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1、第一章化工工艺学概论第一节化学工业的发展简史 一、古代的化工生产技术和人们对工艺的认识 远古时代，人们需要各种生产用具、劳动工具以及对付动物和敌人的各种武器。为了盛载水或食物，人们用粘土制成了一种容器，但肯定漏水i由于火坑的启示，经过烧结试验，把它变成不漏水的陶器。人们把天然的矿石烧炼出了铜、铁、锡、铅等，尽管并不知道它们后来在化学元素的周期表中排在什么位置上，但已经能给他们命名，并知道其大体性能。金霭劳动工具的使用，使冶金业得到发展，人们把不同金属一起熔铸得到各种合金。把动物的支张变成不会腐败的皮革，可以裹身御寒，也可以当成护身的盔甲。用植物漂染，从指甲到饰物到衣服。把粮食或其它植物霉变发酵
2、酿出了酒、酱油、醋等生活用品。这样人们在生活和劳动的实践中逐步形成并认识了物质变化的知识。他们是人类最早的化工工程师，冶金、陶瓷、酿造、制革和漂染，成了人类早期的化学工业。尽管现代我们已经把它们划人冶金和轻工业的范畴，但从定义上看，仍然是人类早期的化工工艺。 1陶瓷 大约五六千年以前，在东方这块土地上，远古的中国人无论生活在黄河流域、长江流域、青藏高原东部或海边，都会用粘土烧制陶器，他们有选择地选用当地的泥土为原料。这些泥土通常含Si02较丰富，还有A1203和Fe203，南方人烧的陶器和中原一带人以及齐鲁大地上烧的陶器不尽相同。几千年后西方有些好奇的人或学者来到景德镇，询问当地人民烧制陶瓷器
3、的粘土取自何处，人们随手一指：“就是那个高山岭上的土”，外国人把它写成“Kaolin”，译音为高岭，或写成bolus alha，意为合金式的粘土或粘土合金或译为色彩斑斓的土，或写成China。clay，干脆叫中国粘土。我们又翻回成汉语，叫“高岭土”。后来人们对制陶的原料逐步提高了认识，不是什么土都可以烧陶，而且有些地方已经把粘土淘洗，去除一些Na20或A1203、03等金属氧化物，使原料中的Si02含量富集，烧出更细腻的陶器，当时称为“白陶”，商代由贵族使用。对于反应温度，人们也有了认识，尽管当时没有测温仪器，但他们凭火焰的颜色，知道利用还原焰，炉火纯青”，以及根据烧制中陶坯的颜色来判断。现代
4、人们已经测出，当时烧陶的温度大约在8001000C。火焰达1000烧制的陶就相当于粗瓷，又称青瓷。为了达到这个温度，古代的中国人改进了反应设备，制出各种各样的高温窑炉，用火焰和烟道气加热。现在西安半坡村遗址中就有烧陶的土窑。 随着人们对制陶工艺的进一步认识和实践，至少在商周时期中国人就制出了青瓷，在河南安阳、浙江绍兴有许多商周时代瓷品出土。瓷和陶在原料精制、原料配比(一般粘土和含硅高的粘土或添加硅石石英、长石的配比)以及反应温度上均不相同，制瓷的原料中含Si02更多并去除大颗粒杂质，粘土要破碎筛分，或沉淀干燥，反应温度在11001300左右。这就必须改进工艺和设备。至少在汉代，人们在瓷土的原料
5、选择上已有相当丰富的工艺经验，瓷土中含的Fe在还原焰中变成FeO，随着FeO含量的增加，颜色由浅变深，甚至成黑色，因此一般控制FeO含量在l3之间。 白瓷在汉晋间出现，白瓷主要含CaO，要求铁的含量越少越好，对于原料的精加工要求更高，一般是筛选上好的长石和石英，添加到高岭土中，对于高岭土的质地，也有了选择。化工工艺对原料的重视是一个技术进步。唐代的白瓷，其白度已达70度以上，与现代技术相近。河北、四川、浙江、江西、湖南都有很好的白瓷工业。 彩色釉的发现，也是制陶瓷业的技术进步。 除了原料配方之外，对于窑炉的工艺改进也各臻其妙，更加合理。到唐末时期，瓷窑有官方和民间之分，分布南北十多个省，他们烧
6、出的瓷器各有特色，与窑炉结构有关。南北朝至唐代，窑炉中为了使瓷坯受热均匀，不至污染，就出现了许多形式的“窑具”，这些内部构件使窑炉的反应特性变得佳妙，有些窑具一直沿用至今。宋代龙式窑炉火焰流速低，使温度均匀，且充分利用热量，而且反应窑很大，一次可烧23万件。也就是说，大约2000年前，中国人已完成了制陶工艺向制瓷工艺的进步，工艺基本成熟。瓷器在唐末传到西方，明清之际(17世纪)在西方中国瓷器与黄金等价。到清初，外国人到中国考察学习；直至1709年德国人仿制中国瓷成功，1740年左右英法仿中国制瓷成功2冶金 在河南安阳殷墟的考古发掘中，30年代就发现了炼铜遗址，这是至少三千多年前的一个“化工厂”
