中國化學史對世界化學史的影響

-.z化學史期末考核論文題目：中國化學史對世界化學史的影響無機化學和有機化學的過渡與聯(lián)系〔化學系〕摘要：化學從研究對象可分為無機化學和有機化學。多少年來,人們人為地把它們分為界限清楚的兩門學科。直到維勒從無機物氰酸銨制得尿素。事實，世間萬事萬物均由有機無機共同組成。且有機物、無機物間可相互轉換。近年，隨著人們認識水平的提高,科學的開展,使得這一界限真正已被突破,無機化學和有機化學相結合出現(xiàn)了一門穿插學科。金屬有機化學正是兩者之間的穿插學科。有機化學與無機化學結合在一起共同造福于人類。關鍵字：無機化學有機化學氰酸銨尿素金屬有機化學正文：化學這門學科,從研究對象來分,可分為無機化學和有機化學二大類。過去,一般認為無機化學是研究無生命物質的化學,有機化學是研究有生命物質的化學。1828年德意志化學家維勒從無機物氰酸銨制得尿素，從而破除了有機物只能由生命力產(chǎn)生的迷信，明確了這兩類物質都是由化學力結合而成【1】。1有機化學與無機化學的過渡維勒在1828年給柏則里的信中寫道："我要告訴閣下，我不用人或狗的腎臟制成尿素。〞在這之前，"生命力論〞認為動植物體存在著一種生命力，只要依靠這種生命力才能產(chǎn)出有機化合物，即有機物最初只能在動植物體產(chǎn)生。化學家在實驗室只能將有機物轉化為新的有機物，而不能用無機物制作有機物。自然界的礦物等無機物千年萬年亙古不變，是沒有生命的。他們之間有不可逾越的鴻溝。維勒道的兩位教師格曼琳和貝采烏斯都是"生命力論〞的維護者和宣揚者。如今，維勒卻用無機物合成有機物尿素，強烈的沖擊了形而上學的生命力論，為辯證唯物主義自然界的誕生提供了科學依據(jù)。他填補了生命力論制造的無機物同有機物之間的溝鴻，在這條鴻溝中架起了橋梁。第一次從無機物制備了有機物,溝通了這二大類化學【2】。但是,多少年來這兩門化學的界限仍然存在著。"有機化學〞這一名詞于1806年首次由貝采利烏斯提出。當時是作為"無機化學〞的對立物而命名的。有機化學它是研究有機化合物的來源、制備、構造、性質、應用以及有關理論的科學，又稱碳化合物的化學。從19世紀初到1858年提出價鍵概念之前是有機化學的萌芽時期。在這個時期，已經(jīng)別離出許多有機化合物，制備了一些衍生物，并對它們作了定性描述。法國化學家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)，有機化合物燃燒后，產(chǎn)生二氧化碳和水。他的研究工作為有機化合物元素定量分析奠定了根底。1830年，德國化學家比希開展了碳、氫分析法，1833年法國化學家杜馬建立了氮的分析法。這些有機定量分析法的建立使化學家能夠求得一個化合物的實驗式。當時在解決有機化合物分子中各原子是如何排列和結合的問題上，遇到了很大的困難。最初，有機化學用二元說來解決有機化合物的構造問題。二元說認為一個化合物的分子可分為帶正電荷的局部和帶負電荷的局部，二者靠靜電力結合在一起。早期的化學家根據(jù)*些化學反響認為，有機化合物分子由在反響中保持不變的基團和在反響中起變化的基團按異性電荷的靜電力結合。但這個學說本身有很大的矛盾。類型說由法國化學家熱拉爾和洛朗建立。此說否認有機化合物是由帶正電荷和帶負電荷的基團組成，而認為有機化合物是由一些可以發(fā)生取代的母體化合物衍生的，因而可以按這些母體化合物來分類。類型說把眾多有機化合物按不同類型分類，根據(jù)它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質，而且能夠預言一些新化合物。