化学史论文(1)

化学史期末考核论文

题目：中国化学史对世界化学史的影响课程名称：化学史

姓名：

学号：

系别：化学系

专业：应用化学

班级：

指导教师（职称）：

实验学期：2012 至2013 学年第一学期

无机化学和有机化学的过渡与联系

指导教师

（化学系）

摘要：化学从研究对象可分为无机化学和有机化学。多少年来,人们人为地把它们分为界限分明的两门学科。直到维勒从无机物氰酸铵制得尿素。事实，世间万事万物均由有机无机共同组成。且有机物、无机物间可相互转换。近年，随着人们认识水平的提高,科学的发展,使得这一界限真正已被突破,无机化学和有机化学相结合出现了一门交叉学科。金属有机化学正是两者之间的交叉学科。有机化学与无机化学结合在一起共同造福于人类。

关键字：无机化学有机化学氰酸铵尿素金属有机化学

正文：化学这门学科,从研究对象来分,可分为无机化学和有机化学二大类。过去,一般认为无机化学是研究无生命物质的化学,有机化学是研究有生命物质的化学。1828年德意志化学家维勒从无机物氰酸铵制得尿素，从而破除了有机物只能由生命力产生的迷信，明确了这两类物质都是由化学力结合而成【1】。

1有机化学与无机化学的过渡

维勒在1828年给柏则里的信中写道：“我要告诉阁下，我不用人或狗的肾脏制成尿素。”在这之前，“生命力论”认为动植物体内存在着一种生命力，只要依靠这种生命力才能产出有机化合物，即有机物最初只能在动植物体内产生。化学家在实验室只能将有机物转化为新的有机物，而不能用无机物制作有机物。自然界的矿物等无机物千年万年亘古不变，是没有生命的。他们之间有不可逾越的鸿沟。维勒道的两位老师格曼琳和贝采乌斯都是“生命力论”的维护者和宣扬者。如今，维勒却用无机物合成有机物尿素，强烈的冲击了形而上学的生命力论，为辩证唯物主义自然界的诞生提供了科学依据。他填补了生命力论制造的无机物同有机物之间的沟鸿，在这条鸿沟中架起了桥梁。第一次从无机物制备了有机物,

沟通了这二大类化学【2】。

但是,多少年来这两门化学的界线仍然存在着。

“有机化学”这一名词于1806年首次由贝采利乌斯提出。当时是作为“无机化学”的对立物而命名的。有机化学它是研究有机化合物的来源、制备、结构、性质、应用以及有关理论的科学，又称碳化合物的化学。

从19世纪初到1858年提出价键概念之前是有机化学的萌芽时期。在这个时期，已经分离出许多有机化合物，制备了一些衍生物，并对它们作了定性描述。法国化学家拉瓦锡发现，有机化合物燃烧后，产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。1830年，德国化学家李比希发展了碳、氢分析法，1833年法国化学家杜马建立了氮的分析法。这些有机定量分析法的建立使化学家能够求得一个化合物的实验式。当时在解决有机化合物分子中各原子是如何排列和结合的问题上，遇到了很大的困难。最初，有机化学用二元说来解决有机化合物的结构问题。二元说认为一个化合物的分子可分为带正电荷的部分和带负电荷的部分，二者靠静电力结合在一起。早期的化学家根据某些化学反应认为，有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应中起变化的基团按异性电荷的静电力结合。但这个学说本身有很大的矛盾。类型说由法国化学家热拉尔和洛朗建立。此说否认有机化合物是由带正电荷和带负电荷的基团组成，而认为有机化合物是由一些可以发生取代的母体化合物衍生的，因而可以按这些母体化合物来分类。类型说把众多有机化合物按不同类型分类，根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质，而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。有机化合物按不同类型分类，根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质，而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。从1858年价键学说的建立，到1916年价键的电子理论的引入，是经典有机化学时期。1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短划“-”表示“键”。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。由于在所有已知的化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出，在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。1848年巴斯德分离到两种酒石酸结晶，一种半面

