優(yōu)選答案一、化學(xué)的前奏

1．人類文明的起點——火的利用
在幾百萬年以前，人類過著極其簡單的原始生活，靠狩獵為生，吃
的是生肉和野果。根據(jù)考古學(xué)家的考證，至少在距今50
萬年以前，可以
找到人類用火的證據(jù)，即北京周口店北京猿人生活過的地方發(fā)現(xiàn)了經(jīng)火
燒過的動物骨骼化石。

有了火，原始人從此告別了茹毛飲血的生活。吃了熟食后人類增進
了健康，智力也有所發(fā)展，提高了生存能力。

后來，人們又學(xué)會了摩擦生火和鉆木取火，這樣，火就可以隨身攜
帶了。于是，人們不再是火種的看管者，而成了能夠駕馭火的造火者。

火是人類用來發(fā)明工具和創(chuàng)造財富的武器，利用火能夠產(chǎn)生各種各
樣化學(xué)反應(yīng)這個特點，人類開始了制陶、冶金、釀造等工藝，進入了廣
闊的生產(chǎn)、生活天地。


2．歷史悠久的工藝——制陶
陶器是什么時候產(chǎn)生的，已很難考證。對陶器的由來，說法不一，
有人推測：人類最原始的生活用容器是用樹枝編成的，為了使它耐火和
致密無縫，往往在容器的內(nèi)外抹上一層粘土。這些容器在使用過程中，
偶爾會被火燒著，其中的樹枝都被燒掉了，但粘土不會著火，不但仍舊
保留下來，而且變得更堅硬，比火燒前更好用。這一偶然事件卻給人們
很大啟發(fā)。后來，人們干脆不再用樹枝做骨架，開始有意識地將粘土搗
碎，用水調(diào)和，揉捏到很軟的程度，再塑造成各種形狀，放在太陽光底
下曬干，最后架在篝火上燒制成最初的陶器。

大約距今
1
萬年以前，中國開始出現(xiàn)燒制陶器的窯，成為最早生產(chǎn)
陶器的國家。陶器的發(fā)明，在制造技木上是一個重大的突破。制陶過程
改變了粘土的性質(zhì)，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣(gài)、

氧化鎂(měi)等在燒制過程中發(fā)生了一系列的化學(xué)變化，使陶器具備了防
水耐用的優(yōu)良性質(zhì)。因此陶器不但有新的技術(shù)意義，而且有新的經(jīng)濟意
又。它使人們處理食物時增添了蒸煮的辦法，陶制的紡輪、陶刀、陶挫
等工具也在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，同時陶制儲存器可以使谷物和水
便于存放。因此，陶器很快成為人類生活和生產(chǎn)的必需品，特別是定居
下來從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人們更是離不開陶器。

3．冶金化學(xué)的興起

在新石器時代后期，人類開始使用金屬代替石器制造工具。使用得
最多的是紅銅。但這種天然資源畢竟有限，于是，產(chǎn)生了從礦石冶煉金
屬的冶金學(xué)。最先冶煉的是銅礦，約公元前3800
年，伊朗就開始將銅礦
石(孔雀石)和木炭混合在一起加熱，得到了金屬銅。純銅的質(zhì)地比較軟，
用它制造的工具和兵器的質(zhì)量都不夠好。在此基礎(chǔ)上改進后，便出現(xiàn)了

青銅器。

到了公元前3000～前2500
年，除了冶煉銅以外，又煉出了錫(xī)
和鉛(qiān)兩種金屬。往純銅中摻入錫，可使銅的熔點降低到800℃左
右，這樣一來，鑄造起來就比較容易了。銅和錫的合金稱為青銅(有時也
含有鉛)，它的硬度高，適合制造生產(chǎn)工具。青銅做的兵器，硬而鋒利，
青銅做的生產(chǎn)工具也遠比紅銅好，還出現(xiàn)了青銅鑄造的銅幣。中國在鑄
造青銅器上有過很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一種禮
器，是世界上最大的出土青銅器。又如戰(zhàn)國時的編鐘，稱得上古代在音
樂上的偉大創(chuàng)造。因此，青銅器的出現(xiàn)，推動了當時農(nóng)業(yè)、兵器、金融、
藝術(shù)等方面的發(fā)展，把社會文明向前推進了一步。