7、。大约3200年前生产的商代的大青铜鼎司母戊鼎，出土于河南安阳，重875kg，高133em，是由若干炉铜水烧铸而成，所以老子称“大器晚成”。当然，人们在炼铜的同时，很容易炼出锡，经过实践把铜和锡做成合金，产生了“青铜。商代的青铜技术十分进步。到战国时，即公元前5世纪，有一本专著，叫考工记，记载了六种青铜的配方和它们的用途。当时人们并不能测出它的硬度、韧度和挠度、断裂强度等，但从实践中得知，制造钟、鼎大器Cu：Sn：6：1，制造斧头为5：1，制造戈戟等武器为4：1，而制造刀剑是3：l，至于制造箭头则为5：2，用于制造铜镜则为2：1，易磨拭。春秋时期中国人已会冶铁，一种软的铁用于浇铸，并可以炼出铁
8、的合金，即是钢。当时称为百炼钢，是用多次煅打而成。齐国有古冶子，到了战国时吴国和韩国的钢剑已十分有名，称为“陆断牛马，水击蛟龙，当敌即斩”。至少在3500年前，出土的文物已经证明中国人会炼铁，人们虽然还不能把铁浇铸成器，但可以半熔化，反复煅打，嵌到铜武器上作为刃口。铁的熔点高，炼合金钢时，工艺上的关键问题是反应温度。吴国的干将，采用300人的人力鼓风和上等好炭，用“百炼钢”即铸铁柔化的方法制成合金宝剑。无论是炼铜、锡铜合金、铁和钢，原料及原料配比都是十分考究的。而炉温关键在于鼓风。到汉晋时期，已发明利用水力进行鼓风，远胜于人力和动物。炼钢的方法也改变了以往“百炼钢”的工艺，而运用含碳高的生铁先
9、熔化，再灌浇到熟铁上，使生铁中的碳渗入到熟铁中，提高熟铁的硬度，再用牲畜尿淬火，牲畜尿含盐，冷却速度快于水。所以这时人们已掌握一定的淬火技术诀窍。唐宋时期，我国人民发明了湿法冶金技术，“用铁锻成薄片排置胆水槽中，浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤媒，括取人炉，三炼成铜、大率用铁二斤四两，得铜一斤”。 炼铁用的原料常为木炭，我国开发了用煤作为炼铁原料的技术，这也是化工工艺学上能原料开发，在南北朝时的水经注中已有记载。 至于其它冶金技术，铜一镍合金，砷白铜，我国在汉晋时就有记载。3造酒 。 现在我们知道下述方程式 埃及人在三千多年前会制啤酒，他们的化工工艺流程是： 大麦=浸渍一堆积一浸渍一干燥一遮光
10、存放一日光下照射一粉碎一面团一烘焙 (1天) (1天) (5h) 这种原始啤酒叫ale，公元8世纪后，德国人在制啤酒过程中加一种香料叫蛇麻花，成了现代啤酒beer。这个时期制啤酒工艺已经简化为：an面粉一破坏一筛分一发酵。在啤酒出现之后不久，地中海国家开始酿葡萄酒。工艺更简单，把葡萄用脚踩踏或榨出来发酵，但他们已经试验出在发酵中添加石灰以降低酸性，无疑是化工工艺的一个进步。 中国人酿酒至少在三四千年前，殷商时代宫中有“酒池”。古书记载“若作酒醴，尔惟曲襄”，蘖是麦子种萌发的芽。曲是我国人民发明的，用大麦、麸皮、大豆为培养基，培养微生物，经干燥保存在干寒地方，数年后仍可大量繁殖，使菌种长期保存。
11、曲是将淀粉糖化和糖发哮酒化过程结合进行，开创了制酒原料直接用淀粉而不是糖的新工艺。直到19世纪欧洲人才从中国学到这种曲，从中提取出一种毛霉，出现了工业酒精的淀粉发酵法。酒是澄清的，醴是苷米糟的甜酒，又叫醪糟酒。一般当发酵液中乙醇浓度达lO12时，酵母的能力大大下降，到乙醇浓度接近20时，就不能继续反应。所以天然酒一般不超过12度或18度。 要得到较高浓度的酒，必须蒸馏，用蒸馏的方法酿酒，是化工工艺开天辟地的进步。蒸馏作为化工单元操作的出现是划时代的。我国人民可能在商周时代就饮用较高浓度的酒，至少在中唐时期我国人民就会用蒸馏制酒。有文献记载，南宋时温州人已用水蒸气蒸馏制柑露。欧洲人在13世纪到1
12、6世纪，用于葡萄酒的蒸馏。二、近代化学工业的兴起和行业的形成工业革命引发的化工工艺革命和化工行业形成 真正意义上的化学工业的出现，应在近代资产阶级革命之后。机器的出现标志着人类第二次工业革命的成功，而工业革命的突破口则是轻工业。资产阶级在发展初期，急切需要投资少而获利多并且希望资金周转快，轻工业中的棉纺或麻纺工业、玻璃工业、造纸业、制革以及日用品化工(如肥皂等)等，都属于这类可以优先发展的工业。特别是棉纺织行业，在工业革命中起着带头和主导作用。作为这些行业的配套原料辅料，起先大多数依靠天然产物。当这些天然产物不足以供应时，就急切需要人工合成它们。例如，纺织工业需要酸和碱，过去是用植物酸或酸牛奶
