⑴ 化工的近代化工
1920年美国用生产,这是大规模发展石油化工的开端.1939年美国标准油公司开发了临氢催化重整过程,这成为芳烃的重要来源.1941年美国建成第一套以为原料用制乙烯的装置.在第二次世界大战以后,由于化工产品市场不断扩大,石油可提供大量廉价有机化工原料,同时由于化工生产技术的发展,逐步形成石油化工.甚至不产石油的地区,如西欧,日本等也以原油为原料,发展石油化工.同一原料或同一产品,各化工企业却有不同的工艺路线或不同催化剂.由于基本有机原料及高分子材料单体都以石油化工为原料,所以人们以乙烯的产量作为衡量有机化工的标志.80年代,90%以上的有机化工产品,来自石油化工.例如,等,过去以电石乙炔为原料,这时改用氧氯化法以乙烯生产氯乙烯,用丙烯氨氧化(见)法以生产丙烯腈.1951年,以天然气为原料,用蒸汽转化法得到一氧化碳及氢,使得到重视。
石油化工是20世纪20年代兴起的以石油为原料的化学工业。起源于美国。初期依附于石油炼制工业,后来逐步形成一个独立的工业体系。第二次世界大战前后,迅速发展,50年代在欧洲继起,60年代又进一步扩大到日本及世界各国,使世界化学工业的生产结构和原料体系发生了重大变化,很多化学品的生产从以煤为原料转移到以石油和天然气为原料,石油化学工业的新工艺、新产品不断出现。70年代初,美国石油化工生产的各种石油化学产品,多达数千种,当前石油化工已成为各工业国家的重要基干工业。
初创时期:随着石油炼制工业的兴起,产生了越来越多的炼厂气。1917年美国C.埃利斯用炼厂气中的丙烯合成了异丙醇。1920年,美国新泽西标准油公司采用此法进行工业生产。这是第一个石油化学品,它标志着石油化工发展的开始。1919年联合碳化物公司研究了乙烷、丙烷裂解制乙烯的方法,随后林德空气产品公司实现了从裂解气中分离乙烯,并用乙烯加工成化学产品。1923年,联合碳化物公司在西弗吉尼亚州的查尔斯顿建立了第一个以裂解乙烯为原料的石油化工厂。在20~30年代,美国石油化学工业,主要利用单烯烃生产化学品。如丙烯水合制异丙醇、再脱氢制丙酮,次氯酸法乙烯制环氧乙烷,丙烯制环氧丙烷等。20年代,H.施陶丁格创立了高分子化合物概念;W.H.卡罗瑟斯发现了缩聚法制聚酰胺后,杜邦公司1940年开始将聚酰胺纤维(尼龙)投入市场。表面活性剂烷基硫酸伯醇酯出现。这些原来由煤和农副产品生产的新产品,大大刺激了石油化工的发展,同时为这些领域转向石油原料创造了新的技术条件。这时,石油炼制工业也有新的发展。1936年催化裂化技术的开发,为石油化工提供了更多低分子烯烃原料。这些发展使美国的乙烯消费量由1930年的14kt增加到1940年的120kt。
战时的推动:第二次世界大战前夕至40年代末,美国石油化工在芳烃产品生产及合成橡胶等高分子材料方面取得了很大进展。战争对橡胶的需要,促使丁苯、丁腈等合成橡胶生产技术的迅速发展。1941年陶氏化学公司从烃类裂解产物中分离出丁二烯作为合成橡胶的单体;1943年,又建立了丁烯催化脱氢制丁二烯的大型生产装置。1945年美国合成橡胶的产量达到 670kt。为了满足战时对梯恩梯炸药(即TNT)原料 (甲苯)的大量需求,1941年美国研究成功由石油轻质馏分催化重整制取芳烃的新工艺,开辟了苯、甲苯和二甲苯等重要芳烃的新来源(在此以前,芳烃主要来自煤的焦化过程)。当时,由催化重整生产的甲苯占全美国所需甲苯总量的一半以上。1943年,美国杜邦公司和联合碳化物公司应用英国卜内门化学工业公司的技术建设成聚乙烯厂;1946年美国壳牌化学公司开始用高温氧化法生产氯丙烯系列产品;1948年,美国标准油公司移植德国技术用氢甲酰化法(见羰基合成)生产八碳醇;1949年,乙烯直接法合成酒精投产。石油化工的不断发展,使美国在1950年的乙烯产量增至680kt,重要产品品种超过100种,石油化工产品占有机化工产品的60%(1940年仅占5%)。