但類型說未能答復有機化合物的構造問題。有機化合物按不同類型分類，根據(jù)它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質，而且能夠預言一些新化合物。但類型說未能答復有機化合物的構造問題。從1858年價鍵學說的建立，到1916年價鍵的電子理論的引入，是經(jīng)典有機化學時期。1858年，德國化學家凱庫勒和英國化學家?guī)扃甑忍岢鰞r鍵的概念，并第一次用短劃"-〞表示"鍵〞。他們認為有機化合物分子是由其組成的原子通過鍵結合而成的。由于在所有的化合物中，一個氫原子只能與一個別的元素的原子結合，氫就選作價的單位。一種元素的價數(shù)就是能夠與這種元素的一個原子結合的氫原子的個數(shù)。凱庫勒還提出，在一個分子中碳原子之間可以互相結合這一重要的概念。1848年巴斯德別離到兩種酒石酸結晶，一種半面晶向左，一種半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋轉，后者則使之向右旋轉，角度一樣。在對乳酸的研究中也遇到類似現(xiàn)象。為此，1874年法國化學家勒貝爾和荷蘭化學家托夫分別提出一個新的概念，圓滿地解釋了這種異構現(xiàn)象。他們認為：分子是個三維實體，碳的四個價鍵在空間是對稱的，分別指向一個正四面體的四個頂點，碳原子則位于正四面體的中心。當碳原子與四個不同的原子或基團連接時，就產(chǎn)生一對異構體，它們互為實物和鏡像，或左手和右手的手性關系，這一對化合物互為旋光異構體。勒貝爾和托夫的學說，是有機化學中立體化學的根底。1900年第一個自由基，三苯甲基自由基被發(fā)現(xiàn)，這是個長壽命的自由基。不穩(wěn)定自由基的存在也于1929年得到了證實。在這個時期，有機化合物在構造測定以及反響和分類方面都取得很大進展。但價鍵只是化學家從實踐經(jīng)歷得出的一種概念，價鍵的本質尚未解決。現(xiàn)代有機化學時期在物理學家發(fā)現(xiàn)電子，并說明原子構造的根底上，美國物理化學家路易斯等人于1916年提出價鍵的電子理論。他們認為：各原子外層電子的相互作用是使各原子結合在一起的原因。相互作用的外層電子如從—個原了轉移到另一個原子，則形成離子鍵；兩個原子如果共用外層電子，則形成共價鍵。通過電子的轉移或共用，使相互作用的原子的外層電子都獲得惰性氣體的電子構型。這樣，價鍵的圖象表示法中用來表示價鍵的短劃"-〞，實際上是兩個原子共用的一對電子。1927年以后，海特勒和倫敦等用量子力學，處理分子構造問題，建立了價鍵理論，為化學鍵提出了一個數(shù)學模型。后來馬利肯用分子軌道理論處理分子構造，其結果與價鍵的電子理論所得的大體一致，由于計算簡便，解決了許多當時不能答復的問題【3】【4】。無機化學是化學學科的鼻祖。它是研究無機物質的組成、性質、構造和反響的科學，是化學中最古老的分支學科。無機物質包括所有化學元素和它們的化合物，不過大局部的碳化合物除外。(除二氧化碳、一氧化碳、二硫化碳、碳酸鹽等簡單的碳化合物仍屬無機物質外，其余均屬于有機物質?！吃缭诠?000年人類就開場了制、煉銅、冶鐵等與無機化學相關的活動。中國古代的黃帝為了尋求長生不老之藥，令術士煉制仙丹。東晉的洪(公元284－364年)即是煉丹家中的代表，洪經(jīng)反復研究，得到了物質可以相互轉化的規(guī)律，并記入他的著作"抱樸子"："丹砂燒之成水銀，積變又成丹砂〞。即對丹砂加熱可煉出水銀，水銀和硫磺化合又變成丹砂。