化学发展史论文一、化学的前奏1．人类文明的起点——火的利用在几百万年以前，人类过着极其简单的原始生活，靠狩猎为生，吃的是生肉和野果。根据考古学家的考证，至少在距今50 万年以前，可以找到人类用火的证据，即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火烧过的动物骨骼化石。有了火，原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进了健康，智力也有所发展，提高了生存能力。后来，人们又学会了摩擦生火和钻木取火，这样，火就可以随身携带了。于是，人们不再是火种的看管者，而成了能够驾驭火的造火者。火是人类用来发明工具和创造财富的武器，利用火能够产生各种各样化学反应这个特点，人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺，进入了广阔的生产、生活天地。2．历史悠久的工艺——制陶陶器是什么时候产生的，已很难考证。对陶器的由来，说法不一，有人推测：人类最原始的生活用容器是用树枝编成的，为了使它耐火和致密无缝，往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中，偶尔会被火烧着，其中的树枝都被烧掉了，但粘土不会着火，不但仍旧保留下来，而且变得更坚硬，比火烧前更好用。这一偶然事件却给人们很大启发。后来，人们干脆不再用树枝做骨架，开始有意识地将粘土捣碎，用水调和，揉捏到很软的程度，再塑造成各种形状，放在太阳光底下晒干，最后架在篝火上烧制成最初的陶器。大约距今1 万年以前，中国开始出现烧制陶器的窑，成为最早生产陶器的国家。陶器的发明，在制造技木上是一个重大的突破。制陶过程改变了粘土的性质，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙(gài)、氧化镁(měi)等在烧制过程中发生了一系列的化学变化，使陶器具备了防水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义，而且有新的经济意又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法，陶制的纺轮、陶刀、陶挫等工具也在生产中发挥了重要的作用，同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成为人类生活和生产的必需品，特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。3．冶金化学的兴起在新石器时代后期，人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得最多的是红铜。但这种天然资源毕竟有限，于是，产生了从矿石冶炼金属的冶金学。最先冶炼的是铜矿，约公元前3800 年，伊朗就开始将铜矿石(孔雀石)和木炭混合在一起加热，得到了金属铜。纯铜的质地比较软，用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后，便出现了青铜器。到了公元前3000～前2500 年，除了冶炼铜以外，又炼出了锡(xī) 和铅(qiān)两种金属。往纯铜中掺入锡，可使铜的熔点降低到800℃左右，这样一来，铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜(有时也含有铅)，它的硬度高，适合制造生产工具。青铜做的兵器，硬而锋利，青铜做的生产工具也远比红铜好，还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸造青铜器上有过很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼器，是世界上最大的出土青铜器。又如战国时的编钟，称得上古代在音乐上的伟大创造。因此，青铜器的出现，推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会文明向前推进了一步。世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度，中国在春秋时代晚期(公元前6 世纪)已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼铁，木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁■(一种锄草工具)、铁锛等农具以及铁鼎等器物，当然也用于制造兵器。到了公元前8～前7 世纪，欧洲等才相继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬，炼铁的原料也远比铜矿丰富，在绝大部分地方，铁器代替了青铜器。4．中国的重大贡献——火药和造纸黑火药是中国古代四大发明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢？这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火药也是黑色的，叫黑火药。火药的性质是容易着火，因此可以和火联系起来，但是这个“药”字又怎样理解呢？原来，硫磺和硝石在古代都是治病用的药，因此，黑火药便可理解为黑色的会着火的药。火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关，炼丹的目的是寻求长生不老的药，在炼丹的原料中，就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和硝石放在炼丹炉中，长时间地用火炼制。在许多次炼丹过程中，曾出现过一次又一次地着火和爆炸现象，经过这样多次试验终于找到了配制火药的方法。黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系，一直被用在军事上。古代人打仗，近距离时用刀枪，远距离时用弓箭。有了黑火药以后，从宋朝开始，便出现了各种新式武器，例如用弓发射的火药包。火药包有火球和火蒺藜两种，用火将药线点着，把火药包抛出去，利用燃烧和爆炸杀伤对方。大约在公元8 世纪，中国的炼丹术传到了阿拉伯，火药的配制方法也传了过去，后来又传到了欧洲。这样，中国的火药成了现代炸药的“老祖宗”。这是中国的伟大发明之一。纸是人类保存知识和传播文化的工具，是中华民族对人类文明的重大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前，中国古代传播文字的方法主要有：在甲骨(乌龟的腹甲和牛骨)上刻字，即所谓的甲骨文；甲骨数量有限，后来改在竹简或木简上刻字。可是，孔子写的《论语》所用的竹简之多，份量之重是可想而知的；另外，用丝织成帛(bó)，也可以用来写字，但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸，一直流传到今天。1957 年5 月，中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)桥的一座古代墓葬中发现一些米黄色的古纸。经鉴定这种纸主要由大麻纤维制造，其年代不会晚于汉武帝(公元前156～公元前87 年)，这是现存的世界上最早的植物纤维纸。提起纸的发明，人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看到当时写字用的竹简太笨重，便总结了前人造纸的经验，带领工匠用树皮、麻头、破布、破鱼网等做原料，先把它们剪碎或切断，放在水里长时间浸泡，再捣烂成为浆状物，然后在席子上摊成薄片，放在太阳底下晒干，便制成了纸。它质薄体轻，适合写字，很受欢迎。造纸是一个极其复杂的化学工艺，它是广大劳动人民智慧的产物。实际上，蔡伦之前已经有纸了，因此，蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。5．炼丹术与炼金术当封建社会发展到一定的阶段，生产力有了较大提高的时候，统治阶级对物质享受的要求也越来越高，皇帝和贵族自然而然地产生了两种奢望：第一是希望掌握更多的财富，供他们享乐；第二，当他们有了巨大的财富以后，总希望永远享用下去。于是，便有了长生不老的愿望。例如，秦始皇统一中国以后，便迫不及待地寻求长生不老药，不但让徐福等人出海寻找，还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂——长生不老药。炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为，可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金，然后把它放入多硫化钙溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一层硫化锡，它的颜色酷似黄金(现在，金黄色的硫化锡被称为金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。这祥，炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上，这种仅从表面颜色而不从本质来判断物质变化的方法，是自欺欺人。他们从未达到过“点石成金”的目的。虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到，但是他们辛勤的劳动并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中，应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训，甚至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出：“丹砂(硫化汞)烧之成水银，积变(把硫和水银二者放在一起)又还成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结，即“物质之间可以用人工的方法互相转变”。炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验，必定需要大批实验器具，于是，他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过滤装置等。他们还根据当时的需要，制造出很多化学药剂、有用的合金或治病的药，其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法和经过记录下来，他们还创造了许多技术名词，写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。从这些史实可见，炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩的，后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们，应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此，在英语中化学家(chemist)与炼金家(alchemist)两个名词极为相近，其真正的含义是“化学源于炼金术”。二、创建近代化学理论——探索物质结构世界是由物质构成的，但是，物质又是由什么组成的呢？最早尝试解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140 年)，他认为：“易有太极，易生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”以阴阳八卦来解释物质的组成。约公元前1400 年，西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的泰立斯认为水是万物之母；黑拉克里特斯认为，万物是由火生成的；亚里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时，以四种“原性”作为自然界最原始的性质，它们是热、冷、干、湿，把它们成对地组合起来，便形成了四种“元素”，即火、气、水、土，然后构成了各种物质。上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上，是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出：“元素是构成物质的基本，它可以与其他元素相结合，形成化合物。但是，如果把元素从化合物中分离出来以后，它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。”波义耳还主张，不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从事工艺的经验性技艺，而应把它看成一门科学。因此，波义耳被认为是将化学确立为科学的人。人类对物质结构的认识是永无止境的，物质是由元素构成的，那么，元素又是由什么构成的呢？1803 年，英国化学家道尔顿创立的原子学说进一步解答了这个问题。原子学说的主要内容有三点：1．一切元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成，这种微粒称为原子；2．同一种元素的原子的性质和质量都相同，不同元素的原子的性质和质量不同；3．一定数目的两种不同元素化合以后，便形成化合物。原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德罗又于1811 年提出了分子学说，进一步补充和发展了道尔顿的原子学说。他认为，许多物质往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在，例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子，而化合物实际上都是分子。从此以后，化学由宏观进入到微观的层次，使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。三、现代化学的兴起19 世纪末，物理学上出现了三大发现，即X 射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。热力学等物理学理论引入化学以后，利用化学平衡和反应速度的概念，可以判断化学反应中物质转化的方向和条件，从而开始建立了物理化学，把化学从理论上提高到了一个新的水平。在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结合力)理论，使人类进一步了解了分子结构与性能的关系，大大地促进了化学与材料科学的联系，为发展材料科学提供了理论依据。化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源危机、粮食问题、环境污染等。化学与其他学科的相互交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证，在改善人民生活，提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上，发展成为多分支学科的科学，开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”将运用善变之手，为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。2．元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究陕西省渭南师范专科学校化学系张文根化学发展史上，从个人发现新元素的数量方面讲，出现过两次奇迹。值得研究的是，两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。1．戴维与新元素的发现英国化学家戴维(H·Davy，1778～1829)出生于木刻匠家庭，从小就喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性，发现其麻醉性，使医学外科手术发生了重大改途；他还发明了安全矿灯，解决了因火焰引起的瓦斯爆炸，对19 世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有益的贡献。但是，他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。1799 年，意大利物理学家伏特(A·Volta)发现了金属活动顺序，并应用其发明了伏特电池。次年，英国化学家尼科尔森(W．Nicholson)和卡里斯尔(A·Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此，电在化学研究中的应用引起了科学家的广泛关注。1806 年，戴维对前人有关电的研究进行了总结，预言这种手段除可以把水分解为氢气和氧气外，还可能分解其他物质，这一科学思想使他把电与物质组成联系起来，从而导致了一系列新元素的发现。1777 年之前，对于碱类和碱土类物质的化学成分，人们普遍认为具有元素性质，是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(A·L·Lavoisier)创立氧化理论之后，则认为这两类物质都可能是氧化物。1807 年，戴维决心用实验来证实拉瓦锡的见解，同时也想验证一下自己预言的正确性。最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验，发现碱没有变化，只和水电解结果一样。通过分析，他认为应该排除水这个干扰因素。于是改用熔融苛性钾，结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰，说明由于加热温度过高，分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾并通以强电流，但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后，他总结教训，在密闭坩埚内电解熔融苛性钾，终于拿到了一种银白色金属，并进行性质实验，发现在水中能剧烈反应，出现淡紫色火焰，显然是该金属与水作用放出氢气的结果。山此，戴维判断这是一种新金属，取名为钾。不久，他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年，用同样方法，他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了新元素镁、钙、锶和钡。1807 年12 月，尽管当时英法两国正进行着战争，法国皇帝拿破仑仍然颁发勋章，以嘉奖戴维的卓越成就。但是，戴维并没有因此骄傲起来。金属钾被发现以后，他由该金属可从水中分解出氢气受到后发，认为钾也应该能够分解其他物质。于是在1808 年，他将钾与无水硼酸混合，在铜管中加热，得到了青灰色的非金属硼。这样，不到两年，戴维就发现了7 种新元素。如果加上他1810 年和1813 年确定的氯元素和碘元素，戴维一生发现和确认的元素就有9 种。这一成就在他去逝之前的52 个元素发现史上，无人能与其媲美。2．西博格与新元素的合成美国化学家西博格(G．T．Seeborg，1912～)的家庭境况和戴维差不多。依靠打工，他读完了高中和大学，并以出色的学习成绩，获得了著名科学家路易斯的赏识，随后便成为路易斯的得力助手和合作者，完成了许多重要研究。他热爱化学和物理学，决心在核化学领域做出非凡成绩。本世纪初，电子、X 射线和放射性的发现，打开了原子不可分的大门。1929 年，美国物理学家劳伦斯(E．O．Lawrence)在加利福尼亚大学发明■计出了回旋粒子加速器，从而取得了大大提高轰击粒子动能的手段，使新元素不断被发现和合成，仅1934 年至1937 年就有二百多种人工放射性同位素出现。到1939 年，在92 号铀元素之前，只剩下61 号和85号两个空位了。所以，人们已不在关心元素周期表中的空格补缺，而将精力转移到铀后面元素的发现和合成上。3．金刚石的老知识和新知识吴国庆(北京师范大学化学系100875)早在1879 年，SmithsonTennant 已经发现，金刚石燃烧的产物是碳的氧化物，故金刚石是碳的单质。1913 年，Bragg 父子用X-衍射实验测定了金刚石的晶体结构。证实通常的天然金刚石属于立方晶系，其晶胞为面心立方，一个晶胞里有8 个碳原子(一个点阵点为两个碳原子)。每个碳原子周围有四十呈四面体排列的碳原子，健长为154pm。然而应当指出，在殒石里发现的金刚石却是六方晶系的。两种晶体的差别不在于碳原子的杂化类型(sp3)，而在于排列方式不同引起晶体的对称性不同。金刚石被人类当作宝石而珍藏，据说已有3000 年的历史。经过琢磨的金刚石称为钻石，它密度大(·cm-3)，是已知物质中最坚硬的(莫氏硬度10)；它对光的透明度好，折射率高，琢磨适当的钻石能反射出更多的光而显得格外耀眼；高色散性还使钻石有‘光彩’，这是白光被钻石色散成单色光所致。金刚石的色散值是天然宝石里最高的。利用色散值的差别可以把金刚石跟很象它的锆石(ZrsiO4)区分开来。天然金刚石有的无色，有的则呈美而的蓝、黄、棕、绿等色，还有的呈黑色。理论研究证实，纯净的金刚石应当是无色的。它可以透过各种不同波长的光(包括红外和紫外)。这是因为把金刚石晶体里的电子从基恣激发到最低能量的激发恣需要电子伏特的能量，远大于可见光的能量(—电子伏特)。当金刚石里掺杂氮，能量从原来的 降到 左右，随氮原子的含量的增高，由于热运动引起的氮能级的宽度的差别，吸收不同波长的可见光，呈现黄(C/N=105：1)、绿(C/N=103：1)色，氮原子继续增多，所有可见光都会被吸收掉，便得到黑色的金刚石。在好长一个时期里，人们认为蓝色的金刚石是由于其中掺杂铝引起的。后来经美国通用电气公司的实验室证实，金刚石的蓝色是由其中不到百万分之一的硼引起的。他们发现，蓝色的金刚石是有导电性的。这可以解释为：硼原子的存在可以使碳的价带电子进入硼(受主)能级而在价帝里留下空穴，引起空穴导电。而铝的掺杂不可能有这种性质。