蓬勃发展: 50年代起,世界经济由战后恢复转入发展时期。合成橡胶、塑料、合成纤维等材料的迅速发展,使石油化工在欧洲、日本及世界其他地区受到广泛的重视。在发展高分子化工方面,欧洲在50年代开发成功一些关键性的新技术,如1953年联邦德国化学家K.齐格勒研究成功了低压法生产聚乙烯的新型催化剂体系,并迅速投入了工业生产;1955年卜内门化学工业公司建成了大型聚酯纤维生产厂;1954年意大利化学家G.纳塔进一步发展了齐格勒催化剂,合成了立体等规聚丙烯,并于1957年投入工业生产。其他方面也有很大的发展,1957年美国俄亥俄标准油公司成功开发了丙烯氨化氧化生产丙烯腈的催化剂,并于1960年投入生产;1957年乙烯直接氧化制乙醛的方法取得成功,并于1960年建成大型生产厂。进入60年代,先后投入生产的还有乙烯氧化制醋酸乙烯酯,乙烯氧氯化制氯乙烯等重要化工产品。石油化工新工艺技术的不断开发成功,使传统上以电石乙炔为起始原料的大宗产品,先后转到石油化工的原料路线上。在此期间,日本、苏联也都开始建设石油化学工业。日本发展较快,仅十多年时间,其石油化工生产技术已达到国际先进水平。苏联在合成橡胶、合成氨、石油蛋白等生产上,有突出成就。
石油化工新技术特别是合成材料方面的成就,使生产上对原料的需求量猛增,推动了烃类裂解和裂解气分离技术的迅速发展。在此期间,围绕各种类型的裂解方法开展了广泛的探索工作,开发了多种管式裂解炉和多种裂解气分离流程,使产品乙烯收率大大提高、能耗下降。西欧各国与日本,由于石油和天然气资源贫乏,裂解原料采用了价格低廉并易于运输的中东石脑油,以此为基础,建立了大型乙烯生产装置,大踏步地走上发展石油化工的道路。至此,石油化工的生产规模大幅度扩大。作为石油化工代表产品的乙烯,1980年全世界产量达到35.8Mt,创历史最高水平。1960年以后,有机合成原料自煤转向石油和天然气的速度加快(见表)。
新阶段: 70年代,国际石油价格发生了两次大幅度上涨,乙烯原料价格骤升,产品生产成本增加,石油化工面临巨大冲击。美国、日本和西欧地区主要乙烯生产国,纷纷采取措施:如关闭部分生产装置,适当降低装置开工率,节约生产能耗,开展副产品综合利用,进行深度加与此同时,世界石油化工的格局也有了新的变化。全世界大约有1000个石油化工联合企业,所用原料油约占原油总产量的8.4%,用气约占天然气总量的10%,这些企业大多为少数跨国起变化,油、气资源丰富的发展中国家正在更多地建设起