13、一类，而碱则使用草木灰或用海藻烧成灰提取。当纺织工业蓬勃发展，又大量向海外扩张时，酸和碱无论如何不能满足需要，迫切希望在工业上能用硫黄(天然产物)或其它硫的化合物制成酸，用盐或其它廉价物质制出碳酸钠。除了纺织业之外，诸如肥皂、造纸等也需要烧碱或纯碱。纺织的印染、漂洗等需要大量的染料，天然的染料色彩不够多，而且产量有限。在纺织业的刺激下，无机酸和无机碱的工艺相继出现革命性成果逐步形成规模，乃至硫酸工业、纯碱工业、烧碱工业和染料形成行业。由于工业革命需要生产大量的机器，势必对钢铁和其它材料提出日益增加的需求。冶金工业的发展，使得人们研究火焰温度和燃料。使用煤可以获得比木炭更多的热值，煤的焦化使冶金
14、工业出现新的飞跃，使炼焦成为一个行业。但煤焦化以后的大量废弃物煤焦油也成为化学家和化工专家的一块心病，他们千方百计想开发它的用途。而机器的防腐蚀以及防腐理论的发展，促使人们想用一层保护膜隔绝金属和水、大气的接触，涂料尤其是金属涂料应运而生，终于形成新的产品。2纯碱工业 纯碱学名碳酸钠Na2C03，商品名称为苏打(Soda)。由于18世纪英法纺织工业和钢铁发展，原先从天然矿床开采已不能满足需要，产量亟待提高。1775年法国科学院公开悬赏，1787年奥利安公爵的侍医N路布兰发明了用焦炭、硫酸和食盐制碱的“苏打合成法”，并于1791年获得专利，后人称路布兰制碱法。主要反应方程是：Na2SO4就是芒硝
15、，后改用芒硝100份、煤50份、石灰石loo份制碱。路布兰制碱法起先在法国建立了日产300kg左右的碱厂。英国人得到专利后，先后在利物浦等地建厂并改进了工艺技术，把煅烧设备改为回转炉的形式，开创了化工生产的一个新型设备的式样，以后这种回转窑炉在化工生产中多处被借鉴采用。从1823年英国利用食盐免税、大规模生产碱之后许多化工专家改进了副产物的处理和回收，不仅生产了纯碱，而且副产了盐酸，回收硫黄。1859年，比利时人苏尔维用盐卤水和碳酸氢铵制得NaHCO：沉淀。化学反府式为 1863年苏尔维建立制碱公司，其工厂到1886年已经日产15吨。苏尔维法的优点超过 路布兰法，英国、法国、德国、波兰、美国纷
16、纷建厂，使纯碱年产超过100万吨。20世纪初，合成氨工业化之后，苏尔维法完全压倒了路布兰法，纯碱工业形成了化工的一大产业。 3硫酸工业 ， 工业革命之前，许多科学家在实验室里研究制硫酸的方法，并在实验室条件下制出了硫酸最初是煅烧天然硫酸盐，干馏含结晶水的绿矾(硫酸亚铁盐)。18世纪中叶有人用硫黄和硝石燃烧，置于铅制容器中(木结构内附铅板)用水吸收生成的气体，就得到硫酸。1750年，英国伯明翰兴建了第一座硫酸厂就是用这个方法进行生产。这种生产方法称“铅室法”。后来，铅室法经过许多改进，硫黄在铅室外燃烧，生成S02，导入铅室与水蒸气吸收，改硝石为空气，减少硝石消耗，在铅室后设置由法国化学家盖吕萨克
17、提出的一个喷淋塔和英国硫酸制造商格洛费设置的解析塔。这两个塔，后人又称为盖吕萨克塔和格洛费塔。这样，铅室法制硫酸的工艺流程逐步完善。到19世纪中叶，发明了用铂作催化剂，使SO2氧化为S03，并获得专利，20世纪初又以V2O5为主要成分的混合催化剂获得成功，逐步实现了“接触法”制硫酸的工业化。硫酸产量逐年增长，以铅室法和接触法两种方法同时存在。4电解食盐水工业(氯碱工业) 烧碱(NaOH)在工业革命后的需求量逐步增大，起先有人用路布兰法制碱工厂的母液加以苛化(一般加入Ca(OH)2)制成烧碱，但由于19世纪中期，基本有机合成工业的发展，需要的氯气数量增加，德国格里西姆化学公司与韦伯公司合作开发了
18、水泥的隔膜式电解槽，产生了C12和NaOH。1903年英国人成立了电化学公司，其后，各式电解槽纷纷问世，构造趋于简单，耗电趋于经济，电解液的浓度趋于提高，逐步形成“氯碱工业”。5煤及焦油利用和有机合成工业 18世纪中叶，冶金工业利用焦炭炼铁获得很好的效果，随之，炼焦工业开始萌发。1763年英国人制成了蜂窝式炼焦炉，以后有人加以改进，出现过多种形式的炼焦炉。1860年前后，法国及一些欧洲国家建造了可以回收挥发性产物的炼焦炉，促进了焦化工业的发展。以后，随着焦化工业发展，炉型和焰道都有改进，焦化工业趋于成熟。 随着焦炭的广泛应用，1893年，法国的莫桑和美国的威尔逊获得用焦炭和石灰电炉制取电石的专