金刚石的颜色还可因掺杂原子引起所谓的“色心”(又称F 心)而引起。这类金刚石的颜色会因加热、辐照而改交，有的还有荧光。习惯上钻石的质量按克拉(1 克拉等于200 毫克)计算。一颗钻石，超过10 克拉，就已很稀罕很珍贵了。至今最大的一颗金刚石是1906 年开采出来的‘非洲之星’，3025 克拉。世界上最大的一颗钻石则是称为‘蒙兀儿大帝’的，加工前重780 克拉。人们梦想合成金刚石已经有很长的历史了。这种梦想的推动力一开始就是为了人工造出珍贵的钻石。因为天然的金刚石太少了。地球化学研究证实，自然界里的碳只有当熔化的岩百在3 万个大气压的高压下，才能以金刚石的方式结晶出来，有时生成金刚石的压力竟高到60000 个大气压。这样大的压力只有在地面下60—100 公里的深外才存在，从这样深的地方翻到地秃表层来的岩石太少了。开采金刚石需要很大的投资。那种从地表找到一颗金刚石的机会是极其稀少的。而开采出来的天然金刚12 石，只有很少就其质量而言可以加工成钻石，多数是灰色或黑色的。并不透明，有的内部夹杂有石墨，无法琢磨出钻石。最早尝试人工合成金刚石的报导在1880 年。而第一个宣称合成金刚石的是著名的法国实验化学家莫瓦桑(H·Moissan)。他以当时已有的化学知识预计，尚未制得的单质氟的化学性质极其活泼，若用它来及其迅猛地夺取碳氢化台物里的氢，就有可能把余留下的碳转变成金刚石。结果，他费了数年的光阴，克服了重重困难，真的制出了活泼的氟，取得了同的代人不可多得的巨大成就(他因此以及由此开拓的氟化学而得到诺贝尔奖金)。然而，当他实施氟和烃类的反应时，既使是在超低温下，也以猛烈的爆炸告终，一无所得。惨重的失败并未动摇过莫瓦桑人工制造金刚石的信念。后来，他从地球化学家那里得知了自然界石墨转化成金刚石的高温高压的条件，便设计了一种模拟天然过程的用石墨造金刚石的实验。他把石墨溶进熔融的铁，然后令铁急速地冷却。企图通过液恣的铁转化成固态的铁时产生的巨大内压，把石墨转化成金刚石。这种想法，粗想起来是蛮有道理的。因而莫瓦桑叫他的学生们，一次又一次地把这种实验得到的产品用无机酸把铁溶解掉，从黑乎乎的固恣残渣里寻找金刚石。后来，‘真的’从中发现了透明的“金刚石”。其中一颗被命名为法国卢浮宫里的著名钻石——摄政王同名的金刚石至今仍然在莫瓦桑的实验室里展览。莫瓦桑曾经两度在报上发表他已成功地制得金刚石。鉴于莫瓦桑的崇高威信，一时间引起了全球的轰动，穷人为之欢呼雀跃，富人为之垂头丧气。后来虽有著名氟化学家O·Ruff 在1915 年以及Parsons 在1920年宣称重复了莫瓦桑的实验制得了金刚石，却始终不能拿出足以令人信服的证据。到本世纪50 年代，有人从理论上论证了金刚石在高温高压下生成的临界条件，根本地否定了莫瓦桑设计的实验取得成功的可能性。据说，莫瓦桑的人造金刚石是他的学生被逼得无奈，投进酸洗后的黑色残渣里的天然金刚石。也有人报导，莫瓦桑得到的只是碳化硅或尖晶石(MgAl2O4)。首先在理论上计算合成金刚石的热力学条件的是R·Berman。简单地说，他的计算就是建立石墨转化为金刚石相图。计算的结果是：如果以温度为横坐标，压力为纵坐标，可以在图上划出一条由左下方向右上方延伸的近似的直线，在直线的下方是石墨的稳定区(对金刚石则是热力学的介稳区)，在直线的上方则是金刚石的稔定区(对石墨则力介稳区)。若温度和压力正好外于直线上则是金刚石和石墨的平衡转化点。这张图表明，例如在1200—1500K 的温度范围内，要使石墨转化为金刚石的压力需要达到××109Pa(4—5 万大气压)。值得指出的是，在教学讨论中，我们常常发现有人误解高温对合成金刚石的作用。应当注意，根据上述的石墨转化为金刚石的相图，如前所述，相平衡线的斜率是正值。这就是说，反应温度越高，需要的压力也就越高。若单考虑温度，结论应当是：(就热力学而言)温度越高，石墨越不容易转化为金刚石。这也可以从只考虑温度不考虑压力的Gibbs—Helmholtz 方程(△G=△H-T△S)看出。标恣下石黑转化为金刚石是吸热反应(△H＞0)，熵变△S＜0(∴-T△S＞0)，因此温度越高，石墨转化为金刚石的自由能越大，即自发趋势越小。加压有利于转化是不难理解的。这是由于石墨的密度比金刚石的小，转化是体积减小的过程。因此，转化反应所需的高温只是为了提高速度。事实上，在高温高压下合成金刚石也是需要催化剂的。无催化剂时，石墨直接转化为金刚石的实验条件是2700℃，13GPa；利用Ni—Co—Fe 合金加入少量的硫、钛、铝等，可使转化温度降到950℃，压力降到4GPa。金属为什么能够催化石墨转化为金刚石的反应？这是一个引人入胜的问题。在已经提出的理论中有两种十分形象。一种是金属的表面作用的理论：金属镍属于面心立方晶体。镍原子的二维密置层的法线方向是立方晶胞的对角13 线方向，在晶体学上称为(111)方向，而每个镍原子周围有6 个镍原子的二维密置层则称为(111)面。面上的镍原子形成的正三角形的边长为249pm，跟石墨的二维面上的碳原子形成的三角形的边长(246pm)十分接近。当金属镍的表面正好是(111)面而又正好对着石墨的二维平面肘，镍原子便和碳原子之间一对一地形成化学键(石墨的碳原子的与二维平面垂直的2pz 轨道里的单电子进入镍原子的只有单电子的3d轨道)，结果把石墨的二维平面上的半数碳原子拉向镍的表面，在高压下，石墨的层间距从335pm 被压缩，从而使碳原子的杂化类型由sp2 转化为sp3(见图1)。铁、钴、镍及其合金的晶体结构相似，因此都是石墨转化为金刚石的催化剂。另一种理论认为石墨中的碳原子可以单个地进入金属原子之间的四面体空隙，并在金属原子的作用下使其原子轨道杂化成sp3，碳原子通过扩散遇到另一碳原子形成金刚石。图1 石墨在金属表面原子的作用下转化为金刚石50 年代初，在美国和瑞典成立了两个人造金刚石的研究小组，分别在1954 和1953 年合成了金
化学发展史论文一、化学的前奏1．人类文明的起点——火的利用在几百万年以前，人类过着极其简单的原始生活，靠狩猎为生，吃的是生肉和野果。根据考古学家的考证，至少在距今50 万年以前，可以找到人类用火的证据，即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火烧过的动物骨骼化石。有了火，原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进了健康，智力也有所发展，提高了生存能力。后来，人们又学会了摩擦生火和钻木取火，这样，火就可以随身携带了。于是，人们不再是火种的看管者，而成了能够驾驭火的造火者。火是人类用来发明工具和创造财富的武器，利用火能够产生各种各样化学反应这个特点，人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺，进入了广阔的生产、生活天地。2．历史悠久的工艺——制陶陶器是什么时候产生的，已很难考证。对陶器的由来，说法不一，有人推测：人类最原始的生活用容器是用树枝编成的，为了使它耐火和致密无缝，往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中，偶尔会被火烧着，其中的树枝都被烧掉了，但粘土不会着火，不但仍旧保留下来，而且变得更坚硬，比火烧前更好用。这一偶然事件却给人们很大启发。后来，人们干脆不再用树枝做骨架，开始有意识地将粘土捣碎，用水调和，揉捏到很软的程度，再塑造成各种形状，放在太阳光底下晒干，最后架在篝火上烧制成最初的陶器。大约距今1 万年以前，中国开始出现烧制陶器的窑，成为最早生产陶器的国家。陶器的发明，在制造技木上是一个重大的突破。制陶过程改变了粘土的性质，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙(gài)、氧化镁(měi)等在烧制过程中发生了一系列的化学变化，使陶器具备了防水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义，而且有新的经济意又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法，陶制的纺轮、陶刀、陶挫等工具也在生产中发挥了重要的作用，同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成为人类生活和生产的必需品，特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。3．冶金化学的兴起在新石器时代后期，人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得最多的是红铜。但这种天然资源毕竟有限，于是，产生了从矿石冶炼金属的冶金学。最先冶炼的是铜矿，约公元前3800 年，伊朗就开始将铜矿石(孔雀石)和木炭混合在一起加热，得到了金属铜。纯铜的质地比较软，用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后，便出现了青铜器。到了公元前3000～前2500 年，除了冶炼铜以外，又炼出了锡(xī) 和铅(qiān)两种金属。往纯铜中掺入锡，可使铜的熔点降低到800℃左右，这样一来，铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜(有时也含有铅)，它的硬度高，适合制造生产工具。青铜做的兵器，硬而锋利，青铜做的生产工具也远比红铜好，还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸造青铜器上有过很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼器，是世界上最大的出土青铜器。又如战国时的编钟，称得上古代在音乐上的伟大创造。因此，青铜器的出现，推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会文明向前推进了一步。世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度，中国在春秋时代晚期(公元前6 世纪)已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼铁，木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁■(一种锄草工具)、铁锛等农具以及铁鼎等器物，当然也用于制造兵器。到了公元前8～前7 世纪，欧洲等才相继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬，炼铁的原料也远比铜矿丰富，在绝大部分地方，铁器代替了青铜器。4．中国的重大贡献——火药和造纸黑火药是中国古代四大发明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢？这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火药也是黑色的，叫黑火药。火药的性质是容易着火，因此可以和火联系起来，但是这个“药”字又怎样理解呢？原来，硫磺和硝石在古代都是治病用的药，因此，黑火药便可理解为黑色的会着火的药。火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关，炼丹的目的是寻求长生不老的药，在炼丹的原料中，就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和硝石放在炼丹炉中，长时间地用火炼制。在许多次炼丹过程中，曾出现过一次又一次地着火和爆炸现象，经过这样多次试验终于找到了配制火药的方法。黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系，一直被用在军事上。古代人打仗，近距离时用刀枪，远距离时用弓箭。有了黑火药以后，从宋朝开始，便出现了各种新式武器，例如用弓发射的火药包。火药包有火球和火蒺藜两种，用火将药线点着，把火药包抛出去，利用燃烧和爆炸杀伤对方。大约在公元8 世纪，中国的炼丹术传到了阿拉伯，火药的配制方法也传了过去，后来又传到了欧洲。这样，中国的火药成了现代炸药的“老祖宗”。这是中国的伟大发明之一。纸是人类保存知识和传播文化的工具，是中华民族对人类文明的重大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前，中国古代传播文字的方法主要有：在甲骨(乌龟的腹甲和牛骨)上刻字，即所谓的甲骨文；甲骨数量有限，后来改在竹简或木简上刻字。可是，孔子写的《论语》所用的竹简之多，份量之重是可想而知的；另外，用丝织成帛(bó)，也可以用来写字，但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸，一直流传到今天。1957 年5 月，中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)桥的一座古代墓葬中发现一些米黄色的古纸。经鉴定这种纸主要由大麻纤维制造，其年代不会晚于汉武帝(公元前156～公元前87 年)，这是现存的世界上最早的植物纤维纸。提起纸的发明，人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看到当时写字用的竹简太笨重，便总结了前人造纸的经验，带领工匠用树皮、麻头、破布、破鱼网等做原料，先把它们剪碎或切断，放在水里长时间浸泡，再捣烂成为浆状物，然后在席子上摊成薄片，放在太阳底下晒干，便制成了纸。它质薄体轻，适合写字，很受欢迎。造纸是一个极其复杂的化学工艺，它是广大劳动人民智慧的产物。实际上，蔡伦之前已经有纸了，因此，蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。5．炼丹术与炼金术当封建社会发展到一定的阶段，生产力有了较大提高的时候，统治阶级对物质享受的要求也越来越高，皇帝和贵族自然而然地产生了两种奢望：第一是希望掌握更多的财富，供他们享乐；第二，当他们有了巨大的财富以后，总希望永远享用下去。于是，便有了长生不老的愿望。例如，秦始皇统一中国以后，便迫不及待地寻求长生不老药，不但让徐福等人出海寻找，还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂——长生不老药。炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为，可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金，然后把它放入多硫化钙溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一层硫化锡，它的颜色酷似黄金(现在，金黄色的硫化锡被称为金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。这祥，炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上，这种仅从表面颜色而不从本质来判断物质变化的方法，是自欺欺人。他们从未达到过“点石成金”的目的。虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到，但是他们辛勤的劳动并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中，应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训，甚至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出：“丹砂(硫化汞)烧之成水银，积变(把硫和水银二者放在一起)又还成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结，即“物质之间可以用人工的方法互相转变”。炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验，必定需要大批实验器具，于是，他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过滤装置等。他们还根据当时的需要，制造出很多化学药剂、有用的合金或治病的药，其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法和经过记录下来，他们还创造了许多技术名词，写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。从这些史实可见，炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩的，后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们，应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此，在英语中化学家(chemist)与炼金家(alchemist)两个名词极为相近，其真正的含义是“化学源于炼金术”。二、创建近代化学理论——探索物质结构世界是由物质构成的，但是，物质又是由什么组成的呢？最早尝试解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140 年)，他认为：“易有太极，易生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”以阴阳八卦来解释物质的组成。约公元前1400 年，西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的泰立斯认为水是万物之母；黑拉克里特斯认为，万物是由火生成的；亚里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时，以四种“原性”作为自然界最原始的性质，它们是热、冷、干、湿，把它们成对地组合起来，便形成了四种“元素”，即火、气、水、土，然后构成了各种物质。上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上，是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出：“元素是构成物质的基本，它可以与其他元素相结合，形成化合物。但是，如果把元素从化合物中分离出来以后，它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。”波义耳还主张，不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从事工艺的经验性技艺，而应把它看成一门科学。因此，波义耳被认为是将化学确立为科学的人。人类对物质结构的认识是永无止境的，物质是由元素构成的，那么，元素又是由什么构成的呢？1803 年，英国化学家道尔顿创立的原子学说进一步解答了这个问题。原子学说的主要内容有三点：1．一切元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成，这种微粒称为原子；2．同一种元素的原子的性质和质量都相同，不同元素的原子的性质和质量不同；3．一定数目的两种不同元素化合以后，便形成化合物。原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德罗又于1811 年提出了分子学说，进一步补充和发展了道尔顿的原子学说。他认为，许多物质往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在，例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子，而化合物实际上都是分子。从此以后，化学由宏观进入到微观的层次，使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。三、现代化学的兴起19 世纪末，物理学上出现了三大发现，即X 射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。热力学等物理学理论引入化学以后，利用化学平衡和反应速度的概念，可以判断化学反应中物质转化的方向和条件，从而开始建立了物理化学，把化学从理论上提高到了一个新的水平。在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结合力)理论，使人类进一步了解了分子结构与性能的关系，大大地促进了化学与材料科学的联系，为发展材料科学提供了理论依据。化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源危机、粮食问题、环境污染等。化学与其他学科的相互交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证，在改善人民生活，提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上，发展成为多分支学科的科学，开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”将运用善变之手，为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。2．元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究陕西省渭南师范专科学校化学系张文根化学发展史上，从个人发现新元素的数量方面讲，出现过两次奇迹。值得研究的是，两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。1．戴维与新元素的发现英国化学家戴维(H·Davy，1778～1829)出生于木刻匠家庭，从小就喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性，发现其麻醉性，使医学外科手术发生了重大改途；他还发明了安全矿灯，解决了因火焰引起的瓦斯爆炸，对19 世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有益的贡献。但是，他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。