用,获得极大的发展,成为新的材料工业.作为战略物质的天然橡胶产于热带,受阻于海运开发了顺丁,丁基,氯丁,丁腈,异戊,乙丙等多种合成橡胶,各有不同的特性和用途.方面,1937年美国 成功地合成尼龙66(见),用熔融法纺丝,因其有较好的强度,用作降落伞及轮胎用.以后涤纶,维尼纶,腈纶等陆续投产,也因为有石油化工为其原料保证,逐渐占有天然纤维和人造纤维大部分市场.塑料方面,继酚醛树脂后,又生产了,醇酸树脂等热固性树脂.30年代后,品种不断出现,如迄今仍为塑料中的大品种,为当时优异的绝缘材料,1939年高压用于海底电缆及雷达,低压聚乙烯,等规聚丙烯的开发成功,为民用塑料开辟广泛的用途,这是齐格勒-纳塔催化剂为高分子化工所作出的一个极大贡献.这一时期还出现耐高温,抗腐蚀的材料,如,,其中聚四氟乙烯有塑料王之称.第二次世界大战后,一些也陆续用于汽车工业,还作为建筑材料,包装材料等,并逐渐成为塑料的大品种。 精细化学工业是生产精细化学品工业的通称,简称“精细化工”。精细化学品的含义,国外迄今仍在讨论中。凡具有以下特点的化工产品通称为精细化学品,即:
1.品种多
2.产量小,大多以间歇方式生产;
3.具有功能性或最终使用性;
4.许多为复配性产品,配方等技术决定产品性能;
5.产品质量要求高;
6.商品性强,多数以商品名销售;
7.技术密集高,要求不断进行新产品的技术开发和应用技术的研究,重视技术服务;
8.设备投
9.附加价值率高等。
精细化工包括的范围,各国也不甚一致,大体可归纳为:医药、农药、合成染料、有机化工、无机化工、涂料、香料与香精、化妆品与盥洗卫生品、肥皂与合成洗涤剂、表面活性剂、印刷油墨及其助剂、粘接剂、感光材料、磁性材料、催化剂、试剂、水处理剂与高分子絮凝剂、造纸助剂、皮革助剂、合成材料助剂、纺织印染剂及整理剂、食品添加剂、饲料添加剂、动物用药、油田化学品、石油添加剂及炼制助剂、水泥添加剂、矿物浮选剂、铸造用化学品、金属表面处理剂、合成润滑油与润滑油添加剂、汽车用化学品、芳香除臭剂、工业防菌防霉剂、电子化学品及材料、功能性高分子材料、生物化工制品、工业清洗剂配方分析、商业清洗剂配方分析、民用清洗剂配方分析等业务,掌握顶尖的清洗剂配方分析技术等40多个行业和门。
引火熟食是人类有史以来的一个了不起的进步;等到炙制药物、酿酒制醋、烧陶制砖、炼铜冶铁、熬油造漆、纺织印染、造纸印刷等化学的时候,历史已流逝了几十万年。这些技艺的积累,创造了从古代到中世纪的宝贵遗产,并且也为化学工业的形成,奠定了基础。(见化学工业发展史)
在这方面,发明了活性染料,使染料与纤维以化学键相结合.合成纤维及其混纺织物需要新型染料,如用于涤纶的,用于腈纶的,用于涤棉混纺的活性分散染料.此外,还有用于激光,液晶,显微技术等特殊染料.在方面,40年代瑞士P.H.米勒发明第一个有机氯农药之后,又开发一系列有机氯,有机磷,后者具有胃杀,触杀,内吸等特殊作用.嗣后则要求高效低毒或无残毒的农药,如仿生合成的类.60年代,,发展极快,出现了一些性能很好的品种,如吡啶类除草剂,苯并咪唑杀菌剂等.此外,还有抗生素农药(见),如中国1976年研制成的井冈霉素用于抗水稻纹枯病.医药方面,在1910年法国制成606砷制剂(根治梅素的特效药)后,又在结构上改进制成914,30年代的类化合物,甾族化合物等都是从结构上改进,发挥出特效作用.1928年,英国发现,开辟了抗菌素药物的新领域.以后研究成功治疗生理上疾病的药物,如治心血管病,精神病等的药物,以及避孕药.此外,还有一些专用诊断药物问世.摆脱天然油漆的传统,改用,如醇酸树脂,,丙烯酸树脂等,以适应汽车工业等高级涂饰的需要.第二次世界大战后,丁苯胶乳制成水性涂料,成为建筑涂料的大品种.采用高压无空气喷涂,静电喷涂,电泳涂装,阴极电沉积涂装,光固化等新技术(见),可节省劳力和材料,并从而发展了相应的涂料品种.