19、利。1895年在美国建成了第一座电石厂，从此开辟了电石为原料的一代化工。电石加水变成乙炔，乙炔可以作为燃料，火焰温度达4000C，用于焊接和切割。化学家在实验室里研究用乙炔作原料合成许多有机物，如合成苯、酚、萘、乙醛、乙酸、氯乙烯、丙烯腈等基本原料，而且绝大多数很快实现了工业化，由此出发又生产出后继产品，使乙炔的应用日益广泛，形成了风靡一时的以电石为原料的电石化工或乙炔化工。 作为炼焦的副产物的煤焦油，一直被视为废物，只有少量经过精馏生产出灯用燃油，剩下的叫“焦油沥青”，用来浸渍枕木以防腐，或作屋顶防护的油毡。1834年，德国医生从煤焦油中提取到苯酚、吡咯、喹啉和苯胺。1856年，陆续有科学家
20、在焦油中发现芘、葸、甲基吡啶等，并分离出苯、甲苯以及二甲苯等。英国化学家帕金将苯硝化为硝基苯，再将它还原为苯胺，再用重铬酸钾氧化苯胺，终于在1856年制出了苯胺类染料苯胺紫。自从第一个煤焦油染料问世以后，人们以这些从焦油中提取的芳香族化合物为原料，合成了种类繁多的染料、香料和医药中间体，形成了以煤焦油为原料的基本有机工业。6染料 1857年，英国的帕金在发明了苯胺紫之后，设计了这种染料的工业生产方案，并于1857年6月投产。之后，德国的霍夫曼、法国的伏琴以及霍夫曼的学生们以苯胺为基础。用许多试剂去和苯胺反应，产物出现各种颜色，有时又将这些产物制成盐或与硫酸反应。他们以极大的兴趣，将这些产品试着
21、用媒染剂染丝、毛、棉织物，再试验洗涤性能，于是得到了一大类苯胺染料。 1869年德国人格雷贝等用煤焦油中蒽醌为原料，经溴化之后，与碱共熔，制得了与天然茜素完全相同的产物。人工合成茜素为蒽醌染料的产生揭开了重要的一页。1880年，德国的拜耳合成了靛蓝。1858年格里斯发现了重氮化反应，1864他将偶氮盐偶合。1873年有人用碳水化合物的废料与碱和硫一起加热而制得了硫化染料。至此，在19世纪70年代之后，以苯胺类染料、偶氮类染料、蒽醌类染料和硫化染料为主体，形成了一个初具规模的染料工业，成为有机合成工业的一大支柱。7涂料 。 涂料的组成一般是由颜料、成膜物质和溶剂助剂组成。 颜料的取得，早先通常都
22、是自然界的矿石，如赤铁矿、黄铁矿以及木炭等，即我们现在能见到的古人岩画、壁画使用的颜料。以后在中国、埃及都有使用“炼丹”技术获得某颜料的记载。到18、19世纪，各种新的颜料不断涌现。在19世纪中叶，法国涂料工厂已经大量使用氧化锌。1861年英国人奥尔制成锌钡白颜料。其化学反应主要是 ZnS(h+BaSZnS+BaSO4。 法国在1865年进行半工业化生产，并以“奥尔白”的商品名称面世。锌钡白后来又加以改进，增加可溶锌盐如z02和氧化锌的投入，以提高颜料中ZnS的含量，得到质量更好的白色颜料。 1704年德国人制出了普鲁士蓝(亚铁氰化铁)，而人工合成群青在1824年之前已被发明，但英法国家都予以
23、保密。至1828年，法国解决了大规模生产问题，在里昂建立了第一座群青工厂。20世纪初挪威人用钛铁矿提取Ti02，制成了钛白，为涂料配套的颜料工业基本成型。 随着涂料的用量剧增，天然成膜物质和油性溶剂的利用越来越广，各种树木的树脂成了科学家研究的对象，各种果仁的油类也成为研究的主要目标，出现了亚麻子仁油、蓖麻油和其它油类(干性的、半干性的)。中国的大漆和桐油，是天然的良好树脂和干性油，后者可以作为溶剂也可作为成膜物质，一时成为中国的出口大宗物资，称之为国宝。1820年英国建成涂料工厂，1830年德国建立涂料厂，1880年日本建成涂料厂。当时英国的涂料占份额较大从1850年至1860年十年间，建有
24、涂料工厂250多家。丹麦、奥地利、荷兰、比利时等欧洲国家涂料工业一时大盛，对涂料工业的形成和大工业化奠定了坚实的基础。19世纪末至20世纪初，有机化学家用多元醇多元酸合成了醇酸高分子，尽管当时并没有高分子这个词，但人们把合成物称为树脂，意即人工合成的仿照天然树脂的合成物，这个名词一直沿用至今。树脂的名称统称醇酸树脂，其品种随使用的醇和酸的不同，而有不同的性能和称呼。 1865年发明了用硝化方法合成的三硝纤维素，用于制造炸药，称无烟火药，而一、二硝基纤维素，也就是低氮含量的硝化纤维素溶于乙醚乙醇混合溶液中，则制成“火棉胶”。到1882年，司蒂文斯发现乙酸酯是硝化纤维素的良好溶剂。一时间，硝化纤维
