近代化学的突破和化学发展的前沿科普
化学学科的发展、现状与未来
DNA的复制 基因表达
遗传密码的发现
中心法则
化学在生命科学领域的重要研究成果
20世纪初开始生物小分子（如糖、血红素、叶绿素、维生素等） 的化学结构与合成研究就多次获诺贝尔化学奖
1955年首次合成多肽激素催产素和加压素，获1955年诺贝尔 化学奖；
1960年成功地测定了鲸肌红旦白和马血红蛋白的空间结构，获 1962年诺贝尔化学奖；
1986年李远哲、Herschbach和Polany因发明了获得各种态信 息的交叉分子束技术，并利用该技术F+H2的反应动力学（态 －态化学），对化学反应的基本原理作出了重要贡献，为此共 获了诺贝尔化学奖。
1999年Zewail因利用飞秒光谱技术研究过渡态的成就获诺贝 尔化学奖。
……
飞秒化学
飞秒化学是研究在极小的时间内化学反应的过程和机理。 这一领域涉及的时间间隔短至约千万亿分之一秒，即1飞秒。 1 s(s,秒)=103ms(毫秒)=109ns(纳秒)＝1015 fs (femtosecond飞 秒从) 分子的角度来说，化学反应的本身就是分子体系的波函数随 时间的变化，在势能面上运动的过程。实验上，通过观察在不同 时刻体系的性质，就可以得到这种演化的图像，从而理解反应的 具体动力学过程。由于分子内部、化学反应过程中及凝聚相中分 子间相互作用过程是在非常短的时间里发生的，比如说，化学反 应过渡态的寿命一般只有几十飞秒，所以必须在飞秒的时间尺度 上对化学反应过程进行检测。也就是说，要象照相一样，要用足 够短的“快门”，来捕捉分子运动和变化的瞬间行为的信息。
1.2 20世纪化学工业的大发展
(3)化肥（农药）工业的巨大作用
20世纪面临人口大幅度增长和粮食需求迅速增加的 局面。在解决这一困难中，化肥起了重要作用。其中氮 肥的生产关键问题是如何利用大气中的氮大规模合成肥 料。1909年德国化学家哈伯用锇作催化剂成功地建立了每 小时产生80克氨的实验装置。哈伯因此而荣获1918年诺贝 尔化学奖。1931年德国博施建成第一个用铁催化剂的合成 氨工厂日产量为30吨。(荣获1931年诺贝尔化学奖)。60多 年来，不断对合成氨工艺进行改进并引入现代化工技术。 我国是农业大国，肥料是增产的关键措施。目前已达年 产2000万吨的规模，占世界第二位。
化学学科发展与前沿
化学学科发展与前沿摘要：化学是一门在分子和原子水平上研究物质的性质、组成、结构、变化、制备及其应用，以及物质间相互作用关系的科学。
化学与人类的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、国防、环境保护、医药卫生、资源利用等几乎所有的方面都有密切的联系。
随着科学与社会的持续进步，无论是科学发展本身，还是在社会与经济发展以及人类生活质量的持续改善和提升中，化学都起着不可或缺的重要作用。
本文就化学学科发展及化学发展前沿做简单论述。
关键字：化学、发展、前沿、生活1、化学学科发展1.1近代化学的发展近代化学的发展是以古代时期自然科学的形成和发展为基础的。
在古代时期,化学发展的特点是以“实用”为主,人们在实践中,利用自然界的丰富资源,创造出很多实用美观的陶器、瓷器和玻璃器皿,在不同阶段,发明了不同水平的金属冶炼、酿造、染色、造纸和火药等,与此同时,各国的思想家面对千变万化的自然界,都企图提出一定的理论观点,给予合理的解释。
到了17世纪中期,即自然科学的近代发展时期,在以往积累事实和经验的基础上,化学开始了形成独立基础学科的过程,逐步发展出一系列的概念、定律和理论,并从多方面展开,建立起无机化学、有机化学、分析化学和物理化学等重要的分支学科,具备了较丰富的实验基础和理论基础。
独立学科形成期涵盖的时间大约从17世纪中期至18世纪中期,这个时期发生的重大事件可简述为元素概念的建立、化学燃素说的建立及传播、气体化学的建立及发展、拉瓦锡氧化说的提出等,这个发展时期化学被确立为科学,表明化学从自然科学母体中分离出来,完成了混沌中的分化,宣告了化学本体的诞生。
独立学科发展期涵盖的时间大约在18世纪中晚期至19世纪90年代中期,该时期又可细分为三个发展时段：无机化学形成时段、有机化学形成时段和物理化学形成时段,这三个时段的发生和实行有先有后,并存有交叉。