⑵ 中国近现代有哪些伟大的发明
一、杂交水稻(发明人:袁隆平)
理由:第二次绿色革命,解决全球饥饿问题
西方世界称,杂交稻是“东方魔稻”。他的成果不仅在很大程度上解决了中国人的吃饭问题,而且也被认为是解决下个世纪世界性饥饿问题的法宝。国际上甚至把杂交稻当作中国继四大发明之后的第五大发明,誉为“第二次绿色革命”。袁隆平被誉为世界杂交水稻之父,他对解决世界性饥饿问题的贡献已经惠及几亿人。
二、人工合成牛胰岛素
理由:首次用人工合成生命体
1965年9月17日,中国科学家在世界上首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素。人工牛胰岛素的合成,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中,迈出了关键性的一步,其意义与影响是巨大的。这是人类有史以来第一次人工合成有生命的蛋白质。过去世界普遍认为生命体是天然的,大多认为人工合成生命体是不可能的,中国人首次让它变成可能。
三、数学机械化方法(发明人:吴文俊)
理由:给中国传统数学注入活力
“文革”以后,吴文俊的研究兴趣转向了中国古代数学史,并开创了被称之为数学机械化的研究工作。在计算机技术大发展的背景下,他继承和发展了中国古代数学的传统,转而研究几何定理的机器证明,彻底改变了这个领域的面貌,被称为“吴方法”。
吴文俊的数学机械化方法“把中国传统的数学思想方法化腐朽为神奇”。牛顿发明了微积分,从此西方数学占了上风,中国传统数学只能“靠边站”了。可吴文俊受到中国古代数学的启发,结合当代计算机的原理,开创性地发明了“吴方法”。
四、陆相成油理论(发明人:李四光科研集体)
理由:摘掉了中国贫油的帽子
中国在大庆、大港、胜利等地连续建成大油田,陆相成油理论的作用功不可没。此前,人们一直认为,只有在海相地层中才有可能出现大的油田,西方人确认中国贫油,就因为中国一些大型中新生代盆地多为陆相沉积。我们的科学家经过研究提出了只要条件适宜,陆相沉积也可能生成大油田的理论。这个基础理论的突破,让我们发现了自己脚下的油气资源。
五、汉字激光照排(发明人:王选院士)
理由:让印刷术告别“铅与火”,走向“光与电”
汉字激光照排技术,是基础理论的重大突破,给出版印刷行业带来了一次革命性的变革,大大提高了印刷出版业的效率。它在促进中华文化传播的同时,也对日、韩等国家的印刷出版业产生了深远的影响。
六、复方蒿甲醚
复方蒿甲醚是第一个由中国发现的全新化学结构的药品,也是目前在国际上获得广泛认可的中国原创药品。截至2005年底已被26个亚非国家指定为疟疾治疗一线用药,它在疟疾这一高传染性疾病治疗史上具有里程碑意义。
⑶ 化学是谁发明的
俄罗斯著名的化学家门捷列夫
1907年1月27日,俄国首都彼得堡春寒料峭、寒风凛冽,温度表上的水银柱骤降到零下20多摄氏度。连太阳也似乎暗淡无光,而街道两旁点着的蒙上黑纱的灯笼,更着意渲染了一派悲哀凝重的气氛。
这时,街上出现了一支非常奇怪的送葬队伍。几万人的送葬队伍在街上缓慢地移动着,在队伍的最前面,既没有花圈,也没有遗像,而是由十几个青年学生扛着一块大木牌,上面画着好多方格,方格里写着“C”、“O”、“Fe”、“Zn”、“P”、“S”等元素符号。
原来,这是为俄罗斯著名的化学家门捷列夫举行的葬礼。木牌上画着的那张有好多方格的表,是化学元素周期表。这是门捷列夫一生对科学的最主要的贡献。
在追悼会上,人们反复引述了门捷列夫的格言:“什么是天才?终身努力,便成天才!”确实,天才的化学家门捷列夫的一生,是终身努力的一生。
门捷列夫出生于1834年,他出生不久,父亲就因双目失明出外就医,失去了得以维持家人生活的教员职位。门捷列夫14岁那年,父亲逝世,接着火灾又吞没了他家中的所有财产,真是祸不单行。1850年,家境困顿的门捷列夫藉着微薄的助学金开始了他的大学生活,后来成了彼得堡大学的教授。
幸运的是,门捷列夫生活在化学界探索元素规律的卓绝时期。当时,各国化学家都在探索已知的几十种元素的内在联系规律。
1865年,英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小的顺序进行排列,发现无论从哪一个元素算起,每到第八个元素就和第一个元素的性质相近。这很像音乐上的八度音循环,因此,他干脆把元素的这种周期性叫做“八音律”,并据此画出了标示元素关系的“八音律”表。
显然,纽兰兹已经下意识地摸到了“真理女神”的裙角,差点就揭示元素周期律了。不过,条件限制了他作进一步的探索,因为当时原子量的测定值有错误,而且他也没有考虑到还有尚未发现的元素,只是机械地按当时的原子量大小将元素排列起来,所以他没能揭示出元素之间的内在规律。
可见,任何科学真理的发现,都不会是一帆风顺的,都会受到阻力,有些阻力甚至是人为的。当年,纽兰兹的“八音律”在英国化学学会上受到了嘲弄,主持人以不无讥讽的口吻问道:“你为什么不按元素的字母顺序排列?”