事實上，這就是化學上的可逆反響：HgS-Hg＋S。他還記載了用鐵復原硫酸銅中的銅的反響："以曾青涂鐵，鐵赤色如銅〞。曾青就是膽礬，主要成分是五水硫酸銅(CuSO4·5H2O)。到18世紀末，由于冶金工業(yè)的開展，人們逐步掌握了無機礦物的冶煉、提取和合成技術，同時也發(fā)現(xiàn)了很多新元素。到19世紀中葉，已經(jīng)有了統(tǒng)一的原子量數(shù)據(jù)，從而完畢了原子量的混亂局面。元素周期律的發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)代無機化學的根底。目前的元素元素共109種，其中94種存在于然界中。元素的周期性質是人們在長期科學實踐活動過大量的感性材料積累總結出來的自然規(guī)律，它把自然界的化學元素看做一個有在聯(lián)系的整體。20世紀以來，由于化學工業(yè)及其他相關產(chǎn)業(yè)的興起，無機化學又有了更廣闊的舞臺。如航空航天、能源石化、信息科學以及生命科學等領域的出現(xiàn)和開展，推動了無機化學的革新步伐。在過去的近50年中，人們對于新方法，新理論，新領域(如金屬在生物體中的作用)，新材料，新催化劑，高產(chǎn)出和低污染等的追求，強力促進了無機化學的開展【5】【6】。新興的無機化學領域有無機材料化學、生物無機化學、有機金屬化學、理論無機化學等等。這些新興領域的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)的無機化學再次煥發(fā)出勃勃生機【7】。2無機化學、有機化學在自然界中本質聯(lián)系本來我們生存的地球上的所有東西是由無機物和有機物共同構成，她們構成了大自然的多樣性。土壤圈作為一連接無機界和有機界的樞紐，它并不是專為植物生長而設的。由于它位于大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的交換地帶，因此它連接無機界和有機界具有極為重要的作用。無機物可由元素周期表的所有元素組成，而有機物必須要有碳〔除CO2,CO和碳酸根〕。有機物和無機物的根本構成原素一樣，都是元素周期表的元素。但無機物中包含的元素在有機物中不一定有。而有機物中包含的元素都可在無機物中找到。它們之間可以進展轉化。如：CH4+2O2=點燃=CO2+2H2O這是有機物轉變?yōu)闊o機物。

6CO2+6H2O=光合作用=C6H12O6+6O2C6H12O6為葡萄糖。這是無機物轉變?yōu)橛袡C物。另外還有，有機物轉變?yōu)闊o機物的：酒精、油燃燒變成二氧化碳和水。無機物轉變?yōu)橛袡C物：樹葉的光合作用使二氧化碳和水變成最后的淀粉。存在于體和食物中的礦物質營養(yǎng)素—無機鹽，是由有機物和無機物綜合組成。

再者，有機化合物和無機化合物之間沒有絕對的分界。有機化學之所以成為化學中的一個獨立學科，是因為有機化合物確有其在的聯(lián)系和特性。位于周期表當中的碳元素，一般是通過與別的元素的原子共用外層電子而到達穩(wěn)定的電子構型的。這種共價鍵的結合方式?jīng)Q定了有機化合物的特性。大多數(shù)有機化合物由碳、氫、氮、氧幾種元素構成，少數(shù)還含有鹵素和硫、磷等元素。因而大多數(shù)有機化合物具有熔點較低、可以燃燒、易溶于有機溶劑等性質，這與無機化合物的性質有很大不同。