1799 年，意大利物理学家伏特(A·Volta)发现了金属活动顺序，并应用其发明了伏特电池。次年，英国化学家尼科尔森(W．Nicholson)和卡里斯尔(A·Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此，电在化学研究中的应用引起了科学家的广泛关注。1806 年，戴维对前人有关电的研究进行了总结，预言这种手段除可以把水分解为氢气和氧气外，还可能分解其他物质，这一科学思想使他把电与物质组成联系起来，从而导致了一系列新元素的发现。1777 年之前，对于碱类和碱土类物质的化学成分，人们普遍认为具有元素性质，是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(A·L·Lavoisier)创立氧化理论之后，则认为这两类物质都可能是氧化物。1807 年，戴维决心用实验来证实拉瓦锡的见解，同时也想验证一下自己预言的正确性。最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验，发现碱没有变化，只和水电解结果一样。通过分析，他认为应该排除水这个干扰因素。于是改用熔融苛性钾，结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰，说明由于加热温度过高，分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾并通以强电流，但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后，他总结教训，在密闭坩埚内电解熔融苛性钾，终于拿到了一种银白色金属，并进行性质实验，发现在水中能剧烈反应，出现淡紫色火焰，显然是该金属与水作用放出氢气的结果。山此，戴维判断这是一种新金属，取名为钾。不久，他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年，用同样方法，他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了新元素镁、钙、锶和钡。1807 年12 月，尽管当时英法两国正进行着战争，法国皇帝拿破仑仍然颁发勋章，以嘉奖戴维的卓越成就。但是，戴维并没有因此骄傲起来。金属钾被发现以后，他由该金属可从水中分解出氢气受到后发，认为钾也应该能够分解其他物质。于是在1808 年，他将钾与无水硼酸混合，在铜管中加热，得到了青灰色的非金属硼。这样，不到两年，戴维就发现了7 种新元素。如果加上他1810 年和1813 年确定的氯元素和碘元素，戴维一生发现和确认的元素就有9 种。这一成就在他去逝之前的52 个元素发现史上，无人能与其媲美。2．西博格与新元素的合成美国化学家西博格(G．T．Seeborg，1912～)的家庭境况和戴维差不多。依靠打工，他读完了高中和大学，并以出色的学习成绩，获得了著名科学家路易斯的赏识，随后便成为路易斯的得力助手和合作者，完成了许多重要研究。他热爱化学和物理学，决心在核化学领域做出非凡成绩。本世纪初，电子、X 射线和放射性的发现，打开了原子不可分的大门。1929 年，美国物理学家劳伦斯(E．O．Lawrence)在加利福尼亚大学发明■计出了回旋粒子加速器，从而取得了大大提高轰击粒子动能的手段，使新元素不断被发现和合成，仅1934 年至1937 年就有二百多种人工放射性同位素出现。到1939 年，在92 号铀元素之前，只剩下61 号和85号两个空位了。所以，人们已不在关心元素周期表中的空格补缺，而将精力转移到铀后面元素的发现和合成上。3．金刚石的老知识和新知识吴国庆(北京师范大学化学系100875)早在1879 年，SmithsonTennant 已经发现，金刚石燃烧的产物是碳的氧化物，故金刚石是碳的单质。1913 年，Bragg 父子用X-衍射实验测定了金刚石的晶体结构。证实通常的天然金刚石属于立方晶系，其晶胞为面心立方，一个晶胞里有8 个碳原子(一个点阵点为两个碳原子)。每个碳原子周围有四十呈四面体排列的碳原子，健长为154pm。然而应当指出，在殒石里发现的金刚石却是六方晶系的。两种晶体的差别不在于碳原子的杂化类型(sp3)，而在于排列方式不同引起晶体的对称性不同。金刚石被人类当作宝石而珍藏，据说已有3000 年的历史。经过琢磨的金刚石称为钻石，它密度大(·cm-3)，是已知物质中最坚硬的(莫氏硬度10)；它对光的透明度好，折射率高，琢磨适当的钻石能反射出更多的光而显得格外耀眼；高色散性还使钻石有‘光彩’，这是白光被钻石色散成单色光所致。金刚石的色散值是天然宝石里最高的。利用色散值的差别可以把金刚石跟很象它的锆石(ZrsiO4)区分开来。天然金刚石有的无色，有的则呈美而的蓝、黄、棕、绿等色，还有的呈黑色。理论研究证实，纯净的金刚石应当是无色的。它可以透过各种不同波长的光(包括红外和紫外)。这是因为把金刚石晶体里的电子从基恣激发到最低能量的激发恣需要电子伏特的能量，远大于可见光的能量(—电子伏特)。当金刚石里掺杂氮，能量从原来的 降到 左右，随氮原子的含量的增高，由于热运动引起的氮能级的宽度的差别，吸收不同波长的可见光，呈现黄(C/N=105：1)、绿(C/N=103：1)色，氮原子继续增多，所有可见光都会被吸收掉，便得到黑色的金刚石。在好长一个时期里，人们认为蓝色的金刚石是由于其中掺杂铝引起的。后来经美国通用电气公司的实验室证实，金刚石的蓝色是由其中不到百万分之一的硼引起的。他们发现，蓝色的金刚石是有导电性的。这可以解释为：硼原子的存在可以使碳的价带电子进入硼(受主)能级而在价帝里留下空穴，引起空穴导电。而铝的掺杂不可能有这种性质。金刚石的颜色还可因掺杂原子引起所谓的“色心”(又称F 心)而引起。这类金刚石的颜色会因加热、辐照而改交，有的还有荧光。习惯上钻石的质量按克拉(1 克拉等于200 毫克)计算。一颗钻石，超过10 克拉，就已很稀罕很珍贵了。至今最大的一颗金刚石是1906 年开采出来的‘非洲之星’，3025 克拉。世界上最大的一颗钻石则是称为‘蒙兀儿大帝’的，加工前重780 克拉。人们梦想合成金刚石已经有很长的历史了。这种梦想的推动力一开始就是为了人工造出珍贵的钻石。因为天然的金刚石太少了。地球化学研究证实，自然界里的碳只有当熔化的岩百在3 万个大气压的高压下，才能以金刚石的方式结晶出来，有时生成金刚石的压力竟高到60000 个大气压。这样大的压力只有在地面下60—100 公里的深外才存在，从这样深的地方翻到地秃表层来的岩石太少了。开采金刚石需要很大的投资。那种从地表找到一颗金刚石的机会是极其稀少的。而开采出来的天然金刚12 石，只有很少就其质量而言可以加工成钻石，多数是灰色或黑色的。并不透明，有的内部夹杂有石墨，无法琢磨出钻石。最早尝试人工合成金刚石的报导在1880 年。而第一个宣称合成金刚石的是著名的法国实验化学家莫瓦桑(H·Moissan)。他以当时已有的化学知识预计，尚未制得的单质氟的化学性质极其活泼，若用它来及其迅猛地夺取碳氢化台物里的氢，就有可能把余留下的碳转变成金刚石。结果，他费了数年的光阴，克服了重重困难，真的制出了活泼的氟，取得了同的代人不可多得的巨大成就(他因此以及由此开拓的氟化学而得到诺贝尔奖金)。然而，当他实施氟和烃类的反应时，既使是在超低温下，也以猛烈的爆炸告终，一无所得。惨重的失败并未动摇过莫瓦桑人工制造金刚石的信念。后来，他从地球化学家那里得知了自然界石墨转化成金刚石的高温高压的条件，便设计了一种模拟天然过程的用石墨造金刚石的实验。他把石墨溶进熔融的铁，然后令铁急速地冷却。企图通过液恣的铁转化成固态的铁时产生的巨大内压，把石墨转化成金刚石。这种想法，粗想起来是蛮有道理的。因而莫瓦桑叫他的学生们，一次又一次地把这种实验得到的产品用无机酸把铁溶解掉，从黑乎乎的固恣残渣里寻找金刚石。后来，‘真的’从中发现了透明的“金刚石”。其中一颗被命名为法国卢浮宫里的著名钻石——摄政王同名的金刚石至今仍然在莫瓦桑的实验室里展览。莫瓦桑曾经两度在报上发表他已成功地制得金刚石。鉴于莫瓦桑的崇高威信，一时间引起了全球的轰动，穷人为之欢呼雀跃，富人为之垂头丧气。后来虽有著名氟化学家O·Ruff 在1915 年以及Parsons 在1920年宣称重复了莫瓦桑的实验制得了金刚石，却始终不能拿出足以令人信服的证据。到本世纪50 年代，有人从理论上论证了金刚石在高温高压下生成的临界条件，根本地否定了莫瓦桑设计的实验取得成功的可能性。据说，莫瓦桑的人造金刚石是他的学生被逼得无奈，投进酸洗后的黑色残渣里的天然金刚石。也有人报导，莫瓦桑得到的只是碳化硅或尖晶石(MgAl2O4)。首先在理论上计算合成金刚石的热力学条件的是R·Berman。简单地说，他的计算就是建立石墨转化为金刚石相图。计算的结果是：如果以温度为横坐标，压力为纵坐标，可以在图上划出一条由左下方向右上方延伸的近似的直线，在直线的下方是石墨的稳定区(对金刚石则是热力学的介稳区)，在直线的上方则是金刚石的稔定区(对石墨则力介稳区)。若温度和压力正好外于直线上则是金刚石和石墨的平衡转化点。这张图表明，例如在1200—1500K 的温度范围内，要使石墨转化为金刚石的压力需要达到××109Pa(4—5 万大气压)。值得指出的是，在教学讨论中，我们常常发现有人误解高温对合成金刚石的作用。应当注意，根据上述的石墨转化为金刚石的相图，如前所述，相平衡线的斜率是正值。这就是说，反应温度越高，需要的压力也就越高。若单考虑温度，结论应当是：(就热力学而言)温度越高，石墨越不容易转化为金刚石。这也可以从只考虑温度不考虑压力的Gibbs—Helmholtz 方程(△G=△H-T△S)看出。标恣下石黑转化为金刚石是吸热反应(△H＞0)，熵变△S＜0(∴-T△S＞0)，因此温度越高，石墨转化为金刚石的自由能越大，即自发趋势越小。加压有利于转化是不难理解的。这是由于石墨的密度比金刚石的小，转化是体积减小的过程。因此，转化反应所需的高温只是为了提高速度。事实上，在高温高压下合成金刚石也是需要催化剂的。无催化剂时，石墨直接转化为金刚石的实验条件是2700℃，13GPa；利用Ni—Co—Fe 合金加入少量的硫、钛、铝等，可使转化温度降到950℃，压力降到4GPa。金属为什么能够催化石墨转化为金刚石的反应？这是一个引人入胜的问题。在已经提出的理论中有两种十分形象。一种是金属的表面作用的理论：金属镍属于面心立方晶体。镍原子的二维密置层的法线方向是立方晶胞的对角13 线方向，在晶体学上称为(111)方向，而每个镍原子周围有6 个镍原子的二维密置层则称为(111)面。面上的镍原子形成的正三角形的边长为249pm，跟石墨的二维面上的碳原子形成的三角形的边长(246pm)十分接近。当金属镍的表面正好是(111)面而又正好对着石墨的二维平面肘，镍原子便和碳原子之间一对一地形成化学键(石墨的碳原子的与二维平面垂直的2pz 轨道里的单电子进入镍原子的只有单电子的3d轨道)，结果把石墨的二维平面上的半数碳原子拉向镍的表面，在高压下，石墨的层间距从335pm 被压缩，从而使碳原子的杂化类型由sp2 转化为sp3(见图1)。铁、钴、镍及其合金的晶体结构相似，因此都是石墨转化为金刚石的催化剂。另一种理论认为石墨中的碳原子可以单个地进入金属原子之间的四面体空隙，并在金属原子的作用下使其原子轨道杂化成sp3，碳原子通过扩散遇到另一碳原子形成金刚石。图1 石墨在金属表面原子的作用下转化为金刚石50 年代初，在美国和瑞典成立了两个人造金刚石的研究小组，分别在1954 和1953 年合成了金 回答者
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化学的几个发展阶段远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。。燃素化学时期。从1650年到1775年，随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。定量化学时期，既近代化学时期。1775年前后，拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说，开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律，提出了原子学说，发现了元素周期律，发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。科学相互渗透时期，既现代化学时期。二十世纪初，量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。这里主要讲述近二百多年来的化学史故事。这是化学得到快速发展的时期，是风云变幻英雄辈出的期。让我们一道去体验当年化学家所经历的艰难险阻,在近代化学史峰回路转的曲折历程中不倦跋涉，领略他们拨开重重迷雾建立新理论、发现新元素、提出新方法时的无限风光。
走中西医结合之路——论中医药的发展中国，一个有五千多年历史的大国。而中国的医药学则接受着历史的长河的洗礼，越来越变得丰富、精彩。原始人类在依靠植物为生的长期过程中，开始逐渐熟悉植物的营养、毒性和治疗作用。中国古代称药物书为“本草”，英语中称药物为“druz”(即干燥的草木)，这都说明药物是起源于植物的。有人认为最先被人认识的药物是镇痛药(茄科植物)和对消化系统有刺激的植物。由于生产工具的进步、弓箭的发明，人类开始了狩猎及畜牧。于是出现对损伤的简陋救助法，如创伤、骨折、脱臼的治疗；同时人类开始认识了动物的营养价值，动物药也随着出现；畜牧经济又使牧人观察到植物对动物的作用，从而又促进了对植物药的认识。如根据希腊史家的记载，牧人曾发现了藜芦。因此医药知识的起源是人类集体经验的积累，是在与疾病斗争中产生的。随着奴隶社会的发展和巩固，医学中的宗教色彩增多了。中国的《山海经》里记载：“巫彭”、“巫抵”“巫阳”等都是神医。在奴隶社会就开始有了“职业医生” 。在奴隶社会，文化上的卓越成就之一是文字的发明。有了文字，古代奴隶制国家才留下大量医学文献。其中《内经》就是史料有记载的最早的一部医学著作，它是黄帝所作，因此又被称为《黄帝内经》。它是一部包括丰富的医学理论和临床实践经验的古典医学著作，反映了我国古代医学发展的成就，在我国医学史上和世界医学史上都占有重要的地位。《内经》为祖国医学的学术理论体系奠定了广泛的基础，对促进后世医学的发展起了重要作用，直到今天，它仍是中医学的必读之物。张仲景的《伤寒杂病论》。记述了397条治法，载方113首，总计5万余字，但《伤寒杂病论》中杂病部分没了踪迹。王叔和的功劳，用清代名医徐大椿的话说，就是“苟无叔和，焉有此书”。其中，此书包括《脉法》、《辩脉法》，等等很多内容。并且在这部著作中，张仲景创造了三个世界第一：首次记载了人工呼吸、药物灌肠和胆道蛔虫治疗方法。《伤寒杂病论》是后世业医者必修的经典著作，历代医家对之推崇备至，赞誉有加，至今仍是我国中医院校开设的主要基础课程之一，仍是中医学习的源泉。非典期间，该书和张仲景便再次成为人们关注的焦点。这在西医是不可想像的，因为，不可能有哪本19世纪的解剖学著作可以作为今天的教科书，现在西医的治疗也不可能到几百年前的老祖先那里找根据。还有就是李时珍的《本草纲目》。共有52卷，载有药物1892种，其中载有新药374种，收集医方11096个，书中还绘制了1111幅精美的插图，是我国医药宝库中的一份珍贵遗产。是对16世纪以前中医药学的系统总结，被誉为“东方药物巨典”，对人类近代科学影响最大。再者神农、扁鹊和华佗也是医学历史上赫赫有名的人物。其中，神农氏是传说中的农业和医药的发明者。他的最著名的事件就是“神农尝百草”。并且为了纪念他造福人间的功绩，老百姓就把这一片茫茫林海，取名为“神农架”。把神农升天的回生寨，改名为“留香寨”。扁鹊，是中国传统医学的鼻祖。在总结前人医疗经验的基础上创造总结出望、闻、问、切的诊断疾病的方法。在这四诊法中，扁鹊尤擅长望诊和切诊。当时，扁鹊的切脉技术高超，名扬天下。华佗医术十分精湛，他首创用全身麻醉法施行外科手术，被后世尊之为“外科鼻祖”。他不但精通方药，而且在针术和灸法上的造诣也十分令人钦佩。华佗采用酒服“麻沸散”施行腹部手术，开创了全身麻醉手术的先例。在医疗体育方面也有着重要贡献，创立了著名的五禽戏，华佗还善于应用心理疗法治病。中国医学史，名人名书众多。为世界医学发展留下了一笔宝贵的财富。时间面如了现代，中国首创中西结合医学。给人类医学特别是各国各民族传统医学发展带来了深刻启示及深远影响。按照“科学技术是第一生产力”的论断，学术是事业发展的基础，所以，90年代制定的“中西医并重”卫生工作方针，其根本是中医与西医两个医学理论体系应当并重。不可重西轻中，更不可以西代中。从科学与技术的关系而言，科学是技术的理论依据，技术是科学的实践应用，所以，讲“中西医并重”，核心是中医与西医各自的科学、理论部分必须并重，既不能以技术代替科学，更不能在科学、理论上以西非中。因此在东西方文化与科学多元共存的今天，科学地理解“中西医并重”的战略方针，同样也是一个政治问题。面对21世纪，必须使全国上下清楚地认识到：中医正处于一个千载难逢的全面振兴的前夜，这是人类科学发展对中华民族优秀传统文化的历史性惠顾，必须抓住机遇，不可彷徨、蹉跎。其一：20世纪里，在西医飞速发展的同时，越来越暴露出西医无法克服的自身观念、理论的局限性；西药化学合成药物的毒副作用以及2/3以上的内科疾病缺少特异性治疗的现实，迫使西医不得不“回归自然”，希望从传统医学中求得互补与自救。而在世界的传统医学领域，形成相对完整理论体系者，唯独只有中医。其它各国的传统医学，在理论上尚处于粗浅的萌芽水平，实际上只是经验性的传统治疗方法与技术而已。当今，西医向传统医学求得互补，其视野已经集中在中医上了，所以“中西医并重”很可能发展为21世纪人类医学的大趋势，从这个意义上讲，“中医药要堂堂正正地走向世界”，就是要把国外没有的地地道道、原原本本的中医，传播到世界各国去。尽管在这个过程中需要有计划、分步骤进行，但决不是把中医西化以后再送到国外去。其二：中国是中医的故乡，也是世界上唯一的中药材生产大国。在满足国内需求的同时，并逐步走向世界，那么中医就很可能发展为我国最大的知识经济产业。比如，全世界每年用在医疗卫生上的总投入大约2. 5万亿美元，我们12亿人口的大国仅占其中的％左右。如果中医在不断振兴的同时逐步走向世界，那么，我们在医学传播、药品输出、医疗服务等方面精心组织、科学管理，从全世界医疗卫生总投入中取得10％的份额，并非天方夜谭。果能如此，每年将会拿回2,500亿美元的外汇。到那时，中医就自然成为我国独有的、可持续开发利用的、巨大的经济增长点，并造福于全人类。对于中医来说，这就是我们的大政治。所以，中医不但不能“西化”、“不能丢”，而且必须振兴和发展。21世纪的中西医结合研究，将沿着1996年《党中央、国务院关于卫生改革与发展的决定》指出的“促进中西医结合”方向和目标不断向纵深发展。(一)在中国已形成的中西医结合认识，必将深化发展。实践将进一步证明中西医结合的必要性、必然性、优越性、规律性和创新性，展示中西医结合是医学发展的重要方向。(二)越来越多的国内外科学家、医学家、药学家，乃至医药企业等将投入到中西结合研究中，使中西医结合研究朝着多学科、多层次、高层次、综合性研究方向发展，从而吸纳多学科知识成分，提炼出新医学认识，形成新的医学范畴，产生新的医学成果和医学技术，编织新的中西医结合医学新概念框架之网，构建中西医结合理论体系，促进中西医药学理论与实践的融汇贯通。(三)紧紧围绕危害人类健康和生命的重大疾病及常见病开展防治研究，以及新药物和新技术的研究开发等，仍是21世纪中西医结合研究主要方向。中西医药结合必将成为“综合防治”人类疾病的重要途径。(四)中西医结合医学教育必将迅速发展，教育体系不断完善，以满足社会发展及医学发展的需求。如中国的“全科医师”必将是中西医结合的全科医师。(五)中西医结合医院等医疗机构建设将迅速发展，愈加显示出中西医结合医疗机构在医疗、预防、康复、保健、护理、社区卫生服务等方面的优势。中西医结合的思路方法及研究成果，将在各种类型医疗机构得到进一步推广应用。（六)中西医结合医学将与现代医学、中医药学并驾齐驱，互相促进，共同发展。促进和实现中西医结合，是我国医学发展的方向和远大目标，是我国医药卫生工作者以及科技工作者共同承担的历史使命。21世纪必将是中西医结合医学蓬勃发展的世纪。也是全人类传统医药与现代医药相结合的“结合医学”蓬勃发展的世纪。
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中药的发展历史秦汉时期，国家统一，经济发达，为汇集整理先秦时期大量蕴积的药物开发利用经验创造了良好的条件。南北朝时期，商品生产与交换的发展更为中药资源的开发利用奠定了基础，当时药物专著已达110多种。其中，具有划时代意义的杰作是东汉成书的《神农本草经》。《神农本草经》既是先秦时期中药资源开发利用的经验总结，又是后世本草和开发利用的楷范。全书记载药物365种，其中植物药252种、动物药67种、矿物药46种，并按中药的养命、养性、治病等3种功效归并为上、中、下三品。这些药物至今仍有200余种沿用不衰。到了魏晋时期，药物品种增加到730种（《名医别录》新增365种），后又经《本草经集注》增补、完善，初步形成了一套独特的理论体系。至此，我国中药理论体系雏形已定，中药资源的开发利用也得到进一步扩大和提高。 唐代，药物已增加到1000余种，药物知识也已基本可以满足一般临床应用的需要。国家曾组织力量开展药源调查，在此基础上于显庆年间（656--660年）编修了《新修本草》，又名《唐本草》，这是世界上第一部由政府编修并颁布实施的具药典性质的药学专著。在已有的本草学基础上，精选民间新药114种，使药物种数达到850种，这本药学专著以较多的药物基原考证和较丰富临床用药经验赢得了中外医药工作者的尊崇。70多年后，陈藏器又收集《唐本草》未载之药692种，撰成《本草拾遗》。二者合计，唐代开发利用的中药资源已达1500多种。宋代，印刷技术的发展，为医药资料的整理、传播提供了良好条件。北宋时期，国家再次大规模调查药物资源，并成立医药编纂出版机构--校正医书局，还设立了官办的制药厂（惠民制药局）生产中成药。百余年中，三次修订本草，大量校勘汇总，增补文献和用药经验，形成历史上官修本草高潮，官方代表作有《开宝本草》、《嘉佑本草》和《本草图经》。宋代唐慎微集前人之大成，收集《开宝本草》、《嘉佑本草》筛选遗余药物554种，又自增8种，辑成《经史证类备急本草》，简称《证类本草》。至此，我国古代开发利用的药物资源已达1748种，极大地丰富了中医药宝库。金、元时期，中药资源开发利用在稳定和巩固品种的基础上，重点转向精炼药效、归纳药理，其主要贡献是把医药理论与具体药物密切结合，形成了多层次的中药学理论体系，对后世影响极深。明代是中国古代史上中药资源开发利用和本草理论发展的鼎盛时期，特别是明代中叶，随着生产水平的提高及国内外市场的开拓，商品经济有很大发展，医药界人文荟萃，名著迭起。《本草品汇精要》收载药物1815种，增补46种，尤以文字简洁精要。彩色实物绘图名闻于世。《滇南本草》收载药材448种，是一部记载高原地区药物（包括民族药物）的珍贵著作。举世闻名的《本草纲目》收载药物1892种，把古代中药资源开发利用 推向了顶峰，并以博大精深的内涵总结了明以前中药资源开发利用的经验，图文井茂，提高了本草学的编纂技能和水平，开拓了后世中药发展的新局面。清代，商品经济进一步发展，不仅中药行、店林立，还形成了一些全国性的药材集散市场。中药材产量和运销量随之大增，中药资源开发利用的范围又进一步扩大和提高，著录和存世的本草近400部，其中，学术价值较高的著作有《本草纲目拾遗》、《植物名 实图考》。前者收载《本草纲目》未收载的药物716种；后者收载植物1714种，虽名为《植物名实图考》，实际也是一部宝贵的药物专著。与此同时，中国民族药开发利用也得到了很大发展，如藏族著名药学家帝玛尔·丹增彭措编著了《晶珠本草》，共收载药物2294种，具有浓厚的藏药特色，是中国藏医药学史上的一部经典之作。