门捷列夫顾不了这么多,他以惊人的洞察力投入了艰苦的探索。直到1869年,他将当时已知的各种元素的主要性质和原子量,写在一张张小卡片上,进行反复排列比较,才最后发现了元素周期规律,并依此制定了元素周期表。
门捷列夫的元素周期律宣称:把元素按原子量的大小排列起来,在物质上会出现明显的周期性;原子量的大小决定元素的性质;可根据元素周期律修正已知元素的原子量。
门捷列夫元素周期表被后来一个个发现新元素的实验证实,反过来,元素周期表又指导化学家们有计划、有目的地寻找新的化学元素。至此,人们对元素的认识跨过漫长的探索历程,终于进入了自由王国。
门捷列夫,这位化学巨人的元素周期表奠定了现代化学和物理学的理论基础。
满意请采纳
⑷ 化学发展史
化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。
化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会文明的重要标志。从开始用火的原始社会,到使用各种人造物质的现代社会,人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善,化学的贡献在其中起了重要的作用。
化学是重要的基础科学之一,在与物理学、生物学、天文学等学科的相互渗透中,得到了迅速的发展,也推动了其他学科和技术的发展。例如,核酸化学的研究成果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平,建立了分子生物学;对地球、月球和其他星体的化学成分的分析,得出了元素分布的规律,发现了星际空间有简单化和物的存在,为天体演化和现代宇宙学提供了实验数据,还丰富了自然辩证法的内容。
化学的萌芽
原始人类从用火之时开始,由野蛮进入文明,同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。掌握了火以后,人类开始熟食;逐步学会了制陶、冶炼;以后又懂得了酿造、染色等等。这些有天然物质加工改造而成的制品,成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上,萌发了古代化学知识。
古人曾根据物质的某些性质对物质进行分类,并企图追溯其本原及其变化规律。公元前4世纪或更早,中国提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。此说法是朴素的唯物主义自然观,用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说为中国炼丹术的理论基础之一。
公元前4世纪,希腊也提出了与五行学说类似的火、风、土、水四元素说和古代原子论。这些朴素的元素思想,即为物质结构及其变化理论的萌芽。后来在中国出现了炼丹术,到了公元前2世纪的秦汉时代,炼丹术以颇为盛行,大致在公元7世纪传到阿拉伯国家,与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼丹术,阿拉伯炼金术与中世纪传入欧洲,形成欧洲炼金术,后逐步演进为近代的化学。
炼丹术的指导思想是深信物质能转化,试图在炼丹炉中人工合成金银或修炼长生不老之药。他们有目的的将各类物质搭配烧炼,进行实验。为此涉及了研究物质变化用的各类器皿,如升华器、蒸馏器、研钵等,也创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、洁净、灼烧、熔融、升华、密封等。
与此同时,进一步分类研究了各种物质的性质,特别是相互反应的性能。这些都为近代化学的产生奠定了基础,许多器具和方法经过改进后,仍然在今天的化学实验中沿用。炼丹家在实验过程中发明了火药,发现了若干元素,制成了某些合金,还制出和提纯了许多化合物,这些成果我们至今仍在利用。
化学的中兴
16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,使炼金术转向生活和实际应用,继而更加注意物质化学变化本身的研究。在元素的科学概念建立后,通过对燃烧现象的精密实验研究,建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,随后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,为化学进一步科学的发展奠定了基础。
19世纪初,建立了近代原子论,突出地强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释,成为说明化学现象的统一理论。分子假说提出了,建立了原子分子学说,为物质结构的研究奠定了基础。门捷列夫发现元素周期律后,不仅初步形成了无机化学的体系,并且与原子分子学说一起形成化学理论体系。