3現(xiàn)代有機、無機學科的穿插隨著人類認識的開展,近年來這一界限已被突破,例如,過去作為無機化學研究對象的少數(shù)稀有金屬,如鐵、鈷、鎂、鉬等,它們在生物體的新代中起著極為重要的作用,因此,機械地、人為地劃分無機化學和有機化學,已無可能。而且,近年來在化學反響的研究方面,無機化學和有機化學的相互滲透,更是層出不窮，使無機化學和有機化學的相結合。金屬有機化學正是兩者之間的穿插學科，隨著科學理論和實驗技術的提高，金屬有機化學已成為當今最活潑的化學學科之一。

一般將含有金屬-碳鍵〔M-C〕的化合物稱為有機金屬化合物或金屬有機化合物。兩者名稱之間并無嚴格界限，研究有機金屬化合物的化學為有機金屬化學，也有觀點認為研究含有金屬的有機化合物的化學是有機金屬化學，這樣的化合物也稱為有機金屬化合物，顯然后者的圍更廣一些，例如Fe(CO)5等。1827年問世的ZeiseKPtCl3(CH2=CH2)是第一個被發(fā)現(xiàn)的具有不飽和有機分子與金屬鍵鏈的有機金屬化合物。此后，有機硅、有機鈉、有機鋅等相繼問世并得到應用。著名的格氏試劑及其催化反響極推動了有機化學的開展，Ziegler-Natta催化劑也給工業(yè)帶來了巨大經(jīng)濟效益。1951年具有特殊構造和類似芳烴的二茂鐵得到了制備和構造確證，為有機過渡金屬開辟了一大類新型的有機金屬配合物【8】。近三十年來,無機化學有了復興,人們已制得了許多復雜的配合物和原子簇化合物。這些化合物的分子包括兩局部,過渡金屬和配體局部,即Mlo【9】。近十年來,很夫曼(Roa!dHoffmann)等用群論和擴展的休克爾分子軌道法進展近似處理,建立了構成這些分子的金屬配體ML"碎片〞(fragment)的前線軌道。找出與有機分子中一些基團的前線軌道的相似之處,架起無機與有機化學之間的橋梁。碎片，即為組成分子的局部基團.正象CH,·CH,·CH基團及碳原子是構成碳氫化合物的基元,鏈節(jié)、環(huán)、取代基是現(xiàn)代有機化學的基石一樣,過渡金屬配合物分子片(fmgment)ML。是組成金屬有機化合物的構造單元。如M(Co);、M(CO),、M(Cp)(Cp為環(huán)戊二烯基)等【10】?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，周期表中幾乎所有金屬元素都能和碳結合，形成不同形式的金屬有機化合物。迄今已先后有10位科學家因在有機金屬化學領域做出的巨大奉獻而榮獲Nobel化學獎。金屬有機化合物可以成功地為價鍵理論的研究工作提供大量新穎物種，特別是用作試劑或催化劑在有機合成化學上取得了巨大的成就。此外，在塑料添加劑、抗震劑、殺菌劑等方面也有著廣泛應用。如果沒有金屬有機化合物作為催化劑，精細有機化工如制藥工業(yè)、香料工業(yè)的開展簡直不可想象。還有，油漆促進了無機與有機之間的聯(lián)系。油漆銘鋁la俄聯(lián)荊分子中含有鋁酸皓，且主鏈上有兩種有機配位基團:一種配位基團使它具有很好的徑基往定性和水解份定性.另一種配位基團使它具有很好的與有機物反響的性能。所以它不僅而且還改善了舔加體系的性能，如陣低體系貓度等.同時它的價格也較硅烷麟聯(lián)加廉價。如炕權鑒二異丙膠恰鋁、烷權荃乙酸丙側酸傳侶等?？傊?，有機化學與無機化學是沒有明顯的區(qū)別的。有機化學與無機有機是相互滲透，相互兼容。隨著科技的不斷開展，將更好地結合在一起，共同造福于人類?！緟⒖嘉墨I】[1]J.R，柏廷頓"化學簡史"，**大學2003：:120-135[2]郭保章著."中國化學史".教育，2006年[3]軍著"有機化學"化工工業(yè)20050701[4]黃耀曾，錢長濤，徐元耀"有機化學"198701期[5]宏孝主編"無