25、素成了一种新的成膜物质，为后来硝基涂料的风靡作了铺垫。8医药 医药的产生是伴随着人类的出现而产生的，早期的医药是与巫术联系在一起的。使用的药物大多数为天然的植物、动物或矿物，少数有动植物和矿物加工后的产物。有人把这个时期的医药称为本草药时代。古埃及人有药物七百多种，希腊人的药物约有二三百种。当然古代医药首屈一指应是中国，在上古就有“神农尝百草”，药物至少数百种。公元前1世纪，中近代的制药工业，从天然药物的有效成分提取到人工设计和合成新的药物，使制药工业初具雏形。华夏化学一波三折发展壮大 神州科技推波助澜前景绚丽作者：旬阳化学网 文章来源：陕西师范大学化学资源网 时间：2007-8-6 15:4
26、4:22 阅读次数：396 支持旬阳化学，支持旬阳化学网！ 中国是瓷器、造纸、火药的故乡。徐寿系统地介绍西方近代化学知识。侯德榜联合制碱法的成切，引起世界轰初，还有胰岛素的人工合成等。中国化学开始登上世界舞台。我们的祖国地大物博，人口众多，是一个历史悠久的文明古国；我们的祖先，创造了光辉灿烂的科学文化，留下了许许多多举世无双的艺术瑰宝，对人类有很大的贡献。化学也不例外，我国古代化学工艺有很高的成就，是瓷器、造纸、火药发明的故乡，我国钢铁生产也曾走到世界前列。这些都可以激发我们的爱国主义热情和民族自豪感。试举两例：自古以来，谁都知道黄金的珍贵，黄金之难得，是几乎所有金属难以相比的。早在两三千年前
27、，我们的祖先就创造出提取黄金的方法“汞金法”，即首先把汞金和白银1比3熔化在一起，然后放入硝酸中处理。硝酸“吃掉”了银变成硝酸银，同时吸附了杂质，剩下的部分再放入硼砂烧成条状，接着用蒸汞器将汞与金完全分离。最后，放入碗大坩埚，在焦炉中熔化，达到1063时金熔成液体，像美丽的蛋黄。用钳夹出，倒入冰水，崩成细粒，重新放入硝酸中提纯数次后，制成金条。这种方法现在看来也是十分科学的，几个关键步骤至今仍被沿用。我国古代劳动人民还创造了简单、准确的黄金纯度分析法。即拿金在试金石上划一道印，然后用标有纯度的金在试金石上也划一道印，比较两道印的颜色和光泽，即可判断金的纯度。试金石是硅质砾石，大多为南京雨花石制
28、成。古人以“七青、八黄、九紫、十赤”之说鉴别金的真伪和纯度。经现代化学分析对比，这种方法最高可分辨出99.9纯度的黄金。从我国现出土的文物中，也可窥见一斑。如在河北省满城县出土的汉朝“金缕玉衣”，是墓主中山靖王刘胜的随身葬服，它是用12根金丝把一片片玉石缝串起的。据化学分析，金丝纯度达99.98以上，这是稀世之宝。中国还是世界上最早发现氧气的国家之一。世界上最早发现氧气的是我国唐朝的炼丹家马和。当时唐朝是一个版图辽阔、经济繁荣、文化发达、国力强盛的帝国。东西方学术交流频繁，人民生活安定，这一切给马和提供了优厚的研究条件。马和认真地观察了各种可燃物，如木炭、硫磺等在空气中燃烧的情况后，提出的结论
29、是：空气成份复杂，主要由阳气（氮气）和阴气（氧气）组成，其中阳气要比阴气多得多。阴气可以跟可燃物化合把它从空气中除去，而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和还进一步指出：阴气存在于青石（氧化物）、火硝（硝酸盐）等物质中。如用火来加热它们，阴气就会放出来，他认为水中也有大量阴气，不过很难把它取出来。马和把毕生研究的成果记录在一本名叫平龙认的书中。这本书一直流传到清代，由于腐败的清朝政府屈膝媚外，该书竟被德国侵略者乘战乱时抢走。19世纪初，德国学者就是根据当时在德国的平龙认作出结论：中国唐朝的马和是氧气的最早发现者。这样，把最早发现氧气的时间提早了一千多年。以上事例，只是我国古代化学发展史中微不足道
30、的几滴水。有关中国古代化学的辉煌成就，前几回已有所述，不再多说。却说近代欧洲化学始于1803年道尔顿的原子学说，明末清初传入中国的西欧的古代化学知识，如强水（强酸）、火药的配方等，华夏早已有之，是故物还家罢了。欧洲近代化学真正传入中国是在19世纪中叶，那时鸦片战争刚刚失败，帝国主义坚船利炮打破了封建帝国闭关锁国的落后状态，促使一些先进的人们开始学习、介绍西方的科学技术。1855年，在上海出版了一部英国人合信（Hobson）著的书，名叫博物新编，里面介绍了化学这一学科。博物新编共三集，内容庞杂，包括天文、气象、物理、动物等方面的内容。化学知识载于博物新编第一集，说“天下之物，元质（即化学元素）五
