化学_发现与创造的科学_国际化学百年发展启示
化学的发展历史论文

化学的发展历史论文化学作为一门自然科学,具有悠久的历史。
从最早的古希腊时期开始,人们就开始对物质的性质和变化进行探索。
随着时间的推移,化学逐渐发展成为一门独立的学科,建立了自己的理论体系和实验方法,对人类社会的发展和进步起到了重要作用。
在古希腊时期,化学的雏形开始出现。
著名的古希腊哲学家和科学家,如阿那克西曼德、德谟克利特和伊壁鸠鲁等人,开始对物质的本质和变化进行探讨。
他们提出了一些关于物质构成和性质的假说,为后来化学的发展奠定了基础。
随着中世纪的到来,阿拉伯帝国成为了化学知识的传播中心。
阿拉伯人在炼金术方面有着显著的成就,他们发展了很多实验方法和技术,并开始对物质的研究进行系统的总结和整理。
到了文艺复兴时期,化学的发展迎来了新的突破。
伽利略、布鲁诺、赫尔墨斯等著名科学家对化学的理论进行了进一步的探索和发展。
他们提出了一些重要的观点和假说,为后来化学理论的建立和发展奠定了基础。
18世纪以来,随着工业革命的兴起,化学得到了进一步的发展。
众多著名的化学家如拉瓦锡、门捷列夫、达尔文等进行了大量的实验研究和理论探讨,建立了一些重要的化学理论和定律。
这些成就推动了化学从实验科学向现代科学的转变。
20世纪以后,随着量子力学和原子结构理论的建立,化学迅速发展成为一门独立的学科。
人们对分子、原子和化学键的结构和性质进行了深入的研究,建立了很多重要的化学理论和模型。
这些成就使得化学在材料科学、药物研发、环境保护等领域得到了广泛的应用和发展。
综上所述,化学作为一门自然科学,经历了漫长的发展历程,取得了很多重大的成就。
它的发展不仅丰富了人类对自然界的认识,也为人类社会的进步和发展做出了重要贡献。
相信在未来,化学一定会取得更加辉煌的成就,为人类社会的发展和进步继续发挥着重要作用。
化学的发展历程是人类智慧与创新的结晶。
经过漫长的历史沉淀与不懈探索,化学从最初的炼金术逐渐发展成为一门系统的科学,为人类社会的进步做出了巨大贡献。
化学发展历史简介(两篇)2024

化学发展历史简介(二)引言概述:化学作为一门自然科学,在人类社会发展中起到了重要的作用。
随着时间的推移,化学逐渐发展成为一个独立的学科,并产生出许多重要的理论和实践成果。
本文将继续介绍化学的发展历史,主要讨论了十九世纪至二十世纪初的重要事件和著名科学家的贡献。
正文内容:一、有机化学的兴起1.由于十九世纪初人们对化学的兴趣日益增加,有机化学开始成为关注的焦点。
2.法拉第、拜尔和贝克伦发现了有机化合物和无机化合物之间的差异,提出了“有机物只能由生命体生成”的观点。
3.通过以煤焦油为原料的化学合成,成功合成了乙醇、乙酸和乙醚等有机化合物。
4.魏格纳提出的有机化合物的结构理论为有机化学的发展奠定了基础。
二、元素周期表的发现1.门捷列夫经过长期的实验和观察,发现了元素周期表的规律。
2.门捷列夫将元素按照其原子量的大小排列,并发现了元素周期表中的周期性规律。
3.门捷列夫的元素周期表提供了对元素性质的新的认识,为化学家们进一步研究元素的特性和反应提供了方向。
三、原子结构理论的建立1.汤姆逊通过实验发现了电子,提出了“电子云”模型。
2.卢瑟福进行了金箔散射实验,发现了原子中有一个很小而带正电的核。
3.玻尔利用量子力学理论建立了氢原子结构的模型,并解释了光谱现象。
4.原子结构理论的建立为解释化学反应提供了基础,并推动了化学研究的进展。
四、量子力学的发展1.薛定谔提出了薛定谔方程,建立了量子力学的框架。
2.量子力学解释了粒子的双重性和波粒二象性。
3.波恩和海森堡提出了矩阵力学和统计力学的理论,推动了原子和分子物理学的发展。
4.量子力学的发展为化学的理论体系提供了坚实的基础,为化学实验和计算提供了新的方法和手段。
五、化学反应动力学研究的进展1.亚醛宾汉实验揭示了物质的影响速率和反应速率之间的关系。
2.埃尔哈特提出了酸碱催化反应动力学的概念,并提出了催化剂的活性中心理论。
3.亨利和伊凡斯提出了反应随机过程的理论,为研究化学反应的速率提供了新的方法。
化学发展简史

化学发展简史引言概述:化学作为一门自然科学,对人类社会的发展起到了重要的推动作用。
本文将从化学的起源、发展、重要理论和应用等方面,对化学发展的简史进行阐述。