世界上最早煉鐵和使用鐵的國家是中國、埃及和印度，中國在春秋
時代晚期(公元前
6
世紀)已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時候用木炭煉
鐵，木炭不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵還原為金屬
鐵。鐵被廣泛用于制造犁鏵、鐵■(一種鋤草工具)、鐵錛等農(nóng)具以及鐵
鼎等器物，當然也用于制造兵器。到了公元前8～前
7
世紀，歐洲等才相
繼進入了鐵器時代。由于鐵比青銅更堅硬，煉鐵的原料也遠比銅礦豐富，
在絕大部分地方，鐵器代替了青銅器。

4．中國的重大貢獻——火藥和造紙
黑火藥是中國古代四大發(fā)明之一。為什么要把它叫做“黑火藥”呢？
這還要從它所用的原料談起。火藥的三種原料是硫磺、硝(xiāo)石和木
炭。木炭是黑色的，因此，制成的火藥也是黑色的，叫黑火藥?；鹚幍?br />性質(zhì)是容易著火，因此可以和火聯(lián)系起來，但是這個“藥”字又怎樣理
解呢？原來，硫磺和硝石在古代都是治病用的藥，因此，黑火藥便可理
解為黑色的會著火的藥。

火藥的發(fā)明與中國西漢時期的煉丹術(shù)有關(guān)，煉丹的目的是尋求長生
不老的藥，在煉丹的原料中，就有硫磺和硝石。煉丹的方法是把硫磺和
硝石放在煉丹爐中，長時間地用火煉制。在許多次煉丹過程中，曾出現(xiàn)
過一次又一次地著火和爆炸現(xiàn)象，經(jīng)過這樣多次試驗終于找到了配制火
藥的方法。

黑火藥發(fā)明以后就與煉丹脫離了關(guān)系，一直被用在軍事上。古代人
打仗，近距離時用刀槍，遠距離時用弓箭。有了黑火藥以后，從宋朝開
始，便出現(xiàn)了各種新式武器，例如用弓發(fā)射的火藥包。火藥包有火球和

火蒺藜兩種，用火將藥線點著，把火藥包拋出去，利用燃燒和爆炸殺傷
對方。

大約在公元
8
世紀，中國的煉丹術(shù)傳到了阿拉伯，火藥的配制方法
也傳了過去，后來又傳到了歐洲。這樣，中國的火藥成了現(xiàn)代炸藥的“老
祖宗”。這是中國的偉大發(fā)明之一。

紙是人類保存知識和傳播文化的工具，是中華民族對人類文明的重
大貢獻。在使用植物纖維制造的紙以前，中國古代傳播文字的方法主要
有：在甲骨(烏龜?shù)母辜缀团９?上刻字，即所謂的甲骨文；甲骨數(shù)量有
限，后來改在竹簡或木簡上刻字。可是，孔子寫的《論語》所用的竹簡
之多，份量之重是可想而知的；另外，用絲織成帛(bó)，也可以用來寫
字，但大量生產(chǎn)帛卻是難以做到的。最后才有了用植物纖維制造的紙，
一直流傳到今天。

1957
年
5
月，中國考古工作者在陜西省西安市灞(bà)橋的一座古代
墓葬中發(fā)現(xiàn)一些米黃色的古紙。經(jīng)鑒定這種紙主要由大麻纖維制造，其
年代不會晚于漢武帝(公元前156～公元前87
年)，這是現(xiàn)存的世界上最
早的植物纖維紙。

提起紙的發(fā)明，人們都會想起蔡倫。他是漢和帝時的中常侍。他看
到當時寫字用的竹簡太笨重，便總結(jié)了前人造紙的經(jīng)驗，帶領(lǐng)工匠用樹
皮、麻頭、破布、破魚網(wǎng)等做原料，先把它們剪碎或切斷，放在水里長
時間浸泡，再搗爛成為漿狀物，然后在席子上攤成薄片，放在太陽底下
曬干，便制成了紙。它質(zhì)薄體輕，適合寫字，很受歡迎。