中国舟船发展史筏子与独木舟 我国不仅陆疆广大，而且河流众多，海域辽阔，因此中华民族不仅有一部光辉的陆上进化史，而且也有一部壮丽的水上开发史。而一部水上开发史必然也是一部舟船发展史。中国舟船发展史绵延数千年，最早还得从远古说起。在原始社会初期，先民们尚以渔猎和采集为生，他们的活动范围被局限于靠水很近的地域。但由于没有一定的工具，他们无法捕捞深水中的鱼群，无法狩猎河对岸的野兽，不仅如此，如遇洪水泛滥，他们甚至连生命都不能保全。恶劣的环境与求生的本能迫使人类去思考，人们开始寻求一种可以浮于水上的工具，以期猎取更多的食物和战胜洪水的危害。然而究竟什么东西能够浮于水面而不沉？长期与自然界的抗争不断增添着人们的智慧，自然现象的反复出现也给人以一定的启迪。“古者观落叶因以为舟”，（《世本》）“古人见窾木浮而知为舟”（《淮南子·说山训》），古人终于认识到某些物体具有浮性，自然漂浮物成为人们创造舟船工具的最早诱因。经过长期实践，古人创制了最早的水上交通工具——筏子，这是一种用树干或竹子并排扎在一起的扁平状物体。原始人在实践中认识到单根竹木虽具浮力，但因其为圆形，浮在水中易滚动且面积窄小，运载力有限，如将数根并扎，则在水中可平稳漂浮且运载量增加，既可载物又可载人。筏子，古时也称为“桴”、“泭”，或“箅”。继编木为筏之后，又有“刳木为舟”（《周易·系辞》）。“刳”是割开、挖空的意思，“舟”是指古代船舶的直系祖先——独木舟。它是一种用独根树干挖成的小舟，其制做过程是：先选用一棵粗大挺直的树干，将不准备挖掉的部位涂上湿泥，然后用火烧烤未涂湿泥的部位，待其呈焦炭状后，再用石斧等工具砍凿，这样疏松的焦炭层很快就被“刳”尽，如此反复多次，独木终被“刳”成带槽的舟。有了舟，人们尚不能在水中随意行驶，还必须有推动独木舟行进的工具。“剡木为楫”（《周易·系辞》），即是指古人制桨的方法，“剡”的意思是削。“楫，捷也，拨水使舟捷疾也”（《释名·释船》）。削木头做成桨，以推进舟的行驶。在舵未出现以前，桨还有控制方向的作用。独木舟与桨相配合，人们才可较随意地在水面上活动。“舟楫之利以济不通，致远以利天下。”（《周易注疏》卷4）独木舟具体出现的时代尚不能断定。但1977年在浙江余姚河姆渡新石器时代遗址中，出土一柄用整木“剡”成的木桨，(25)这表明至迟在大约七千年前，我国已开始使用独木舟，同时也说明，我国发明和使用舟船的历史较之车马出现的时代要早数千年之久。新石器时代的独木舟目前尚未见有实物出土，但晚于原始社会的独木舟，解放后却多有发现，据不完全统计已达二十余只。这些古独木舟已成为研究早期独木舟形制的重要依据。从后世的独木舟看，我国古代独木舟的形制，大致有三种：一种头尾均呈方形，不起翘，接近平底；一种呈头尖尾方形，舟头起翘；（图14）一种头尾均呈尖形，两头起翘。从舟体外形变化来看，第一种应属时代较早的一种，随着行驶经验的积累，人们认识到舟头部尖形比方形省力，且速度快，于是出现第二种形制，继而产生了第三种。独木舟的优点就在于一个“独”字，舟身浑然一体，严整无缝，不易漏水，不会松散，而且制作工艺简单，所以沿用的历史很长，直至今日，在我国西南少数民族地区，独木舟还被用作渡河工具。 筏子与独木舟的相继出现，是人类开拓水域交通迈出的第一步。有了它们，人类的活动范围便从陆地扩大到水上，人类从此可以跨江渡河，使地域上的阻隔失去了原有的威力。 二、木板船的诞生 筏子与独木舟都还不是理想的水上交通工具。筏子的干舷(26)非常低，装载量一大，筏子便浸没在水中。而独木舟的大小则受到木材的限制，且要想通过改进舟形来提高行舟速度也很困难。人类进入奴隶社会以后，生产力有了较大的发展，不仅水上运输活动日渐频繁，而且载重量也日渐增加，筏子与独木舟的“短处”便更为明显地暴露出来。在独木舟的基础上，人们创制出新型的船——木板船。木板船的问世，在我国可以追溯到遥远的商代。商代甲骨文中的舟字，写作：■、■、■，均是象形字，在一定程度上反映了商代船的结构：它已不是独木刳成的舟，而是用数块木板组装的木板船。这表明，至迟在三千年前的商代，我国就已完成了由独木舟到木板船的变革，且此时的木板船已具有成熟的形制。当然，这一变革并非一蹴而就，而是奴隶们长期实践，不断改进，逐渐创新的结果。雏型的木板船是非常简陋的，它无非是在独木舟的基础上加装木板，以扩大独木舟的装载量。这种改进的独木舟在考古资料中曾有发现。1975年江苏武进出土了一条汉代木船，(27)船体是用三块木料拼接而成的，它已脱离原始独木舟的形制。以后，人们干脆抛开独木舟，直接用木板造船。早期的木板船是由一块底板和两块弦板组成的最简单的“三板船”。至今在我国广西一些河窄滩多，水道曲折的地方还能见到这种原始木板船的踪影。全船仅由三块板构成，底板两端经火烘烤向上翘起，两侧舷板合入底板，然后用铁钉连接，板缝用刨出的竹纤维堵塞，最后涂以油漆。商代尚未有铁钉和油漆，因此想必当时制造这种三板船时或靠榫卯连接，或用藤蔓、兽皮条等缚扎。板缝则用草秆、麻丝、竹茹之类的纤维物质塞堵。另外从甲骨文“■”字的结构上看，在船的首尾部位还各加有一、二根横木，使船体联接得更加牢固。这种三板船是后世各类舢板船的祖先。1974—1978年在河北平山战国时期中山国一号墓的南侧发现一大型葬船坑，出土三条大船、两条小船和若干支木桨。(28)这五条船是目前我国所见时代最早的木板船实物。从独木舟到木板船是我国古代造船史上的一次重大飞跃。至此，人类不再受自然界所提供的木材形状和体积大小的限制，而能够根据人的意愿，对材料进行加工了。在这一基础上，此后的各种弘舸巨舰、楼船方舟也陆续产生，从而给古代漕运、海上交通、水战带来了众多辉煌壮观的场面。舟船的出现原本是人类为了满足载货、运输和生产的需要，但在奴隶制社会的夏、商、周时期，舟船和马车一样，也成为战争的工具。史籍中有明确记载的水战发生在公元前549年。《左传》记载：“鲁襄公二十四年（前549年）夏，楚子为舟师以伐吴。”杜注：“舟师，水军。”可见春秋时期大规模的船战已登上战争舞台。当时地处长江中游的楚国、太湖流域的吴国、钱塘江流域的越国和济水流域的齐国都非常重视发展战舰，建设舟师，因而水军力量以这四国最为强大，船战也常常在这四个国家之间发生。战舰是从民用船只发展起来的，但由于战舰既要装备进攻武器，又要防御敌舰攻击，所以其结构和性能均比民用船只要优越得多。因此可以说，战舰是当时造船技术水平的最高体现。从文献记载看，当时各国水军的战舰种类繁多，有“艅艎”、“三翼”、“突冒”、“楼船”、“戈船”、“桥舡”等等。艅艎 又称余皇。船头装饰“鹢首”，专供国君乘坐，因此又称“王舟”。战时则作为指挥旗舰。三翼指大翼、中翼、小翼，即三种同类型轻捷战舰的合称。突冒 一种冲突敌阵的小型战船。戈船 一种船上安有戈矛的战船。 这些战舰仿照陆军的车战形式而编制：艅艎相当于陆军的旄车（指挥车），大翼舰有如重车（革车），中翼舰有如冲陷车，小翼舰有如轻车，突冒船相当于陆军的冲车，楼船相当于陆军的行楼车，桥舡船相当于陆军的轻骑兵。(29)这些不同类型、不同用途的战舰组成强大的舟师，有如现在由各种舰艇组成的混合舰队。由单纯的泛舟渡河，到大规模的水战；从简陋的三板船到各类战舰的建造，表明当时的造船技术已有了长足的进步。有的诸侯国还建立了专门造船的工场——船宫。(30)先秦时期的战舰实物，迄今为止，还没有发现。但是从战国青铜器上的“水陆攻战”纹饰中，（图15）(31)可以窥知当时战舰的大致结构：船体窄长，船分上下两层，下层有三、四个佩带短剑的划桨手，身体前弓，正奋力操桨划船。为减少伤亡，保证战舰攻守自如，桨手藏于船舱之内。上层则站立有四、五个击鼓、射箭、挥戈剑的武士，正与对方格斗。从每只战舰仅有七或九人来看，这种双层战舰属于一种轻型小舰，适于近战，很可能就是文献记载中三翼舰中的一种。古老中国 秦汉造船的高峰 一部中国舟船发展史，上下数千年，可以分为三个主要发展时期——秦汉、宋元和明。秦汉是我国造船史上的第一个高峰时期，船只类型多，规模大，行船动力、系泊设施基本完备。公元前221年，秦始皇以武力灭关东六国，统一了中国，在造船业上，继承和发展了原来六国中一些国家发达的造船技术，建造了许多轻舟巨舸，使当时的船舶航行已经能够通江达海。秦代的船实物，目前尚未发现，但在广州却发现一处规模巨大的秦汉造船工场。(32)该船场中心部分平行排列着三个造船台，滑道长度都在88米以上。其中1号、2号两个船台都是由枕木、滑板和木墩组成的水平式船台。2号船台宽—米，以此长度和宽度计算，该船台可建造宽6—8米，长20—30米，载重50—60吨的大型木船。若1、2号两船台并台造船，则可以造出载容量更大的船只。据专家考证，这个造船场是秦代统一岭南时建造的，汉代继续沿用。它从一个侧面反映了秦汉时期造船业的生产能力和技术水平。汉承秦制，造船业出现了前所未有的蓬勃发展局面。船只因用途不同，在制造形式上也划分成许多种类：艑 是一种内河运输船。《正字通》：“形扁，故呼为扁子。”《通雅》释为浅船。艇 是一种形狭而长的小船。《释名·释船》：“二百斛以下曰艇，其形径挺，一二人所乘行者也。”■ 是一种体型短宽的运输船。《释名·释船》：“三百斛曰斛。■，貂也；貂，短也。江南所名，短而广安，不倾危者也。”可见■主要流行于江南一带。■ 是一种航海大船。《说文·舟部》和《广韵》中，均称■为汉代海中的大船。 舲 是一种内河小船。《广韵》称：舲为上有小屋而设窗的船。舫 又称“方”或双帮船。晋郭璞说：“舫，并两舟也”，即两船并联一体的船。《史记·张仪传》记载：“舫船载卒，一舫载五十人与三月之食，下水而浮。”斗舰 是一种有防御装置的战舰。《释名·释船》：“上下重床（板），曰槛（同舰）。四方施板以御矢石，其内如牢槛也。”先登用于运送士兵登陆攻击的前驱快艇。即“军行在前曰先登，登之以向敌阵也”（《释名·释船》）。斥候 一种用于观察敌阵的小船。“五百斛以下，还有小屋，曰斥候，以视敌进退也”（《释名·释船》）。赤马舟轻巧速疾的小船。艨艟 一种进攻型的轻捷小战船。“外狭而长曰蒙冲。以冲突敌船也”（《释名·释船》）。外部用生牛皮蒙覆，两舷开有划桨孔，左右设有“弩窗矛穴”，敌船难以接近，又不怕矢石攻击，便于快速攻敌。楼船是汉代最富盛名的一种船，也是最能反映汉代造船技术水平的一种船。楼船，顾名思义，就是在船上建楼，一般是根据船只的大小在甲板上建楼数层，最高可达三层。每一层都有专门名称：“船上屋曰庐，象舍也。其上重室曰飞庐，在上故曰飞也。又在其上曰雀室，于中候望，若鸟雀之惊视也。”（《释名·释船》）广州东汉墓曾出土过一件木制船模，其舱房是双层的，(33)可称之为“飞庐”楼船。楼船的种类很多，用途也很广。在军事上，它是水军作战的主力战舰，因此汉代水军统帅也有“楼船将军”之称。以上所述汉代各类舟船，均见于文献记载，至今还没有发现遗存的实物。但汉代的舟船模型在江陵、长沙、广州等地却时有发现，这为人们了解汉代舟船的结构提供了弥足珍贵的资料。如1956年广州西郊西汉墓中出土一具木质船模，(34)此船模当为内河航行之舲船模型。（图16）1955年广州东汉墓也出土一件陶制船模。(35)据估计，这种船长约20米左右，是一种中型内河客货船。 随着造船技术的发展，不仅舟船的种类日益增多，而且各种行船设施也日趋完善。人类建造舟船，其目的不仅能浮于水面，顺流漂泊，而且要能按照人们的意愿在水中航行。然而无论是逆水行舟，还是停船靠岸，都需要有驾驭船只的推进工具。汉船的推进工具有：篙 一种撑船工具。用篙支撑河底使船前进。因为篙与筏子同期出现，所以说篙是时代最早、形制最简单的推进工具。为了便于用篙撑船，一般船的船舷或船尾部都修建有撑篙用的走廊，这是我国船舶结构的独有特征。后世，按篙钻形状和用途不同，篙又有挽篙、独钻、叉篙、钩篙和桡板篙之分。桨 一种用人力推进舟船的木质工具。其出现时期几乎与篙相同或稍晚。人手握桨柄，用桨板向后划水，通过水的反作用力推动船只前进。桨在汉代又叫楫、札、棹。《释名·释船》：“在旁拨水曰棹。棹，濯也，濯于水中也，且言使舟棹进也。又谓之札，形似札也。又谓之楫，楫捷也，拨水使舟捷疾也。”最初多为短桨，随着船体的增大，干舷的增高，又出现了长桨。桨越多，船行速度也越快。从出土的汉船模型看，当时已有用五桨、十桨划的木船，最多还有用十六桨的。橹 古代又称“樐”、“橹”，是一种效率较高，兼能控制航向的人力推进工具。《释名·释船》：“在旁曰橹，橹膂也，用膂力然后舟行也。”它是在舵桨的基础上发展演变而来的。其特点是“摇”。舵桨的操作方式从“划”变为鱼尾式的摇动，就形成了从桨到橹的质变。只要在橹手处施加不大的力，就能产生较大的推力，所以效率大大高于桨。橹是中国在人力推进工具上独具一格的发明，是我国劳动人民对世界造船业的贡献之一。帆 又称篷。张挂在桅杆上的驶风装置。利用风对帆面的压力推船前进。帆的出现大约在商代。至汉代，帆已普遍使用。桅 又称桅杆、椳、樯。有帆必有桅。桅是竖立在船上用以挂帆驶风的粗木杆。汉代已有此名称。《释名·释船》：“前立柱曰桅。桅，巍也。巍，高貌也。”在航行中，避浅滩、绕礁石，准确地掌握和控制航行方向，是一件至关重要的大事。小船上的篙或桨既是行船的动力，又可兼作定向工具。至汉代，船体逐渐增大，推进工具与定向工具的分工也日益明确，出现了一种专司方向的舵桨。1951年在湖南长沙西汉墓中出土的木船模和1974年在湖北江陵西汉墓中出土的木船模，(36)其尾部的舷边上均置有一长木桨，显然它已不是作为划水之用，而是用于控制方向。在舵桨的基础上，继而又产生了通过自身转动控制航向的工具——舵。广州东汉墓出土的那只陶制船模，其船尾就有一支舵，这是目前所见时代最早的古舵形象。舵不但见诸出土文物，文献中也有记载。《释名·释船》：“其尾曰柁（即舵）。柁，拕也，在后见拕曳也，且弼正船使顺流不使他戾也。”为了使船能停泊于水中，人们又发明了靠泊工具——矴和锚。一般来讲，先有矴、后有锚。矴，又写作碇，“系石为碇”（《三国志·吴书·董袭传》），就是说用绳索缚石，沉于水底或掷于岸边，利用其重量以定船身。所以停船也叫“下碇”，开船可称“启碇”。广州出土的东汉陶船模，其首部系有一物，正视呈“十”字形，侧视为“■”形，已有后世多齿锚的特点。所以专家称之为“石锚”。这是目前所能见到的最早的锚。 四、造船技术的缓慢发展 自三国两晋南北朝至隋唐五代，在这漫长的七百多年里，我国船舶事业的发展虽然进入一个低潮期，但并未停滞不前，而是在缓慢地前进、发展，在为我国造船史上第二个高峰的到来积聚着物质与技术的力量。这一时期的船舶制造有两个方面值得提出来。1.沙船的出现沙船是我国古代四大航海船型之一（另三种是福船、广船、鸟船）。如前所述，中国古船种类繁多，但如果仅从船体型制来看，它们大致又可归为两大类：方头平底船型和尖首尖底船型。沙船就是前一类船型的代表。它是在古代平底船基础上发展起来的一种船型。据专家考证，沙船始造于唐代的崇明岛，“以出崇明沙而得名”。(37)其船型特征是：平底，方首方尾，尾部出方艄，身长体宽而且扁。正由于沙船具有宽、大、扁、浅的特征，所以它具有以下这些优点：其一，船形宽大，横摇角度小。首尾俱方，又增强了抗纵摇的阻力。船身扁浅，使重心降低；上层舱房少，使受风面积减小，因而不易倾覆。再加上船舷两侧装有披水板、梗水木、太平篮等安全设备，所以沙船的稳定性居诸船型之首。在七级大风下，其它船型的船均要进港避风，唯有沙船可以与狂风巨浪搏击，仍旧航行无阻。所以后世有人赞道：“诸船唯此（沙船）最稳”（明《兵录》）。其二，因是平底，吃水浅，不易搁浅，尤适宜在浅滩上行驶，“恃沙行，以寄泊，船因底平少搁无碍”（清《日知录集释》）。因此我国沿海的浅海水域广为使用沙船，特别是在江浙一带最为流行。其三，吃水浅弥补了方头增加阻力这一缺陷，所以沙船航速较快，驾驶起来轻便灵活。其四，船体宽大，可多置桅帆，充分利用风力。其适航性强，不但顺风逆风可航行，甚至逆风顶水也能航行。正因为沙船具有这些优点，所以产生以后，便很快为官方和民间广泛采用，不仅用作各式客、货民用船，而且也充当各类军用战船，成为唐宋元明清各代内河、近海、远洋船舶中的主要船型之一。沙船在唐代定型，宋朝称“防沙平底船”，元代名“平底船”，明嘉靖初年已通称“沙船”。元明时期是它发展的鼎盛时期。（图17） 2.设置水密舱将船舱用隔舱板隔成数间，并予以密封，这种被隔开的舱称为水密舱。很长一段时期内，人们一直认为“中国水密隔舱的建造始于宋代”。但江苏扬州(38)和如皋(39)唐船的出土则纠正了这一说法。扬州唐船的船体用木板隔成了五个大舱和若干小舱。如皋唐船则分九个舱。船舱和船底用铁钉钉牢，缝间用石灰、桐油填塞。设置水密舱具有许多优越性：其一，在发生触礁的意外事故中，即便有一、二个船舱破裂漏水，其他船舱也不致进水。这样船仍有浮力，不会沉没，从而提高了船舶的抗沉性能，大大增加了船舶航行的安全保险系数。其二，隔舱板和船体紧密钉合，从横向支撑船体，增强了船体的抗压能力。另外船上分舱，也便于货物的装卸和保管。正因为水密舱具有这些优点，所以同时期的外国船只在触礁船体破裂的意外事故中，很快葬身海底。而同样情况下，中国的海船却能够继续航行，安全返港维修。所以说，水密舱的出现也是中国对世界造船技术的一大贡献。世界其他国家直到18世纪末，才吸收了我国这一先进技术，开始在船上设置水密舱。如果满意 请选为答案。谢谢。继续追问： 这个介绍了古代的，，但是没有中国现代的，，，能给点 现代和近代的么？待会会给分的，，，回旋为满意答案的补充回答： 黄鹄"号蒸汽轮船是我国自己设计建造的第一艘蒸汽机明轮船。造价白银八千两。1865年在安庆 内军械所由徐寿，华蘅芳设计建造的我国第一艘蒸汽机轮船 " 黄鹄"号蒸汽轮船船长17米,航速6节。自重25吨；机舱设在前部，蒸汽机为单缸，缸长二尺，缸径一尺；锅炉长十一尺，炉径二尺三寸许，炉管四十九条，长七尺二寸，管径一寸五；转轴长一丈二尺八寸，直径一寸八。 真的找不到了。。中国 都是跟随世界潮流走
关于船的起源目前尚无定论说法也是多种多样古典文集山海经中记载帝俊生禺号，欧豪升力凉凉生番偶是始为舟墨子认为是有个叫王锤的制作了吕氏春秋中记载了一个教育局的人制作老周汉代的刘向认为是黄帝时期的名称供果花楸木为舟，等可见众说不一早在公元前6000年人类就已经开始在水上活动了世界上最早的船可能就是一根木头人们试着在水中漂浮的较大的木头上从而想到了造船。中国是世界上最早制造出独木舟的国家之一并利用独木舟和蒋渡海独木舟就是这样把园木凿工人坐在上面的最大的船是由演变而来的虽然这种演变过程及缓慢但在技术发展上迈出了重要的一步独木舟需要较先进的生产工具依据一定的工艺过程来制造制造技术比较难得的基本的技术也先进得多他已经具备了传染整形中国古代的船都是用木头制作的商代已有的木板船汉代的，造船技术更为进步船上出奖外还有摩托最著名的要素晋朝王浚楼船据有关历史史料记载当时武帝谋伐吴时曾见修造建成后已知大船可以容纳两千多人而且晚上可以马可船有多大在唐代有个叫杜宝的人在拖地有一艘轮船上有点潮螳螂等真是富丽堂皇可见当时的工艺和规模已经相当成熟了。
中国是世界上最早制造出独木舟的国家之一，并利用独木舟和桨渡海。独木舟就是把原木凿空，人坐在上面的最简单的船，是由筏演变而来的。虽然这种进化过程极其缓慢，但在船舶技术发展史上，却迈出了重要的一步。独木舟需要较先进的生产工具，依据一定的工艺过程来制造，制造技术比筏要难的多、其本身的技术也比筏先进得多，它已经具备了船的雏形。 在中国，商代已造出有舱的木板船，汉代的造船技术更为进步，船上除桨外，还有锚、舵。 唐代，李皋发明了利用车轮代替橹、桨划行的车船、桨划行的车船。 宋代，船普遍使用罗盘针（指南针），并有了避免触礁沉没的隔水舱。同时，还出现了10桅10帆的大型船舶。15世纪，中国的帆船已成为世界上最大、最牢固、适航性最优越的船舶。中国古代航海造船技术的进步，在国际上处于领先地位。 18世纪，欧洲出现了蒸汽船。19世纪初，欧洲又出现了铁船。19世纪中叶，船开始向大型化、现代化发展。
船的历史毫无疑问，人类是在远古发现木头或捆扎起来的芦苇能浮在水上推动的。但是几乎没有远古的船只遗留下来。在英国约克郡斯塔卡尔的一个泥炭沼泽里，发掘出了一支公元前7500年的木桨。这支桨一定是用来划一种中间掏空的独木舟的。在荷兰的佩塞发现了一只这样的独木舟，其年代约为公元前6300年。这种独木舟用燧石制的工具挖成，可以做得相当大。在英国林肯郡的布里格发现的一只独木舟，竞长达16米，宽米。早期的埃及人和美索不达米亚人则可能是用芦苇造船，在芦苇上涂—层沥青或树脂，便可在河流或运河上航行。但是我们不知道最早的海船是怎样建造和在什么时候建造的。公元前3000年就使用带帆的芦苇船了，公元前2000年就出现了可能有龙骨的木船：这两种船一定是地中海东部的各族人民(例如克里特人)进行贸易的重要运输工具。篙或桨肯定早于橹，但是用篙或格来行船并不令人满意。传说中的巴比伦英雄吉尔加麦西在企图飘洋过海时，遇到在死水处摆渡的人要他制作一根18英尺长的篙，可是他把120根这样长的篙接起来也撑不到海底。于是吉尔加麦西便“脱掉身上的衣服，举起双臂当桅杆，用衣服作帆”，站在船上随风飘去。不需要活动桨和因定舵的复杂系统的另外两种船出现得很早，而且流传到了现在。一种是爱尔兰人的柳条舟——船用柳条编成，蒙上兽皮，然后再涂上柏油。另一种简单得多的船是充气的动物皮，见于古代的浮雕，聪明的亚述兵士就带着装备乘这种船过河。象5000年前尼罗河上用芦苇船一样，如今近东还有人乘这种用动物皮制作的船过河。希腊时代出现了两种海船：今种是又大又结实却有些笨的商船；一种是轻便得多的战船，从公元前六世纪起，船头上就有一个很大的金属撞角。这种船用来运海军，待两只船一旦连结上，他们就在飘浮的“陆地”上展开战斗。地中海地区各国的战术，在2000年里没有什么变化。在1571年的勒颁多战役中，西班牙、威尼斯和罗马天主教各国的联军打败了奥斯曼土耳其——这是最后一次利用桨船进行的重要战役(虽然在200年后路易十四仍拥有这样的战船)。在勒颁多之役以前很久，斯堪的纳维亚人就有行驶得很快的扬帆的战船了。一种新研制成功的，多桅、多层甲板和装甲板厚的快速大帆船，使制海权从地中海转移到了西北欧、西班牙和葡萄牙人的手里。