通过对矿物的分析,发现了许多新元素,加上对原子分子学说的实验验证,经典性的化学分析方法也有了自己的体系。草酸和尿素的合成、原子价概念的产生、苯的六环结构和碳价键四面体等学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等等的发现,导致有机化学结构理论的建立,使人们对分子本质的认识更加深入,并奠定了有机化学的基础。
19世纪下半叶,热力学等物理学理论以入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,而且可以定量地判断化学反应中物质转化的方向和条件。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学的理论基础。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。
二十世纪的化学
化学是一门建立在实验基础上的科学,实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。进入20世纪以后,由于受到自然科学其他学科发展的影响,并广泛地应用了当代科学的理论、技术和方法,化学在认识物质的组成、结构、合成和测试等方面都有了长足的进展,而且在理论方面取得了许多重要成果。在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。
近代物理的理论和技术、数学方法及计算机技术在化学中的应用,对现代化学的发展起了很大的推动作用。19世纪末,电子、X射现和放射性的发现为化学在20世纪的重大进展创造了条件。
在结构化学方面,由于电子的发现开始并确立的现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,产生了量子化学。
从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和佩位场理论。化学反应理论也随着深入到微观境界。应用X射现作为研究物质结构的新分析手段,可以洞察物质的晶体化学结构。测定化学立体结构的衍射方法,有X射线衍射、电子衍射和中子衍射等方法。其中以X射线衍射法的应用所积累的精密分子立体结构信息最多。
研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等,与计算机联用后,积累大量物质结构与性能相关的资料,正由经验向理论发展。电子显微镜放大倍数不断提高,人们以可直接观察分子的结构。
经典的元素学说由于放射性的发现而产生深刻的变革。从放射性衰变理论的创立、同位素的发现到人工核反应和核裂变的实现、氘的发现、中子和正电子及其它基本粒子的发现,不仅是人类的认识深入到亚原子层次,而且创立了相应的实验方法和理论;不仅实现了古代炼丹家转变元素的思想,而且改变了人的宇宙观。
作为20世纪的时代标志,人类开始掌握和使用核能。放射化学和核化学等分支学科相继产生,并迅速发展;同位素地质学、同位素宇宙化学等交叉学科接踵诞生。元素周期表扩充了,以有109号元素,并且正在探索超重元素以验证元素“稳定岛假说”。与现代宇宙学相依存的元素起源学说和与演化学说密切相关的核素年龄测定等工作,都在不断补充和更新元素的观念。
在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键的认识的提高,经典的、统计的反应理论以进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而化学动力学已有可能从经典的、统计的宏观动力学深入到单个分子或原子水平的微观反应动力学。
计算机技术的发展,使得分子、电子结构和化学反映的量子化学计算、化学统计、化学模式识别,以及大规模术技的处理和综合等方面,都得到较大的进展,有的已经逐步进入化学教育之中。关于催化作用的研究,以提出了各种模型和理论,从无机催化进入有机催化和僧物催化,开始从分子微观结构和尺寸的角度核生物物理有机化学的角度,来研究酶类的作用和酶类的结构与其功能的关系。
分析方法和手段是化学研究的基本方法和手段。一方面,经典的成分和组成分析方法仍在不断改进,分析灵敏度从常量发展到微量、超微量、痕量;另一方面,发展初许多新的分析方法,可深入到进行结构分析,构象测定,同位素测定,各种活泼中间体如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等的直接测定,以及对短寿命亚稳态分子的检测等。分离技术也不断革新,离子交换、膜技术、色谱法等等。
合成各种物质,是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先合成的是氨。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。