晶向左，一种半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋转，后者则使之向右旋转，角度相同。在对乳酸的研究中也遇到类似现象。为此，1874年法国化学家勒贝尔和荷兰化学家范托夫分别提出一个新的概念，圆满地解释了这种异构现象。他们认为：分子是个三维实体，碳的四个价键在空间是对称的，分别指向一个正四面体的四个顶点，碳原子则位于正四面体的中心。当碳原子与四个不同的原子或基团连接时，就产生一对异构体，它们互为实物和镜像，或左手和右手的手性关系，这一对化合物互为旋光异构体。勒贝尔和范托夫的学说，是有机化学中立体化学的基础。1900年第一个自由基，三苯甲基自由基被发现，这是个长寿命的自由基。不稳定自由基的存在也于1929年得到了证实。在这个时期，有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决。现代有机化学时期在物理学家发现电子，并阐明原子结构的基础上，美国物理化学家路易斯等人于1916年提出价键的电子理论。他们认为：各原子外层电子的相互作用是使各原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如从—个原了转移到另一个原子，则形成离子键；两个原子如果共用外层电子，则形成共价键。通过电子的转移或共用，使相互作用的原子的外层电子都获得惰性气体的电子构型。这样，价键的图象表示法中用来表示价键的短划“-”，实际上是两个原子共用的一对电子。1927年以后，海特勒和伦敦等用量子力学，处理分子结构问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。后来马利肯用分子轨道理论处理分子结构，其结果与价键的电子理论所得的大体一致，由于计算简便，解决了许多当时不能回答的问题【3】【4】。

无机化学是化学学科的鼻祖。它是研究无机物质的组成、性质、结构和反应的科学，是化学中最古老的分支学科。无机物质包括所有化学元素和它们的化合物，不过大部分的碳化合物除外。(除二氧化碳、一氧化碳、二硫化碳、碳酸盐等简单的碳化合物仍属无机物质外，其余均属于有机物质。）早在公元前6000年人类就开始了制陶、炼铜、冶铁等与无机化学相关的活动。中国古代的黄帝为了寻求长生不老之药，令术士炼制仙丹。东晋的葛洪(公元284 －364 年) 即是炼丹家中的代表，葛洪经反复研究，得到了物质可以相互转化的规律，并记入他的著作《抱朴子》：“丹砂烧之成水银，积变又成丹砂”。即对丹砂加热可炼出水银，水银和硫磺化合又变成丹砂。事实上，这就是化学上的可逆反应：HgS-Hg

＋S。他还记载了用铁还原硫酸铜中的铜的反应：“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。曾青就是胆矾，主要成分是五水硫酸铜(CuSO4·5H2O) 。到18 世纪末，由于冶金工业的发展，人们逐步掌握了无机矿物的冶炼、提取和合成技术，同时也发现了很多新元素。到19 世纪中叶，已经有了统一的原子量数据，从而结束了原子量的混乱局面。元素周期律的发现奠定了现代无机化学的基础。目前已知的元素元素共109种，其中94种存在于然界中。元素的周期性质是人们在长期科学实践活动中通过大量的感性材料积累总结出来的自然规律，它把自然界的化学元素看做一个有内在联系的整体。20 世纪以来，由于化学工业及其他相关产业的兴起，无机化学又有了更广阔的舞台。如航空航天、能源石化、信息科学以及生命科学等领域的出现和发展，推动了无机化学的革新步伐。在过去的近50 年中，人们对于新方法，新理论，新领域(如金属在生物体中的作用)，新材料，新催化剂，高产出和低污染等的追求，强力促进了无机化学的发展【5】【6】。新兴的无机化学领域有无机材料化学、生物无机化学、有机金属化学、理论无机化学等等。这些新兴领域的出现，使传统的无机化学再次焕发出勃勃生机【7】。

2无机化学、有机化学在自然界中本质联系本来

我们生存的地球上的所有东西是由无机物和有机物共同构成，她们构成了大自然的多样性。土壤圈作为一连接无机界和有机界的枢纽，它并不是专为植物生长而设的。由于它位于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的交换地带，因此它连接无机界和有机界具有极为重要的作用。无机物可由元素周期表的所有元素组成，而有机物必须要有碳（除CO2,CO和碳酸根）。有机物和无机物的基本构成原素相同，都是元素周期表内的元素。但无机物中包含的元素在有机物中不一定有。而有机物中包含的元素都可在无机物中找到。它们之间可以进行转化。如：CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O 这是有机物转变为无机物。

6CO2+6H2O=光合作用=C6H12O6+6O2 C6H12O6为葡萄糖。这是无机物转变为有机物。另外还有，有机物转变为无机物的：酒精、油燃烧变成二氧化碳和水。无机物转变为有机物：树叶的光合作用使二氧化碳和水变成最后的淀粉。存在于体内和食物中的矿物质营养素—无机盐，是由有机物和无机物综合组成。

再者，有机化合物和无机化合物之间没有绝对的分界。有机化学之所以成为化学中的一个独立学科，是因为有机化合物确有其内在的联系和特性。位于周期

表当中的碳元素，一般是通过与别的元素的原子共用外层电子而达到稳定的电子构型的。这种共价键的结合方式决定了有机化合物的特性。大多数有机化合物由碳、氢、氮、氧几种元素构成，少数还含有卤素和硫、磷等元素。因而大多数有机化合物具有熔点较低、可以燃烧、易溶于有机溶剂等性质，这与无机化合物的性质有很大不同。

