《化学发展史》论文

化学发展史

（兰州城市学院化学与环境科学学院，兰州730070）

摘要：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。化学这门学科发展到现在经历了复杂而漫长的道路。随着时间的推移，其形成一系列越来越专门的学科群，可每个人只精通其中的部分学科，如果想总体认识化学，学习化学发展史不失为一条捷径。这样可以认识化学，也可为以后的人生道路总结经验，指明方向。

关键词：化学家；燃素说；炼金术；化学

1 引言

可以这样说，在人类学习使用火的时候就对化学进行了实践[1]。用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼金属，就是化学技术的应用。中国最有名的炼丹家是道士葛洪（公元4世纪），他的炼丹术著作现在还存在[2]。为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了化学实验。后来，炼丹术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。除了出现冶金和仪器分析新类型的著作以外，在化学方面还有其他的重要变化，表现了科学发展基本方向到了一个转折点，化学十六世纪形成了一个新的发展方向—医药化学[3]。化学方法转而在医药方面得到了正当发挥。看来化学一词，英文为（chemistry），最初见于佐西默斯的著作中，可能来源于圣经，但研究表明，更有可能来源于古代埃及，意思是“土”[4]。这个名词（chemist）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。普利斯特列和舍勒虽然发现了氧，但因受燃素说的影响，没有能够做出“氧能助燃”的结论，甚至把他们发现的氧叫“脱燃素的空气”，这说明，一种错误的但有权威的理论，往往会阻碍科学的进步[5]。进入19世纪，自然科学又迎来了顶峰时期，化学这次一马当先，首先取得了理论上的重大突破，这就是原子—分子学说的确立，这样化学进入了一个新的时代，并开始了向现代化学的过渡[6]。近代的原子结构理论是建立在电子的发现和放射性的各种事实的基础上的[7]。正是化学界这些成就和发展，极大地促进了社会生产力的发展，成为人类进步的标志。

2 化学历史发展

2.1 远古的化学时期

人类从古代就已经接触化学现象并逐步积累了一些化学的使用知识，猿人就知道用火煮食物和烧制陶器，这一时期大概从远古到公元前1500年，是化学发展的最早时期。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。

2.2炼丹术和医药化学时期

炼丹术和医药化学时期（公元前1500-1700）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。从十五世纪中叶开始，由于印刷术的输入，炼金术著作大量出版，吸引了越来越多的信徒[8]。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。

2.2.1炼金术时期

炼金术时期（约公元前1500-1650）。阿拉伯和西欧的炼金术以及中国的炼丹术，都涉及到金属的制取与提纯实验和理论，有了“化学”（Chemistry）这个名词。学者开始认识到实验是科学工作的重要工具，这是化学的萌芽时期。

中国最有名的炼丹家是葛洪（公元4世纪），他的炼丹著作现在还存在[2]。帕拉塞斯认为人体消化过程也是一次炼金过程[9]。在这期间帕拉塞斯著作的《炼金术》可以认为是化学史上的第一部教科书。为化学成为一门独立的科学做出了重要贡献。

2.2.2医药化学时期

医药化学时期（1500-1700）。文艺复兴以后，作为物质研究变化及其规律的化学也逐步发展起来了，形成了一系列的分支学科，为人类创造了许多的物质财富[10]。这200年期间是欧洲文艺复兴时期，受到社会变革影响的一批科学家，开始摆脱了炼金术的束缚，转向研究用化学方法制成药剂来治病和广泛研究各种矿物的特征和冶炼。这一时期是和化学成为医学附庸时期。

在同时期的李时珍（1518-1593）编著的《本草纲目》（Compendium of Materia Medica）不仅在药物学方面有巨大成就。明李时珍的巨著《本草纲目》是对我国古代本草学做了一次历史性总结[12]。较早地记载了纯金属、金属、金属氯化物、硫化物等一系列的化学反应。同时又记载了蒸馏、结晶、升华、沉淀、干燥等现代化学中应用的一些操作方法。《本草纲目》不仅是我国一部药物学巨著，也不愧是我国古代的百科全书。

2.3燃素化学时期

燃素说时期（约1650-1775），在近代化学的孕育和形成时期，燃素说曾统治化学界百余年。它把许多伟大的化学家引导到真理的边缘，却又误导他们放弃摘取真理。作为曾经被人们视为理论的假说，它既有消极的一面，但又有积极的一面。

