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化學(xué)的研究歷史經(jīng)歷了幾個時期 萌芽時期指的是哪一段時間?

2022-03-18 16:19:08 來源:百度百科

化學(xué)的歷史淵源非常古老,可以說從人類學(xué)會使用火,就開始了最早的化學(xué)實踐活動。我們的祖先鉆木取火、利用火烘烤食物、寒夜取暖、驅(qū)趕猛獸,充分利用燃燒時的發(fā)光發(fā)熱現(xiàn)象。當(dāng)時這只是一種經(jīng)驗的積累?;瘜W(xué)知識的形成、化學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長而曲折的道路。它伴隨著人類社會的進步而發(fā)展,是社會發(fā)展的必然結(jié)果。而它的發(fā)展,又促進生產(chǎn)力的發(fā)展,推動歷史的前進。化學(xué)的發(fā)展,主要經(jīng)歷以下幾個時期:

萌芽時期

從遠(yuǎn)古到公元前1500年,人類學(xué)會在熊熊的烈火中由黏土制出陶器、由礦石燒出金屬,學(xué)會從谷物釀造出酒、給絲麻等織物染上顏色,這些都是在實踐經(jīng)驗的直接啟發(fā)下經(jīng)過長期摸索而來的最早的化學(xué)工藝,但還沒有形成化學(xué)知識,只是化學(xué)的萌芽時期。古時候,原始人類為了他們的生存,在與自然界的種種災(zāi)難進行抗?fàn)幹校l(fā)現(xiàn)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(xué)方法認(rèn)識和改造天然物質(zhì)。燃燒就是一種化學(xué)現(xiàn)象。(火的發(fā)現(xiàn)和利用,改善了人類生存的條件,并使人類變得聰明而強大。)

掌握了火以后,人類開始食用熟食;繼而人類又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些物質(zhì)的變化,如發(fā)現(xiàn)于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。在中國,春秋戰(zhàn)國由青銅社會開始轉(zhuǎn)型,鐵器牛耕引發(fā)的社會變革推動了化學(xué)的發(fā)展。[3]

這樣,人類在逐步了解和利用這些物質(zhì)的變化的過程中,制得了對人類具有極大使用價值的產(chǎn)品。人類逐步學(xué)會了制陶、冶煉;以后又懂得了釀造、染色等等。這些由天然物質(zhì)加工改造而成的制品,成為古代文明的標(biāo)志。在這些生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上,萌發(fā)了古代化學(xué)知識。

丹藥時期

約從公元前1500年到公元1650年,化學(xué)被煉丹術(shù)、煉金術(shù)所控制。為求得長生不老的仙丹或象征富貴的黃金,煉丹家和煉金術(shù)士們開始了最早的化學(xué)實驗,而后記載、總結(jié)煉丹術(shù)的書籍也相繼出現(xiàn)。雖然、煉金術(shù)士們都以失敗而告終,但他們在煉制長生不老藥的過程中,在探索“點石成金”的方法中實現(xiàn)了物質(zhì)間用人工方法進行的相互轉(zhuǎn)變,積累了許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的條件和現(xiàn)象,為化學(xué)的發(fā)展積累了豐富的實踐經(jīng)驗。

當(dāng)時出現(xiàn)的“化學(xué)”一詞,其含義便是“煉金術(shù)”。但隨著煉丹術(shù)、煉金術(shù)的衰落,人們更多地看到它荒唐,不可信的一面。

燃素時期

這個時期從1650年到1775年,是代化學(xué)的孕育時期。隨著冶金工業(yè)和實驗室經(jīng)驗的積累,人們總結(jié)感知識,進行化學(xué)變化的理論研究,使化學(xué)成為自然科學(xué)的一個分支。這一階段開始的標(biāo)志是英國化學(xué)家波義耳為化學(xué)元素指明科學(xué)的概念。繼之,化學(xué)又借燃素說從煉金術(shù)中解放出來。燃素說認(rèn)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,盡管這個理論是錯誤的,但它把大量的化學(xué)事實統(tǒng)一在一個概念之下,解釋了許多化學(xué)現(xiàn)象。