31、十有六，万物皆由此而生”。这大概反应出了西方19世纪初期的化学水平。书中介绍了氧（当时用“养气”或“生气”）、氢气（“轻气”或“水母气”）、氮（淡气）、一氧化碳（“炭气”）以及盐酸（盐强水”）、硝酸（“水硝油”）、硫酸（“磺强水”）等的性质和制造方法。书中没有引入西方的化学符号，内容也比较浅陋，缺乏系统性。首先对西方化学知识作系统介绍的是我国化学家徐寿（18181884）。徐寿，江苏无锡人，自幼天资聪颖，勤奋好学，他从合信的博物新编中学到一些化学知识，并且做了很多化学实验。由于徐寿多才多艺，精通化学，他被吸收到清代大臣曾国藩手下做幕僚。不久，徐寿到上海江南制造局，对“船炮、枪弹多有研究，自制强
32、水、棉花（即硝棉）、药汞（雷汞）、爆药”等等。徐寿对中国近代化学的真正贡献在于翻译和介绍西方化学知识，他前后花费17年的时间，编译的书籍达13种。其中化学鉴原一书影响较广，对西方近代化学知识在我国的传播起了很大的作用。化学鉴原概述了一些化学基本原理和重要元素的性质。书中所提出的用西方名字第一音节造新字的命名原则，如铀、锰、镍、钻、锌、镁等，被后来的中国化学家接受，并且一直沿用至今。后来，徐寿又翻译了化学鉴原续编、化学鉴原补编等书，可谓比较全面地介绍了当时西方的化学知识。译书之外，徐寿还创办了“格致书院”，举办科学讲座，向听讲的人做示范性的化学实验，影响颇大。值得一提的是徐寿的儿子徐建寅也是一位
33、科学家，翻译过很多科学书籍。1901年在湖北武汉试验无烟火药时，不幸因火药爆炸身亡。徐寿父子都为传播科学知识，特别是化学知识做出了卓越的贡献。在半封建半殖民地的旧中国，化学科学得不到很好的发展，仅在第一次世界大战期间，帝国主义暂时放松了对我国的控制，那时，我国民族工业兴起，相应地化学才有了缓慢的发展。请看：1916年，成立了“中国地质调查研究所”，进行广泛的化学分析工作；1923年，建立了“黄海化学研究所”偏重化工方面，特别是海盐利用的研究； 1928年，“中央研究院”成立，下设“化学研究所”；1929年，又成立了“北京研究院”，设有“化学研究所”和“药物研究所”。同时在20年代里，不少大学开
34、始设立化学系。一批著名的化学家如曹惠群、侯德榜、曾昭伦等从国外留学归来，为祖国的化学事业做出杰出的贡献。到了30年代，由于化学家们的辛勤劳动，中国化学学科有了一些进展，为以后的化学打下了基础。“中国化学会”于1932年8月成立于南京，陈裕光当选为中国化学会第一任会长。这个学会在大约20年中，先后发行杂志中国化学会会志、化学、化学通讯和进行其他学术活动，对于中国的发展起了一定的推进作用。1937年，日本帝国主义向中国发动全面进攻，我国的化学机构大部分受到严重破坏，没有什么大的成就可言。在这个时候，独放异彩的要推侯德榜的联合制碱法的成功了。纯碱，化学名称叫碳酸钠，俗称苏打。它是重要的化工产品，广泛
35、用于制造玻璃、肥皂、纸浆、洗涤剂和石油炼制等。纯碱在自然界中也有，但是产地分散，纯度不高，因此远远不能满足社会需要。18世纪，欧洲的科学家们已经开始了制纯碱的研究，基本上是下列反应所组成。1.Na2SO4+2C=Na2S+2CO22.Na2S+CaCO3=CaS+Na2CO3由于上述反应必须在高温下，且不能连续发生，浪费原料、污染环境等，最终没有成功。后来，比利时化学家索维尔又发现了新的方法。他用的基本原料是食盐和石灰石，制造过程是这样的：先将浓的食盐溶液通入氨气饱和以后，再通入二氧化碳。二氧化碳是石灰石经过煅烧以后制得的。在溶液中氨、二氧化碳和水相互作用，生成酸式碳酸铵。酸式碳酸铵再与食盐发
36、生反应就得到酸式碳酸钠和副产物氯化铵。酸式碳酸钠溶解度小，经过过滤分离以后，再经过加热，就得到纯碱，并放出二氧化碳。二氧化碳可重新使用，而副产物氯化铵与石灰加热以后生成氯化钙和氨。这种方法的优点是：反应中生成的二氧化碳和氨可循环利用，原料易得，工艺简单。但有两大缺点：一是食盐的利用率不高，只有70左右；二是生成大量无用的氯化钙，即妨碍连续化生产，又增加了纯碱的成本，而且污染江河。1939年，我国著名化学家侯德榜教授经过多年的潜心研究，提出了世界闻名的“联合制碱法”。这个方法即保留了索维尔方法的全部优点，同时又克服了它的全部缺点，使制碱法达到臻善臻美的地步。侯氏制碱法的原理是；低温下在氨炮和了的