化学发展史论文一、化学的前奏1．人类文明的起点——火的利用在几百万年以前，人类过着极其简单的原始生活，靠狩猎为生，吃的是生肉和野果。根据考古学家的考证，至少在距今50 万年以前，可以找到人类用火的证据，即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火烧过的动物骨骼化石。有了火，原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进了健康，智力也有所发展，提高了生存能力。后来，人们又学会了摩擦生火和钻木取火，这样，火就可以随身携带了。于是，人们不再是火种的看管者，而成了能够驾驭火的造火者。火是人类用来发明工具和创造财富的武器，利用火能够产生各种各样化学反应这个特点，人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺，进入了广阔的生产、生活天地。2．历史悠久的工艺——制陶陶器是什么时候产生的，已很难考证。对陶器的由来，说法不一，有人推测：人类最原始的生活用容器是用树枝编成的，为了使它耐火和致密无缝，往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中，偶尔会被火烧着，其中的树枝都被烧掉了，但粘土不会着火，不但仍旧保留下来，而且变得更坚硬，比火烧前更好用。这一偶然事件却给人们很大启发。后来，人们干脆不再用树枝做骨架，开始有意识地将粘土捣碎，用水调和，揉捏到很软的程度，再塑造成各种形状，放在太阳光底下晒干，最后架在篝火上烧制成最初的陶器。大约距今1 万年以前，中国开始出现烧制陶器的窑，成为最早生产陶器的国家。陶器的发明，在制造技木上是一个重大的突破。制陶过程改变了粘土的性质，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙(gài)、氧化镁(měi)等在烧制过程中发生了一系列的化学变化，使陶器具备了防水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义，而且有新的经济意又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法，陶制的纺轮、陶刀、陶挫等工具也在生产中发挥了重要的作用，同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成为人类生活和生产的必需品，特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。3．冶金化学的兴起在新石器时代后期，人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得最多的是红铜。但这种天然资源毕竟有限，于是，产生了从矿石冶炼金属的冶金学。最先冶炼的是铜矿，约公元前3800 年，伊朗就开始将铜矿石(孔雀石)和木炭混合在一起加热，得到了金属铜。纯铜的质地比较软，用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后，便出现了青铜器。到了公元前3000～前2500 年，除了冶炼铜以外，又炼出了锡(xī) 和铅(qiān)两种金属。往纯铜中掺入锡，可使铜的熔点降低到800℃左右，这样一来，铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜(有时也含有铅)，它的硬度高，适合制造生产工具。青铜做的兵器，硬而锋利，青铜做的生产工具也远比红铜好，还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸造青铜器上有过很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼器，是世界上最大的出土青铜器。又如战国时的编钟，称得上古代在音乐上的伟大创造。因此，青铜器的出现，推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会文明向前推进了一步。世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度，中国在春秋时代晚期(公元前6 世纪)已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼铁，木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁■(一种锄草工具)、铁锛等农具以及铁鼎等器物，当然也用于制造兵器。到了公元前8～前7 世纪，欧洲等才相继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬，炼铁的原料也远比铜矿丰富，在绝大部分地方，铁器代替了青铜器。4．中国的重大贡献——火药和造纸黑火药是中国古代四大发明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢？这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火药也是黑色的，叫黑火药。火药的性质是容易着火，因此可以和火联系起来，但是这个“药”字又怎样理解呢？原来，硫磺和硝石在古代都是治病用的药，因此，黑火药便可理解为黑色的会着火的药。火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关，炼丹的目的是寻求长生不老的药，在炼丹的原料中，就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和硝石放在炼丹炉中，长时间地用火炼制。在许多次炼丹过程中，曾出现过一次又一次地着火和爆炸现象，经过这样多次试验终于找到了配制火药的方法。黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系，一直被用在军事上。古代人打仗，近距离时用刀枪，远距离时用弓箭。有了黑火药以后，从宋朝开始，便出现了各种新式武器，例如用弓发射的火药包。火药包有火球和火蒺藜两种，用火将药线点着，把火药包抛出去，利用燃烧和爆炸杀伤对方。大约在公元8 世纪，中国的炼丹术传到了阿拉伯，火药的配制方法也传了过去，后来又传到了欧洲。这样，中国的火药成了现代炸药的“老祖宗”。这是中国的伟大发明之一。纸是人类保存知识和传播文化的工具，是中华民族对人类文明的重大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前，中国古代传播文字的方法主要有：在甲骨(乌龟的腹甲和牛骨)上刻字，即所谓的甲骨文；甲骨数量有限，后来改在竹简或木简上刻字。可是，孔子写的《论语》所用的竹简之多，份量之重是可想而知的；另外，用丝织成帛(bó)，也可以用来写字，但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸，一直流传到今天。1957 年5 月，中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)桥的一座古代墓葬中发现一些米黄色的古纸。经鉴定这种纸主要由大麻纤维制造，其年代不会晚于汉武帝(公元前156～公元前87 年)，这是现存的世界上最早的植物纤维纸。提起纸的发明，人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看到当时写字用的竹简太笨重，便总结了前人造纸的经验，带领工匠用树皮、麻头、破布、破鱼网等做原料，先把它们剪碎或切断，放在水里长时间浸泡，再捣烂成为浆状物，然后在席子上摊成薄片，放在太阳底下晒干，便制成了纸。它质薄体轻，适合写字，很受欢迎。造纸是一个极其复杂的化学工艺，它是广大劳动人民智慧的产物。实际上，蔡伦之前已经有纸了，因此，蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。5．炼丹术与炼金术当封建社会发展到一定的阶段，生产力有了较大提高的时候，统治阶级对物质享受的要求也越来越高，皇帝和贵族自然而然地产生了两种奢望：第一是希望掌握更多的财富，供他们享乐；第二，当他们有了巨大的财富以后，总希望永远享用下去。于是，便有了长生不老的愿望。例如，秦始皇统一中国以后，便迫不及待地寻求长生不老药，不但让徐福等人出海寻找，还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂——长生不老药。炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为，可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金，然后把它放入多硫化钙溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一层硫化锡，它的颜色酷似黄金(现在，金黄色的硫化锡被称为金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。这祥，炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上，这种仅从表面颜色而不从本质来判断物质变化的方法，是自欺欺人。他们从未达到过“点石成金”的目的。虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到，但是他们辛勤的劳动并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中，应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训，甚至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出：“丹砂(硫化汞)烧之成水银，积变(把硫和水银二者放在一起)又还成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结，即“物质之间可以用人工的方法互相转变”。炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验，必定需要大批实验器具，于是，他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过滤装置等。他们还根据当时的需要，制造出很多化学药剂、有用的合金或治病的药，其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法和经过记录下来，他们还创造了许多技术名词，写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。从这些史实可见，炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩的，后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们，应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此，在英语中化学家(chemist)与炼金家(alchemist)两个名词极为相近，其真正的含义是“化学源于炼金术”。二、创建近代化学理论——探索物质结构世界是由物质构成的，但是，物质又是由什么组成的呢？最早尝试解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140 年)，他认为：“易有太极，易生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”以阴阳八卦来解释物质的组成。约公元前1400 年，西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的泰立斯认为水是万物之母；黑拉克里特斯认为，万物是由火生成的；亚里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时，以四种“原性”作为自然界最原始的性质，它们是热、冷、干、湿，把它们成对地组合起来，便形成了四种“元素”，即火、气、水、土，然后构成了各种物质。上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上，是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出：“元素是构成物质的基本，它可以与其他元素相结合，形成化合物。但是，如果把元素从化合物中分离出来以后，它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。”波义耳还主张，不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从事工艺的经验性技艺，而应把它看成一门科学。因此，波义耳被认为是将化学确立为科学的人。人类对物质结构的认识是永无止境的，物质是由元素构成的，那么，元素又是由什么构成的呢？1803 年，英国化学家道尔顿创立的原子学说进一步解答了这个问题。原子学说的主要内容有三点：1．一切元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成，这种微粒称为原子；2．同一种元素的原子的性质和质量都相同，不同元素的原子的性质和质量不同；3．一定数目的两种不同元素化合以后，便形成化合物。原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德罗又于1811 年提出了分子学说，进一步补充和发展了道尔顿的原子学说。他认为，许多物质往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在，例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子，而化合物实际上都是分子。从此以后，化学由宏观进入到微观的层次，使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。三、现代化学的兴起19 世纪末，物理学上出现了三大发现，即X 射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。热力学等物理学理论引入化学以后，利用化学平衡和反应速度的概念，可以判断化学反应中物质转化的方向和条件，从而开始建立了物理化学，把化学从理论上提高到了一个新的水平。在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结合力)理论，使人类进一步了解了分子结构与性能的关系，大大地促进了化学与材料科学的联系，为发展材料科学提供了理论依据。化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源危机、粮食问题、环境污染等。化学与其他学科的相互交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证，在改善人民生活，提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上，发展成为多分支学科的科学，开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”将运用善变之手，为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。2．元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究陕西省渭南师范专科学校化学系张文根化学发展史上，从个人发现新元素的数量方面讲，出现过两次奇迹。值得研究的是，两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。1．戴维与新元素的发现英国化学家戴维(H·Davy，1778～1829)出生于木刻匠家庭，从小就喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性，发现其麻醉性，使医学外科手术发生了重大改途；他还发明了安全矿灯，解决了因火焰引起的瓦斯爆炸，对19 世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有益的贡献。但是，他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。1799 年，意大利物理学家伏特(A·Volta)发现了金属活动顺序，并应用其发明了伏特电池。次年，英国化学家尼科尔森(W．Nicholson)和卡里斯尔(A·Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此，电在化学研究中的应用引起了科学家的广泛关注。1806 年，戴维对前人有关电的研究进行了总结，预言这种手段除可以把水分解为氢气和氧气外，还可能分解其他物质，这一科学思想使他把电与物质组成联系起来，从而导致了一系列新元素的发现。1777 年之前，对于碱类和碱土类物质的化学成分，人们普遍认为具有元素性质，是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(A·L·Lavoisier)创立氧化理论之后，则认为这两类物质都可能是氧化物。1807 年，戴维决心用实验来证实拉瓦锡的见解，同时也想验证一下自己预言的正确性。最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验，发现碱没有变化，只和水电解结果一样。通过分析，他认为应该排除水这个干扰因素。于是改用熔融苛性钾，结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰，说明由于加热温度过高，分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾并通以强电流，但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后，他总结教训，在密闭坩埚内电解熔融苛性钾，终于拿到了一种银白色金属，并进行性质实验，发现在水中能剧烈反应，出现淡紫色火焰，显然是该金属与水作用放出氢气的结果。山此，戴维判断这是一种新金属，取名为钾。不久，他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年，用同样方法，他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了新元素镁、钙、锶和钡。1807 年12 月，尽管当时英法两国正进行着战争，法国皇帝拿破仑仍然颁发勋章，以嘉奖戴维的卓越成就。但是，戴维并没有因此骄傲起来。金属钾被发现以后，他由该金属可从水中分解出氢气受到后发，认为钾也应该能够分解其他物质。于是在1808 年，他将钾与无水硼酸混合，在铜管中加热，得到了青灰色的非金属硼。这样，不到两年，戴维就发现了7 种新元素。如果加上他1810 年和1813 年确定的氯元素和碘元素，戴维一生发现和确认的元素就有9 种。这一成就在他去逝之前的52 个元素发现史上，无人能与其媲美。2．西博格与新元素的合成美国化学家西博格(G．T．Seeborg，1912～)的家庭境况和戴维差不多。依靠打工，他读完了高中和大学，并以出色的学习成绩，获得了著名科学家路易斯的赏识，随后便成为路易斯的得力助手和合作者，完成了许多重要研究。他热爱化学和物理学，决心在核化学领域做出非凡成绩。本世纪初，电子、X 射线和放射性的发现，打开了原子不可分的大门。1929 年，美国物理学家劳伦斯(E．O．Lawrence)在加利福尼亚大学发明■计出了回旋粒子加速器，从而取得了大大提高轰击粒子动能的手段，使新元素不断被发现和合成，仅1934 年至1937 年就有二百多种人工放射性同位素出现。到1939 年，在92 号铀元素之前，只剩下61 号和85号两个空位了。所以，人们已不在关心元素周期表中的空格补缺，而将精力转移到铀后面元素的发现和合成上。3．金刚石的老知识和新知识吴国庆(北京师范大学化学系100875)早在1879 年，SmithsonTennant 已经发现，金刚石燃烧的产物是碳的氧化物，故金刚石是碳的单质。1913 年，Bragg 父子用X-衍射实验测定了金刚石的晶体结构。证实通常的天然金刚石属于立方晶系，其晶胞为面心立方，一个晶胞里有8 个碳原子(一个点阵点为两个碳原子)。每个碳原子周围有四十呈四面体排列的碳原子，健长为154pm。然而应当指出，在殒石里发现的金刚石却是六方晶系的。两种晶体的差别不在于碳原子的杂化类型(sp3)，而在于排列方式不同引起晶体的对称性不同。金刚石被人类当作宝石而珍藏，据说已有3000 年的历史。经过琢磨的金刚石称为钻石，它密度大(·cm-3)，是已知物质中最坚硬的(莫氏硬度10)；它对光的透明度好，折射率高，琢磨适当的钻石能反射出更多的光而显得格外耀眼；高色散性还使钻石有‘光彩’，这是白光被钻石色散成单色光所致。金刚石的色散值是天然宝石里最高的。利用色散值的差别可以把金刚石跟很象它的锆石(ZrsiO4)区分开来。天然金刚石有的无色，有的则呈美而的蓝、黄、棕、绿等色，还有的呈黑色。理论研究证实，纯净的金刚石应当是无色的。它可以透过各种不同波长的光(包括红外和紫外)。这是因为把金刚石晶体里的电子从基恣激发到最低能量的激发恣需要电子伏特的能量，远大于可见光的能量(—电子伏特)。