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第1章 认识化学科学
第1节 走进化学科学
化学科学的形成与发展
1.古代化学的实践和应用
取火和保存火种、烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类和炼丹等。
2.近代化学的里程碑
(1)1661年,英国科学家波义耳提出化学元素的概念,标志着近代化学的诞生。
(2)1777年,法国科学家拉瓦锡提出氧化学说,使近代化学取得了革命性的进展。
(3)1803年,英国科学家道尔顿提出原子论,为近代化学的发展奠定了坚实的基础。
(4)1811年,意大利科学家阿伏加德罗提出分子学说,系统地解决了在物质组成和原子量(现称相对原子质量)测定方面存在的混乱问题。
(5)1869年,俄国科学家门捷列夫发现元素周期律,把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。
3.现代化学的重大成就
放射性元素的发现、现代量子化学理论的建立、化学热力学与动力学的开创性研究、创造新分子的合成化学的崛起、高分子化学的创立以及化学工业的快速发
展等。
4.我国科学家在化学研究中的重要成就
(1)1965年,我国科学家成功地合成了结晶牛胰岛素,在世界上首次实现了蛋白质的人工合成。
(2)20世纪80年代,我国科学家开展了对新一代抗疟药——青蒿素的全合成研究。2015年,我国科学家屠呦呦因发现并成功提取青蒿素获得诺贝尔生理学或医学奖。
(3)20世纪90年代末,我国科学家对树脂糖苷的全合成达到国际领先水平。
化学科学的主要特征
1.化学科学的含义:化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。
2.化学科学的特征:从宏观和微观两个角度认识物质、以符号形式表征物质、在不同层面上创造物质。
(1)化学是一门具有创造性的科学:利用化学方法,人们不仅从矿物和动植物体中发现了很多有用的物质,并把它们提取出来或利用已有的物质为原料制造它们,而且通过对有关物质结构和性质的认识与研究,根据需要创造出自然界中原本不存在的、具有特殊性质或功能的新物质。
(2)现代化学已经成为实验与理论并重的科学:一方面,各种分析和测试物质结构、跟踪化学反应过程的技术如波谱、色谱、X射线衍射、飞秒化学、原子示踪等,成为现代化学研究的重要手段;另一方面,理论计算辅以计算机模拟来研究物质的结构、预测物质的反应活性、研究反应的微观过程等,成为现代化学研究的热点。
化学科学的探索空间
1.微观领域:化学科学将在微观领域的探索中取得更大进展,使人们进一步认识物质或创造出性能更为优异的新物质。现在,化学家已能在微观层面上操纵分子和原子,组装分子材料、分子器件和分子机器等。
2.资源和能源方面:人类能更加科学、合理地开发与利用资源和能源。
3.材料科学方面:化学科学将继续推动材料科学的发展,使各种新型材料的制造成为可能,进一步丰富与人类的生存和发展息息相关的物质世界。
4.环境方面:化学科学为解决环境问题提供有力保障,减少人类活动对环境的影响;使环境监测和治理手段更加快速、灵敏,实现对环境污染的科学防治。
5.生命科学方面:化学科学将为生命科学的发展作出更大贡献,帮助人们从分子层次上了解生命问题的本质、揭示生命运动的规律;使研究人员在分子水平上了解疾病的病理,寻求新方法,研制新药物,为人类提供健康保障。
6.信息科学方面:化学科学将大大提高信息科学的发展水平,指导人们研制功能各异的信息材料,为传感技术、通信技术和计算机技术等的发展提供重要的物质
基础。