听到化学这个词,你会想到什么?是物质与物质的复杂反应?还是那些瓶瓶罐罐的化学试剂?或者是密密麻麻的元素周期表?其实,化学不仅仅是这些遥远的事物,它就在我们身边。
在生活中,随处可以见到化学的身影。钢铁的生锈,食物的消化,酸奶的发酵……这些都渗透着化学的奥秘。化学是如此普通,但又是如此千变万化,我们必须要好好学习它才能够探索出化学深处的奥秘。
化学使我们更好的认识生活。一些很平常的生活现象,我们都能应用化学原理解释他们,使我们可以科学的了解世界。比如:绿色植物为什么有着净化空气的作用?因为它可以在光下进行光合作用,吸收二氧化碳,释放出氧气。这是一个非常普遍也是非常重要的一个化学反应,也可以利用它来说明化学对我们人类是多么的重要。
我们可以利用化学来改善我们的生活。一些对我们不利的化学反应,我们可以应用化学原理尽量防止它们的发生,而对我们有利的反应,可以提高其发生的速率。化学还能使我们的生活更加舒适,比如空调就是一个吸热反应的具体应用,可以利用它来降低空气的温度,在炎炎夏日,它发挥了巨大的作用。
化学是这样有用的一门学科,它吸引着我们去学习它,研究它,探索它,应用它。它就在我们的身边,只要我们用心观察,细心体会,一定能感受到它的美妙。
作为文史专业学生,选择《化学与社会》,在课程学习的过程中固然比理工科学生的难度要大得多,但是,难并不成为逃避的理由。选择学习《化学与社会》不仅有学习价值,而且对我们的生活,对今后的发展都大有裨益。
一、从化学与专业学习的关系来看。
虽然由于专业的原因,文史专业学生和理工专业学生对化学知识的需求已经大不相同。相比较而言,理工类学生无论是对化学知识的了解还是未来对该学科知识的需求,都要强于文史类学生,因而,理工科学生掌握、补充化学知识,尤其是与化学相关专业学生学习《化学与社会》是对自己专业知识的一个很好的补充和提高过程。
文史类学生虽然对化学课已经比较陌生,但是,适当掌握一些化学知识,仍然不失为一种良好的学习态度和习惯。学习化学知识,不仅是对过去知识的重温,也是对现在专业知识的补充,多掌握一些生活必需的常识,无疑又是对生活质量起着不容忽视的提升作用。
二、从化学与生活的关系来看:
如果说人文和社会知识是从生活中提炼出的一种抽象的知识,那么,物理和化学知识作为自然科学中的重要组成部分,则是从生活中直接得到的常识,因而,其用之于生活的方面和领域更为广阔。掌握适当的物理和化学知识,不仅能帮助我们解释日常生活中的一些疑问,更能增加我们的生活常识,提高生活质量。例如肯得基的“苏丹红事件”便是化学知识运用于生活的很好明证——一个不懂化学的人,是断然不知道这件事的意义的。
三、化学与政治学科的关系。
政治学作为新兴学科,其学科前景和实用性固然不甚为人所知,但政治学科所研究的领域和意义却是不容被忽视的。政治学科主要研究人类精神文明发展的历史,以及从历史中结晶出的文化积淀。概而言之,政治学是以人的精神诉求为研究对象,并最终使人在精神领域达到更高的善的一门学科。因而,关注人的需求,指引人的发展,让人们在精神层面得到更好的发展是政治学科追求的目标之一。
化学与日常生活息息相关,人类也曾利用自己掌握的化学知识让自己所处的社会历史时期前进了许多年。但同时,化学就如同一把双刃剑,化学对人类积极和消极的方面都毫不隐讳地存在着。而如何扬长避短,让化学发挥更好的作用为人类社会进步服务,是人类需要关注的一个话题。例如美国拥有当今世界上最多的科学家和最先进的科学技术,他们用化学科学制造出了核武器,然而却将化学创造出来的这个“厉害角色”用到了屠杀伊拉克平民的战斗中;日本人运用生物、化学技术制造出了生化武器,同样,这些武器也只是在屠杀中国平民的战斗中露出了其“助桀为虐”的不光彩面目。当然,这样的例子还有很多。我们需要指明的是,化学在发展的过程中固然有人才和技术提高的必要,但同样也需要正确的方向的指引,否则,只可能陷入“越发展越落后”境地。政治学科正有对人们进行劝诫,进行价值观教育的作用。因而,正确地运用化学与政治学的知识在使人类生活水平提高的意义上来说,虽然方式不同,但殊途同归。
同时,化学实验的操作不当造成人类灾难的事例也不枚胜举。从广义上来讲,人类社会是一个整体,无论是物质文明,还是精神文明,无不是在一个整体中和谐共存和发展的,人类的任何社会活动都应该以与自然和谐共存,促进人类实质意义上的提高为目标的,因而,如何让化学服务于人类,真正做到以人为本,与自然和谐共存,树立科学发展观,是政治学科的重要任务,因此,从指引化学发展方向,使化学与社会和谐共存的角度来讲,化学与政治学科关系紧密。
四、从化学与个人发展的关系来看
信息时代,知识最为重要,无论是文盲,还是知识分子,在不断学习,充实、善自己知识结构的道路上,没有高低尊卑之分,作为社会精英的大学生,就更需要学习各方面知识,以充实自己,使自己成为各行业都能独当一面的人,无论是对自己的就业前景,还是对社会的贡献角度都大有裨益。因而,学习化学与社会,了解人类文明发展的历史,知晓文明之间的内部联系,促使人类文明不断向前发展,使科学发展在为人类福祉的不断增进的道路上发挥更大作用意义深远。我们要明白,“知识无止境,学习亦当不休止。”
有机化学的发展简史 “有机化学”这一名词于1806年首次由贝采里乌斯提出。当时是作为“无机化学”的对立物而命名的。由于科学条件限制,有机化学研究的对象只能是从天然动植物有机体中提取的有机物。因而许多化学家都认为,在生物体内由于存在所谓“生命力”,才能产生有机化合物,而在实验室里是不能由无机化合物合成的。