在燃素說流行的一百多年間,化學(xué)家為解釋各種現(xiàn)象,做了大量的實驗,發(fā)現(xiàn)多種氣體的存在,積累了更多關(guān)于物質(zhì)轉(zhuǎn)化的新知識。特別是燃素說,認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)是一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種物質(zhì)的過程,化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)守恒,這些觀點奠定了代化學(xué)思維的基礎(chǔ)。這一時期,不僅從科學(xué)實踐上,還從思想上為代化學(xué)的發(fā)展做了準(zhǔn)備,這一時期成為代化學(xué)的孕育時期。

16世紀(jì)開始,歐洲工業(yè)生產(chǎn)蓬勃興起,推動了醫(yī)藥化學(xué)和冶金化學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展。使煉金術(shù)轉(zhuǎn)向生活和實際應(yīng)用,繼而更加注意物質(zhì)化學(xué)變化本身的研究。在元素的科學(xué)概念建立后,通過對燃燒現(xiàn)象的精密實驗研究,建立了科學(xué)的氧化理論和質(zhì)量守恒定律,隨后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,為化學(xué)進一步科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)展期

這個時期從1775年到1900年,是代化學(xué)發(fā)展的時期。1775年前后,拉瓦錫用定量化學(xué)實驗闡述了燃燒的氧化學(xué)說,開創(chuàng)了定量化學(xué)時期,使化學(xué)沿著正確的軌道發(fā)展。19世紀(jì)初,英國化學(xué)家道爾頓提出代原子學(xué)說,突出地強調(diào)了各種元素的原子的質(zhì)量為其最基本的特征,其中量的概念的引入,是與古代原子論的一個主要區(qū)別。代原子論使當(dāng)時的化學(xué)知識和理論得到了合理的解釋,成為說明化學(xué)現(xiàn)象的統(tǒng)一理論。接著意大利科學(xué)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(xué),化學(xué)才真正被確立為一門科學(xué)。這一時期,建立了不少化學(xué)基本定律。俄國化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律,德國化學(xué)家李比希和維勒發(fā)展了有機結(jié)構(gòu)理論,這些都使化學(xué)成為一門系統(tǒng)的科學(xué),也為現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

19世紀(jì)下半葉,熱力學(xué)等物理學(xué)理論引入化學(xué)之后,不僅澄清了化學(xué)衡和反應(yīng)速率的概念,而且可以定量地判斷化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向和條件。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學(xué)和化學(xué)動力學(xué)的理論基礎(chǔ)。物理化學(xué)的誕生,把化學(xué)從理論上提高到一個新的水。通過對礦物的分析,發(fā)現(xiàn)了許多新元素,加上對原子分子學(xué)說的實驗驗證,經(jīng)典的化學(xué)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(chǎn)生、苯的六環(huán)結(jié)構(gòu)和碳價鍵四面體等學(xué)說的創(chuàng)立、酒石酸拆分成旋光異構(gòu)體,以及分子的不對稱等等的發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致有機化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的建立,使人們對分子本質(zhì)的認(rèn)識更加深入,并奠定了有機化學(xué)的基礎(chǔ)。

現(xiàn)代時期

二十世紀(jì)的化學(xué)是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué),實驗與理論一直是化學(xué)研究中相互依賴、彼此促進的兩個方面。進入20世紀(jì)以后,由于受到自然科學(xué)其他學(xué)科發(fā)展的影響,并廣泛地應(yīng)用了當(dāng)代科學(xué)的理論、技術(shù)和方法,化學(xué)在認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、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(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)和物理化學(xué)四大分支學(xué)科的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的化學(xué)分支學(xué)科。

代物理的理論和技術(shù)、數(shù)學(xué)方法及計算機技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用,對現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用。19世紀(jì)末,電子、X射線和放射的發(fā)現(xiàn)為化學(xué)在20世紀(jì)的重大進展創(chuàng)造了條件。

在結(jié)構(gòu)化學(xué)方面,由于電子的發(fā)現(xiàn)開始并確立的現(xiàn)代的有核原子模型,不僅豐富和深化了對元素周期表的認(rèn)識,而且發(fā)展了分子理論。應(yīng)用量子力學(xué)研究分子結(jié)構(gòu)。