正文内容:一、化学的起源1.1 古代化学的起源- 古代人类对火的利用和燃烧现象的观察- 早期金属冶炼的实践经验- 古希腊人对自然界四大元素的理论1.2 化学作为独立学科的确立- 17世纪的化学革命- 炼金术士向化学家的转变- 罗伯特·博义的化学元素概念二、化学的发展2.1 化学元素的发现和分类- 瑞典化学家门捷列夫的周期表- 元素的周期性和相对原子质量的发现- 化学家门捷列夫的贡献和其他化学家的补充2.2 化学反应和化学方程式- 麦尔斯定律的提出- 酸碱反应和氧化还原反应的研究- 化学方程式的编写和平衡2.3 物质的组成和结构- 原子结构的发现- 量子力学的发展和电子结构理论- 份子结构和化学键的研究三、重要理论和定律3.1 热力学和化学动力学- 热力学定律和反应热的研究- 化学反应速率和平衡的研究- 熵和自由能的概念3.2 量子力学和量子化学理论- 薛定谔方程的提出- 量子力学对原子和份子性质的解释- 量子化学计算方法的发展3.3 化学平衡和溶液理论- 平衡常数和化学平衡的研究- 溶液的浓度和溶解度的关系- 酸碱理论和pH值的概念四、化学的应用4.1 化学在工业生产中的应用- 化学反应的催化和控制- 合成材料和新材料的研发- 石油化工和化学工程的发展4.2 化学在医药和生物领域的应用- 药物的合成和药理学研究- 生物化学和份子生物学的发展- 基因工程和生物技术的应用4.3 化学在环境保护和可持续发展中的应用- 环境污染物的检测和管理- 可再生能源和清洁能源的研究- 环境友好型化学产品的开辟总结:化学作为一门自然科学,经历了从古代炼金术到现代化学的发展历程。
化学的起源可以追溯到古代,随着科学技术的进步,化学作为独立学科逐渐确立,并在不同领域取得了重要的成果。
化学发展历史简介

化学发展历史简介自从有了人类,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?一、火的认识和利用——人类第一个化学发现——人类文明的起点在几百万年以前,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。
火山爆发、雷电袭击、陨石落地、长期干旱都可能产生火。
人类的祖先在漫长的岁月中逐渐接触火并认识到:火可以带来光明、取暖御寒、烧烤食物、驱走野兽。
于是从野火中引来火种,并努力维持火种,使它为人类服务。
在中国元谋猿人遗址,发现了大量的炭屑和被火烧过的动物骨骼,距今可能有170多万年。
这是已知的人类最早的用火遗迹一。
在旧石器时期,用火已很普遍。
在中国周口店50万年前的猿人洞穴中,发现了很厚的灰层,灰层中有木炭、烧过的兽骨、熏黑的石块,这足以说明,它不是野火的迹象,而是北京猿人有意用火的遗迹。
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。
所以说,人类认识了火,支配了火,就为实现一系列化学变化提供了条件。
古代化学技术可以说是以学会用火为中心的,它是人类第一次开发除自身的体力即生物能以外的一种强大的自然能源而获得了改造自然的有利手段。
在原子能出现之前,含碳物质的燃烧一直是人们获取能量的基本途径,是人为地使各种天然物质发生化学变化,制备新材料等以满足人类生活需要的有效办法。
因此也可以说人类学会用火标志着化学史的发端。
后来,人们又学会了摩擦生火和钻木取火,钻木取火等取火方法的发明是人类历史上一件划时代的大事。
自从发明了人工取火,人类就得到了用火的自由。
火使人类可以实现许多有用物质的变化。
在熊熊的烈火中,可使粘土、砂土、瓷土烧制成可用的陶瓷和玻璃,也可使矿石放在火中烧炼出有用的金属,通过火也可使天然能源煤、石油、天然气得以利用。
化学发展简史

化学发展简史化学是一门研究物质的组成、性质、结构、转化和应用的科学。
它的发展历史可以追溯到古代的炼金术时期,经过了漫长而丰富多彩的发展过程。
本文将为您详细介绍化学发展的历史,包括重要的里程碑事件和贡献者,以及对人类社会的影响。
1. 古代炼金术时期(公元前3000年-公元17世纪)在古代,人们开始探索物质的性质和转化。
古埃及和古希腊的炼金术士试图将一种物质转变为另一种物质,寻求黄金的创造方法。
然而,炼金术的实践主要基于神奇主义和超自然的信念,缺乏科学的基础。
2. 化学革命时期(17世纪-18世纪)17世纪,化学开始从炼金术的迷信中解脱出来,成为一门独立的科学。