在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较大发展。稀有气体化合物的合成成功又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。
酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使高分子的概念得到广泛的确认。后来,高分子的合成、结构和性能研究、应用三方面保持互相配合和促进,使高分子化学得以迅速发展。
各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们衣食住行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。高分子工业发展为化学工业的重要支柱。
20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。
一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了有复杂结构的天然有机化合物和有特效的药物。这些成就对促进科学的发展起了巨大的作用;为合成有高度生物活性的物质,并与其他学科协同解决有生命物质的合成问题及解决前生命物质的化学问题等,提供了有利的条件。
20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:有宏观向微观、有定性向定量、有稳定态向亚稳定态发展,由经验逐渐上升到理论,再用于指导设计和开创新的研究。一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。
化学的学科分类
化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,派生出不同层次的许多分支。在20世纪20年代以前,化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后,由于世界经济的高速发展,化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起,化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段,导致这门学科从30年代以来飞跃发展,出现了崭新的面貌。现在把化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等五大类共80项,实际包括了七大分支学科。
根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地学等学科相互渗透的情况,化学可作如下分类:
无机化学:元素化学、无机合成化学、无机固体化学、配位化学、生物无机化学、有机金属化学等
有机化学:天有机化学、一般有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物力有机化学、生物有机化学、有机分析化学。
物理化学:化学热力学、结构化学、化学动力学、分门物理化学。
分析化学:化学分析、仪器和新技术分析。
高分子化学:天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物力。
核化学核放射性化学:放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。
生物化学:一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。
其它与化学有关的边缘学科还有:地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等
⑸ 请列举化学发展史上的几个重大发现或发明及其对人类社会进步的贡献
A.在我国的四大发明中有两项属于化学工艺:造纸和制火药,故A选;内
B.俄国化学家门捷容列夫发现了元素周期律,并编制出元素周期表,使得化学学习和研究变得有规律可循,故B不选;
C.指南针也是我国四大发明之一,但不是化学方面的,故C不选;
D.19世纪初,英国化学家道尔顿提出近代原子学说,接着意大利科学家阿伏加德罗提出分子概念;自从用原子-分子论来研究化学,化学才真正被确立为一门科学,故D不选;
故选A.
⑹ 近代化学界的重要成就有哪些
这五项化学发明改变了世界
LCD屏幕随处可见——甚至在美术馆。图片来源:Dominic Alves/Flickr, CC BY-SA
不论你是否承认,跟其他学科相比,化学常常是被忽略的那一个。《科学》杂志在Twitter上公布的50位科学大师中,没有一位是化学家;化学新闻往往也不像物理和天文项目那样受关注,即便项目的主要内容是登陆彗星以后在上面进行的化学实验。
英国皇家化学学会调查了人们对化学、化学家和化学品的真实想法,结果表明,大多数人并不十分了解化学家在做什么,也不清楚化学对现代社会有哪些贡献。