造紙是一個極其復(fù)雜的化學(xué)工藝，它是廣大勞動人民智慧的產(chǎn)物。
實際上，蔡倫之前已經(jīng)有紙了，因此，蔡倫只能算是造紙工藝的改良者。

5．煉丹術(shù)與煉金術(shù)
當封建社會發(fā)展到一定的階段，生產(chǎn)力有了較大提高的時候，統(tǒng)治
階級對物質(zhì)享受的要求也越來越高，皇帝和貴族自然而然地產(chǎn)生了兩種
奢望：第一是希望掌握更多的財富，供他們享樂；第二，當他們有了巨
大的財富以后，總希望永遠享用下去。于是，便有了長生不老的愿望。
例如，秦始皇統(tǒng)一中國以后，便迫不及待地尋求長生不老藥，不但讓徐
福等人出海尋找，還召集了一大幫方士(煉丹家)日日夜夜為他煉制丹砂
——長生不老藥。

煉金家想要點石成金(即用人工方法制造金銀)。他們認為，可以通
過某種手段把銅、鉛、錫、鐵等賤金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻?、銀等貴金屬。像希臘
的煉金家就把銅、鉛、錫、鐵熔化成一種合金，然后把它放入多硫化鈣
溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一層硫化錫，它的顏色酷似黃
金(現(xiàn)在，金黃色的硫化錫被稱為金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。
這祥，煉金家主觀地認為“黃金”已經(jīng)煉成了。實際上，這種僅從表面

顏色而不從本質(zhì)來判斷物質(zhì)變化的方法，是自欺欺人。他們從未達到過
“點石成金”的目的。

虔誠的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達到，但是他們辛勤的勞動
并沒有完全白費。他們長年累月置身在被毒氣、煙塵籠罩的簡陋的“化
學(xué)實驗室”中，應(yīng)該說是第一批專心致志地探索化學(xué)科學(xué)奧秘的“化學(xué)
家”。他們?yōu)榛瘜W(xué)學(xué)科的建立積累了相當豐富的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)，甚
至總結(jié)出一些化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律。例如中國煉丹家葛洪從煉丹實踐中提
出：“丹砂(硫化汞)燒之成水銀，積變(把硫和水銀二者放在一起)又還
成(交成)丹砂?！边@是一種化學(xué)變化規(guī)律的總結(jié)，即“物質(zhì)之間可以用
人工的方法互相轉(zhuǎn)變”。

煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學(xué)實驗，必定需要
大批實驗器具，于是，他們發(fā)明了蒸餾器、熔化爐、加熱鍋、燒杯及過
濾裝置等。他們還根據(jù)當時的需要，制造出很多化學(xué)藥劑、有用的合金
或治病的藥，其中很多都是今天常用的酸、堿和鹽。為了把試驗的方法
和經(jīng)過記錄下來，他們還創(chuàng)造了許多技術(shù)名詞，寫下了許多著作。正是
這些理論、化學(xué)實驗方法、化學(xué)儀器以及煉丹、煉金著作，開挖了化學(xué)
這門科學(xué)的先河。

從這些史實可見，煉丹家和煉金家對化學(xué)的興起和發(fā)展是有功績
的，后世之人決不能因為他們“追求長生不老和點石成金”而嘲弄他們，
應(yīng)該把他們敬為開拓化學(xué)科學(xué)的先驅(qū)。因此，在英語中化學(xué)家(chemist)
與煉金家(alchemist)兩個名詞極為相近，其真正的含義是“化學(xué)源于煉
金術(shù)”。

二、創(chuàng)建近代化學(xué)理論

——探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)

世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，但是，物質(zhì)又是由什么組成的呢？最早嘗試
解答這個問題的是我國商朝末年的西伯昌(約公元前1140
年)，他認為：
“易有太極，易生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦?！币躁庩柊素詠斫?br />釋物質(zhì)的組成。