罗伯特·博义和约瑟夫·普里斯特利发现了氧气,揭示了燃烧的本质。
安托万·拉瓦锡提出了化学元素的概念,并系统地整理了化学元素表。
拉瓦锡还提出了化学反应中的质量守恒定律,奠定了化学反应定量研究的基础。
3. 原子理论和化学元素周期表(19世纪)19世纪初,约翰·道尔顿提出了原子理论,认为所有物质都由不可分割的小颗粒组成。
道尔顿的理论为化学提供了一个统一的框架,并解释了化学反应的本质。
随后,德米特里·门捷列夫提出了元素周期表,将化学元素按照其物理和化学性质进行了分类,为化学研究提供了重要的工具。
4. 有机化学和无机化学的发展(19世纪)19世纪,有机化学和无机化学逐渐分离成为两个独立的领域。
弗里德里希·凯库勒首先提出了有机化合物的结构理论,认为有机化合物是由碳原子构成的。
奥古斯特·凯库勒则发现了苯环结构,这个发现对有机化学的发展产生了深远的影响。
同时,无机化学也取得了重要的发展,例如道尔顿提出的化学元素的概念和门捷列夫的元素周期表。
5. 化学工业的兴起(19世纪末-20世纪初)19世纪末,化学工业开始兴起,以满足工业化生产的需求。
弗里茨·哈伯发现了合成氨的方法,开创了工业化学的新时代。
化学发展史简介

化学发展史简介概述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看越来越大的作用。
化学史大致分为: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,炼丹术士和炼金木士们,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,为求得荣华富责的黄金,开始了最早的化学实验。
记载、总结炼丹术的书藉,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耕,第一次有了“化学”这个名词。
英语的chemistry 起源于alchemy,即炼金术。
chemist至今还保留昔两个相关的含义: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。
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,即近代化学时期。
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,即现代化学时期。
化学发展简史

化学发展简史化学作为一门自然科学,研究物质的组成、性质、结构、变化规律及其与能量的关系。
它在人类历史上扮演着重要的角色,为人类社会的发展做出了巨大贡献。
本文将回顾化学的发展历程,从古代至今,介绍化学的里程碑事件和重要贡献。
1. 古代化学古代化学起源于公元前3000年的古埃及和古巴比伦。
古埃及人在金属冶炼、染料制备和防腐等方面有着丰富的经验。
古巴比伦人开辟了石油和天然气,用于照明和烹饪。
古希腊人提出了四元素理论,认为世界由地、水、气、火四种元素构成。
2. 中世纪与启蒙时代中世纪欧洲的化学主要受到阿拉伯科学家的影响,他们在药物、玻璃创造和农业方面做出了重要贡献。
启蒙时代,化学开始摆脱炼金术的束缚,逐渐发展成独立的科学领域。
罗伯特·博义和安托万·劳伦斯等科学家提出了氧气和酸的概念,开创了现代化学的先河。
3. 化学元素周期表的发现1869年,俄国化学家德米特里·门捷列夫提出了元素周期表的概念。
他按照元素的原子质量和性质将元素进行了分类,揭示了元素之间的周期性规律。
这一发现对化学研究产生了深远影响,为后来的元素发现和化学反应机理的研究奠定了基础。
4. 有机化学的崛起19世纪末,化学家弗里德里希·凯库勒成功地合成为了尿素,这标志着有机化学的崛起。
有机化学研究有机物的结构和性质,为药物、染料和塑料等领域的发展提供了基础。
20世纪初,化学家们发现了许多重要的有机化合物,如阿司匹林和尼龙等。
5. 原子结构的揭示20世纪初,英国物理学家尼尔斯·玻尔提出了原子的量子理论,解释了光谱现象。
随后,欧内斯特·卢瑟福发现了原子核,并提出了原子核模型。
1932年,詹姆斯·查德威克发现了中子,完善了原子结构理论。
这些发现推动了原子物理和化学的发展。
6. 化学工业的兴起19世纪末至20世纪初,化学工业迅速发展。
