化學在中國發展的歷史

化學在中國的發展源遠流長,然而其內容歷久彌新,展現了其對中國科技發展和社會進步的重要作用。與此同時,中國的化學發展也推動的世界的科技進步。

化學在中國發展的歷史

3000多年前,我國已利用天然染料染色。我國是世界上最早發現漆料和製作漆器的國家,約有7000年曆史。

化學在中國發展的歷史

公元前4000~公元前3000年中國已會釀造酒。公元前1000年我國已掌握制酒技術,比歐洲的“澱粉發酵法”製造酒精早2000多年。

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3000多年前,我們祖先發現石油。古書載“澤中有火”即指地下流出石油溢到水面而燃燒。宋朝沈括所著《夢溪筆談》第一次記載石油的用途,並預言:“此物必大行於世”。世界上最早開發和利用天然氣的是中國的四川省邛崍和陝西省鴻門兩地。

我國是“纖維之王”──蠶絲的故鄉。公元前2000年中國己經養蠶。公元200年養蠶技術傳入日本。

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1000多年前中國就能煉鋅,早於歐洲400年。公元前2000年中國已會熔鑄紅銅。公元前1700年中國已開始冶鑄青銅。公元900多年我國的膽水浸銅法是世界上最早的溼法冶金技術(置換法)。1700多年前,中國已能煉鉛及銅鉛合金。

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公元前800~公元前600年中國已製造陶器。公元200年中國比較成熟地掌握了制瓷技術。

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公元前100年中國發明瞭造紙術。公元105年東漢蔡倫總結並推廣了造紙技術,而歐洲人還在用羊皮抄書呢!蔡倫認真總結了前人的經驗,他認為擴大造紙原料的來源,改進造紙技術,提高紙張質量,就可以使紙張為大家接受。蔡倫首先使用樹皮造紙,樹皮是比麻類豐富得多的原料,這可以使紙的產量大幅度的提高。樹皮中所含的木素、果膠、蛋白質遠比麻類高,因此樹皮的脫膠、製漿要比麻類難度大。這就促使蔡倫改進造紙的技術。西漢時利用石灰水製漿,東漢時改用草木灰水製漿,草木灰水有較大的鹼性,有利於提高紙漿的質量。元興元年(公元105年)蔡倫把他在尚方製造出來的一批優質紙張獻給漢和帝劉肇,漢和帝很稱讚他的才能,馬上通令天下采用。這樣,蔡倫的造紙方法很快傳遍各地。以竹紙為例,《天工開物》中指出:在芒種前後登山砍竹,截斷五七尺長,在塘水中浸漚一百天,加工捶洗以後,脫去粗殼和青皮。再用上好石灰化汁塗漿,放在楻桶中蒸煮八晝夜,歇火一日,取出竹料用清水漂洗,更用柴灰(草木灰水)漿過,再入釜上蒸煮,用灰水淋下,這樣十多天,自然臭爛。取出入臼,舂成泥面狀,再製漿造 紙。這些記載,和後來的民間土法造竹紙過程大體相同。


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公元700~800年唐朝孫思邈在《伏硫磺法》中記載了黑火藥的三組分(硝酸鉀、硫磺和木炭)。火藥於13 世紀傳入阿拉伯,14世紀才傳入歐洲。