2.3.1燃素说对“燃烧”的认识

燃素说认为，燃烧和锻烧的过程牵涉到化合物分解为组成部分的过程，在最简单的情况下，也就是分解为硫质的“油土”和固定的“石土”。理论上，简单的物体不能发生燃烧，因为含有“油土”和另一种土的物质必然是化合物，即：

可燃物==灰烬+燃素金属==锻灰+燃素

2.3.2燃素说时期的代表人物

1661年，英国化学家波义尔（Bobeit Boyle,1627-1691）出版了《怀疑派化学家》一书，提出了科学的元素概念[11]。他认为，化学家们至今仍然遵循着过分狭义的原则，这些原则不要求化学家具有广阔的视野，而把制药和提取金属作为自己的任务。但是波义尔理论并未彻底抛弃经典力学，使其计算稍复杂的原子光谱时有较大的误差，无法解释电子的波粒二象性所产生的电子衍射实验结果以及多电子体系的光谱[14]。波义尔首次提出了元素的概念，认为元素是具有确定性质的、实在的、可察觉的实物。恩格斯说波义尔把化学确立为科学。

1665年（又在1667年），英国物理学家和化学家胡克（R.Hooke，1635—1703）发表了他的《显微术-用放大镜观察的微小物体的生理描述，附有关的观察及探究》[14]。他认为，空气是所有硫素物质（可燃物质）的溶剂，溶解时产生大量的热，则表现为火。溶解作用是由空气中的某种物质所产生的，这种物质与固定在硝石中的东西相似。

1673年，英国医生梅猷（J.Mayow，1640—1679）他写完著作《医学哲学五论》Tractatus Quinque Medcio-Physici）[13]。他认为，在硝石中存在着空气中的助燃部分，并认为金属燃烧后增重是由于“硝气粒”固定在金属中的结果。上述关于燃烧本质的思考如果能继续深入一步，就会对燃烧现象的认识取得重大突破，但它却一时未能引起人们的注意。

在拉瓦锡之前，德国化学家贝歇尔（J..J.Becher,1635-1682）和德国医药化学家斯塔尔(GE.Stah1,1660一1734)总结了燃烧中的各种现象，于1696年和1703年提出了燃素说[6]。贝歇尔提出了“燃素说”的初步设想，斯塔尔提出了三元素说。他所提出的三种土质的假说不过是医药学派的“盐、硫、示"三元素说的演变斯塔尔深信燃素是一切化学变化的根本,化学反应为燃素的种种表现。因此,燃素说曾一时被扩展为统一解释整个化学反应过程的理论。但是,它却是用一种虚幻的物质--燃素,代替了客观上真实的物质一一氧,因此对化学过程作了颠倒的解释,使化学发展走了一段曲折的路。

2.3.3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。

2.4近代化学时期

近代化学时期（1775-1900)，人类开始了对物质结构的探索，物质的化学组成是反映物质内化学元素的质与量的范畴，是人类认识化学结构和化学反应的出发点，其基本理论主要是元素学说和原子分子论。在后来的微粒哲学的启发下，波义耳第一次给元素下了一个明确科学的定义，道尔顿创立的原子学

说，受形而上学的自然观的影响，原子论也存在一些缺陷和错误。

2.4.1发展背景

在这时期随着科学实验的兴起和重要气体的发现,燃素学说又一次次地被冲击。人们称波义尔为“近代化学之父”的理由，是说他在《怀疑派化学家》一书中，第一个确立了近代化学的元素假说[6]。这一时期化学研究在多个领域取得重大进展。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。

2.4.2近代化学的代表人物

1766年,英国化学家凯文第旭(H.Cav-endish,1731-1810)确认硫酸与铁反应生成的新气体是与空气不同的新物质[6]。但他误认为新气体是来自金属而不是来自酸,因此把氢气命名为“来自金属"的“易燃空气"。并一度认为,“易燃空气"本身就是燃素。后来,他本人精确地测出氢气的比重,研究氢气的多种制总及其性质,确定了同空气产生爆鸣的体积比例,从而确定它是一种不同于普通空气的新气体。凯文第旭被认为是氢气的发现人。但是他误认为氢是燃素与水的化合物。