37、饱和食盐水中通入CO2可析出NaHCO3，此时母液中的Na+减少而Cl-相当多。再加细盐末，因同离子效应，在低温下NH4Cl的溶解度小而NaCl的溶解度随温度的变化不大，因而NH4Cl析出，食盐不析出。如此往复，这样原料可充分利用，最后得到两种重要化工产品：纯碱和氯化铵（肥料）。由于侯德榜教授在制造纯碱方面的突出贡献，他所发明的这种方法， 1941年被世界化学工业协会正式命名为“侯氏制碱法”。他本人被英国皇家学会、美国化工学会和美国机械学会授予荣誉会员称号。“侯氏制碱法”，在世界化学发明的宝库中，一个以中国人的姓名命名的发明，这是多么值得我们自豪啊！尤其是我们的祖国深受列强欺侮蹂躏，被别人称为
38、“东亚病夫”的时候，一个中国人的名字闪烁在世界化学舞台上，就更加显示出中华民族的智慧光芒。侯德榜教授是福建省闽侯县人，1890年8月9日生，1976年8月26日逝世。青年时期求学于福建省英华书院，后考入清华大学，1913年赴美国留学，先是在麻省理工学院学习化工，其后，在哥伦比亚大学学习，并获得博士学位。解放前夕，侯先生满怀为发展祖国化学事业的雄心壮志，辞别美国人的优厚聘留，毅然回到祖国的怀抱。不久，他担任了永利化学公司总经理，中华人民共和国中央财经委员会委员等职，并领导和设计了天津塘沽碱厂、南京硫酸厂等一系列重大化工基地的建立。1959年后任化工部副部长、全国科协副主席、中国化工协会理事长，主
39、要论著有：制碱。该书将索维尔法全部秘密首次完整地公诸于世，视为制碱首创。此书一出风行世界各地，为中国学术界争了光。侯德榜教授除了发明了“侯氏制碱法”外，还与谢为杰、陈东等科学家合作发明了“碳化法合成氨流程制碳酸氢铵”。现在全国有一千多家中小型化肥厂采用这种方法合成碳酸氢铵，为我国小氮肥“遍地开花”做出了贡献。侯先生常以“勤能补拙”鼓励青年。他认为外国人能做到的中国人也能做到，他以自己的模范行为为我们做出了表率，我们要向侯先生学习，勇攀科学高峰。且说新中国成立后的中国化学。1949年中华人民共和国成立，科学家们明确提出了“理论联系实际”的科学方针。同年，“中国科学院”宣告成立。在化学部门中，有北
40、京化学研究所、长春应用化学研究所、上海有机化学研究所、大连石油研究所，以后又成立了环境保护研究院等。此外，在产业部门，有关化学的研究也更加广泛和深入，整个化学的发展呈现强劲的势头。中国化学家有自己的组织中国化学学会和中国化工学会。出版的刊物相当多，其中发行最广影响最大的有化学通报、化学学报、化学译报、化学世界等。新中国自成立以来，化学的发展是迅速的，在无机合成、络合物化学、胶体化学、物质结构、高分子化学、化学分析、仪器分析等各方面都取得飞快发展，有的是从无到有；有的是从小到大。所有这些辉煌成就都同化学家们热爱祖国，把毕生精力奉献给科学事业分不开的。新中国化学的发展，可从化学试剂的生产和用量中看
41、出。建国以前，我国没有化学试剂生产，各行各业使用的化学试剂全部依靠进口。建国初期，北京大学高崇熙教授率先在北京化学试剂研究所开展一系列化学试剂的生产，开始填补了空白。随后上海、天津也出现了一些小化学试剂生产厂家，生产一些规模不很高的通用试剂。到1959年，全国已有21个试剂厂，品种达600多种。为了适应科研、教学和工业生产对化学试剂的数量和纯度不断增长的需求，我国于60年代初在北京、上海、天津、西安、广州、成都、沈阳建立了七个试剂生产基地，还建立了具有一定规模的化学试剂研究所，例如北京、上海、天津化学试剂研究所，现在累计生产化学试剂品种约700O种。60年代初，由于半导体材料工业发展的需要，我
42、国开始生产高纯试剂，研制了高纯锗、硅、砷、磷、硼、镓等及其化合物。随着电子工业的发展，在60年代末和70年代初，我国试剂又开始了电子纯试剂和材料的研制和生产。近年来，为配合大规模集成电路的需要，又发展了MOS试剂，现已能生产高纯分析试剂，电子工业高纯试剂和材料以及光电材料约150余种，这些材料和试剂纯度有的可达七个“9”，例如高纯Al2O3、Sb2S3等，我国生产的超高纯H2SO4、HCl、HNO3和NH4OH等在质量上均已达到了世界先进水平。除了化学试剂生产外，晶体的合成和生长也逐渐发展起来。晶体的合成和生长，在旧中国是空白领域，建国初期，我国晶体生长研究工作者较重视应用，以后，为了适应晶体