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公元前200~後400年中國煉丹術興起。魏伯陽的《周易參同契》和葛洪的《抱朴子》記錄了汞、鉛、金、硫等元素和數十種藥物的性狀與配製。火藥據傳由晉朝葛洪發明,火藥的研究開始於古代道家煉丹術,古人為求長生不老而煉製丹藥,煉丹術的目的和動機都是荒謬和可笑的,但它的實驗方法還是有可取之處,最後導致了火藥的發明。恩格斯高度評價了中國在火藥發明中的首創作用:“現在已經毫無疑義地證實了,火藥是從中國經過印度傳給阿拉伯人,又由阿拉伯人和火藥武器一道經過西班牙傳入歐洲。”火藥的發明大大的推進了歷史發展的進程,是歐洲文藝復興的重要支柱之一。火藥的發明 煉丹家雖然掌握了一定的化學方法,但是他們的方向是求長生不老之藥,因此火藥的發明具有一定的偶然性。煉丹家對於硫磺、砒霜等具有猛毒的金石藥,在使用之前,常用燒灼的辦法“伏”一下,“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低,這種手續稱為“伏火”。唐初的名醫兼煉丹家孫思邈在“丹經內伏硫磺法”中記有:硫磺、硝石各二兩,研成粉末,放在銷銀鍋或砂罐子裡。掘一地坑,放鍋子在坑裡和地平,四面都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角逐一點著,然後夾入鍋裡,把硫磺和硝石起燒焰火。等到燒不起焰火了,再拿木炭來炒,炒到木碳消去三分之一,就退火,趁還沒冷卻,取入混合物,這就伏火了。唐朝中期有個名叫清虛子的,在“伏火礬法”中提出了一個伏火的方子:“硫二兩,硝二兩,馬兜鈴三錢半。右為末,拌勻。掘坑,入藥於罐內與地平。將熟火一塊,彈子大,下放裡內,煙漸起。”他用馬兜鈴代替了孫思邈方子中的皂角,這兩種物質代替碳起燃燒作用的。伏火的方子都含有碳素,而且伏硫磺要加硝石,伏硝石要加硫磺。這說明煉丹家有意要使藥物引起燃燒,以去掉它們的猛毒。雖然煉丹家知道硫、硝、碳混合點火會發生激烈的反應,並採取措施控制反應速度,但是因藥物伏火而引起丹房失火的事故時有發生。《太平廣記》中有一個故事,說的是隋朝初年,有一個叫杜春子的人去拜訪一位煉丹老人。當晚住在那裡。半夜杜春子夢中驚醒,看見煉丹爐內有“紫煙穿屋上”,頓時屋子燃燒起來。這可能是煉丹家配置易燃藥物時疏忽而引起火災。還有一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書也談到用硫磺、硝石、雄黃和蜜一起煉丹失火的事,火把人的臉和手燒壞了,還直衝屋頂,把房子也燒了。書中告戒煉丹者要防止這類事故發生。這說明唐代的煉丹者已經掌握了一個很重要的經驗,就是硫、硝、碳三種物質可以構成一種極易燃燒的藥,這種藥被稱為“著火的藥”,即火藥。由於火藥的發明來自制丹配藥的過程中,在火藥發明之後,曾被當做藥類。《明熹宗實錄》:“天啟二年十二月二十日辛巳,援遼總兵毛文龍以登撫(袁可立)所遣管運參將黃胤恩、推官孟養志等發到糧餉並布疋、軍器、火藥等物,復蒙頒給敕印、旗牌,授以援遼總兵便宜行事,具謝恩。”《本草綱目》中就提到火藥能治瘡癬、殺蟲,闢溼氣、瘟疫。火藥不能解決長生不老的問題,又容易著火,煉丹家對他並不感興趣。火藥的配方由煉丹家轉到軍事家手裡,就成為中國古代四大發明之一的黑色火藥。公元750年中國煉丹術傳入阿拉伯。


化學在中國發展的歷史

公元800年唐朝茅華是世界上第一位發現氧氣的人。他比英國的普利斯特里(1774年)和瑞典的舍勒(1773年)約早1000年。

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公元前600年中國已掌握冶鐵技術,比歐洲早1900年公元前200年,中國煉出了球墨鑄鐵,比英、美領先2000年。

我國祖先很早便開始使用木炭和石炭(又叫黑炭,即煤),而歐洲人16世紀才開始利用煤。

第一次世界大戰期間,歐亞交通梗塞。由於我國所需純鹼都是從英國進口的,一時間,純鹼非常缺乏,一些以純鹼為原料的民族工業難以生存。1917年,愛國實業家範旭東在天津塘沽創辦了永利鹼業公司,決心打破洋人的壟斷,生產出中國的純鹼。他聘請正在美國留學的侯德榜先生出任總工程師。

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1920年,侯德榜先生毅然回國任職。他全身心地投入制鹼工藝和設備的改進上,終於摸索出了索爾維法的各項生產技術。1924年8月,塘沽鹼廠正式投產。1926年,中國生產的“紅三角”牌純鹼在美國費城的萬國博覽會上獲得金質獎章。產品不但暢銷國內,而且遠銷日本和東南亞。