化学名人堂。图片来源:Andy Brunning/[Compound Interest], Author provided
这真是太遗憾了,要知道,没有化学就没有现代社会。为此,我挑选了五项最重要的化学发明,正是它们塑造了我们所处的现代世界。
青霉素
这可不是牛棚,而是战时的青霉素生产车间。图片来源:Wellcome Images
青霉素很可能挽救过你的生命。没有它,哪怕是小小刺伤或喉咙痛都可能致命。1928年亚历山大•弗莱明发现培养皿上的霉块能抑制周围细菌的生长,并把发挥抑菌作用的化学物质称为青霉素(又称盘尼西林,penicillin)。
但是,他穷其所能也未曾从霉菌提取出可以使用的青霉素。弗莱明放弃了,他的工作也沉寂了10年之久。直到1939年,澳大利亚药理学家霍华德•弗洛里(Howard Florey)和他的化学家团队才终于找到了一种大量提纯青霉素的方法,使之真正投入使用。
然而,当时正值第二次世界大战爆发,科学仪器非常短缺。该团队只得用浴缸、牛奶搅拌器和书架组装成一个功能齐备的青霉素生产车间。不出意料,媒体被这种神奇的新药震惊了,但弗洛里和他的同事都不喜欢抛头露面,反而是弗莱明出了风头。
图为弗洛里。图片来源:Howard Florey. Wikimedia
青霉素的大规模生产始于1944年,化学工程师玛格丽特•哈钦森•鲁索(Margaret Hutchinson Rousseau)将弗洛里设计的半调子的仪器设备改进为大规模生产车间。
哈伯-博斯(Haber-Bosch)制氨法
氮肥的出现使农业生产发生了翻天覆地的变化。图片来源:eutrophication&hypoxia/Flickr, CCBY-SA
氮元素在每一个生命体的生物化学反应中都扮演着极为重要的角色,氮气还是空气的主要成分。不过氮气通常比较惰性,这意味着植物和动物无法从空气中直接获得氮。因而,氮的来源问题一直是农业生产的主要瓶颈。
1910年,德国化学家弗里茨•哈伯(Fritz Haber)和卡尔•博斯(Carl Bosch)用氮气和氢气制备出氨气,改变了这一切。它可以作为肥料,提高作物产量,最终为人类提供更多的食物。
如今,我们体内80%的氮都来自于哈伯-博斯制氨法,这个化学反应几乎是过去一百年间人口暴涨的最主要原因。
聚乙烯——意外的发明
虽是塑料,但历史悠久,价值斐然。图片来源:Dacidd/Flickr, CC BY-SA
大部分塑料制品,从水管到食品袋和安全帽,都由聚乙烯制成。这种年产量8000万吨、在现代生活中不可或缺的材料,来源于两次意外发现。
第一次发生在1898年,德国化学家汉斯•冯•佩希曼(Hans von Pechmann)发现他的试管底有一些蜡状的奇怪物质。他和同事一道研究了这个物质,发现它是一种长链分子,称之为聚亚甲基(polymethylene)。不过他们的制备方法没有实用价值,因而像青霉素的故事一样,在相当长的一段时间里都毫无进展。
到了1933年,ICI(一家已被收购的化学品公司)的化学家终于发明了一种制造聚乙烯的新方法。他们在一些高压反应中发现了冯•佩希曼曾留意过的蜡状物质。一开始他们没法重复这个反应,后来发现最初的反应中,氧气泄露进了反应体系。两年后ICI将这一偶然发现变成了实用的合成方法,生产出了如今唾手可得的塑料。
从墨西哥山药中提取出的避孕药
美味的墨西哥山药。图片来源:KatjaSchulz/Flickr, CC BY-SA
早在20世纪30年代,医生们便知道激素可以用来治疗癌症和月经失调,也能用于避孕,但相关研究由于缺少高效合成激素的方法而陷入停滞。当时黄体酮价格高达每克1000美元(以今天的物价水平),而如今每克只卖几美元。
宾夕法尼亚州立大学的有机化学教授拉塞尔•马克(Russel Marker)发现了合成黄体酮的捷径,降低了生产成本。他在植物中寻找结构类似黄体酮的分子,最终在墨西哥山药中分离得到一种化合物,只需一步便能转化成黄体酮,制成第一代避孕药。
你面前的液晶显示屏
LCD屏幕在显示摇滚音乐会的场景。图片来源:lan T. McFarland/Flickr, CC BY-SA
你一定想不到,平面彩色显示器的历史居然可以追溯到20世纪60年代晚期:当时英国国防部想要发明一种新的平面显示器,以代替军用车辆装备的笨重且昂贵的阴极管显示器。研究人员立即想到可以利用液晶材料来实现,当时已经有人提出了液晶显示器(LCD)的概念,但问题是它们只能在高温下工作。除非你把它们安装在烤箱中,否则没什么实用价值。
1970年,英国国防部委托赫尔大学(University of Hull)的乔治•格雷(George Gray),让他想办法使LCD能在更实用的温度下工作。他合成出了一种新的分子叫做5CB,终于实现了这一点。20世纪70年代晚期到80年代早期,全世界90%的LCD设备都使用了5CB,直到现在,便宜的手表和计算器中仍在使用它。同时,5CB的衍生物也直接促进了手机、电脑、电视的诞生。