1.2现代化学的发展到了20世纪,化学进入了现代发展时期。
现代化学的发展与近代化学相比有其相似之处,首先在从近代化学向现代化学发展的过渡期与现代化学形成期,化学仍是以分化的方式在发展，这表现在原子结构理论建立与核化学的产生、量子化学的建立和结构化学的发展、分析化学独立分支学科的形成及发展、现代有机化学与高分子化学的形成、无机固体化学的形成、物理化学的发展、生物化学的形成及发展等方面。
近代化学的突破和化学发展的前沿(科普)2024
近代化学的突破和化学发展的前沿引言概述:化学作为自然科学的重要分支，对人类社会的发展和进步起到了巨大的推动作用。
近代化学在理论和实验方面都取得了许多突破，为化学的进一步发展奠定了基础。
本文将探讨近代化学的突破和化学发展的前沿，从理论到实践，为读者带来全面而深入的科普知识。
正文内容：一、近代化学理论的突破1.量子力学的应用量子力学对于近代化学的发展起到了至关重要的作用。
揭示了原子和分子结构的真实本质。
为原子、化学键和化学反应等现象提供了理论解释。
2.化学键的理论创新分子轨道理论的提出。
解释了化学键的本质和稳定性。
为化学反应的机理研究提供了基础。
3.配位化学的发展复杂物质的配位结构和性质的研究。
配位键的形成和解离动力学的研究。
为现代有机化学和无机化学奠定了基础。
4.研究方法的创新核磁共振技术在化学中的应用。
X射线晶体学的发展。
超快激光技术的应用。
5.理论计算的突破密度泛函理论的提出。
分子动力学模拟的发展。
可视化软件的应用。
二、近代化学实践的突破1.新材料的开发高分子材料的发展和应用。
纳米材料的研究与制备。
催化剂的设计与合成。
2.药物化学的进步新药研发的突破。
药物传输和释放的创新。
个体化药物研究的开展。
3.环境保护和能源研究新型环保材料的研制。
可再生能源的开发和利用。
环境修复技术的创新。
4.食品安全的提升食物添加剂的研发与安全性评估。
食品质量控制技术的创新。
食品加工技术的改进。
5.生物化学的进展DNA和蛋白质的研究与应用。
基因工程和遗传改造的突破。
生物医学领域的创新技术。
总结：近代化学的突破和化学发展的前沿是一个不断拓展的领域。
从理论到实践，化学科学不断推动着人类社会的发展。
量子力学、化学键理论、配位化学的发展为我们解开了化学中的许多谜团，新材料、药物化学、环境保护、食品安全和生物化学的进步也为我们提供了更好的生活品质和健康保障。
随着科技的不断进步，化学领域的突破和发展也将继续为我们带来更多的惊喜和创新。
现代化学发展趋势和前沿
免疫学与交叉学科的前沿研究
免疫学与分子生物学、细胞生物学、神经科学等学科的交叉研究已经取得了 显著的成果。在分子生物学方面，免疫学与分子生物学的交叉研究主要体现在免 疫分子的结构与功能方面，如T细胞、B细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞的分子机 制以及免疫信号传导的分子调控。在细胞生物学方面，免疫学与细胞生物学的交 叉研究主要涉及免疫细胞的发育、分化、激活和调节等方面。
一、现代化学发展趋势
1、绿色化学：随着环保意识的不断提高，绿色化学成为了化学领域的重要 发展方向。绿色化学旨在设计和开发高效、环保的化学制程和化学品，以减少对 环境的负面影响。
2、生物化学：生物化学是研究生物体内化学过程的科学。近年来，生物化 学在医药、农业、能源等领域取得了重大突破。例如，基于生物技术的药物设计 和生产，可以提高药物的疗效并降低副作用。
四、研究方法
在合成化学中，有许多研究方法，包括实验方法和理论分析。其中，实验方 法是最常用的方法之一，它可以帮助科学家们了解化合物的实际性能和功能。此 外，理论分析也是非常重要的方法之一，它可以帮助科学家们了解化合物的电子 结构和性质之间的关系，进而预测和优化化合物的性能。
五、结论
总之，合成化学在许多领域都有着广泛的应用前景，同时也是一个非常活跃 和富有挑战性的研究领域。随着科技的不断发展，我们有理由相信，未来的合成 化学将更加绿色、高效、智能化和可持续性。因此，未来的研究应致力于发现和 开发新的反应和催化剂、优化反应条件和完善化合物的性质研究等方面的工作， 以进一步推动合成化学的发展和应用。
