第一章 绪论 § 1.1 化学发展简史 § 1.2 化学是一门中心的、实用的 和创造性科学 § 1.3 无机化学概述

1.1.1 古代化学 近代化学的萌芽 化学的现状 § 1.1 化学发展简史

1.1.1 古代化学 （ 1 ）实用和自然哲学时期（－公元前后） 在以石器进行狩猎的原始社会，人类第 一个化学上的发明是火（公元前五十万年） 奴隶社会（公元前三千年－－公元前后） 化学发展史上的 “ 实用时期 ” －－实用化学工 艺 如：埃及：从铁矿石炼铁，制造有色玻璃， 鞣制皮革，从植物中提取药物、染料和香料， 制造陶器等等。 印度和中国，化学工艺的发展比埃及早 一些。

我国铜的冶炼技术，约开始于公元前 2500 － 2000 年，从安阳殷墟发掘出的殷代青铜器， 是用孔雀石和木炭冶炼的，技术很高，异常精 美。 两汉时期发明了造纸术。 这时的化学知识还不能构成一门学科，不过已 给某些人构成了思考宇宙结构和物质问题的基 础并提出一些看法。最早的见解是我国 商末 （约公元前 1140 年）出现在 “ 易经 ” 中的 “ 八卦 ” 和 “ 五行 ” 学说。

比中国晚 300 余年，古希腊才出现各种宇宙构 造的思想， 公元前五世纪，安培多克尔（ Empedocles) 指出 宇宙由水、火、气、土四种原质构成 公元前四世纪，亚里斯多德 (Aristotle) 在 “ 发生和 消灭 ” 一书中说： “ 将四种 ‘ 原性 ’ －热、冷、干、湿 成对的组合起来便可得安培多克尔的四 ‘ 原质 ’ ，物 质的多样性全靠这些 ‘ 原性 ’ 的不同比例的组合 ” 。 这种错误的哲学思想整整支配了人们长达二千年 之久，使化学走上了炼丹、炼金歧途。

（ 2 ） 炼金术、炼丹时期（公元前后－ 公元 1500 年） 此时相应于封建社会，最早出现于中国。 封建主贪得无厌，梦想长生，促使道家用化 学法去炼 “ 丹 ” － Pb3O4 和 HgS ，最早的炼丹术 文献是公元二世纪（东汉）魏伯阳著－周易 参同契。公元四世纪（东晋）葛洪著－抱朴 子内篇 20 卷是一部炼丹巨著，他发现了 HgS,Hg 和 Pb3O4 ， Pb 间的互变以及金属间的 取代（铁和铜盐） 阿拉伯的炼丹术比中国晚 500 年左右。

欧洲也一样，梦想制备出一种性质完美的： “ 哲人石 ” ，然后用它与别的物质一接触，此物质变 成黄金。 （ 3 ）医用化学时期（公元 1500 － 1700 年） 以炼金术改革者而出现的有巴拉塞尔斯 （ Paracelsus) 和阿格利柯拉（ Agricola) 。巴拉塞尔 斯写道： “ 化学的目的并不是为了制造金子和银子， 而是为了制造药剂 ” 。当时用化学法制成了许多药 剂（多为无机物）。阿格利柯拉则总结了那时的采 矿和冶金技术，著成一部巨著 “ 论金属 ” 。 我国明代李时珍著有 “ 本草纲目 ” 。

(4) 燃素学说时期（公元 1700 － 1774 年） 1700 年左右史塔尔（ Stahl) 提出了一种燃素学说， 他认为任何能燃烧的物体里都含有一种名叫燃素的 物质。当物质燃烧时，该物质失去燃素，如在矿石 中加入含有燃素的物质如煤，就可以得到金属。此 学说主要功绩是彻底清除了亚里斯多德的 “ 原性 ” 学 说，但本身存在致命的困难：所有被氧化的金属都 比未氧化前重，这和预期的相反，企图使燃素具有 “ 负重量 ” 来说明。最后不得不宣告燃素理论的失败 迎来新的拉瓦锡的氧化理论（ 1774 年）。

1.1.2 近代化学的萌芽 从 1661 年波义耳（ Boyle) 发表著名的 “ 怀疑派 的化学家 ” 起到 1869 年门捷列夫建立元素周期系 为止这一段前后约 200 年的时间，可以作为近代 化学由萌芽发展到比较成熟的过程。 近代化学时期的到来首先要归功于天平的使用， 化学的研究进入定量阶段，出现了一系列的基本 定律和原子分子学说。

如： 1748 年罗蒙诺索夫的质量不灭定律； 1774 年拉瓦锡的氧化理论； 18 世纪末叶普劳 斯特的定比定律； 1803 年开始由道尔顿建立 的倍比定律，当量定律，原子学说，相对原 子量概念； 1808 年盖 吕萨克的气体简比定 律； 1811 年亚佛加德罗的定律和分子概念， 使化学成为一门科学。 1869 年门捷列夫把当时的 60 多种组成一 个元素周期系。 化学的现状

§1.2 化学是一门中心的、实用 的和创造性科学 一. 什么是化学？ 化学是一门试图了解物质的性质和物质发 生反应的科学。 物质包括 : 自然界存在的一切物质 --- 地球的矿 物, 空气中的气体, 海洋中的水和盐 ; 动植物体 内找到的化学物质 ; 人类创造的新物质. 变化包括 : 因闪电而着火的树木 ; 与生命相关的 变化和由化学家发明和创造的新变化.