大规模生产化学品,如肥料、石油产品和化学纤维,推动了工业革命和经济繁荣。
化学发展简史

化学发展简史化学是一门研究物质组成、性质和变化的科学,它的发展历史可以追溯到古代。
本文将为您详细介绍化学发展的历程,从古代到现代,涵盖了重要的里程碑和突破。
1. 古代化学:古代化学主要集中在埃及、巴比伦、中国和印度等地。
在埃及,人们使用化学方法创造化妆品、药物和染料。
巴比伦人发明了炼金术,试图将普通金属转化为黄金。
中国古代的发明家陶弘景提出了“陶弘景炉”,用于炼制铁器。
印度的化学家阿拉伯达到了较高的水平,他们研究了酸碱盐和颜料的特性。
2. 17世纪的化学革命:17世纪是化学发展的重要时期,被称为化学革命。
这个时期有许多重要的科学家和发现。
罗伯特·波义耳提出了现代化学的基本概念,他将化学从炼金术中解放出来,强调实验和观察的重要性。
安东尼·冯·李文霍克发现了显微镜,并首次观察到了细胞和微生物。
罗伯特·哈克特发现了气体的存在,并提出了气体压力和容积之间的关系,奠定了气体定律的基础。
3. 化学元素的发现:18世纪和19世纪是化学元素发现的时期。
安托万·拉瓦锡提出了化学元素的概念,并发现了几个重要的元素,如氧、氢和氮。
亨利·卡文迪什发现了钾和钠,开创了金属元素的研究。
德米特里·门捷列夫发现了周期表,将元素按照一定的规律罗列。
4. 有机化学的发展:19世纪是有机化学的发展时期。
弗里德里希·凯库勒发现了有机化合物的结构和化学键,奠定了有机化学的基础。
奥古斯特·凯库勒发展了苯环理论,为有机化学的研究提供了重要的工具。
这个时期还发现了许多重要的有机化合物,如乙醇、醋酸和甲醛。
5. 化学反应动力学的研究:20世纪是化学反应动力学研究的时期。
化学家们开始研究化学反应的速率和机理。
斯文·奥斯特瓦尔德提出了反应速率方程,描述了反应速率与反应物浓度之间的关系。
皮埃尔·居里和玛丽·居里发现了放射性衰变和放射性元素,为核化学的研究打下了基础。
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化学:发现与创造的科学———国际化学百年发展启示*白春礼(中国科学院北京100864)*收稿日期:2011年1月5日摘要本文从化学百年来发现与创造的若干事例介绍了化学科学的发展,从对学科本身的发展,对其它学科的促进,特别是对近百年来人类社会物质文明进步的贡献出发,提出了化学发展给我们带来的重要启示;介绍了近年来中国化学的快速发展;提出了新时期面对能源、资源、材料、环境等重要挑战问题,化学应该如何创新和发展。
关键词化学,国际化学年,发现与创造,化学创新,绿色化学,可持续DOI:10.3969/j.issn.1000-3045.2011.01.001国际化学年International Year of Chemistry化学是研究物质的结构、性能和转化过程的科学,更是创造新物质、探索新应用的学科,它与数学、物理和生物等学科构成了自然科学的基础。
百年化学的发展表明,它在创造奇妙的新物质方面起到了核心作用,是开启物质世界中“取之不尽”的资源宝库的钥匙;同时,化学科学的发展与人类社会的发展同行,对于科学与社会的不断进步和人类物质生活质量的不断改善与提高,都发挥了无可替代的作用。
2008年12月30日,联合国第63届大会通过议案,将2011年作为联合国“国际化学年”,其主题是“我们的生活,我们的未来”,以纪念和表彰化学对于知识进步和经济发展做出的重要贡献(图1)。
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)表示,“国际化学年”将在全球范围内对化学科学的发展起到促进作用[1]。
我国近代化学发展虽晚于西方,但在百年的发展中也产生了一些有影响的工作,特别是经过近30年的发展,已进入世界化学大国的行列。
在强调科学发展、可持续发展的今天,化学家应关注更广、更深层次的化学问题,应更加注重低能耗、低排放直至零排放、资源的可再生和循环与综合利用、开发新型能源和绿色产品等一系列目标的实现。
我相信,化学作为一门“中心科学”,它的贡献应该而且必将会得到更加极致的体现。