当金刚石里掺杂氮，能量从原来的 降到 左右，随氮原子的含量的增高，由于热运动引起的氮能级的宽度的差别，吸收不同波长的可见光，呈现黄(C/N=105：1)、绿(C/N=103：1)色，氮原子继续增多，所有可见光都会被吸收掉，便得到黑色的金刚石。在好长一个时期里，人们认为蓝色的金刚石是由于其中掺杂铝引起的。后来经美国通用电气公司的实验室证实，金刚石的蓝色是由其中不到百万分之一的硼引起的。他们发现，蓝色的金刚石是有导电性的。这可以解释为：硼原子的存在可以使碳的价带电子进入硼(受主)能级而在价帝里留下空穴，引起空穴导电。而铝的掺杂不可能有这种性质。金刚石的颜色还可因掺杂原子引起所谓的“色心”(又称F 心)而引起。这类金刚石的颜色会因加热、辐照而改交，有的还有荧光。习惯上钻石的质量按克拉(1 克拉等于200 毫克)计算。一颗钻石，超过10 克拉，就已很稀罕很珍贵了。至今最大的一颗金刚石是1906 年开采出来的‘非洲之星’，3025 克拉。世界上最大的一颗钻石则是称为‘蒙兀儿大帝’的，加工前重780 克拉。人们梦想合成金刚石已经有很长的历史了。这种梦想的推动力一开始就是为了人工造出珍贵的钻石。因为天然的金刚石太少了。地球化学研究证实，自然界里的碳只有当熔化的岩百在3 万个大气压的高压下，才能以金刚石的方式结晶出来，有时生成金刚石的压力竟高到60000 个大气压。这样大的压力只有在地面下60—100 公里的深外才存在，从这样深的地方翻到地秃表层来的岩石太少了。开采金刚石需要很大的投资。那种从地表找到一颗金刚石的机会是极其稀少的。而开采出来的天然金刚12 石，只有很少就其质量而言可以加工成钻石，多数是灰色或黑色的。并不透明，有的内部夹杂有石墨，无法琢磨出钻石。最早尝试人工合成金刚石的报导在1880 年。而第一个宣称合成金刚石的是著名的法国实验化学家莫瓦桑(H·Moissan)。他以当时已有的化学知识预计，尚未制得的单质氟的化学性质极其活泼，若用它来及其迅猛地夺取碳氢化台物里的氢，就有可能把余留下的碳转变成金刚石。结果，他费了数年的光阴，克服了重重困难，真的制出了活泼的氟，取得了同的代人不可多得的巨大成就(他因此以及由此开拓的氟化学而得到诺贝尔奖金)。然而，当他实施氟和烃类的反应时，既使是在超低温下，也以猛烈的爆炸告终，一无所得。惨重的失败并未动摇过莫瓦桑人工制造金刚石的信念。后来，他从地球化学家那里得知了自然界石墨转化成金刚石的高温高压的条件，便设计了一种模拟天然过程的用石墨造金刚石的实验。他把石墨溶进熔融的铁，然后令铁急速地冷却。企图通过液恣的铁转化成固态的铁时产生的巨大内压，把石墨转化成金刚石。这种想法，粗想起来是蛮有道理的。因而莫瓦桑叫他的学生们，一次又一次地把这种实验得到的产品用无机酸把铁溶解掉，从黑乎乎的固恣残渣里寻找金刚石。后来，‘真的’从中发现了透明的“金刚石”。其中一颗被命名为法国卢浮宫里的著名钻石——摄政王同名的金刚石至今仍然在莫瓦桑的实验室里展览。莫瓦桑曾经两度在报上发表他已成功地制得金刚石。鉴于莫瓦桑的崇高威信，一时间引起了全球的轰动，穷人为之欢呼雀跃，富人为之垂头丧气。后来虽有著名氟化学家O·Ruff 在1915 年以及Parsons 在1920年宣称重复了莫瓦桑的实验制得了金刚石，却始终不能拿出足以令人信服的证据。到本世纪50 年代，有人从理论上论证了金刚石在高温高压下生成的临界条件，根本地否定了莫瓦桑设计的实验取得成功的可能性。据说，莫瓦桑的人造金刚石是他的学生被逼得无奈，投进酸洗后的黑色残渣里的天然金刚石。也有人报导，莫瓦桑得到的只是碳化硅或尖晶石(MgAl2O4)。首先在理论上计算合成金刚石的热力学条件的是R·Berman。简单地说，他的计算就是建立石墨转化为金刚石相图。计算的结果是：如果以温度为横坐标，压力为纵坐标，可以在图上划出一条由左下方向右上方延伸的近似的直线，在直线的下方是石墨的稳定区(对金刚石则是热力学的介稳区)，在直线的上方则是金刚石的稔定区(对石墨则力介稳区)。若温度和压力正好外于直线上则是金刚石和石墨的平衡转化点。这张图表明，例如在1200—1500K 的温度范围内，要使石墨转化为金刚石的压力需要达到××109Pa(4—5 万大气压)。值得指出的是，在教学讨论中，我们常常发现有人误解高温对合成金刚石的作用。应当注意，根据上述的石墨转化为金刚石的相图，如前所述，相平衡线的斜率是正值。这就是说，反应温度越高，需要的压力也就越高。若单考虑温度，结论应当是：(就热力学而言)温度越高，石墨越不容易转化为金刚石。这也可以从只考虑温度不考虑压力的Gibbs—Helmholtz 方程(△G=△H-T△S)看出。标恣下石黑转化为金刚石是吸热反应(△H＞0)，熵变△S＜0(∴-T△S＞0)，因此温度越高，石墨转化为金刚石的自由能越大，即自发趋势越小。加压有利于转化是不难理解的。这是由于石墨的密度比金刚石的小，转化是体积减小的过程。因此，转化反应所需的高温只是为了提高速度。事实上，在高温高压下合成金刚石也是需要催化剂的。无催化剂时，石墨直接转化为金刚石的实验条件是2700℃，13GPa；利用Ni—Co—Fe 合金加入少量的硫、钛、铝等，可使转化温度降到950℃，压力降到4GPa。金属为什么能够催化石墨转化为金刚石的反应？这是一个引人入胜的问题。在已经提出的理论中有两种十分形象。一种是金属的表面作用的理论：金属镍属于面心立方晶体。镍原子的二维密置层的法线方向是立方晶胞的对角13 线方向，在晶体学上称为(111)方向，而每个镍原子周围有6 个镍原子的二维密置层则称为(111)面。面上的镍原子形成的正三角形的边长为249pm，跟石墨的二维面上的碳原子形成的三角形的边长(246pm)十分接近。当金属镍的表面正好是(111)面而又正好对着石墨的二维平面肘，镍原子便和碳原子之间一对一地形成化学键(石墨的碳原子的与二维平面垂直的2pz 轨道里的单电子进入镍原子的只有单电子的3d轨道)，结果把石墨的二维平面上的半数碳原子拉向镍的表面，在高压下，石墨的层间距从335pm 被压缩，从而使碳原子的杂化类型由sp2 转化为sp3(见图1)。铁、钴、镍及其合金的晶体结构相似，因此都是石墨转化为金刚石的催化剂。另一种理论认为石墨中的碳原子可以单个地进入金属原子之间的四面体空隙，并在金属原子的作用下使其原子轨道杂化成sp3，碳原子通过扩散遇到另一碳原子形成金刚石。图1 石墨在金属表面原子的作用下转化为金刚石50 年代初，在美国和瑞典成立了两个人造金刚石的研究小组，分别在1954 和1953 年合成了金
一、参考文献著录格式 1 、期刊作者．题名〔J〕．刊名，出版年，卷(期)∶起止页码 2、 专著作者．书名〔M〕．版本(第一版不著录)．出版地∶出版者，出版年∶起止页码 3、 论文集作者．题名〔C〕．编者．论文集名，出版地∶出版者，出版年∶起止页码 4 、学位论文作者．题名〔D〕．保存地点．保存单位．年份 5 、专利文献题名〔P〕．国别．专利文献种类．专利号．出版日期 6、 标准编号．标准名称〔S〕 7、 报纸作者．题名〔N〕．报纸名．出版日期(版次) 8 、报告作者．题名〔R〕．保存地点．年份 9 、电子文献作者．题名〔电子文献及载体类型标识〕．文献出处，日期 二、文献类型及其标识 1、根据GB3469 规定，各类常用文献标识如下： ①期刊〔J〕 ②专著〔M〕 ③论文集〔C〕 ④学位论文〔D〕 ⑤专利〔P〕 ⑥标准〔S〕 ⑦报纸〔N〕 ⑧技术报告〔R〕 2、电子文献载体类型用双字母标识，具体如下： ①磁带〔MT〕 ②磁盘〔DK〕 ③光盘〔CD〕 ④联机网络〔OL〕 3、电子文献载体类型的参考文献类型标识方法为：〔文献类型标识/载体类型标识〕。例如： ①联机网上数据库〔DB/OL〕 ②磁带数据库〔DB/MT〕 ③光盘图书〔M/CD〕 ④磁盘软件〔CP/DK〕 ⑤网上期刊〔J/OL〕 ⑥网上电子公告〔EB/OL〕 三、举例 1、期刊论文 〔1〕周庆荣，张泽廷，朱美文，等．固体溶质在含夹带剂超临界流体中的溶解度〔J〕．化工学报，1995(3)：317—323 〔2〕Dobbs J M, Wong J M. Modification of supercritical fluid phasebehavior using polor coselvent〔J〕. Ind Eng Chem Res, 1987,26:56 〔3〕刘仲能，金文清.合成医药中间体4-甲基咪唑的研究〔J〕.精细化工，2002(2)：103-105 〔4〕 Mesquita A C, Mori M N, Vieira J M, et al ． Vinyl acetate polymerization by ionizing radiation〔J〕．Radiation Physics and Chemistry,2002, 63:465 2、专著 〔1〕蒋挺大．亮聚糖〔M〕．北京：化学工业出版社，2001．127 〔2〕Kortun G． Reflectance Spectroscopy〔M〕． New York: Spring-Verlag,1969 3、论文集 〔1〕郭宏，王熊，刘宗林．膜分离技术在大豆分离蛋白生产中综合利用的研究〔C〕．//余立新．第三届全国膜和膜过程学术报告会议论文集．北京：高教出版社，1999．421-425 〔2〕Eiben A E, vander Hauw J K．Solving 3-SAT with adaptive genetic algorithms 〔C〕．//Proc 4th IEEE Conf Evolutionary Computation．Piscataway: IEEE Press, 1997．81-86 4、学位论文 〔1〕陈金梅．氟石膏生产早强快硬水泥的试验研究（D）．西安：西安建筑科学大学，2000 〔 2 〕 Chrisstoffels L A J ． Carrier-facilitated transport as a mechanistic tool in supramolecular chemistry〔D〕．The Netherland：Twente University．1988 5、专利文献 〔1〕Hasegawa, Toshiyuki, Yoshida,et al．Paper Coating composition〔P〕．EP 0634524．1995-01-18 〔 2 〕 仲前昌夫， 佐藤寿昭． 感光性树脂〔 P 〕． 日本， 特开平09-26667．1997-01-28 〔3〕Yamaguchi K, Hayashi A．Plant growth promotor and productionthereof 〔P〕．Jpn, Jp1290606． 1999-11-22 〔4〕厦门大学．二烷氨基乙醇羧酸酯的制备方法〔P〕．中国发明专利，CN1073429．1993-06-23 6、技术标准文献 〔1〕ISO 1210-1982，塑料——小试样接触火焰法测定塑料燃烧性〔S〕 〔2〕GB 2410-80，透明塑料透光率及雾度实验方法〔S〕 7、报纸 〔1〕陈志平．减灾设计研究新动态〔N〕．科技日报，1997-12-12(5) 8、报告 〔1〕中国机械工程学会．密相气力输送技术〔R〕．北京：1996 9、电子文献 〔1〕万锦柔．中国大学学报论文文摘(1983-1993)〔DB/CD〕．北京：中国百科全书出版社，1996
化学发展史的五个时期自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火，用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。正是这些应用，极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。从古至今，伴随着人类社会的进步，化学历史的发展经历了哪些时期呢？1.远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。2.炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry起源于alchemy，即炼金术。chemist至今还保留着两个相关的含义：化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。3.燃素化学时期。从1650年到1775年，随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。4.定量化学时期，既近代化学时期。1775年前后，拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说，开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律，提出了原子学说，发现了元素周期律，发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。5.科学相互渗透时期，既现代化学时期。二十世纪初，量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。这里主要讲述近二百多年来的化学史故事。这是化学得到快速发展的时期，是风云变幻英雄辈出的时期。让我们一道去体验当年化学家所经历的艰难险阻,在近代化学史峰回路转的曲折历程中不倦跋涉，领略他们拨开重重迷雾建立新理论、发现新元素、提出新方法时的无限风光。燃素说的影响可燃物如炭和硫磺，燃烧以后只剩下很少的一点灰烬；致密的金属煅烧后得到的锻灰较多，但很疏松。这一切给人的印象是，随着火焰的升腾，什么东西被带走了。当冶金工业得到长足发展后，人们希望总结燃烧现象本质的愿望更加强烈了。1723年，德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔出版了教科书《化学基础》。他继承并发展了他的老师贝歇尔有关燃烧现象的解释，形成了贯穿整个化学的完整、系统的理论。《化学基础》是燃素说的代表作。施塔尔认为燃素存在于一切可燃物中，在燃烧过程中释放出来，同时发光发热。燃烧是分解过程：可燃物==灰烬+燃素金属==锻灰+燃素如果将金属锻灰和木炭混合加热，锻灰就吸收木炭中的燃素，重新变为金属，同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡都是富含燃素的物质，燃烧起来非常猛烈，而且燃烧后只剩下很少的灰烬；石头、草木灰、黄金不能燃烧，是因为它们不含燃素。酒精是燃素与水的结合物，酒精燃烧时失去燃素，便只剩下了水。空气是带走燃素的必需媒介物。燃素和空气结合，充塞于天地之间。植物从空气中吸收燃素，动物又从植物中获得燃素。所以动植物易燃。富含燃素的硫磺和白磷燃烧时，燃素逸去，变成了硫酸和磷酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮，磷酸（当时指P2O5）与木炭密闭加热，便会重新夺得燃素生成硫磺和白磷。而金属和酸反应时，金属失去燃素生成氢气，氢气极富燃素。铁、锌等金属溶于胆矾（CuSO4·5H2O）溶液置换出铜，是燃素转移到铜中的结果。燃素说尽管错误，但它把大量的化学事实统一在一个概念之下，解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间，化学家为了解释各种现象，做了大量的实验，积累了丰富的感性材料。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程，化学反应中物质守恒，这些观点奠定了近、现代化学思维的基础。我们现在学习的置换反应，是物质间相互交换成分的过程；氧化还原反应是电子得失的过程；而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其它原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说多么相似。舍勒和普里斯特里发现氧气的制法令后人尊敬的瑞典化学家舍勒的职业是药剂师——chemist，他长期在小镇彻平的药房工作，生活贫困。白天，他在药房为病人配制各种药剂。一有时间，他就钻进他的实验室忙碌起来。有一次，后院传来一声爆鸣，店主和顾客还在惊诧之中，舍勒满脸是灰地跑来，兴奋地拉着店主去看他新合成的化合物，忘记了一切。对这样的店员，店主是又爱又气，但从来不想辞退他，因为舍勒是这个城市最好的药剂师。到了晚上，舍勒可以自由支配时间，他更加专心致志地投入到他的实验研究中。对于当时能见到的化学书籍里的实验，他都重做一遍。他所做的大量艰苦的实验，使他合成了许多新化合物，例如氧气、氯气、焦酒石酸、锰酸盐、高锰酸盐、尿酸、硫化氢、升汞（氯化汞）、钼酸、乳酸、乙醚等等，他研究了不少物质的性质和成分，发现了白钨矿等。至今还在使用的绿色颜料舍勒绿（Scheele’s green）,就是舍勒发明的亚砷酸氢铜（CuHAsO3）。如此之多的研究成果在十八世纪是绝无仅有的，但舍勒只发表了其中的一小部分。直到1942年舍勒诞生二百周年的时候，他的全部实验记录、日记和书信才经过整理正式出版，共有八卷之多。其中舍勒与当时不少化学家的通信引人注目。通信中有十分宝贵的想法和实验过程，起到了互相交流和启发的作用。法国化学家拉瓦锡对舍勒十分推崇，使得舍勒在法国的声誉比在瑞典国内还高。在舍勒与大学教师甘恩的通信中，人们发现，由于舍勒发现了骨灰里有磷，启发甘恩后来证明了骨头里面含有磷。在这之前，人们只知道尿里有磷。1775年2月4日，33岁的舍勒当选为瑞典科学院院士。这时店主人已经去世，舍勒继承了药店，在他简陋的实验室里继续科学实验。由于经常彻夜工作，加上寒冷和有害气体的侵蚀，舍勒得了哮喘病。他依然不顾危险经常品尝各种物质的味道——他要掌握物质各方面的性质。他品尝氢氰酸的时候，还不知道氢氰酸有剧毒。1786年5月21日，为化学的进步辛劳了一生的舍勒不幸去世，终年只有44岁。舍勒发现氧气的两种制法是在1773年。第一种方法是分别将KNO3、Mg（NO3）2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加热分解放出氧气：2KNO3==2KNO2+O2↑2Mg（NO3）2 == 2MgO+4NO2↑+O2↑↑2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑2HgO==2Hg+O2↑第二种方法是将软锰矿（MnO2）与浓硫酸共热产生氧气：2MnO2+2H2SO4（浓）== 2MnSO4+2H2O+O2↑舍勒研究了氧气的性质，他发现可燃物在这种气体中燃烧更为剧烈，燃烧后这种气体便消失了，因而他把氧气叫做“火气”。舍勒是燃素说的信奉者，他认为燃烧是空气中的“火气”与可燃物中的燃素结合的过程，火焰是“火气”与燃素相结合形成的化合物。他将他的发现和观点写成《论空气和火的化学》。这篇论文拖延了4年直到1777年才发表。而英国化学家普里斯特里在1774年发现氧气后，很快就发表了论文。 普里斯特里始终坚信燃素说，甚至在拉瓦锡用他们发现的氧气做实验，推翻了燃素说之后依然故我。他将氧气叫做“脱燃素气”。他写到：“我把老鼠放在‘脱燃素气’里，发现它们过得非常舒服后，我自己受了好奇心的驱使，又亲自加以实验，我想读者是不会觉得惊异的。我自己实验时，是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得的感觉，和平时吸入普通空气一样；但自从吸过这种气体以后，经过好长时间，身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成通用品呢？不过现在只有两只老鼠和我，才有享受呼吸这种气体的权利罢了。”普里斯特里一生的大部分时间是在英国的利兹作牧师，业余爱好化学。1773年他结识了著名的美国科学家兼政治家富兰克林，他们后来成了经常书信往来的好朋友。普里斯特里受到好朋友多方的启发和鼓励。他在化学、电学、自然哲学、神学四个方面都有很多著述。1774年普里斯特里到欧洲大陆参观旅行。在巴黎，他与拉瓦锡交换了好多化学方面的看法。正直的普里斯特里同情法国大革命，曾在英国公开做了几次演讲。英国一批反对法国大革命的人烧毁了他的住宅和实验室。普里斯特里于1794年他六十一岁的时候不得已移居美国，在宾夕法尼亚大学任化学教授。美国化学会认为他是美国最早研究化学的学者之一。他住过的房子现在已建成纪念馆，以他的名字命名的普里斯特里奖章已成为美国化学界的最高荣誉。拉瓦锡和他的天平燃素说的推翻者，法国化学家拉瓦锡原来是学法律的。1763年，他20岁的时候就取得了法律学士学位，并且获得律师开业证书。他的父亲是一位律师，家里很富有。所以拉瓦锡不急于当律师，而是对植物学发生了兴趣。经常上山采集标本使他对气象学也产生了兴趣。后来，拉瓦锡在他的老师，地质学家葛太德的建议下，师从巴黎有名的鲁伊勒教授学习化学。拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细测定了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。从此，他的老师鲁伊勒就开始使用“结晶水”这个名词了。这次成功使拉瓦锡开始经常使用天平，并总结出了质量守恒定律。质量守恒定律成为他的信念，成为他进行定量实验、思维和计算的基础。例如他曾经应用这一思想，把糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式：葡萄糖 == 碳酸（CO2）+ 酒精这正是现代化学方程式的雏形。用等号而不用箭头表示变化过程，表明了他守恒的思想。拉瓦锡为了进一步阐明这种表达方式的深刻含义，又具体地写到：“我可以设想，把参加发酵的物质和发酵后的生成物列成一个代数式。再逐个假定方程式中的某一项是未知数，然后分别通过实验，逐个算出它们的值。这样以来，就可以用计算来检验我们的实验，再用实验来验证我们的计算。我经常卓有成效地用这种方法修正实验的初步结果，使我能通过正确的途径重新进行实验，直到获得成功。”早在拉瓦锡出生之时，多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律，他当时称之为“物质不灭定律”，其中含有更多的哲学意蕴。但由于“物质不灭定律”缺乏丰富的实验根据，特别是当时俄罗斯的科学还很落后，西欧对沙俄的科学成果不重视，“物质不灭定律”没有得到广泛的传播。1772年秋天，拉瓦锡照习惯称量了一定质量的白磷使之燃烧，冷却后又称量了燃烧产物P2O5的质量，发现质量增加了！他又燃烧硫磺，同样发现燃烧产物的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。他于是又做了更细致的实验：将白磷放在水银面上，扣上一个钟罩，钟罩里留有一部分空气。