二 化学家的工作 1. 研究自然界, 并试图了解它 2. 创造自然界不存在的新物质, 完成化学变 化的新途径 三 早期的化学 出于对自然界物质的好奇心, 人们很早就 在从自然界分离出纯化学物质方面获得成功, 如 : 从花卉和某些昆虫提取染料, 用于作画和染 布. 直至 19 世纪初, 化学家才搞清这些染料的详 细化学结构. 人类很早就通过化学反应, 创造出 新物质. 最早的当属活性碳和肥皂。

木材 加热, 失去水分 活性炭 此过程中，由 C, H, O 彼此键合的纤维素 发生了化学变化, 使氢和氧断裂下来, 生成水而 失去, 剩下的碳成为活性炭. 而逆过程不能发生。 脂肪酸 + 碱 加热 肥皂 ( 脂肪酸盐 ) 肥皂是非天然产物, 是偶然发现的. 人们用 火加热食物, 脂肪滴到木材燃烧后的灰烬 ( 含有 一些碱 ), 而得到肥皂。比活性炭的发现更早。 有了早期的随机发现, 人们开始有意识的将物 质放在一起加热, 看看会有什么结果发生。最 早的合金 : 青 铜 ( 约公元前 3600 年 )

Cu + Sn 加热 青 铜 青铜 : 制造工具和武器的主要原料. 造就了 青铜时代 铁矿 + 木炭 加热 CO + Fe 铁的冶炼, 创造了铁器时代。除了 Pt, Au, Ag 等金属可以天然单质存在外, 大多数金属均 以类似方法得到, 当然可以得到 Cu 和 Sn ( 温度 较低 ) 。古埃及人在公元前 1400 年就将矿物混 合加热, 制造出玻璃。

四 化学是中心科学 化学与许多其它科学领域相关, 这些领域 包括 : 农业, 电子学, 药学, 生物学, 环境科学, 计 算机科学, 工程学, 地质学, 物理学, 冶金学等。 很多其它相关领域, 化学都起到重要作用。化 学家的任务 : 制造新药, 保障人类的健康 ; 生产 用于制造住所、衣服和交通的材料 ; 发明提高 和保证粮食供应的新方法, 保障人类的衣食住 行。

化学在人类由古代穴居人的野蛮生活进 化到现在这样一个文明世界的变化过程 中, 起到了 " 中心 " 的作用, 使我们不仅可以 和自然处于和谐之中, 而且可以使我们和 自己的愿望相吻合。

1.3.1 无机化学的研究对象和发 展 无机化学的学习方法 § 1.3 无机化学概述

一 化学学科的分类 化学科学是最古老和涉及范围最广 的学科之一，积累了大量人类的知识, 具 有广阔的发展前景。尽管各化学学科之 间的界限不是很分明, 而且各学科之间彼 此交叉, 由于研究方法目标和目的不同, 有必要将化学进行分类。按传统分类, 可 将化学分为四大分支 : 无机化学, 有机化 学, 物理化学和分析化学。

无机化学的内容为化学的基本原理, 化学元素 的性质和相关的化学反应. 迄今, 化学元素已经 发展为 110 多种。有一个重要元素, 即为碳 C ， 构成了化学的另外一个重要分支 : 有机化学. 有 机和无机的结合, 衍生出有机元素化学或称为 金属有机化学. 主要研究有机化合物与金属之 间以 C-M 形成的化合物. 此外, 部分碳化学, 包 括碳的氧化物, 含氧离子或碳化物等, 属于无机 化学研究范畴. 当然, 这里不存在严格的界线, 也无人试图去严格规定这种界线。

详细研究化学的能量变化, 反应机理, 键能, 分 子的聚合, 发生的表面和界面的反应等, 可以归 属为物理化学。同样, 物理化学和其它化学学 科也没有严格的区分界线, 并且许多令人振奋 的研究成果往往出现在和其它化学学科的交叉 点上。无机化学在与学科交错部位, 同样功不 可没. 这些交叉学科包括 : 地球化学, 无机生物 化学, 材料科学和冶金学 (Metallurgy) 。分析化 学 : 包括定性分析和定量测定, 仪器分析等, 是 进行化学研究的基础。

如何学习无机化学 一 理论大课 中学的学习模式 : 每节课的讲授内容少, 讲 授的内容重复较多, 大量作业, 课堂练习和课外 练习, 自学内容少。 大学的学习模式 : 每节课的讲授内容多, 讲 授内容重复性小, 作业量少, 无课堂练习, 强调 自学能力的提高. 针对大学学习特点, 提出如下 要求 : 1. 课堂认真听讲, 跟上教师讲授思路, 有弄 不懂的问题暂且放下, 待以后解决, 不然, 由于 讲授速度快, 容易积累更多的疑难问题。

2. 作好课堂笔记. 留下一定的空白处, 做标记, 提出问题, 写出结论。 二 习题与答疑课 目的 : 解决课程的疑难问题 形式 : 讲解习题, 作业中存在问题, 自由解 答疑难问题 要求 : 在笔记或讲义中标明疑问, 做记号, 在答疑时向教师请教和探讨，没有问题的同学 可以不参加答疑。

无机化学的任务 1. 特种需要的无机材料促使发展无机合成 化学。 2. 稀土元素化学，因为我国稀土金属储量丰 富。 3. 发展配位化学。