約公元前1400
年，西方的自然哲學(xué)提出了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的思想。希臘的
泰立斯認為水是萬物之母；黑拉克里特斯認為，萬物是由火生成的；亞
里士多德在《發(fā)生和消滅》一書中論證物質(zhì)構(gòu)造時，以四種“原性”作
為自然界最原始的性質(zhì)，它們是熱、冷、干、濕，把它們成對地組合起
來，便形成了四種“元素”，即火、氣、水、土，然后構(gòu)成了各種物質(zhì)。

上面這些論證都未能觸及物質(zhì)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。在化學(xué)發(fā)展的歷史上，
是英國的波義耳第一次給元素下了一個明確的定義。他指出：“元素是

構(gòu)成物質(zhì)的基本，它可以與其他元素相結(jié)合，形成化合物。但是，如果
把元素從化合物中分離出來以后，它便不能再被分解為任何比它更簡單
的東西了?！?br />
波義耳還主張，不應(yīng)該單純把化學(xué)看作是一種制造金屬、藥物等從
事工藝的經(jīng)驗性技藝，而應(yīng)把它看成一門科學(xué)。因此，波義耳被認為是
將化學(xué)確立為科學(xué)的人。

人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識是永無止境的，物質(zhì)是由元素構(gòu)成的，那么，
元素又是由什么構(gòu)成的呢？1803
年，英國化學(xué)家道爾頓創(chuàng)立的原子學(xué)說
進一步解答了這個問題。

原子學(xué)說的主要內(nèi)容有三點：1．一切元素都是由不能再分割和不能
毀滅的微粒所組成，這種微粒稱為原子；2．同一種元素的原子的性質(zhì)和
質(zhì)量都相同，不同元素的原子的性質(zhì)和質(zhì)量不同；3．一定數(shù)目的兩種不
同元素化合以后，便形成化合物。

原子學(xué)說成功地解釋了不少化學(xué)現(xiàn)象。隨后意大利化學(xué)家阿佛加德
羅又于1811
年提出了分子學(xué)說，進一步補充和發(fā)展了道爾頓的原子學(xué)
說。他認為，許多物質(zhì)往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式
存在，例如氧氣是以兩個氧原子組成的氧分子，而化合物實際上都是分
子。從此以后，化學(xué)由宏觀進入到微觀的層次，使化學(xué)研究建立在原子
和分子水平的基礎(chǔ)上。

三、現(xiàn)代化學(xué)的興起

19
世紀末，物理學(xué)上出現(xiàn)了三大發(fā)現(xiàn)，即
X
射線、放射性和電子。
這些新發(fā)現(xiàn)猛烈地沖擊了道爾頓關(guān)于原子不可分割的觀念，從而打開了
原子和原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大門，揭露了微觀世界中更深層次的奧秘。

熱力學(xué)等物理學(xué)理論引入化學(xué)以后，利用化學(xué)平衡和反應(yīng)速度的概
念，可以判斷化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向和條件，從而開始建立了物理
化學(xué)，把化學(xué)從理論上提高到了一個新的水平。

在量子力學(xué)建立的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的化學(xué)鍵(分子中原子之間的結(jié)
合力)理論，使人類進一步了解了分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，大大地促進了
化學(xué)與材料科學(xué)的聯(lián)系，為發(fā)展材料科學(xué)提供了理論依據(jù)。

化學(xué)與社會的關(guān)系也日益密切。化學(xué)家們運用化學(xué)的觀點來觀察和
思考社會問題，用化學(xué)的知識來分析和解決社會問題，例如能源危機、
糧食問題、環(huán)境污染等。

化學(xué)與其他學(xué)科的相互交叉與滲透，產(chǎn)生了很多邊緣學(xué)科，如生物
化學(xué)、地球化學(xué)、宇宙化學(xué)、海洋化學(xué)、大氣化學(xué)等等，使得生物、電
子、航天、激光、地質(zhì)、海洋等科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展。