1百年化学带来的启示回顾化学的发展历史,19世纪化学各种学说的提出推动了化学的继往开来,如中国科学院常务副院长白春礼院士国际化学年I n t e r n a t i o n a l Y e a r o f C h e m i s t r y1811年“分子”概念的引入成为整个化学的基础和发展源泉;1869年门捷列夫在批判和继承前人工作的基础上,发现元素周期率,把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系,对于化学和其他自然科学的发展起了重大指导作用。
因此,化学的理论与实验相互促进,推动了化学的发展。
近百年的化学也是如此,一方面化学的理论不断完善与发展,另一方面,在这些理论的指导下,化学家对组成分子的化学键本质、催化机理、分子间相互作用等的认识逐步系统和深入,以此为基础使得化学在发现与创造新物质的征程上更加如鱼得水,并逐步渗透到国民经济发展、人类生活改善以及国家安全保护的各个方面。
纵观百年来化学的发展,带给我们以下启示:1.1化学理论的建立与完善,推动了化学学科的发展20世纪,化学完整理论体系的建立促进了化学的日臻完善,特别是量子力学的发展给化学带来了新的生机。
早在1927年Heitler 和London 就运用量子力学研究了氢分子的电子结构,该工作宣告了量子化学这门新学科的诞生。
他们采用的价键理论强调通过量子力学来理解化学概念和规律,并成功地解释了Lweis 于1916年提出化学键的电子配对理论。
另外一种流行的量子化学方法是分子轨道理论,它认为电子在整个空间是离域的,可以方便地应用到各种复杂的体系。
密度泛函理论的提出促使量子化学方法获得了广泛应用,其具有里程碑意义。
密度泛函理论通过引入交换关联近似,能够以较小的计算量获得比较准确的计算结果。
随着理论框架与计算方法的不断发展,理论与计算化学现已渗透到化学的各个分支以及物理、生物、材料等学科。
从小分子反应到生物酶催化,从复杂体系结构表征到功能材料理论设计,理论与计算化学都发挥着不可或缺的作用。
迄今已有8位化学家因为在该领域的杰出贡献而获得了诺贝尔化学奖:鲍林的价键学说和杂化轨道理论(1954);莫利肯的分子轨道理论(1966);福井谦一的前线轨道理论、伍德沃德和霍夫曼的分子轨道对称守恒原理(1981);科恩的电子密度泛函理论、波普尔的量子化学计算方法(1998)。
1.2化学是带来重大发明创造的中心科学、赋予人们能力的科学,是打开物质世界的钥匙作为自然科学的一个分支,化学有别于其他自然科学的是可以制造奇妙的物质。
化学发展的基础是合成化学,在过去的一个世纪,新分子和化合物的数目从几十万种增加到几千万种以上,成为“取之不尽”的资源宝库。
以手性化合物为例,手性是自然界的基本属性,手性化合物对映体的分子量、分子结构相同,但如果空间排列形式不同,其性质可截然不同(图2)。
上世纪50年代末60年代初,“反应停(沙利度胺)”悲剧促进了人们对手性药物的深入研究与高效开发。
2001年诺贝尔化学奖就授予了分子手性催化领域的三位杰出科学家威廉·诺尔斯(William S.Knowles )、野依良治(RyojiNoyori )和巴里·夏普莱斯(K.Barry图12011年国际化学年图徽化学:发现与创造的科学———国际化学百年发展启示Sharpless),他们的重要贡献就在于开发出可以催化重要反应的分子,从而能保证只获得手性分子的一种镜像形态。
这种催化剂分子本身也是一种手性分子,只需一个这样的催化剂分子,往往就可以产生数百万个具有所需镜像形态的分子。
瑞典皇家科学院评价说,三位获奖者为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。
现在,像抗生素、消炎药和心脏病药物等许多药物,都是根据他们的研究成果制造出来的。
目前世界上使用的药物总数约为1900种,其中手性药物占50%以上,在临床常用的200种药物中,手性药物多达110余种。
同时,正在开发的药物中2/3以上是手性的。
现在世界上手性药物销售以每年大于15%的速度增长,我国的手性药物市场更超过千亿元。
因此,国际上手性和手性药物研究正方兴未艾,过去30年中手性科学取得的巨大进展更将推动这一研究领域的蓬勃发展。
1.3化学支撑了人类社会的可持续发展化学在百年的发展中,对推动人类社会的可持续发展起到了核心作用。
20世纪初,德国物理化学家弗里茨·哈伯发明的“哈伯法”合成氨方法功不可没,其结束了人类完全依靠天然氮肥的历史,将人类从饥饿中拯救出来。