二、发展趋势
随着科技的不断发展，合成化学的发展趋势主要包括以下几个方面：
1、人工智能在合成化学中的应用：人工智能技术正在被越来越多的应用到 合成化学中，包括反应预测、催化剂设计、优化反应条件等方面。通过人工智能 技术，可以大大提高化合物的合成效率和产率，同时降低实验成本。
有机化学的发展前沿和研究热点
有机化学的发展前沿和研究热点第一篇：有机化学的发展前沿和研究热点有机化学的发展前沿和研究热点有机化学的研究对象是有机化合物, 它研究有机化合物的组成、结构、性质、合成、变化，以及伴随这些变化所发生的一系列现象。
20世纪的有机化学，从实验方法到基础理论都有了巨大的进展，显示出蓬勃发展的强劲势头和活力。
世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。
其中有些因具有特殊功能而用于材料、能源、医药、生命科学、农业、营养、石油化工、交通、环境科学等与人类生活密切相关的行业中，直接或间接地为人类提供了大量的必需品。
与此同时，人们也面对着天然的和合成的大量有机物对生态、环境、人体的影响问题。
展望未来，有机化学将使人类优化使用有机物和有机反应过程，有机化学将会得到更迅速的发展。
有机化学的迅速发展产生了不少分支学科，包括有机合成、金属有机、元素有机、天然有机、物理有机、有机催化、有机分析、有机立体化学等。
下面就其中的一部分分支学科来说，了解有机化学的发展前沿和研究热点。
(1)有机合成化学这是有机化学中最重要的基础学科之一，它是创造新有机分子的主要手段和工具，发现新反应、新试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所在。
1828年德国化学家维勒用无机物氰酸铵的热分解方法，成功地制备了有机物尿素，揭开了有机合成的帷幕。
100多年来，有机合成化学的发展非常迅速。
有机合成发展的基础是各类基本合成反应，不论合成多么复杂的化合物，其全合成可用逆合成分析法分解为若干基本反应，如加成反应、重排反应等。
每个基本反应均有它特殊的反应功能。
合成时可以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本合成反应，获得同一个复杂有机分子目标物，起到异曲同工的作用，这在现代有机合成中称为“合成艺术”。
在化学文献中经常可以看到某一有机化合物的全合成同时有多个工作组的报导，而其合成方法和路线是不同的。
那么如何去评价这些不同的全合成路线呢?对一个全合成路线的评价包括：起始原料是否适宜，步骤路线是否简短易行，总收率高低以及合成的选择性高低等。
化学发展前沿
《科学》（science）杂志简介
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创 办 人 ： 约 瑟 夫 ·诺 尔 曼·洛克耶 创办时间：1869 出版单位：英国自然出版 集团 期刊内容：发表来自很多 科学领域的一手研究论文 的杂志 影 响 因 子 ： 41.456 （ 2014 ）
《英国自然杂志》（nature）简介
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1848年：对有机化学提出了新 的定义，即现在所用的定义： 碳化合物化学就是有机化学。
德国-凯库勒（1829 ~1896）
1865年，年出绝大多数有机化 合物中碳为四价，在此基（1852~1911）
法国-勒贝尔（1847~1930）
1874年，提出饱和碳原子的四个价指向以碳为中心的
划分为容易合成的片段。
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2）查阅研究现状、现有合成路线与方 案等，评述各个路线及方案的优缺点。
合成路线1
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3）根据实验室当下条件，拟定合成路线。参考活性片 段数据库及计算化学等，准备好相关原料、试剂及仪器， 探索各步反应在本实验室中的实际合成条件与方案。