3现代有机、无机学科的交叉

随着人类认识的发展,近年来这一界线已被突破,例如,过去作为无机化学研究对象的少数稀有金属,如铁、钴、镁、钼等,它们在生物体的新陈代谢中起着极为重要的作用,因此,机械地、人为地划分无机化学和有机化学,已无可能。而且,近年来在化学反应的研究方面,无机化学和有机化学的相互渗透,更是层出不穷，使无机化学和有机化学的相结合。金属有机化学正是两者之间的交叉学科，随着科学理论和实验技术的提高，金属有机化学已成为当今最活跃的化学学科之一。

一般将含有金属-碳键（M-C）的化合物称为有机金属化合物或金属有机化合物。两者名称之间并无严格界限，研究有机金属化合物的化学为有机金属化学，也有观点认为研究含有金属的有机化合物的化学是有机金属化学，这样的化合物也称为有机金属化合物，显然后者的范围更广一些，例如Fe(CO)5等。1827年问世的ZeiseKPtCl3(CH2=CH2)是第一个被发现的具有不饱和有机分子与金属键链的有机金属化合物。此后，有机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。著名的格氏试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展，Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。1951年具有特殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结构确证，为有机过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物【8】。

近三十年来,无机化学有了复兴, 人们已制得了许多复杂的配合物和原子簇化合物。这些化合物的分子包括两部分,过渡金属和配体部分,即Mlo【9】。近十年来,很夫曼(Roa!d Hoffmann)等用群论和扩展的休克尔分子轨道法进行近似处理,建立了构成这些分子的金属配体ML“碎片”( fragment)的前线轨道。找出与有机分子中一些基团的前线轨道的相似之处,架起无机与有机化学之间的桥梁。碎片，即为组成分子的部分基团.正象CH,·CH,·CH基团及碳原子是构成碳氢化合物的基元,链节、环、取代基是现代有机化学的基石一样,过渡金属配合物分子片(fmgment)ML。是组成金属有机化合物的结构单元。如M(Co);、M(CO),、

M(Cp)(Cp为环戊二烯基)等【10】。现已发现，周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合，形成不同形式的金属有机化合物。迄今已先后有10位科学家因在有机金属化学领域做出的巨大贡献而荣获Nobel化学奖。

金属有机化合物可以成功地为价键理论的研究工作提供大量新颖物种，特别是用作试剂或催化剂在有机合成化学上取得了巨大的成就。此外，在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂等方面也有着广泛应用。如果没有金属有机化合物作为催化剂，精细有机化工如制药工业、香料工业的发展简直不可想象。

还有，油漆促进了无机与有机之间的联系。油漆铭铝la俄联荆分子中含有铝酸皓，且主链上有两种有机配位基团:一种配位基团使它具有很好的径基往定性和水解份定性.另一种配位基团使它具有很好的与有机物反应的性能。所以它不仅而且还改善了舔加体系的性能，如阵低体系猫度等.同时它的价格也较硅烷麟联加便宜。如炕权鉴二异丙胶恰铝、烷权荃乙酸丙侧酸传侣等。

总之，有机化学与无机化学是没有明显的区别的。有机化学与无机有机是相互渗透，相互兼容。随着科技的不断发展，将更好地结合在一起，共同造福于人类。

【参考文献】

[1] J.R，柏廷顿《化学简史》桂林，广西大学出版社 2003：:120-135

[2]郭保章著. 《中国化学史》. 江西教育出版社， 2006年

[3]刘军著《有机化学》化工工业出版社2005 07 01

[4] 黄耀曾，钱长涛，徐元耀《有机化学》1987 01期

[5] 杨宏孝主编《无机化学主编教程》天津大学出版社 1999 23 27

[6] 杨宏孝著《无机化学》（第三版）2004-5-1

[7] 利平《无机化学学科发展趋势简介》出自《大连大学学报》 1996 02期

[8]马宝清，高松，金天柱，王哲明，严纯华，徐光宪《三乙四胺六乙酸镥配合物的合成与结构》中国稀土学报.1999 04期

[9]石有茂，陆世维，郭和夫，《同花瓣相似(Isolobal Analogy)关系应用于原子簇化合物的合成设计》出自化学通报 1988 11期

[10]李忠芳，王素文著《在无机化学和有机化学之间建立起的桥梁——等瓣类似性关系及应用》菏泽师专学报 1996年第四期