制鋁粉有兩種方法:一種將純鋁薄片同少量潤滑劑混合後用機械碾碎;另一種是將純鋁加熱熔融成液體,後噴霧成微細的鋁粉。

20、為什麼放久的紅糖會發酸,放久的白糖會變黃?

紅糖放久後,逐漸吸收空氣中的水氣,使糖中的乳酸菌大量繁殖,隨著乳酸菌的增多,紅糖中的主要成分蔗糖逐漸轉化成葡萄糖乳糖,進而產生乳酸,日子久了,乳酸越來越多,紅糖就產生酸味。

白糖在生產過程中為增加其潔白程度,有經過硫漂白工序,即在糖潔中通入二氧化硫使糖汁中色素還原脫色。用這種方法脫色不夠穩定,放久的白糖,長期同空氣接觸,被還原脫色的色素又會被空氣中的氧氧化而重現顏色,因此白糖久置會變黃。

21、為什麼塑料桶不宜長期存放食油?

塑料的原料是合成樹脂,制用過程中添加增塑劑和穩定劑,這些添加劑是有毒的,且易溶於食油中,使食油變色、變質,不僅不適宜食用,還會縮短塑料製品的壽命,所以不要用塑料桶存放食油。

22、變色眼鏡為什麼會變色?

變色眼鏡的鏡片是用「光致變色」玻璃製成的,這種玻璃在製造過程中,摻進了微量光敏感的物質,如氯化銀、溴化銀等。還摻進了極微量的敏化劑,如氧化銅等,敏化劑的作用是使玻璃對光線更加敏感。

在變色眼鏡的玻璃里,鹵化銀在陽光照射下分解,產生許多黑色的銀的微粒,均勻分散在鏡片中,鏡片就變黑了。當回到光線較弱之處,在氧化銅的催化作用下,銀和鹵素重新化合生成鹵化銀,於是顏色又變淺了。

23、為什麼自來水不適宜直接放入金魚池中養魚?

原因:自來水一般是用氯氣來殺菌消毒的,而氯氣等物質對金魚的生長不利,所以自來水最好用盆裝著在陽光下曬一、二天後,再用來養魚。

24、為什麼有人用草木灰來清洗一些櫥房用具呢?

原因:草木灰中含有少量的碳酸鉀,所以草木灰的水溶液呈鹼性,有一定的去污作用

25、為什麼把一些貴重的藥材浸成藥酒飲用呢?

原因:酒能慢慢溶解藥材中一些有用的物質,人飲用了藥酒,就可以吸收到藥材中的有用成分,發揮藥的作用,但要注意有些人對酒精是會過敏的,所以飲酒要量力而為。

26、現在為什麼提倡使用無鉛汽油呢?

原因:以前為了減少汽油劇烈燃燒所產生的振動,在汽油中添加了含鉛的物質。但鉛是重金屬,有毒,它會隨燃燒後的尾氣一同排出,嚴重污染環境。

27、為什麼新建好的房屋不適宜馬上入住呢?

原因:建房屋用到的熟石灰,它在固化過程中,跟空氣中的二氧化碳作用生成水,所以新建的房屋比較潮濕,最好過一、二個月才入住。另外,新裝修的房間中,因為各種油漆、化學塗料會會發出一些有害氣體,應將窗戶打開透氣15天-30天,才可入住。

28、去銹劑的另一功能

「去銹劑」的另一功能冬天燒蜂窩煤, 由於煤濕, 爐火生著後煙筒里要流出黑色的水。這種水流到衣物上用洗衣粉、肥皂是洗不掉的, 可用少量「去銹劑」, 一洗就掉。

29、白酒除餐桌油污

吃完飯後, 餐桌上總免不了沾有油跡,用熱抹布也難以拭淨。如用少許白酒倒在桌上, 用乾淨的抹布來回擦幾遍, 油污即可除盡。

30、白鐵桶不能貯存酸性食品

白鐵桶就是鍍鋅的鐵皮桶。鋅是一種白色柔軟而有光澤的金屬, 它易溶於酸性溶液。如在白鐵桶或其他鍍鋅器皿內配製或貯存酸性食品、飲料, 鋅即以有毒的有機酸鹽的形式溶入食品中, 人食後有中毒的危險。因此, 使用鍍鋅容器時, 切勿用它來盛裝酸性菜肴、湯水、酒類、果汁、牛奶等飲料。

化學在改善衣食住行所起的作用

31、除果汁三法

新染上的果汁, 可先撒些食鹽, 輕輕地用水潤濕, 然後浸在肥皂水中洗滌。對於輕微的果漬可用冷水洗除, 一次洗不淨, 再洗一次, 洗淨為止。 污染較重的, 可用稀氨水(1份氨水沖20份水)中和果汁中的有機酸, 再用肥皂洗淨。 呢絨衣服可用酒石酸溶液洗。絲綢可用檸檬酸或用肥皂、酒精溶液來搓洗。在果汁漬上滴幾滴食醋, 用手揉搓幾次, 再用清水洗淨。  