反应条件 温度
探索 设计
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3. 21世纪有机化学的挑战与发展方向
3.1 近5年诺贝尔化学奖简介
诺贝尔奖，是以瑞典著名的化学家、硝化甘油 炸药的发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的 部分遗产（3100万瑞典克朗）作为基金创立的。 设物理、化学、生理或医学、文学、和平五个 奖项，以基金每年的利息或投资收益授予前一 年世界上在这些领域对人类作出重大贡献的人， 诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金。1968年， 瑞典国家银行增设“瑞典国家银行纪念诺贝尔 经济科学奖”，1969年首次颁发，人们习惯上 称这个额外的奖项为“诺贝尔经济学奖”。
近代化学的突破和化学发展的前沿
近代化学的突破和化学发展的前沿近代化学的突破，犹如一道曙光，照亮了科学界的前行道路，引领着化学迈向新的发展阶段。
从早期炼金术的原始尝试，到元素周期表的发现，再到现代分子科学的进步，化学的发展从未停止过。
一、近代化学的突破17世纪，随着实验科学的兴起，化学从炼金术中分离出来，成为一门独立的科学。
燃素说的提出，让我们理解了燃烧的本质，也为后来的化学发展奠定了基础。
而拉瓦锡的氧化理论，将燃烧现象的本质归结为物体与空气中的氧发生反应，这一理论的出现彻底改变了人们对物质燃烧的理解。
19世纪初，道尔顿和阿伏伽德罗提出原子论和分子假说，为化学研究提供了新的视角。
法拉第的电化学研究，开创了电化学领域的新纪元。
门捷列夫的元素周期表，揭示了元素之间的内在，为化学研究提供了重要的工具。
二、化学发展的前沿进入20世纪后，化学的发展更加迅速。
有机化学的研究深入到分子的内部结构，量子化学的发展为我们提供了理解分子结构的工具。
纳米化学研究纳米尺度上的材料和结构，为材料科学和工程领域开辟了新的领域。
生物化学的研究深入到生命的本质，为生物技术和医学领域提供了重要的支持。
环境化学的研究帮助我们理解了环境污染的本质和解决方案。
如今，我们正站在化学发展的前沿，面临着前所未有的挑战和机遇。
从新能源的开发到生物技术的进步，从材料科学的创新到环境问题的解决，化学都在发挥着关键的作用。
未来，我们期待着化学在解决人类面临的问题上发挥更大的作用，推动人类社会的进步。
总结来说，近代化学的突破和化学发展的前沿是相辅相成的。
每一次突破都为化学的发展提供了新的动力，而化学发展的前沿则为我们提供了理解世界的新视角。
在未来，我们有理由相信，化学将持续发挥其关键作用，推动人类社会的进步和发展。
合成化学的研究前沿和发展趋势合成化学是化学领域中的一个重要分支，它涉及到化合物的合成、改性和优化。
合成化学在医药、材料科学、能源、环境等领域都有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，合成化学的研究也在不断进步，本文将介绍合成化学的研究前沿和发展趋势。
近代化学史的发展
近代化学史的发展近代化学史是指从18世纪末到20世纪初，化学领域发生的一系列重大事件和科学发现的历史进程。
本文将从不同角度介绍近代化学史的发展，包括化学理论的演进、实验技术的突破、元素周期表的建立以及有机化学的兴起等方面。
一、化学理论的演进近代化学的发展离不开化学理论的不断演进。
19世纪末，化学家达尔文提出了原子论，认为所有物质都是由不可分割的原子组成。
随后，门捷列夫提出了化学反应的质量守恒定律，为化学反应的研究奠定了基础。
而随着化学实验的深入，化学家们逐渐认识到化学反应中原子的重新组合，从而提出了化学反应的定比定律和多比定律。
这些理论的提出和发展为化学的进一步研究和应用打下了基础。
二、实验技术的突破近代化学史中，实验技术的突破对化学研究的发展起到了关键作用。
例如，卡尔·威廉·舍勒在19世纪末发明了分光光度计，使得化学家们能够准确测定物质的吸收光谱，从而研究物质的结构和性质。