加热水银到40℃时白磷就迅速燃烧，之后水银面上升。拉瓦锡描述道：“这表明部分空气被消耗，剩下的空气不能使白磷燃烧，并可使燃烧着的蜡烛熄灭；1盎司的白磷大约可得到盎司的白色粉末（P2O5，应该是盎司）。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量接近相同。”燃素说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质量轻。而拉瓦锡实验的结果却是截然相反。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月，他在实验记录本上写到：“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将“新化学”命名为“反燃素化学”。1774年，拉瓦锡做了焙烧锡和铅的实验。他将称量后的金属分别放入大小不等的曲颈瓶中，密封后再称量金属和瓶的质量，然后充分加热。冷却后再次称量金属和瓶的质量，发现没有变化。打开瓶口，有空气进入，这一次质量增加了，显然增加量是进入的空气的质量（设为A）。他再次打开瓶口取出金属锻灰（在容积小的瓶中还有剩余的金属）称量，发现增加的质量正和进入瓶中的空气的质量相同（即也为A）。这表明锻灰是金属与空气的化合物。拉瓦锡进一步想，如果设法从金属锻灰中直接分离出空气来，就更能说明问题。他曾经试图分解铁锻灰（即铁锈），但实验没有成功。拉瓦锡制得氧气之后到了这年的10月，普里斯特里访问巴黎。在欢迎宴会上他谈到“从红色沉淀（HgO）和铅丹（Pb3O4）可得到‘脱燃素气’”。对于正在无奈中的拉瓦锡来说，这条信息是很直接的启发。11月，拉瓦锡加热红色的汞灰制得了氧气。在舍勒的启发下，拉瓦锡甚至制造了火车头大小的加热装置，其中心是聚光镜。平台下面是六个大轮子，以便跟着太阳随时转动。1775年，拉瓦锡的实验中心已从分解金属锻灰转移到了对氧气的研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气，其实是吸收了氧气，与氧气化合，即氧化。这就是推翻了燃素说的燃烧的氧化理论。与此同时，拉瓦锡还用动物实验，研究了呼吸作用，认为“是氧气在动物体内与碳化合，生成二氧化碳的同时放出热来。这和在实验室中燃烧有机物的情况完全一样。”这就解答了体温的来源问题。空气中既然含有1/4的氧气(数据来自原文），就应该含有其余的气体，拉瓦锡将它称为“碳气”。研究了空气的组成后，拉瓦锡总结道：“大气中不是全部空气都是可以呼吸的；金属焙烧时，与金属化合的那部分空气是合乎卫生的，最适宜呼吸的；剩下的部分是一种‘碳气’，不能维持动物的呼吸，也不能助燃。”他把燃烧与呼吸统一了起来，也结束了空气是一种纯净物质的错误见解。1777年，拉瓦锡明确地讥讽和批判了燃素说：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的，有时又没有重量；有时它是自由之火，有时又说它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔，有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫，每时每刻都在改变它的面貌。”这年的9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。这本书后来被翻译成多国语言，逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断了与古代炼丹术的联系，揭掉了神秘和臆测的面纱，代之以科学的实验和定量的研究。化学进入了定量化学（即近代化学）时期。所以我们说拉瓦锡是近代化学的奠基者。舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气，但由于他们思维不够广阔，更多地只是关心具体物质的性质，没有能冲破燃素说的束缚。与真理擦肩而过是很遗憾的。拉瓦锡对化学的另一大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说，辨证地阐述了建立在科学实验基础上的化学元素的概念：“如果元素表示构成物质的最简单组分，那么目前我们可能难以判断什么是元素；如果相反，我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来，那么，我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质，对我们来说，就算是元素了。”在1789年出版的历时四年写就的《化学概要》里，拉瓦锡列出了第一张元素一览表，元素被分为四大类：1.简单物质，普遍存在于动物、植物、矿物界，可以看作是物质元素：光、热、氧、氮、氢。2.简单的非金属物质，其氧化物为酸：硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素。3.简单的金属物质，被氧化后生成可以中和酸的盐基：锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌。4.简单物质，能成盐的土质：石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。拉瓦锡对燃素说和其它陈腐观点的讥讽和批判是无情和激烈的。这使他在创建科学勋绩的同时得罪了一大批同时代和老一辈的科学家。在《影响世界历史的一百位人物》中，在许多有关历史、科学史、化学史的书籍中，作者都对拉瓦锡总是突出自己的人格特点进行低调的描述和评价，指责他在《化学概要》里没有提起舍勒和普里斯特里对他的启示和帮助。但我们得看到，拉瓦锡确实具有非凡的科学洞察力和勇往直前的无畏精神。虽然不是他最先发现氧气的制法，但他通过制取氧气分析了空气的组成，建立了燃烧的氧化学说。氧气因此不同于其它气体，被赋予非凡的科学意义。拉瓦锡十分勤奋，每天六点起床，从六点到八点进行实验研究，八点到下午七点从事火药局长或法国科学院院士的工作，七点到晚上十点，又专心从事他的科学研究。星期天不休息，专门进行一整天的实验工作。拉瓦锡28岁结婚时，他的妻子只有14岁。他们一生没有孩子，但生活非常愉快。她帮助拉瓦锡实验，经常陪伴在他身边。在拉瓦锡的著作里，有很多插图都是他的妻子画的。1789年法国大革命爆发，三年后拉瓦锡被解除了火药局长的职务。1793年11月，国民议会下令逮捕旧王朝的包税官。拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱。极左派马拉曾与拉瓦锡有过激烈的科学争论，心存嫉恨，便诬陷拉瓦锡与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日把他送上了断头台。对此，当时科学界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”这时，拉瓦锡正当壮年，是51岁。
分析化学发展史摘要]分析化学始于一些分析检验的实践活动。商品生产和交换的发展,促进了分析检验工作。16世纪,化学反应广泛地应用于湿法分析。18世纪中叶,重量分析法使分析化学由单纯的定性分析迈入了定量分析的时代。到了19世纪,定性分析趋于完善,定量分析的各种方法也相继出现并不断发展。分析化学真正成为一门独立的学科是在20世纪初,被称之为经典分析化学。20世纪以来,在经典化学不断充实、完善的同时,仪器分析也迅猛发展,并且在分析化学中占据越来越重要的地位。[关键词]化学分析;仪器分析在化学还没有成为一门独立学科的中世纪,甚至古代,人们已开始从事分析检验的实践活动。这一实践活动来源于生产和生活的需要。如为了冶炼各种金属,需要鉴别有关的矿石;采取天然矿物做药物治病,需要识别它们。这些鉴别是一个由表及里的过程,古人首先注意和掌握的当然是它们的外部特征。如水银又名“流珠”,“其状如水似银”,硫化汞名为“朱砂”、“丹砂”等都是抓住它们的外部特征。人们初步对不同物质进行概念上的区别,用感官对各种客观实体的现象和本质加以鉴别,就是原始的分析化学。在制陶、冶炼和制药、炼丹的实践活动中,人们对矿物的认识便逐步深化,于是便能进一步通过它们的一些其他物理特性和化学变化作为鉴别的依据。如中国曾利用“丹砂烧之成水银”来鉴定硫汞矿石。随着商品生产和交换的发展,很自然地就会产生控制、检验产品的质量和纯度的需求,于是产生了早期的商品检验工作。在古代主要是用简单的比重法来确定一些溶液的浓度,可用比重法衡量酒、醋、牛奶、蜂蜜和食油的质量。到了6世纪已经有了和我们现在所用的基本相同的比重计了。商品交换的发展又促进了货币的流通,高值的货币是贵金属的制品,于是出现了货币的检验,也就是金属的检验。古代的金属检验,最重要的是试金技术。在我国古代,关于金的成色就有“七青八黄九紫十赤”的谚语。在古罗马帝国则利用试金石,根据黄金在其上划痕颜色和深度来判断金的成色。16世纪初,在欧洲又有检验黄金的所谓“金针系列试验法”,这是简易的划痕试验法的进一步发展。16世纪,化学的发展进入所谓的“医药化学时期”。关于各地各类矿泉水药理性能的研究是当时医药化学的一项重要任务,这种研究促进了水溶液分析的兴起和发展。1685年,英国著名物理学家兼化学家R·波义耳(Boyle,1627-1691)编写了一本关于矿泉水的专著《矿泉的博物学考察》,相当全面地概括总结了当时已知的关于水溶液的各种检验方法和检定反应。波义耳在定性分析中的一项重要贡献是用多种动、植物浸液来检验水的酸碱性。波义耳还提出了“定性检出极限”这一重要概念。这一时期的湿法分析从过去利用物质的一些物理性质为主,发展到广泛应用化学反应为主,提高了分析检验法的多样性、可靠性和灵敏性,并为近代分析化学的产生做了准备。18世纪以后,由于冶金、机械工业的巨大发展,要求提供数量更大、品种更多的矿石,促进了分析化学的发展。这一时期,分析化学的研究对象主要以矿物、岩石和金属为主,而且这种研究从定性检验逐步发展到较高级的定量分析。其中干法的吹管分析法曾起过重要作用。此法是把要化验的金属矿样放在一块木炭的小孔中,然后以吹管将火焰吹到它上面,一些金属氧化物便熔化并会被还原为金属单质。但这种方法能够还原出的金属种类并不多。到了18世纪中叶,重量分析法使分析化学迈入了定量分析的时代。当时著名的瑞典化学家和矿物学家贝格曼(Torbern Bergman,1735-1784)在《实用化学》一书中指出:“为了测定金属的含量,并不需要把这些金属转变为它们的单质状态,只要把他们以沉淀化合物的形式分离出来,如果我们事先测定沉淀的组成,就可以进行换算了。”到了19世纪,新元素如雨后春笋般出现,加之矿物组成复杂,湿法检验若没有丰富的经验和周密的检验方案,想得到确切的检验结果显然是非常困难的。德国化学家汉立希(PfaffChristian Heinrich,1773-1852)在他1821出版的一书中指出:为了使湿法定性检验的问题简单化和减少盲目性,应进行初步试验。1829年,德国化学家罗塞(Hoinrich Rose ,1795-1864)首次明确地提出并制定了系统定性分析法。1841年德国化学家伏累森纽斯(Carl Remegius Frese-nius,1818-1897)改进了系统定性分析法,较之罗塞的方案使用的试剂较少。后来又得到美国化学家诺伊斯(Arthur )的进一步精细研究和改进,使定性分析趋于完善。同一期间,定量分析也迅猛发展。由伏累森纽斯对各种沉淀组成的测定结果和今天的数据加以对比,可以看出重量分析法到了伏累森纽斯时期已经非常准确。他当年研究的某些测定方法至今仍在沿用,其精确度也很可靠。他还对一系列复杂的分离问题如钙与镁、铜和汞、锡和锑等的分离都提出了创造性的见解。他还将缓冲溶液、金属置换、络合掩蔽等手段用于解决这些问题。随着过滤技术的改进,有机沉淀剂的应用,加热、净化、重结晶、高精度分析天平等方面研究工作的进展,使重量分析的精确度得到更进一步的提高。但这种方法操作手续繁琐,耗时长,这就使得容量分析迅速发展。根据沉淀反应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合反应的特点,相应出现了沉淀滴定、酸碱滴定、氧化-还原滴定及络合滴定的容量分析法。法国物理学家兼化学家盖吕萨克(Gay-Lussac,1778-1850)应该算是滴定分析的创始人,他继承前人的分析成果对滴定分析进行深入研究,对滴定法的进一步发展,特别是对提高准确度方面做出了贡献,他所提出的银量法至今仍在应用。在各种滴定法中,氧化-还原滴定法占有最重要的地位。碘量法在该世纪中叶已经具有了今天我们沿用的各种形式。1853年赫培尔(Hempel)应用高锰酸钾标准溶液滴定草酸,这一方法的建立为以后一些重要的间接法和回滴法打下了基础。沉淀滴定法则在盖吕萨克银量法的启发下,继续有了较大发展,其中最重要的是1856年莫尔提出的以铬酸钾为指示剂的银量法,这便是广泛应用于测定氯化物的“莫尔法”。1874年伏尔哈特()提出了间接沉淀滴定的方法,使沉淀滴定法的应用范围得以扩大。络合滴定法在该世纪的中叶,借助于有机试剂而得以形成,且有较大进展。酸碱滴定法由于找不到合适的指示剂进展不大,直到19世纪70年代,酸碱滴定的状况仍没有重大改变。只是当人工合成指示剂问世并开始应用后,由于它们可在一个很宽的pH范围内变色,这才使酸碱滴定的应用范围显著地扩大。滴定分析发展中的另一个方面是仪器的设计和改进,使分析仪器已基本上具备了现有的各种形式。因而,这一时期堪称为滴定分析的极盛时期。直到19世纪末,分析化学基本上仍然是许多定性和定量的检测物质组成的技术汇集。分析化学作为一门科学,很多分析家认为是以著名的德国物理化学家奥斯特瓦尔德(WilholnOstwald,1853-1932)出版《分析化学的科学基础》的1894年为新纪元的。20世纪初,关于沉淀反应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合物形成反应的四个平衡理论的建立,使分析化学家的检测技术一跃成为分析化学学科,称之为经典分析化学。因此,20世纪初这一时期是分析化学发展史上的第一次革命。20世纪以来,原有的各种经典方法不断充实、完善。直到目前,分析试样中的常量元素或常量组分的测定,基本上仍普遍采用经典的化学分析方法。20世纪中叶,由于生产和科研的发展,分析的样品越来越复杂,要求对试样中的微量及痕量组分进行测定,对分析的灵敏度、准确度、速度的要求不断提高,一些以化学反应和物理特性为基础的仪器分析方法逐步创立和发展起来。这些新的分析方法都是采用了电学、电子学和光学等仪器设备,因而称为“仪器分析”。仪器分析所牵涉到的学科领域远较19世纪时的经典分析化学宽阔得多。光度分析法、电化学分析法、色层法相继产生并迅速发展。这一时期的分析化学的发展要受到物理、数学等学科的广泛影响,同时也开始对其它学科作出显著贡献,这是分析化学史上的第二次革命。70年代以后,分析化学已不仅仅局限于测定样品的成分及含量,而是着眼于降低测定下限、提高分析准确度上。并且打破化学与其它学科的界限,利用化学、物理、生物、数学等其它学科一切可以利用的理论、方法、技术对待测物质的组成、组分、状态、结构、形态、分布等性质进行全面的分析。由于这些非化学方法的建立和发展,有人认为分析化学已不只是化学的一部分,而是正逐步转化成为一门边缘学科———分析科学,并认为这是分析发展史上的第三次革命。目前,分析化学处于日新月异的变化之中,它的发展同现代科学技术的总发展是分不开的。一方面,现代科学技术对分析化学的要求越来越高。另一方面,又不断地向分析化学输送新的理论、方法和手段,使分析化学迅速发展。特别是近年来电子计算机与各类化学分析仪器的结合,更使分析化学的发展如虎添翼,不仅使仪器的自动控制和操作实现了高速、准确、自动化,而且在数据处理的软件系统和计算机终端设备方面也大大前进了一步。作为分析化学两大支柱之一的仪器分析发挥着越来越重要的作用,但对于常量组分的精确分析仍然主要依靠化学分析,即经典分析。化学分析和仪器分析两部分内容互相补充,化学分析仍是分析化学的一大支柱。美国Analytical Chemistry杂志1991年和1994年两次刊登同一作者的长文“经典分析的过去、现在和未来”,强调重视经典分析的重要性。1] 余新武,张志钢,罗玉梅. 化学的发展史与环境的关系[J]. 湖北师范学院学报(自然科学版) , 2003,(04) . [2] 张秉孝. 现代分析化学与发展动向[J]. 内蒙古石油化工 , 2001,(04) . [3] 王睿. 现代科技革命与分析化学[J]. 安徽化工 , 2004,(04) . [4] 王翔. 有机化学发展史概述[J]. 黔东南民族师范高等专科学校学报 , 2003,(06) . [5] 孙玉彬,耿玉宏. 分析化学的发展与展望[J]. 滨州师专学报 , 2001,(02) . [6] 金钦汉. 试谈分析化学的明天[J]. 大学化学 , 2000,(05) . [7] 高鸿. 分析化学已发展到分析科学阶段[J]. 大学化学 , 1999,(04) . [8] 周南. 现代分析化学的内涵和新定义[J]. 理化检验.化学分册 , 2001,(01) . [9] 邓星亮. 化学发展史与自然辩证法[J]. 邵阳学院学报(社会科学版) , 1994,(06) . [10] 钟桐生. 分析化学进展[J]. 益阳师专学报 , 2002,(06) .
自然科学被公认为 经验 科学，是创新和完善马克思主义哲学意识论的重要基础和必要条件。下面是我为大家精心推荐的自然科学3000字论文，希望能够对您有所帮助。
摘要：本文以现代物理学的建立与发展过程为出发点，分析了现代物理学的建立对新的自然观形成的推动作用，并论述了自然观对科学研究的影响，作者认为，自然观影响了科研工作者对世界的认识、研究者对自身的认识与科学态度的形成，同时自然观促进了科学研究的 方法 和手段的发展。
关键词：现代物理学 自然观 科学研究
1 概述
自然观是人们对自然界总的看法和观点。任何时代的自然观都是在一定的历史 文化 背景下形成的，尤其与当时的自然科学发展水平密切相关。同时，它又对自然科学有着这样或那样的影响。
在历史上，最先出现的是神话形态的自然观;进入阶级社会以来，唯物主义自然观与唯心主义自然观的对垒日趋明显，在古代，人们基本上把自然界看作是一个普遍联系、不断运动的整体，由此形成朴素的自然观，近代科学深入自然界的各个细节进行孤立静止的考察，由此产生形而上学自然观，现代科学则日益广泛地揭示了自然界的各种联系，从各个不同的角度发展着辩证唯物主义自然观，这一科学的自然观对整个自然科学和哲学日益发挥着积极的作用。
物理学是集思想、方法、实验于一体的先导学科，在人类正确的自然观、世界观、方法论的形成和发展中，起着 其它 学科无法替代的作用，物理学研究所形成的物质观、自然观、时空观、宇宙观对科学技术的进步、生产力的发展乃至整个人类文化都产生极其深刻的影响，而现代物理学的建立和发展，则彻底改变了20世纪整个科学的面貌，也由此开始了自然科学发展的新纪元。
2 现代物理学的建立对新的自然观形成的推动作用
20世纪以来，以相对论与量子力学的创立为标志的现代物理学研究工作，从理论和实践两个方面，对人类认识和社会发展起到了难以估量的作用[1]。物理学理论的发展，把人类对自然界的认识推进到了前所未有的深度和广度。
相对论的诞生对绝对时空观的改变 相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论，是现代物理学和科学技术的重要理论基础之一。1905年6月，爱因斯坦以“运动物体的电动力学”为题发表了关于狭义相对论的第一篇杰出论文，提出了狭义相对论的两条原理――相对性原理和光速不变原理。根据这两条原理，可以推出许多重要结论。例如，关于时空坐标相互联系的洛伦兹变换，从而改变了自牛顿以来统治物理学两百多年的绝对时空观[2]。
相对论的诞生，不仅大大推动了自然科学和技术的发展，而且在哲学世界观方面具有非常重大的意义，为辩证唯物主义的时空观提供了坚实的科学依据，广义相对论的建立，则为人类探索宇宙奥秘提供了有力的理论工具。
量子力学的建立对确定性世界的改变 量子力学的建立是二十世纪初物理学取得的最伟大成就之一。量子力学揭示了微观物质世界的基本规律，使人们认识到波粒二象性是微观世界最基本的特征，量子力学的创立，推动了原子物理学的发展，同时对物质结构理论以及化学、生物学的发展也产生了深刻的影响。
二十世纪二十年代末开始，爱因斯坦和玻尔之间展开了一场激烈争论，争论的焦点是就是量子学的哲学解释，因为爱因斯坦认为这种解释明显陷入唯心主义，而他坚信的是[3]：“有一个离开知觉主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础。”
然而从1972年到1982年十年的实验结果，却都显示了一个惊人的也是出乎唯物主义哲学家意料之外的结果。“贝尔不等式”这把双刃剑的确威力强大，但它斩断的却不是量子论的光辉，而是反过来击碎了爱因斯坦所执着信守的那个梦想[4]。世界是由独立于人的意识之外而存在的客体构成的这种学说，却原来和量子力学相矛盾，也和为实验所确立的事实相矛盾[5]。
欧洲核子研究中心(CERN)在2011年9月24日公布的一份研究结果显示，科研人员在让中微子进行近光速运动时，其到达时间比预计的早了60纳秒[6]，如果这个研究被验证，人类的物理观将再次被改变，甚至人类存在的模式都将被改变。
3 自然观对科学研究的影响
哲学和自然科学发展的历史表明：哲学每前进一步。都依赖于和伴随着自然科学的巨大进步;同样，自然科学的每一步发展，也都凝聚着和渗透着哲学的指导，现代物理学的建立和发展，影响了新自然观的建立与形成，新的自然观又作用于科学研究，为自然科学提供了正确的世界观和方法论的指导，推动科学技术的进步。
自然观影响了科学家对世界的认识 当今科学所研究的对象，更多的是微观或者是宇观的客体，这些客体的性质与规律，已经超越了人类的感官能直接感知的范畴。如果说量子力学主要关注最微小的“基本粒子”，那么爱因斯坦的广义相对论则关注最大尺度的“宇宙”，一个研究最小，一个研究最大，由于难以获得显而易见的证明，所以在这两个领域的认识论便受研究者的自然观左右。