1824年,德国化学家维勒从氰经水解制得草酸;1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物,而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的实验结果给予“生命力”学说第一次冲击。此后,乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成,“生命力”学说才逐渐被人们抛弃。
由于合成方法的改进和发展,越来越多的有机化合物不断地在实验室中合成出来,其中,绝大部分是在与生物体内迥然不同的条件下合成出来的。“生命力”学说渐渐被抛弃了,“有机化学”这一名词却沿用至今。
从19世纪初到1858年提出价键概念之前是有机化学的萌芽时期。在这个时期,已经分离出许多有机化合物,制备了一些衍生物,并对它们作了定性描述,认识了一些有机化合物的性质。
法国化学家拉瓦锡发现,有机化合物燃烧后,产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。1830年,德国化学家李比希发展了碳、氢分析法,1833年法国化学家杜马建立了氮的分析法。这些有机定量分析法的建立使化学家能够求得一个化合物的实验式。
当时在解决有机化合物分子中各原子是如何排列和结合的问题上,遇到了很大的困难。最初,有机化学用二元说来解决有机化合物的结构问题。二元说认为一个化合物的分子可分为带正电荷的部分和带负电荷的部分,二者靠静电力结合在一起。早期的化学家根据某些化学反应认为,有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应中起变化的基团按异性电荷的静电力结合。但这个学说本身有很大的矛盾。
类型说由法国化学家热拉尔和洛朗建立。此说否认有机化合物是由带正电荷和带负电荷的基团组成,而认为有机化合物是由一些可以发生取代的母体化合物衍生的,因而可以按这些母体化合物来分类。类型说把众多有机化合物按不同类型分类,根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质,而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。这个问题成为困扰人们多年的谜团。
从1858年价键学说的建立,到1916年价键的电子理论的引入,才解开了这个不解的谜团,这一时期是经典有机化学时期。
1858年,德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念,并第一次用短划“—”表示“键”。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。由于在所有已知的化合物中,一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合,氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出,在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。
1848年巴斯德分离到两种酒石酸结晶,一种半面晶向左,一种半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋转,后者则使之向右旋转,角度相同。在对乳酸的研究中也遇到类似现象。为此,1874年法国化学家勒贝尔和荷兰化学家范托夫分别提出一个新的概念:同分异构体,圆满地解释了这种异构现象。
他们认为:分子是个三维实体,碳的四个价键在空间是对称的,分别指向一个正四面体的四个顶点,碳原子则位于正四面体的中心。当碳原子与四个不同的原子或基团连接时,就产生一对异构体,它们互为实物和镜像,或左手和右手的手性关系,这一对化合物互为旋光异构体。勒贝尔和范托夫的学说,是有机化学中立体化学的基础。
1900年第一个自由基,三苯甲基自由基被发现,这是个长寿命的自由基。不稳定自由基的存在也于1929年得到了证实。
在这个时期,有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念,价键的本质尚未解决。
现代有机化学时期 在物理学家发现电子,并阐明原子结构的基础上,美国物理化学家路易斯等人于1916年提出价键的电子理论。
他们认为:各原子外层电子的相互作用是使各原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如从—个原了转移到另一个原子,则形成离子键;两个原子如果共用外层电子,则形成共价键。通过电子的转移或共用,使相互作用的原子的外层电子都获得惰性气体的电子构型。这样,价键的图象表示法中用来表示价键的短划“—”,实际上是两个原子共用的一对电子。
1927年以后,海特勒和伦敦等用量子力学,处理分子结构问题,建立了价键理论,为化学键提出了一个数学模型。后来马利肯用分子轨道理论处理分子结构,其结果与价键的电子理论所得的大体一致,由于计算简便,解决了许多当时不能回答的问题。