此外，电化学的发展也为化学研究提供了新的手段。
法拉第在19世纪提出了电解定律，奠定了电化学的基础，为后来电解质理论的建立做出了贡献。
这些实验技术的突破使得化学研究的精确性和准确性得到了大幅提升。
三、元素周期表的建立元素周期表是近代化学史中的一大里程碑。
1869年，俄国化学家门捷列夫发表了《化学元素周期定律》一文，提出了元素周期表的概念。
他将已知的元素按照原子质量的大小排列，并根据元素的性质和周期性规律进行分类。
这一发现为化学元素的研究提供了重要的指导，并为后来的元素周期表的发展奠定了基础。
随着化学研究的不断深入，元素周期表也得到了不断的修正和完善，成为了化学研究和教学的重要工具。
四、有机化学的兴起近代化学史中，有机化学的兴起是一个重要的发展方向。
有机化学主要研究含碳的化合物，而碳是构成生物体的基本元素。
19世纪末，化学家们开始研究和合成各种有机化合物，例如乙醇、甲醛等。
这些有机化合物的研究不仅推动了化学理论的发展，也为农药、医药等领域的发展提供了重要的基础。
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1. 我国有了青铜器；春秋晚期能炼铁；战国晚 期能炼钢；唐代；有了火药。
2. 十八世纪七十年代，瑞典化学家舍勒和英国 化学家普利斯里分别发现并制得了氧气；法 国化学家锡最早用天平和为研究化学的工具， 并推翻了燃素学说；英国化学家卡文迪许。 雷利等陆续从空气中发现了惰性气体。
❖ 公元700…800年唐朝孙思邈在《伏硫磺法》 中归早记载了黑火药的三组分（硝酸钾、 硫磺和木炭）。火药于13 世纪传入阿拉伯， 14世纪才传入欧洲。
❖ 公元前200…后400年中国炼丹术兴起。魏
伯阳的《周易参同契》和葛洪的《抱扑子》
记录了汞、铅、金、硫等元素和数十药物
的性状与配制。公元750年中国炼丹太传入
❖ 全世界海盐产量5000万吨，其中我国生产 1300多万吨，居世界第一。早在3000多年前， 我国就采用海水煮盐了，是世界上制 盐最早 的国家。
❖ 世界上已知的140多种有用矿，我国都有。是 世界上冶炼矿产最早的国家。
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二十世纪化学 的回顾
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1911年英国的卢瑟福提出原子核模型（1908 年因其在研究元素核衰变和原子结构上的成 就荣获诺贝尔化学奖）
1962年加拿大的巴特来合成了第一个惰气化 合物（XePtF6）
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中国化学史上的 “世界第一”
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❖ 公元前100年中国发明造纸术。公元105年 东汉蔡伦总结并推广了纸技术，而欧洲人 还在用羊皮抄书呢！
❖ 1965年，我国在世界 上第一个用人工的方 法合成活性蛋白质…结晶牛胰岛素。(由于 署名原因，诺贝尔化学奖与国人擦肩而过)
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❖ 七十年代，中国独创无氰电镀新工艺取代有毒 的氰法电镀，是世界电镀史上的创举。
❖ 1977年我国在山东发现了迄今为止的世界上 最大的金刚石…常林钻石。
3. 1748年俄国化学家罗蒙诺索夫建立了质量守 恒定律。
4. 1808年英国科学家道尔顿提出了近代原子学 说。
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5. 1811年意大利科学家阿佛加德罗提出了分子的概念。
6. 二十世纪奥地利和德国物理学家泡利。洪特分别提 出了核外电子排布的“泡利不相容原理”、“洪特 规则”。
“泽中有火”即指地下流出石油溢到水面而
燃烧。宋朝沈括 所著《梦溪笔谈》第一次记
载石油的用途，并预言：“此物必大行于