量子物理的理论具有高度的辩证性质，“非此即彼”的形式 逻辑思维 已不足以解释量子物理实验中众多的“亦此亦彼”的现象，而一种新的逻辑 思维方式 可能是现代物理学取得进一步突破的关键。量子力学的情况，如果从我们通常的观念看来，是充满着矛盾和难以克服的困难，但量子力学却是以独特的数学结构卓越而合理地把握了它，要理解这种逻辑结构，唯有依靠辩证逻辑[7]。为了消除用经典语言描述微观客体行为时与量子力学结论相悖的因果异常，赖辛巴哈试图建立一种消除形式逻辑排中律的三值逻辑，这种新的逻辑形式揭示了用传统形式逻辑描述不确定现象时的困难[8]，沿着赖辛巴哈的思路，有人进一步发展出应用抽象代数学中“格演算”工具，用基本联词“遇”与“接”来取代“与”和“或”，用以更好地描述量子领域中的“亦此亦彼”现象，并使这种量子逻辑可以用一种广义的命题演算工具表述[9]，这新的逻辑思维方式，便是受自然观影响下科研工作者对世界的认识，它成为现代物理学取得进一步突破的关键。
关于自然观影响了科学家对世界的认识这个问题，玻尔对此有过非常重要的认识，他说：“由作用量子的存在规定了的客体与测量仪器之间的有限相互作用，引起了最后放弃因果性这一经典概念并激烈地修正我们对于物理实在问题的态度”[10]。由此可见，自然观影响了科学家对世界的认识，更教会了他们辩证地认识世界。
自从辩证唯物主义自然观出现之后，人类第一次具有了客观而辩证的思维体系，可以从本质上把握到科学发展的方向与领域，再也不会像前人那样因为思维和领域的局限性，在科学研究中面对不解问题时就归咎于神学和宗教。
自然观影响了研究者对自身的认识 新的自然观从普遍联系出发，强调人和自然是相互联系的相互影响的，现代物理学的发展，完全证实了这一思想。相对论中的相对性原理表明，认识事物的运动与选择的参照系有关，即与人的主体有关，在量子力学中，海森堡的“测不准”原理也表明，在对微观世界的认识中，不能把人的因素独立在微观世界之外，对于量子论中的观测问题，尤金.维格纳认为：意识无疑在触动波函数中担当了一个重要的角色。于是当人们还在为薛定谔那只倒霉的猫而争论不休的时候，维格纳又出来捅了一个更大的马蜂窝，就是所谓的“维格纳的朋友”[4]。
所以说，自然观无时无刻不在影响着研究者对自身的认识，而这种认识，又影响着研究者对待科学研究的态度，放弃因果性，也就使得实验检验成为一句空谈，因为当科学实验与科学理论发生矛盾时，并不能证明科学理论是错的，因为二者可以不服从因果关系。
自然观促进了科学研究方法的发展 科学研究的结果跟研究者所采取的方法有很大的关系，科学的发展总是与方法的更新与发展紧密相连，相辅相成的。例如近代物理学的诞生，就得益于伽利略、牛顿等人在研究方法上的大胆创造与革新，他们把观察、实验等经验方法与数学、逻辑等理论方法有机结合起来，甚至还发明新的数学工具――微积分[11]。本世纪初，相对论与量子力学的思想一经形成，就可以在19世纪下半叶新兴的数学分支中找到相应的数学工具，如非欧几何学、张量分析、线性代数等等，这些方法上的成就不仅大大促进了现代物理学的进展，而且具有重大的方法论意义，为以后物理学的发展起了巨大的示范作用。
现代物理学的发展历程清楚地表明：物理学每前进一步，都伴随着方法上的重大革新和改进，自然观的改变，仿佛打开了一道方法学上的大门，在科学研究中，科学的理论陈述和与之相应的数学、逻辑和形而上学陈述一起组成了这个整体的知识场，现代物理学的发展已更清楚地表现出了理论与方法之间这种联动的特征。
但随着现代物理学的进一步发展，数学手段已显得不够得力，例如：目前关于大统一理论的研究难以取得有效的突破，不管超弦还是M理论[4]，它们都刚刚起步，还有更长的路要走，究竟是相对论与量子力学两者自身难以统一，需要建立一种能取代二者的新理论，还是缺乏必要的数学处理方法及研究方法?这是科学家们目前亟需解决的问题。
值得注意的是，自弦论以来，人们开始注意到，似乎量子论的结构才是更为基本的，在弦论里，必须首先引进量子论，然后才导出大尺度上的时空结构。人们开始认识到，也许“自小而大”才是根本的解释宇宙的方法[4]。如今大多数弦论家都认为，量子论在其中扮演了关键的角色，量子结构不用被改正，只有更进一步地依赖量子的力量，超弦才会有一个比较光明的未来。
自然观和科学研究的相互促进 人类从古代开始到现在，经历了原始神话、宗教“自然观”、古代朴素自然观、形而上学自然观，直到产生了辩证唯物主义自然观的现在，可以说，自然观和科学研究是一种相互促进、相互推动的关系。
近代以来，随着实验科学的兴起和数学方法的应用，自然科学从自然哲学中独立出来，成为探索自然的排头兵，哲学的研究重心也从本体论转向认识论，但自然哲学仍然是哲学的一个研究领域。就自然观而言，由于中世纪宗教神学的熏陶，逐渐形成了有关自然界的有序、统一、服从简单性原理等观念，这种自然观深刻影响了近代自然科学的思维，尤其是当自然科学进入新的领域、遇到新的问题时，科学家都要从这些观念出发寻求解决的途径。
4 结束语
无论是何种自然观，都是先植根于当时的科学与自然认识的大环境，再从中吸取养分，经过深刻地思考与提炼进而产生的，从这一点说，任何一种自然观在其刚诞生之时，都是促进当时科学等方面学科的发展的，现代物理学的建立和发展，无疑对当前人类的自然观产生了深刻的影响，而新的自然观不仅影响了人类对自身的认识、对世界的认识，也改变了人类从事科学研究的手段和方法，由此开始了自然科学发展的新纪元，21世纪的曙光，交织着人类对未来的希望，已经投射出东方的地平线。
参考文献：
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物理及自然科学教学的有效开展要求教师优化教学设计，使物理及自然科学的教学内容更加有趣和易于理解，从而激发学生的学习信心和兴趣，提高物理及自然科学教学的质量和效果。本文从三个方面阐述了在中等师范学校中开展中等师范有效物理及自然科学教学的方式。
一、风趣讲课，创设轻松的教学氛围
教师是物理及自然科学教学的主导者，教师的一言一语都会受到学生的关注。教师只有提高自身的语言运用能力，采取风趣的讲课方式，才能营造出良好的教学氛围，减少学生上课的紧张感，同时也可以提高教材讲解的效率。如在正式开始上课前，教师可以问学生：“同学们，从古至今有三个有名的苹果，你们知道是哪三个吗?”大多数学生都摇头，纷纷说不知道。教师趁机解释：“第一个苹果，被夏娃和亚当吃了;第二个苹果，砸在牛顿头上了;第三个苹果，就是苹果手机啊!我们现在没有苹果，但是可以看看牛顿被苹果砸了之后，为物理及自然科学做了什么贡献。”教师的讲话会让学生觉得很有趣，同时对物理及自然科学课堂也有了更多的期待。这时，教师就可以讲解教材内容了。教师风趣的讲课不仅可以创设轻松的教学氛围，而且可以增加学生对物理及自然科学的喜爱之情，这都有利于物理及自然科学教学的有效开展。
二、实验导入，激发学生的学习好奇心
好奇心能够驱使人们积极思考，通过努力获得答案，从而得到心理上的满足。因此，在中等师范物理及自然科学教学中，教师应把握学生的心理特点，通过实验导入激发学生的好奇心，引导学生努力思考和认真听课。如教师可以问学生：“同学们，不同物体下降时的速度一样吗?它们会同时落到地上吗?”学生一时难以肯定地回答教师的问题，于是教师就可以做一个实验，选取几种不同的物体在同一时间从相同的高度抛下，然后与学生一起观察实验结果。当实验结果与学生的认知发生冲突时，学生一定很想弄清楚原因，这时教师就可以引入教材内容，解决学生的疑问，帮助学生学习和理解教材内容。
三、鼓励学生自己动手，加强对课本知识的理解
物理及自然科学教学之所以让学生觉得很难，主要原因是学生缺乏实践，难以验证和深入地理解所学的知识。动手实践有利于学生巩固课本知识，也有助于学生在实践中发现问题、解决问题，从而加深他们对知识的理解。因此，在中等师范的物理及自然科学教学中，教师应当鼓励学生多自己动手。如在讲关于摩擦力的知识时，教师就可以鼓励学生动手，采用不同的物体做实验，通过自己的实践发现摩擦力的大小与什么有关，然后再根据教材内容的讲解验证自己的实验结果和猜想。亲自动手可以让学生充分参与到教学当中，不仅体现了学生的学习主体地位，而且发挥了学生的主观能动性。所以，在中等师范物理及自然科学的教学中，教师应多鼓励学生动手，从而提高学生学习的自信心，强化学生对教材内容的理解和掌握。
四、 总结
中等师范物理及自然科学教学的有效开展，对学生知识的增长和能力的提高都有重要意义。因此，在物理及自然科学教学中，教师应当运用风趣的语言授课，积极导入实验，鼓励学生多动手，从而降低教学难度，激发学生的学习主动性，促使教学的有效开展。
遗传学论文（这是我当年选修课的论文，得分不高，只有84，看看将就着用吧）论文概要：介绍遗传，变异，生物物种多样性的概念及它们之间的关系，还有人类对生物资源的创造和利用状况。并且，在论述中强调了对这些生物资源的利用要合理适当，要保护自然界生物多样性。首先，让我们来看看遗传，变异及生物多样性的概念及其所包含的一些内容：1．遗传：是指生物亲代与子代之间、子代个体之间相似的现象，一般是指亲代的性状又在下一代表现的现象。但在遗传学上，是指遗传物质从上代传给后代的现象。2．变异：生物有机体的属性之一，它表现为亲代与子代之间的差别。变异有两类，即可遗传的变异与不遗传的变异。现代遗传学表明，不遗传的变异与进化无关，与进化有关的是可遗传的变异，后一变异是由于遗传物质的改变所致，其方式有突变与重组。突变可分为基因突变与染色体畸变。基因突变是指染色体某一位点上发生的改变，又称点突变。发生在生殖细胞中的基因突变所产生的子代将出现遗传性改变。发生在体细胞的基因突变，只在体细胞上发生效应，而在有性生殖的有机体中不会造成遗传后果。染色体畸变包括染色体数目的变化和染色体结构的改变，前者的后果是形成多倍体，后者有缺失、重复、倒立和易位等方式。突变在自然状态下可以产生，也可以人为地实现。前者称为自发突变，后者称为诱发突变。但是自发突变通常频率很低，诱发突变是指用诱变剂（X射线，γ射线、中子流及其他高能射线，5-嗅尿嘧啶、2-氨基嘌呤、亚硝酸等化学物质，以及超高温、超低温等）所产生的人工突变。3．生物多样性：指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物) 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。 这种多样性包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。其中，物种的多样性是生物多样性的关键，它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性。另外，遗传（基因）多样性是指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。物种多样性是生物多样性在物种上的表现形式，可分为区域物种多样性和群落物种（生态）多样性。生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性。（1）知道了遗传，变异及自然界生物物种多样性的概念，下面让我们来看看它们之间的关系：首先来看遗传与变异的关系：遗传与变异是矛盾的但又对立统一的关系。由于遗传而确保了生物的稳定性和世代延续性，是相对“不变”的；而变异是绝对的“变”，它使生物原有的特性发生改变，从而产生出新的生物性状或类型，为生物的进化与发展提供动力。没有变异，遗传只能是简单的重复，生物就无法进化。因此，在维持物种的稳定性上，遗传与变异是对立的。然而，没有遗传，变异就不能积累，新的变异就失去了意义，生物同样也不能进化。所以，在进化方面，遗传和变异又是统一的。理清了遗传与变异的关系，现在再来看遗传和变异与自然界生物物种多样性的关系：遗传与变异是自然界生物多样性的基础，是遗传和变异为生物的发展、进化提供了原材料。具体来说，遗传是生物稳定性的基础，变异是生物多样性的前提，两者是对立统一的关系。在遗传和变异的共同作用下，自然界生物存在着多样性，同时各种生物又具有其自身的特点，能够与其它生物种类加以区分。总之，没有变异，自然界就不会多姿多彩，就不会有自然界的多样性；没有遗传，自然界就会处于无序状态，也不会有自然界的多样性。 （2）现在，我们已经知道了遗传和变异与自然界生物物种多样性的关系，那么生物多样性有什么价值，人类又是怎样利用的呢？让我们来看看下面的资料：一．1993年，联合国环境署组织专家编写的《生物多样性国情研究指南》中，将生物多样性价值划分为5种类型：1．具显著实物形式的直接价值；2．无显著实物形式的直接价值；3．间接价值；4．选择价值；5．消极价值。（3）二．表一：中国生物多样性国情研究报告的价值分类系统主要价值类型 直接使用价值 间接价值 选择价值或潜在价值 存在价值或内在价值产品及加工品直接使用价值 服务价值对人们提供效益的典型用途 林业，农业，畜牧业，渔业，医药业，工业，餐饮业，消费性利用价值 旅游观光价值，科学文化价值，畜力使役价值 有机物生产，维持大气平衡，物质平衡，水土保持，净化环境 潜在使用价值，潜在保留价值 确保自己或别人将来能利用某种资源或某种效益从资料中可以看出：生物多样性是全人类共有的宝贵财富。生物多样性为人类的生存与发展提供了丰富的食物、药物、燃料等生活必需品以及大量的工业原料。生物多样性维护了自然界的生态平衡，并为人类的生存提供了良好的环境条件。生物多样性是生态系统不可缺少的组成部分，人们依靠生态系统净化空气、水，并充腴土壤。此外，科学实验证明，生态系统中物种越丰富，它的创造力就越大。自然界的所有生物都是互相依存，互相制约的。每一种物种的绝迹，都预示着很多物种即将面临死亡。生物多样性还具有重要的科学研究价值。每一个物种都具有独特的作用，例如利用野生稻与农田里的水稻杂交，培育出的水稻新品种可以大面积提高稻谷的产量。在一些人类没有研究过的植物中，可能含有对抗人类疾病的成分。这些野生动植物如果绝迹，是人类的重大损失。另外，生物物种资源是国民经济持续发展的基础，是人类生存和社会可持续发展的战略性资源，也是农业发展的基石。每个生物物种都包含丰富的优良基因，基因资源的挖掘可以给国家带来财富，给人类带来文明。一个基因甚至可以影响一个国家的经济，乃至一个民族的兴衰。矮秆基因的发现导致了全世界粮食生产的“绿色革命”；水稻雄性不育基因的利用，创造了中国杂交稻的奇迹；优质羊毛基因的育种应用直接繁荣了澳大利亚的畜牧业生产。过去数十年来，全世界植物新品种不断推新，粮食亩产快速提高，正是得益于生物物种及其遗传多样性的贡献。生物物种资源的拥有和开发利用程度已成为衡量一个国家综合国力和可持续发展能力的重要指标之一 。（4）因此，我们可以毫不夸张的说：生物多样性是人类赖以生存和社会可持续发展的物质基础，对于人类的生活起着极其重要的作用！因为生物多样性如此重要，而生物多样性保护不仅能对当代产生最大的持续利益，而且还能造福子孙后代。因此，开展生物多样性的研究，保护和可持续利用成为各国政府及社会各界有识之士共同关注的主要问题。下面就让我们来谈谈这个问题：保护生物多样性的措施主要有三条：(1)建立自然保护区。建立自然公园和自然保护区已成为世界各国保护自然生态和野生动植物免于灭绝并得以繁衍的主要手段。我国的神农架、卧龙等自然保护区，对金丝猴、熊猫等珍稀、濒危物种的保护和繁殖起到了重要的作用。(2)建立珍稀动物养殖场。由于栖息繁殖条件遭到破坏，有些野生动物的自然种群，将来势必会灭绝。为此，从现在起就必须着手建立某些珍稀动物的养殖场，进行保护和繁殖，或划定区域实行天然放养。如泰国对鲜鱼的养殖。(3)建立全球性的基因库。如为了保护作物的栽培种及其它可能会灭绝的野生亲缘种，建立全球性的基因库网。现在大多数基因库贮藏着谷类、薯类和豆类等主要农作物的种子。（5）在保护生物多样性的基础上，人类可以通过一些方法（比如说诱变，基因合成，转基因等）创造出更多人类生活所需的物种，从而满足人类各种各样的需求。另外还有一些方法可产生新物种，如利用激素处理，植物的组织培养技术，但它们要么无法产生新的品种，要么把产生的变异遗传下去，这样在一定程度上影响了效率。19世纪初，孟德尔的遗传定律被重新提出；20年代，美国人将杂交原理运用到玉米育种上，取得了显著效果；40年代，育种的手段中又增加了杂交转导，转化的技术；50年代，美国人发现了DNA分子的双螺旋结构模型，分子生物学开始发展；70年代，中国将杂交原理应用于水稻增产，获得了巨大的成功；现在，只要我们作好当下的生物资源的保护工作，当我们展望未来时，我们有理由相信：到那时，生物资源的研究和利用将带给人类更多的财富！参考资料：（1），（2）,(5)百度论坛（3）联合国环境署中相关材料（4）中国食品产业网（6）图片来源：百度图片库
自然科学的发展对知识确定性观念的影响是科学技术哲学领域中的一个重要问题，下面是我为大家精心推荐的自然科学论文2000字，希望能够对您有所帮助。
浅谈自然科学下的个体实践与人文修养的融合
摘要：自创立了价值学说以来，学术界围绕真理与价值关系进行着广泛讨论。一定意义上说，自然科学下的个体实践带有很强的真理性，这种真理性主要是个体实践中广泛用以指导的科学教育的真理性。人文修养带有很强的价值性。同理，这种价值性主要是人文修养中用以广泛指导的人文教育的价值性。自然科学下的个体实践与人文修养的关系问题，实质就是真理和价值的关系问题。所以，探究真理与价值关系，对自然科学下的个体实践与人文修养融合具有重要意义。
关键词：自然科学;真理;价值
自然科学下的个体实践和人文修养的融合问题被提出来，是因为在当今个体实践越来越受到重视，个体实践的作用之大，无论从广度上还是深度上。几乎囊括了人类生活实践的个个领域。这并不是说自然科学下的个体实践发展过了头，而是，自然科学下的个体实践作为一种自觉意识和实践能力的对象性活动，是一种现实的物质力量，现实生活中，每个人以他们自己独特的方式生活着，实践着。这些独特的实践方式，就形成了个体的实践模式，对于个体的实践而言，整个社会的实践模式我们不能选择，但自然科学下的个体的实践活动对于促进生产力水平，生产关系改善以及科学技术水平的提高有着巨大的影响。特别是个体实践活动在促进生产力发展发面所做出的巨大贡献使人们忽视了人文修养的重要性。人文修养以人文教育为主，人们往往认识到传统教育的改革要与时俱进，以此顺应现代化科技发展带动经济发展这样的时代特性，而往往忽略人文教育对于人文修养，甚至是自然科学下的个体实践的重要性。因此，人文教育在某种程度上的弱化，人文修养修养的忽视，在自然科学下个体实践能力不断进步的同时逐步显现出一些问题。人文修养的弱化必然会对个体实践产生不良的影响，那么，怎么对待这个问题呢?
一、自然科学下的个体实践与人文修养
这里所说的自然科学下的个体实践，就是在追求真理的自然科学指导下的个体实践。人类社会的发展与科学发展关系的密切性显而易见的。在历史上，自然科学指导下的个体实践对革命，对传统人文学科的突破，才能够使得社会快速发展。在今天，它是人类认识和改造世界的一种重要手段。但是，自然科学下的个体实践的成果在社会中的运用，不仅促进社会生产力的迅速发展，并且广泛应用于社会各个部门，深刻影响着社会和人的活动。可是，与此同时，也带来了严重的生态环境资源等问题。在矛盾如此严重的情况下，唯有自然科学下的个体实践与人文修养结合，才是比较正确的选择。人文教育促使人们用科学的观念和思维来认识世界的教育。人文教育下的人文修养就是以人为本，教人树立正确的世界观，人生观，价值观。告诉人们怎样做人做事，告诉人们怎样认识客观世界以及正确处理好种种关系，它着眼于思想道德的培养，立足于个人整体修养的提高，从人的内心最深处改造人，并最终达到整个社会的人的普遍行为规范，进而以和谐的人与人关系这种形态实现人类社会的可持续发展。人文追求的高级境界就是提升个人的人文修养。这样一来，自然科学下的个体实践与人文修养的就更要融合了。
二、真理与价值
自然科学下的个体实践与人文修养的实质真理和价值关系。人类活动的两大原则就是真理原则以及价值原则。认识论中一个标明认识深度的层面就是真理，揭示了事物存在本质和规律。真理原则，在意识及行为中探究真理，服从真理，坚持并且执行真理就是真理原则。真理原则要求人们在认识和改造世界的过程中必须依据世界的固有规律。价值，就是客体满足主体的有用性。坚持这一点就是坚持价值原则。主体的需要必然寓于人的意识以及行为之中。人类认识和改造世界必然以人的尺度和需要去执行。价值原则体现的是主体性原则，价值标准以及价值原则是与主体性相一致的。人们的意识和行为都要最大程度的保证人的社会需求以及利益，使客体最大程度的服务与主体。
人们的主观世界要和客观世界相是真理原则的一个必然要求，而客观世界要与人的主观世界相符合是价值原则的必然要求，但是不统一性又是真理与价值关系的一种必然，真理揭示了客观规律，客观规律是不以人的意志为转移的。然而价值却是与人的切身利益紧密相关，并且随主体利益的变化而不断变化。因此，这是一种必然的趋势。但是，从某种程度上讲真理与价值又是辩证统一的。真理和价值互相包含，互相渗透，并不是可以完全的区分开。真理和价值在人类实践过程中可以相互转化，其中间环节就是主体的需要，人的行为目的是作为动力，主体把真理性认识和与自身相关的利益需要紧密联系起来，并用真理性的认识来指导具体行为。人的需求是从低级向高级不断变化发展的，当主体的需要被满足以后，新的主体需要以及行动的目的会再次出现，为了能够满足这种需要，价值目的就会作为能动的力量促进主体再去认识并了解客体，探究真理，并去改造客体，最终证实真理。与此同时确定价值，并且创造出新的价值。价值转化为真理，就是说，人类社会实践活动以价值作为目的和动力，促使主客体不断的进行对象化以及非对象化的变化运动。真理和价值的关系就是对立统一的关系，不能把二者绝对分离或者完全等同，真理以及价值是不同性质的认识，不能混为一谈，不然会造成思维的混乱。但是二者在人类实践基础上又是相互统一的，真理为实践提供可行的依据，价值为实践提供能动的动力。真理和价值的结合形成了认识和改变世界的动力。
真理和价值都具有局限性，科学并不是万能的，价值的主体性特点，使得价值包含着主体本身的特点。正是这样，真理和价值必然是互补的，这种特点也为我们融合自然科学下的个体实践与人文修养提供可能。
三、自然科学下的个体实践与人文修养的有机融合
目前，在国内，自然科学下的个体实践相对于人文修养更会被社会重视。特别是，当“科学技术是第一生产力”被人们普遍接受以后，要改变落后的局面，讲科学，注重个体实践会成为第一性的选择。这里所说的人文修养，不仅仅是对在促进生产力发展中个体实践的补充。自然科学下的个体实践已成为社会发展的动力之一，在个体实践的推动下，改变着人与人之间的关系以及社会结构，而这种改变也要求人文修养和人文观念进行不断地更新。如果教条化的照搬传统诚信，反而不利于市场经济的规则有序进行。
因此，融合自然科学下的个体实践与人文修养，必须重视大学的作用。发挥大学的人文教育作用，培养学生正确的世界观，人生观，价值观。从而使人得到长足的进步，社会也能更加和谐。(作者单位：河北经贸大学)
参考文献：
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