化學(xué)也為人類的衣、食、住、行提供了數(shù)不清的物質(zhì)保證，在改善

人民生活，提高人類的健康水平方面作出了應(yīng)有的貢獻。

現(xiàn)代化學(xué)的興起使化學(xué)從無機化學(xué)和有機化學(xué)的基礎(chǔ)上，發(fā)展成為
多分支學(xué)科的科學(xué)，開始建立了以無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物
理化學(xué)和高分子化學(xué)為分支學(xué)科的化學(xué)學(xué)科?；瘜W(xué)家這位“分子建筑師”
將運用善變之手，為全人類創(chuàng)造今日之大廈、明日之環(huán)宇。

2．元素發(fā)現(xiàn)史上的兩次奇跡及科學(xué)方法研究
陜西省渭南師范?？茖W(xué)?；瘜W(xué)系張文根

化學(xué)發(fā)展史上，從個人發(fā)現(xiàn)新元素的數(shù)量方面講，出現(xiàn)過兩次奇跡。
值得研究的是，兩次奇跡基本上都采用了類似的科學(xué)研究方法。

1．戴維與新元素的發(fā)現(xiàn)
英國化學(xué)家戴維(H·Davy，1778～1829)出生于木刻匠家庭，從小就
喜愛化學(xué)實驗。他曾用自己的身體試驗氧化亞氮(笑氣)氣體的毒性，發(fā)
現(xiàn)其麻醉性，使醫(yī)學(xué)外科手術(shù)發(fā)生了重大改途；他還發(fā)明了安全礦燈，
解決了因火焰引起的瓦斯爆炸，對19
世紀歐洲煤礦的安全開采做出了有
益的貢獻。但是，他一生最輝煌的成就莫過于新元素的發(fā)現(xiàn)。

1799
年，意大利物理學(xué)家伏特(A·Volta)發(fā)現(xiàn)了金屬活動順序，并
應(yīng)用其發(fā)明了伏特電池。次年，英國化學(xué)家尼科爾森(W．Nicholson)和
卡里斯爾(A·Carlisle)利用伏特電池成功地分解了水。從此，電在化學(xué)
研究中的應(yīng)用引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。

1806
年，戴維對前人有關(guān)電的研究進行了總結(jié)，預(yù)言這種手段除可
以把水分解為氫氣和氧氣外，還可能分解其他物質(zhì)，這一科學(xué)思想使他
把電與物質(zhì)組成聯(lián)系起來，從而導(dǎo)致了一系列新元素的發(fā)現(xiàn)。

1777
年之前，對于堿類和堿土類物質(zhì)的化學(xué)成分，人們普遍認為具
有元素性質(zhì)，是不能再分解的。法國化學(xué)家拉瓦錫(A·L·Lavoisier)創(chuàng)
立氧化理論之后，則認為這兩類物質(zhì)都可能是氧化物。1807
年，戴維決
心用實驗來證實拉瓦錫的見解，同時也想驗證一下自己預(yù)言的正確性。

最初他用苛性鉀或苛性鈉的飽和溶液實驗，發(fā)現(xiàn)堿沒有變化，只和
水電解結(jié)果一樣。通過分析，他認為應(yīng)該排除水這個干擾因素。于是改
用熔融苛性鉀，結(jié)果發(fā)現(xiàn)陰極白金絲周圍出現(xiàn)了燃燒更旺的火焰，說明
由于加熱溫度過高，分解出的產(chǎn)物立刻又被燃燒了。后來他換用碳酸鉀
并通以強電流，但陰極上出現(xiàn)的金屬顆粒還是很快被燒掉了。最后，他
總結(jié)教訓(xùn)，在密閉坩堝內(nèi)電解熔融苛性鉀，終于拿到了一種銀白色金屬，
并進行性質(zhì)實驗，發(fā)現(xiàn)在水中能劇烈反應(yīng)，出現(xiàn)淡紫色火焰，顯然是該
金屬與水作用放出氫氣的結(jié)果。山此，戴維判斷這是一種新金屬，取名
為鉀。不久，他又從苛性蘇打中電解出了金屬鈉。次年，用同樣方法，

他從苦土(MgO)、石灰、菱鍶礦(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分別又發(fā)現(xiàn)了
新元素鎂、鈣、鍶和鋇。