20世纪80年代初,穿“的确良”是当时一大时尚。
现在,从棉花和竹子等生物质资源中提取的纤维素纤维,因其具有良好的皮肤接触性、穿着舒适性、生理安全性、吸湿性和易整理性而得到广泛应用。
20世纪50年代,合成染料的逐步应用使我们的生活更加多姿多彩。
随着有机合成理论和技术的发展,人们对药物分子改造的设想也得以实现,使得合成药物成为人们应用的主要药品。
现在,化学已为新能源、新材料的研究,乃至信息、医药、资源和环境等方面的发展提供了物质基础和技术保障。
以能源领域为例,1901年美国德克萨斯的斯平德勒托普(Spindletop)油田的发现,使得石油在20世纪50年代开始逐步超过煤成为主要燃料来源。
由原油中分离出不同化学馏分的炼油技术在不断地改进,最初采用的是简单的常压蒸馏,后来采用减压蒸馏,再后来发展为高温裂解,直至现在采用的催化裂解。
现在在汽车行业,人们采用在汽油中添加少量的化学物质(醇类、醚类)来提高辛烷值、改善汽油的性能和降低发动机的磨损以延长其寿命,可以说化学的作用得到了最有力的证明;包括核电在内的和平利用核技术,始于1951年美国的和平原子能计划。
自此,化学在包括生产用于反应堆的核燃料和用于调节放射性衰变产生的中子流的控制棒、用过的燃料棒的再加工、核废料处理、环境保护和减少核辐射的伤害在内的整个核技术中发挥了不可替代的作用[2];短短200年,电池成为人类生活不可或缺的宝物,从铅酸蓄电池到锌锰电池、镍镉电池、镍氢电池,再到锂离子电池,化学的身影无处不在(图3)。
1889年化学家提出了燃料电池的概念,1965年和1966年将改进的培根图2第一个通过手性催化方法合成的手性药物:L-多巴D-多巴没有治疗效果L-多巴(治疗帕金森病)国际化学年I n t e r n a t i o n a l Y e a r o f C h e m i s t r y氢氧燃料电池应用于双子星座和阿波罗飞船,使人们对燃料电池的兴趣达到顶点,20世纪90年代,实现燃料技术上的真正突破,使得燃料电池进入了应用阶段。
当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约经济社会发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。
1839年科学家发现了光伏效应,1954年生产出第一个硅基太阳能电池,1977年第一个非晶硅太阳能电池问世,20世纪90年代世界太阳能电池年产量稳步增长,2007年,特拉华大学“超高效太阳能电池”转换效率达到42.8%,这一系列里程碑式的进展为人类未来大规模利用太阳能提供了极大的信心,使得太阳能电池这一近乎无限的能源体系有望成为未来重要的能量来源。
在材料领域,化学像一面魔术镜,将一百多种元素巧妙地结合,组成了美丽神奇的材料世界,成为支持经济社会可持续发展的基石。
例如公路在任何天气情况下的长期使用中,要保持外表结构不产生明显的破坏,其关键是混凝土密封剂和沥青的质量,而作为粘合添加剂使用的高分子聚合物可大大增强沥青路面的性能,如加入苯乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物(SBS )能避免路面形成车辙和开裂;20世纪70年代能源危机后,为了提高燃油效率,人们开始寻找能替代金属且重量轻的材料。
化学的成就使汽车的某些部件从金属向塑料或新型高性能材料演变,从而使减轻汽车重量成为现实。
在汽车设计中现已得到广泛应用的有:注塑成型车体、热塑性塑料保险杠、易着色和在紫外线下稳定的聚丙烯纤维,以及特殊的油漆、涂料和粘合剂等;天然橡胶产品出现于19世纪初期,但由于它在炎热天气下会变软,而在寒冷天气下又会变脆,其实用性有缺欠。
1839年发明的天然橡胶硫化技术解决了这一问题,通过加入化学促进剂和稳定剂而得到改善的这一基本方法现仍在使用;从20世纪20年代早期试验火箭的首次发射,到50年代的通信卫星,再到80年代的可重复使用的航天飞机,人类在探索太空方面取得了骄人的业绩。
成功的太空遨游有赖于具有足以克服地球引力的大推力高速火箭,其升空的基本原理是将推进剂的化学能转变成推进力。
飞机的设计是从木头和纤维到复杂的工程材料的演变过程,在这一过程中,化学技术提供了符合设计要求的材料。
研制出来的铝、钛合金为飞机制造提供了强度高、重量轻、耐高温和耐腐蚀的材料[2]。