1774年4月，拉瓦锡发表了论文《关于在密闭器内金属灰化的报告》，从而埋葬了波义尔的粒子论[8]。证明了燃烧作用的氧气论，并确立了物质不灭定律，即质量守恒定律。

1808年，几乎在正式提出倍比定律的同时，道尔顿（John Dalton,1766-1844）提出了现代化学原子论[4]。道尔顿在所写的《化学哲学新体系》一书中，提出了元素的最终组成为简单原子，其在化学变化中保持性质不变；同种原子，性质相同；不同原子以简单数目比例结合形成复杂原子，复杂原子的质量为各元素原子质量之总和。不久，道尔顿用自己的原子论道出了倍比定律—若两种元素化和得到不止一种化合物，这些化合物中的元素质量比存在整数倍的比例关系—并用实验予以证明[12]。原子学说从微观物质结构角度揭示了宏观现象的本质。因此，化学的新纪元是从原子论开始的。

门捷列夫（Dmitry Ivanovich Mendeleev,1834-1907）1969年发表了论文《元素性质和原子量的关系》[7]。指出原子量决定元素性质，性质呈周期性变化，许多未知的元素可以根据原子量被发现，可用原子性质修正原子量。提出了元素周期律理论，发表了元素周期表。

在分析化学的发展史上，法国著名的物理学家和化学家盖吕萨克(J.L.Gay-Lussac,1778-1850)做出了杰出贡献。他最早使用磺化靛作指示剂滴定漂白粉中的有效氯，后来德国化学家李比希建立了络合滴定，19世纪中叶，德国化学家弗伦纽斯编写的《定性分析》和《定量分析》两部专著标志着分析化学学科的诞生[5]。

2.4.3近代化学历史意义

在这一时期化学已经由宏观进入了微观的层次，波义耳第一次给元素下了一个明确科学的定义。使化学建立在原子和分子水平的基础上，开辟了化学发展史上的新纪元，并且从从零散的事实向发展规

律、建立理论过渡。这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。

2.5现代化学时期

现代化学时期（1900-至今）19世纪末，物理学迎来了突破性的三大发现，即伦琴射线、放电性和电子，标志着现代化学的兴起。这些新发现猛烈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。

1894年，奥斯特瓦尔德（Fredrich,wilhelm Ostwald,1853-1932）出版了《分析化学科学基础》专著为标志[5]。利用物理化学中的电离平衡作为基础，介绍了分子运动学说、热力学、动力学、溶液理论等，使各种化学现象能在一个统一的理论下得到解释。

随着电子的发现和卢瑟福（Ernest Ruthezford 1871-1937）原子模型的提出，导致了原子结构理论的诞生，化学进入电子世纪。1925年奥地利科学家泡利（W.Paoli）在光谱实验的基础上，体处理一个被实验所证实的假说，在一个原子中不可能存在四个量子数完全相同的两个电子称为泡利不相容原理。20世纪初，美国化学家路易斯提出了路易斯共价键理论[3]。

20世纪的化学在推动人类进步和科技发展中起到了核心作用，化学成为解决人类进步的物质基础的核心科学，并在相关学科的发展中，起到了牵头的作用。

3结论

本文以化学学科的历史发展为线索，系统的介绍了每个时期对其发展和一些杰出化学家们的贡献。虽然化学作为一门独立的学科存在，但是相对于其他学科而言，化学是一个更为开放的研究体系，它运用了几乎所有的自然科学分支，更好地来源于生活，服务于生活。

化学长久的任务是整理天然产物和耕耘周期系，不断发现和合成新的化合物，并弄清了它们的结构和性能的关系，深入研究化学反应理论和寻找反应的最佳过程。这个学科这个学科的传统特色，肯定还会继续发展下去。另一方面，随着20世纪末21世纪初信息技术革命的兴起，当今化学发展的一个研究内容进一步拓展，积极向一些与国民经济和人民生活关系密切的学科渗透，最突出的是与能源科学、环境科学、生命科学和材料科学的相互渗透。

化学面临新的需求和挑战，化学的研究对象也不局限于单个化合物，而要把重点放在复杂一些的体系上，不言而喻，化学将在21世纪继续发挥至关重要的作用，将进一步提高人类生存质量，确保人类生存安全，并与其他学科协同带动发展，解决好人口、资源、环境之间的关系，着力推进可持续发展。

参考文献

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