針對索爾維法生產純鹼時食鹽利用率低,制鹼成本高,廢液、廢渣汙染環境和難以處理等不足,侯德榜先生經過上千次試驗,在1943年研究成功了聯合制鹼法。這種方法把合成氨和純鹼兩種產品聯合生產,提高了食鹽利用率,縮短了生產流程,減少了對環境的汙染,降低了純鹼的成本。聯合制鹼法很快為世界所採用。

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侯氏制鹼法的原理是依據離子反應發生的原理進行的,離子反應會向著離子濃度減小的方向進行。也就是很多初中高中教材所說的複分解反應應有沉澱,氣體和難電離的物質生成。他要制純鹼(Na2CO3),就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度較小,所以先製得NaHCO3。再利用碳酸氫鈉不穩定性分解得到純鹼。要製得碳酸氫鈉就要有大量鈉離子和碳酸氫根離子,所以就在飽和食鹽水中通入氨氣,形成飽和氨鹽水,再向其中通入二氧化碳,在溶液中就有了大量的鈉離子,銨根離子,氯離子和碳酸氫根離子,這其中NaHCO3溶解度最小,所以析出,其餘產品處理後可作肥料或循環使用。

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1965年,我國在世界上第一個用人工的方法合成活性蛋白質──結晶牛胰島素。(由於署名原因,諾貝爾化學獎與國人擦肩而過)

化學在中國發展的歷史

七十年代,中國獨創無氰電鍍新工藝取代有毒的氰法電鍍,是世界電鍍史上的創舉。

1977年我國在山東發現了迄今為止的世界上最大的金剛石──常林鑽石。全世界海鹽產量5000萬噸,其中我國生產1300多萬噸,居世界第一。早在3000多年前,我國就採用海水煮鹽了,是世界上製鹽最早的國家。

世界上已知的140多種有用礦,我國都有。我國是世界上冶煉礦產最早的國家。

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我國最早的化學研究機構在20世紀初,我國所需要的純鹼全靠進口,為改變這一狀況,我國著名的愛國實業家範旭東(1884-1945]先生,在興辦精鹽公司的基礎上,於1917年在塘沽創辦了永利制鹼公司。範旭東以以久大精鹽公司化驗室為基礎,決定成立一個名為“黃海”的化學工業研究社。1922年8月,黃海化學工業研究社方面塘沽正式成立。被稱為“西聖”的孫穎川博士毅然辭去英辦開灤礦務局總化驗師的高職,來到“黃海”任社長,張子豐先生任副社長。後來,留美歸來的張克思、卞伯年、卞松年、區嘉偉、江道江等博士,留法歸來的徐應達博士,留德歸來的聶湯谷、肖乃鎮博士,以及國內的大學畢業生方心芳、金培松等助理研究員,也先後來到“黃海”。著名的侯德榜博士當時也在“黃海”。經過7年的艱苦努力,終於生產出第一批“永利純鹼”在美國費城舉辦的萬國博覽會上,該產品獲得金質獎章。1932年,“黃海”接受了中華教育資金董事會的資助,決定用海州磷肥石礦作磷肥試驗,為硫酸銨的生產奠定了基礎。1937年,集中了中國煉丹的有關文章和文獻,準確探索古代中國化學的淵源。這時的“黃海”正處於黃金時代,擁有博士10人,留學生、大學生60多人,不但開展廣泛的研究工作,而且還代為海關檢查食品。1937年日寇入侵,“黃海”被迫遷至四川五通橋。由於五通橋沒有海鹽,制鹼遇到困難。在這關鍵的時候,侯德榜博士挺身而出。經過500多次實驗,歷時一年多,震驚世界的侯氏制鹼法誕生了,“黃海”又東山再 4 起。1944年7月,範旭東繼“黃海”之後,又在研究社裡創立了“海洋化工研究所”。1952年,中國科學院接收了黃海化學研究社,改名為中國科學院工業化學研究所。從此“黃海”的作用越來越大,“黃海”的學者、科學家、技術人員,成了新中國化學工業的棟粱。



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