世”。
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❖ 世界上最早开发和利用天然气的是中国的 四川省邛和陕西省鸿门两地。
❖ 我国祖先很早开始使用木炭和石炭（又叫 黑炭，即煤），而欧洲人16世纪才开始利 用煤。
❖ 1939年，中国化工专家侯德榜提出“联合 制碱法”，1939年侯德榜完成了世界上第 一部纯碱工业专著《制碱》。
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❖ 3000多年前我国已利用天然染料染色。 我 国是世界上最早发现漆料和制作漆器的国家， 约有7000年历史。
❖ 公元前4000…3000年中国已会酿造酒。公元 前1000年我国已掌握制曲技术，比欧洲的 “淀粉发酵法”制造酒精早2000多年。
❖ 3000多年前，我们祖先发现石油。古书载
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10. 十九世纪英国物理学家丁达尔和植物学家布 朗分别提出了胶体的“丁达尔现象”、“布 朗运动”。
11. 1828年；德国化学家维勒第一次证明有机物 可用普通的无机物制得。
12. 1890年德国化学家凯库蔓提出了苯分子的结 构式。
1938年费米（意）获得Nobel物理奖（创造新元素）
1944年哈恩（德）获得Nobel化学奖（发现重核裂变）
两门学科相互推动才有了突飞猛进的发展，放射性的发现才有了
原子物理学以致量子力学和整个微观世界的研究，物理学关于原子
结构和量子论的理论研究才使得化学开始真正成为一门现代意义上
7. 1869年俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律。
8. 十九世纪荷兰物理学家范德华首先研究了分子间作 用力。
9. 1888年法国化学家勒沙特列提出了化学平衡移动原 理。
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诺贝尔化学奖情况
❖ 从1901年到1999年总计91届，因战争等原因停发8 次
❖ 学科交叉性很强，有许多非化学家获得化学奖，同 时也有许多化学家获得其它奖
❖ 年龄最大者83岁，最小的35岁，平均55.5岁，研究 成果或者重大发现通常在授奖之前10~20年做出的
❖ 有机32项，物化26项，无机14项，生化11项，分析 6项，高分子4项
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化学基础研究的五大突破
❖ 放射性和铀裂变
1g铀裂变能量=2.5t标准煤燃烧
1903年居里夫妇获Nobel物理奖（打开了原子物理学的大门）
1911年居里夫人获得Nobel化学奖（发现钋、镭）
1908年卢瑟福（英）获Nobel化学奖（元素嬗变和放射性物质的化学 研究）
பைடு நூலகம்
1935年约里奥-居里夫妇获得Nobel化学奖（发现人工放射元素）
阿拉伯。
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❖ 公元800年唐朝茅华是世界上第一们发现氧 气的人。他比英国的普利斯特里（1774年） 和瑞典的舍勒（1773年）氧气约早1000年。
❖ 我国是“纤维之王”…蚕丝的故乡。公元前 2000年 中国己经养蚕。公元200年养蚕技术 传入日本。
❖ 公元前600年中国已掌握冶铁技术，比欧洲 早1900多年。公元前200年，中国炼出了球 墨铸铁，比英美领先2000年。
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❖ 1000多年前中国就能炼锌，早于欧洲400年。
❖ 公元前2000年中国已会熔铸红铜 。公元前 1700年中国已开始冶铸青铜。公元900多年 我国的胆水浸铜法是世界上最早的湿法冶 金技术（置换法）。
❖ 1700多年前，中国已能炼铅及铜铅合金。
❖ 公元前8000…6000年中国已制造陶器。公 元200年中国比较成熟地掌握了制瓷技术 。