從氫分子結(jié)構(gòu)的研究開始,逐步揭示了化學(xué)鍵的本質(zhì),先后創(chuàng)立了價鍵理論、分子軌道理論和配位場理論?;瘜W(xué)反應(yīng)理論也隨著深入到微觀境界。應(yīng)用X射線作為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新分析手段,可以洞察物質(zhì)的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)。測定化學(xué)立體結(jié)構(gòu)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(yīng)用所積累的精密分子立體結(jié)構(gòu)信息最多。

研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的譜學(xué)方法也由可見光譜、紫外光譜、紅外光譜擴展到核磁共振譜、電子自旋共振譜、光電子能譜、射線共振光譜、穆斯堡爾譜等,與計算機聯(lián)用后,積累大量物質(zhì)結(jié)構(gòu)與能相關(guān)的資料,正由經(jīng)驗向理論發(fā)展。電子顯微鏡放大倍數(shù)不斷提高,人們可以直接觀察分子的結(jié)構(gòu)。

經(jīng)典的元素學(xué)說由于放射的發(fā)現(xiàn)而產(chǎn)生深刻的變革。從放射衰變理論的創(chuàng)立、同位素的發(fā)現(xiàn)到人工核反應(yīng)和核裂變的實現(xiàn)、氘的發(fā)現(xiàn)、中子和正電子及其它基本粒子的發(fā)現(xiàn),不僅是人類的認(rèn)識深入到亞原子層次,而且創(chuàng)立了相應(yīng)的實驗方法和理論;不僅實現(xiàn)了古代煉丹家轉(zhuǎn)變元素的思想,而且改變了人的宇宙觀。

作為20世紀(jì)的時代標(biāo)志,人類開始掌握和使用核能。放射化學(xué)和核化學(xué)等分支學(xué)科相繼產(chǎn)生,并迅速發(fā)展;同位素地質(zhì)學(xué)、同位素宇宙化學(xué)等交叉學(xué)科接踵誕生。元素周期表擴充了,已有109號元素,并且正在探索超重元素以驗證元素“穩(wěn)定島假說”。與現(xiàn)代宇宙學(xué)相依存的元素起源學(xué)說和與演化學(xué)說密切相關(guān)的核素年齡測定等工作,都在不斷補充和更新元素的觀念。

酚醛樹脂的合成,開辟了高分子科學(xué)領(lǐng)域。20世紀(jì)30年代聚酰胺纖維的合成,使高分子的概念得到廣泛的確認(rèn)。后來,高分子的合成、結(jié)構(gòu)和能研究、應(yīng)用三方面保持互相配合和促進,使高分子化學(xué)得以迅速發(fā)展。

各種高分子材料合成和應(yīng)用,為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事技術(shù),以及人們衣食住行各方面,提供了多種能優(yōu)異而成本較低的重要材料,成為現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要標(biāo)志。高分子工業(yè)發(fā)展為化學(xué)工業(yè)的重要支柱。20世紀(jì)是有機合成的黃金時代。化學(xué)的分離手段和結(jié)構(gòu)分析方法已經(jīng)有了很大發(fā)展,許多天然有機化合物的結(jié)構(gòu)問題紛紛獲得圓滿解決,還發(fā)現(xiàn)了許多新的重要的有機反應(yīng)和專一有機試劑,在此基礎(chǔ)上,精細(xì)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(jié)構(gòu)和特種能的有機化合物;另一方面,合成了從不穩(wěn)定的自由基到有生物活的蛋白質(zhì)、核酸等生命基礎(chǔ)物質(zhì)。有機化學(xué)家還合成了有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的天然有機化合物和有特效的藥物。這些成就對促進科學(xué)的發(fā)展起了巨大的作用;為合成有高度生物活的物質(zhì),并與其他學(xué)科協(xié)同解決有生命物質(zhì)的合成問題及解決前生命物質(zhì)的化學(xué)問題等,提供了有利的條件。

20世紀(jì)以來,化學(xué)發(fā)展的趨勢可以歸納為:由宏觀向微觀、由定向定量、由穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)定態(tài)發(fā)展,由經(jīng)驗逐漸上升到理論,再用于指導(dǎo)設(shè)計和開拓創(chuàng)新的研究。一方面,為生產(chǎn)和技術(shù)部門提供盡可能多的新物質(zhì)、新材料;另一方面,在與其它自然科學(xué)相互滲透的進程中不斷產(chǎn)生新學(xué)科,并向探索生命科學(xué)和宇宙起源的方向發(fā)展。

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