化學史

化學的歷史淵源非常古老,可以說從人類學會使用火,就開始了最早的化學實踐活動。我們的祖先鑽木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驅趕猛獸,充分利用燃燒時的發光發熱現象。當時這只是一種經驗的積累。化學知識的形成、化學的發展經歷了漫長而曲折的道路。它伴隨著人類社會的進步而發展,是社會發展的必然結果。而它的發展,又促進生產力的發展,推動歷史的前進。化學的發展,主要經歷以下幾個時期:  

(一)萌芽時期:

從遠古到公元前1500年,人類學會在熊熊的烈火中由黏土製出陶器、由礦石燒出金屬,學會從穀物釀造出酒、給絲麻等織物染上顏色,這些都是在實踐經驗的直接啟發下經過長期摸索而來的最早的化學工藝,但還沒有形成化學知識,只是化學的萌芽時期。  

(二)煉丹和醫藥化學時期:

約從公元前1500年到公元1650年,化學被煉丹術、鍊金術所控制。為求得長生不老的仙丹或象徵富貴的黃金,煉丹家和鍊金術士們開始了最早的化學實驗,而後記載、總結煉丹術的書籍也相繼出現。雖然煉丹家、鍊金術士們都以失敗而告終,但他們在煉製長生不老藥的過程中,在探索「點石成金」的方法中實現了物質間用人工方法進行的相互轉變,積累了許多物質發生化學變化的條件和現象,為化學的發展積累了豐富的實踐經驗。當時出現的「化學」一詞,其含義便是「鍊金術」。但隨著煉丹術、鍊金術的衰落,人們更多地看到它荒唐的一面,化學方法轉而在醫藥和冶金方面得到正當發揮,中、外藥物學和冶金學的發展為化學成為一門科學準備了豐富的素材。  

(三)燃素化學時期:

這個時期從1650年到1775年,是近代化學的孕育時期。隨著冶金工業和實驗室經驗的積累,人們總結感性知識,進行化學變化的理論研究,使化學成為自然科學的一個分支。這一階段開始的標誌是英國化學家波義耳為化學元素指明科學的概念。繼之,化學又借燃素說從鍊金術中解放出來。燃素說認為可燃物能夠燃燒是因為它含有燃素,燃燒過程是可燃物中燃素放出的過程,儘管這個理論是錯誤的,但它把大量的化學事實統一在一個概念之下,解釋了許多化學現象。在燃素說流行的一百多年間,化學家為解釋各種現象,做了大量的實驗,發現多種氣體的存在,積累了更多關於物質轉化的新知識。特別是燃素說,認為化學反應是一種物質轉移到另一種物質的過程,化學反應中物質守恆,這些觀點奠定了近代化學思維的基礎。這一時期,不僅從科學實踐上,還從思想上為近代化學的發展做了準備,這一時期成為近代化學的孕育時期。  

(四)定量化學時期:

這個時期從1775年到1900年,是近代化學發展的時期。1775年前後,拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說,開創了定量化學時期,使化學沿著正確的軌道發展。19世紀初,英國化學家道爾頓提出近代原子學說,接著義大利科學家阿伏加德羅提出分子概念。自從用原子-分子論來研究化學,化學才真正被確立為一門科學。這一時期,建立了不少化學基本定律。俄國化學家門捷列夫發現元素周期律,德國化學家李比希和維勒發展了有機結構理論,這些都使化學成為一門系統的科學,也為現代化學的發展奠定了基礎。  

(五)科學相互滲透時期:

這個時期基本上從20世紀初開始,是現代化學時期。20世紀初,物理學的長足發展,各種物理測試手段的湧現,促進了溶液理論、物質結構、催化劑等領域的研究,尤其是量子理論的發展,使化學和物理學有了更多共同的語言,解決了化學上許多未決的問題,物理化學、結構化學等理論逐步完善。同時,化學又向生物學和地質學等學科滲透,使過去很難解決的蛋白質、酶等結構問題得到深入的研究,生物化學等得到快速的發展。

誠然,科學的發展是沒有止境的,因而化學的發展也決不會停滯不前。  

化學學科國家重點學科分布

化學:

擁有化學國家一級重點學科的高校: 

北京大學
南開大學
吉林大學
復旦大學
南京大學
浙江大學
中國科學技術大學
廈門大學

 擁有化學國家二級重點學科的高校(不含已擁有化學國家一級重點學科的高校):

無機化學 中山大學
分析化學 清華大學,北京協和醫學院—清華大學醫學部,武漢大學,湖南大學
有機化學 四川大學,蘭州大學
物理化學 北京師範大學,福州大學,山東大學
高分子化學與物理 中山大學

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