理论教育 化学科学及其领域:探索与理解

化学科学及其领域:探索与理解

时间:2023-07-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:分析化学是其他科学部门进行研究工作的最重要工具之一,它主要研究物质的组成。无论在无机化学中、有机化学中,都需要用分析化学的方法来了解物质变化中各种情况。有机化学主要是研究碳的化合物,它牵涉的范围最广。研究化学反应的动力学和化学热力学对改进化学工艺过程、提高产量具有很大的指导意义。化学科学是和其他科学密切地联系着的、交织着的。除了上述各个部门外,在化学科学内又发展了一系列的边缘性学科。

化学科学及其领域:探索与理解

化学是研究物质的组成、结构、性质和它们相互转变规律的科学,因此它是极其密切地和人类生产实践相联系着的。古代人们对于自然界许多现象都不能给以合理的解释,很多物质的相互转变对于那时的人类是非常神奇的。但是人类要生存,在长久的劳动后,人们总结了一些经验,认识到物质的某些性质,譬如石头是坚硬的,枯草和干的木材是可以用火燃烧的。这样人们才能掌握用石、用火等的方法。此后人们发现了铜、铁等物质,并利用以制造工具。在古代研究物质的人,我们今天称之为炼金家[2]。炼金家那时认为一切金属都可以变成黄金,因此他们为了追求得到贵重的黄金,便开始研究金属相互转变的方法。当然这是不会有结果的,然而却开始了古代化学研究工作。

经过十几个世纪,人们的生活经验多起来了,认识物质的知识亦更丰富了。17、18世纪出现了很多的有名的学者,如俄国的罗蒙诺索夫、英国道尔顿、法国的拉瓦锡等。他们研究了化学上不少的重要问题,并奠定了化学的初步理论基础,如物质不灭定律、气体容量变化定律、分子学说、原子学说等等。而化学能够成长为一门独立学科,还是最近二百年的事。由于化学实际应用的发展,人们逐渐把天然原料变成了生活日用或工业所需要的产品。例如,1791年法国路布兰用天然原料盐制成了碱,1791年漂白粉在英国制成和它在纺织工业上的应用,1805年在俄国开始用铅室法从硫黄制造硫酸。但在化学理论发展上三件最伟大的工作是一个德国化学家、两个俄国化学家所贡献的。吴勒在1828年制出了尿素,证明有机物和无机物一样可以用化学方法人工地从无机物制成,不需要经过“生命活力”的作用。布特列洛夫在1858年发表了有机化合物的结构理论,为有机化学的进一步迅速成长铺平了道路。门捷列夫在1869年提出了元素周期律,为无机化学的发展开辟了新的广阔前途。

化学科学的队伍在最近数十年内大大地发展壮大起来,在化学学科内成长了无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等部门。各个部门又分为许多专业,进行有系统、有步骤的研究工作。在人们的生活实践中,化学起了很大的作用,它研究了供应人们衣、食、住、行的各种原料和器材的生产。

无机化学主要研究各种矿物的组成,有用物质的提取,各种金属、合金的冶炼,各种酸、碱、盐的生产、制备和应用。此外,当然还研究无机化合物的性能。近年来,在无机化学领域内又发展了同位素化学,这是和原子能和平利用密切联系着的。具有放射性的元素和化合物近年来广泛地被利用在工业、农业医疗和国防上。这种新的工具和新的方法使我们的研究工作前进了一大步。

分析化学是其他科学部门进行研究工作的最重要工具之一,它主要研究物质的组成。无论在无机化学中、有机化学中,都需要用分析化学的方法来了解物质变化中各种情况。在国民经济各个部门中,地质勘探、矿藏精测、土壤调查和工业中对原料、中间品、成品的检验以及生产的控制都需要分析化学。近年来原子能工业的发展对分析化学提出了新的问题,因而发展了快速分析、自动分析、超微量分析等方法。(www.daowen.com)

有机化学主要是研究碳的化合物,它牵涉的范围最广。自然界内有机化合物是数以万计的,分布在各个地方,从石油、煤、土壤、各种植物动物到人的食品、日用品等等都有有机化学的问题。有机化学已经发展到用简单的原料制造复杂产品的可能变为现实性。譬如从煤和电出发可以制造药品橡胶塑料染料等等。这就是我们所谓“有机合成”。石油和天然气亦是重要的有机原料,可以用来制造许多许多复杂的产品。总之,利用有机化学的知识,我们几乎可以制造出任何需要的产品。有机化学主要是在本世纪才发展成完整的体系,建立了一定的理论基础。由于有机物构造复杂,多种多样,变化可能性大,所以它的发展远景是无限的。

物理化学又叫作理论化学,是研究物质构造、性质和它们变化的基本规律的。它寻找化合物的内部构造、性质与结构的关系、化学反应的进行情况等等。胶体化学亦是物理化学的一个重要部分,它研究物质在自然界和生产中存在的一种特别状态。天上的云雾,河中的泥浆,生物的一切组织含体如细胞原形质、乳、血液等,不少工业产品如陶瓷、玻璃、橡胶、皮革、油漆、食品等都是胶体状态。需要时如何构成,不需要时如何破坏,都是必须研究掌握的。近年来发展起来的核子化学是研究原子核转变的科学。这个发展使人们扩大了物质转变的范围,古代炼金家的幻想可以逐步地实现了。近代化学工业是和高温、高压、催化等过程密切相联系着的,而物理化学正是研究物质在高温、高压或有催化剂存在时的种种性质和反应机理的科学。研究化学反应的动力学和化学热力学对改进化学工艺过程、提高产量具有很大的指导意义。理论研究工作和实际生产是辩证地相互联系着的,而关键问题又在于理论工作,因此在不少化学研究工作中应着重研究物理化学。

此外,在近二十年来从有机化学中又独立出一个部门,即高分子化合物化学。高分子化合物是在近几十年才被人们重视起来的。橡胶、纤维、塑料等都是高分子化合物,它们已成为近代工业和国防所不可缺少的原材料了。高分子化合物具有独特的性能,它们的生产也是特殊的,因此研究工作是极其多的。这一门年青的科学正在我国逐渐地生长起来。

化学科学是和其他科学密切地联系着的、交织着的。除了上述各个部门外,在化学科学内又发展了一系列的边缘性学科。化学和地质学结合起来成为地球化学,和物理学结合起来成为化学物理,和生物学结合起来成为生物化学,和农业结合起来成为农业化学,和医药学结合起来成为药物化学等等。这些边缘性的学科都是综合性的,尚有待于我们更深入地研究与开展。

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