43、质量要求的提高，逐步开展了晶体生长过程的理论研究。例如，联系晶体的外部和内部缺陷，对温场、液流和固界面结构等进行热力学和动力学分析；使用光学、电子显微镜和X光等手段进行品质的鉴定和观察。这些研究使我国晶体生长水平提高了一大步，从而制得了高质量、高水平的晶体。比较有名的是中国科学院福建物质结构研究所所研制成功的非线性光学晶体偏硼酸钡（简称BBO）。因为它是我们中国人研究出来的，是当今世界上最优异的紫外激光晶体，故外国科学家称它是“中国牌”激光材料，也有人称它是“中国之星”。主持这项研究工作的是著名化学家卢嘉锡的得意门生陈创天教授。他和他的同事们，从1975年开始进行这项研究工作。他们依靠坚实的基
44、础理论知识，从分析各种化合物的基团特性入手，对近千种化合物的组成、结构、晶体形成条件等反复进行研究，经过 8年的艰苦努力，终于在 1983年 9月广州的国际激光工作会议上正式宣布：“中国牌”偏硼酸钡优质非线性光学晶体研究成功。这件事轰动了国际学术界。1986年6月，美国旧金山召开的一个国际会议上，很多科学家为陈创天教授举行庆祝会。他们专门做了一个特大的蛋糕，上面用奶油画了一幅中国地图，标出了福建省、福州市和福建物质结构研究所的位置，右下还画了一个BBO的图样。这项研究成果问世后，日本、美国和欧洲等国家的晶体材料和激光技术公司闻讯，竞相到中国订货，一时供不应求。美国、日本的一些风险家一再表示愿出
45、巨资在中国建厂大批生产。在中国，类似这样的“中国星”还有。例如上海硅酸盐研究所研制的锗酸铋晶体（BGO），用于高能粒子探测，水平居国际领先地位。还有南开大学的抗光折变性能特别好的铌酸锂晶体（LN）， 在1984年的光波导光电子材料国际会议上被公认为“世界一流水平”。上面这些晶体物质，除了晶莹剔透、折光四射外，还具有更广泛的作用，是国防、测量医学上不可缺少的材料。就医学上来讲，通过非线性光学晶体获得的紫激光束，是用于治疗心血管病，切除脑肿瘤的理想“光具”、“光刀”。用不同波长的激光束来确定早期癌灶部位，将成为医治癌症的特效手段。却说自新中国成立以后，随着国民经济和科学技术的发展，各种重要稳定同位
46、素的生产提上了日程，亟待解决。最重要的三种同位素2H、6Li和235u，在60年代前期已试制投产。1966年5月，我国成功地进行了一次含有热核材料的核爆炸，表明有关的各种同位素的生产都已达到纯度指标。几十年来，中国科学家们利用重水反应堆中的中子，生产放射性同位素，品种较多，有直接生产的同位素、化学加工的同位素、裂变同位素、医用同位素、3H和14C标记化合物等等。不言而喻，在各种同位素投产之前，都必须掌握分析方法。我国在50年代发展的重水和重氧水分析的方法，处于世界领先地位。它鼓舞了科学家们勇攀更高的高峰。同位素广泛应用于医学、农业、科学技术以及阐明化学反应机理等方面。60年代中期，我国科学家用
47、重水注入人体静脉后，逐日抽血检测，证明水分子在人体中的停留时间约为l个月。稳定性同位素和放射性同位素普遍应用于生理研究、药理研究和临床诊断，如198Au在临床医学上用于肝扫描，可论断肝脏是否有病变和肝脏肿瘤定位；60Co的射线用来杀死癌细胞。此外，87Rb可用于标准计时，241Am可用于火灾报警器接头，14C可用于考古学年代的判定，等等。1982年2月，全国同位素会议召开，会上提出了10篇综述报告，50余篇同位素及射线应用成果，其中突出的有应用60Co源的辐射培育成功的鲁棉一号、铁丰18号大豆、原丰旱水稻等优良品种，为国家增加了几十亿元的财富。如今，我国国民经济、国防建设和科学技术的不断发展，推动了同位素化学的不断前进。社会主义现代化的前提是发展科学技术，而同位素和计算机、遥感、激光并列为四种新技术，正为同位素化学的进一步发展开辟了宽广绚丽的前景。却说新中国成立后的有机化学。新中国成立以前，政局动荡，经济频于崩溃，科学极度落后，有机化学也不例外。那时，这门学科尚处于萌芽阶段，仅有少数化学家从事此项研究。庄长恭、赵承嘏、黄鸣龙、纪育沣、曾昭抡、高崇熙、周发岐、杨石先等就是我国第一代有机化学家，是“有机花园”的第一代园丁。解放后，有机化学得到蓬勃发展，尤其胰岛素、核糖核酸等的合成成功，标志着我国化学家完全有能力攀登科学高峰。早在100多年前，科学家们就指出：“生命是蛋白质体的存