化學的發展歷程與其基本概念

朱雨雯

摘 要：本文首先介紹了化學的本質，接著進一步簡單描述了化學的發展歷程，增加我們對化學課程的興趣愛好，更好的學習化學。最后對化學課程中的基本概念進行歸納，讓我們充分的理解和學習化學課程。

關鍵詞：化學；發展歷程；基本概念

一.化學

化學是一門研究物質的性質、組成、結構、以及變化規律的基礎自然科學?；瘜W研究的對象涉及物質之間的相互關系，或物質和能量之間的關聯。傳統的化學常常都是關于兩種物質接觸、變化，即化學反應 [1]，又或者是一種物質變成另一種物質的過程。這些變化有時會需要使用電磁波，當中電磁波負責激發化學作用。不過有時化學都不一定要關于物質之間的反應。光譜學研究物質與光之間的關系，而這些關系并不涉及化學反應。準確的說，化學的研究范圍是包括分子、離子、原子、原子團在內的核-電子體系 [2]。世界由物質組成，化學則是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一。

二.起源及發展歷程

最早的化學源于人類對火的研究?；瘜W的發展主要經歷了以下五個時期，即萌芽時期、丹藥時期、燃素時期、發展期和現代期。

2.1 遠古工藝化學時期

遠古到公元前1500年，人類學會在熊熊的烈火中由用黏土制出陶器、礦石燒出金屬，谷物釀造出酒、給絲麻等織物染上顏色等。人類在逐步了解和利用這些物質的變化的過程中，生產了對人類具有使用價值的產品。在這些生產實踐的基礎上，萌發了古代化學知識。

2.2丹藥時期

公元前1500年至1650年，煉金術士在探索如何將金屬轉化成黃金過程中，積累了許多物質發生化學變化的條件和現象，實現了物質間用人工方法進行的相互轉變。為化學的發展積累了豐富的實踐經驗。

2.3燃素時期

1650年到1775年，隨著冶金工業和實驗室經驗的積累，人們通過總結感性知識，對化學變化的理論進行分析，使化學成為自然科學的一個分支。這一階段開始的標志是英國化學家波義耳為化學元素指明科學的概念。在元素的科學概念建立后，通過對燃燒現象的精密實驗研究，建立了科學的氧化理論和質量守恒定律、定比定律、倍比定律和化合量定律，開啟了現代化學之路。

2.4 發展期

1775年到1900年，拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說，開啟了定量化學時期，使化學沿著正確的軌道發展。19世紀初，英國化學家道爾頓提出近代原子學說；意大利科學家阿伏加德羅提出分子概念。從此，化學真正被確立為一門科學。這一時期，俄國化學家門捷列夫發現元素周期律，德國化學家李比希和維勒發展了有機結構理論，這些都使化學成為一門系統的科學，為現代化學的發展奠定了基礎。

2.5 現代期

現代化學始于20世紀初期蓬勃發展的量子力學。萊納斯·鮑林引進量子力學解釋化學鍵的本質，得以用波函數的線性疊加來描述。質子、中子和電子的發現，使化學真正由原子尺度來理解化學反應。量子力學和電子學的發展，使得許多新型儀器得以開發，來探索和分析化合物的結構和成分，如光譜儀、色譜儀、核磁共振儀和質譜儀等。

三.基本概念

3.1.基本組成

原子是由原子核及外圍帶負電荷的電子組成的粒子，是化學研究的最小尺度范疇。分子由原子構成，是化合物的最基本結構，是保持化學性質、單獨存在的最小粒子。

離子是帶電荷的物質，可以由原子或分子失去或得到電子形成。

元素是擁有相同質子數的同一類原子。

3.2.化學物質

化學物質是指一種物體，它既確定了其化學組成，也確定了它的化學性質 [3]。物質可以被分類為一種酸或者是一種堿。阿累尼烏斯理論認為酸是能夠在水當中電離出水合氫離子的物質；而相反堿則是在水當中電離出氫氧根離子的物質。

化合物是一些以不同元素用固定比例結合而成的物質。

無機化合物即無機物，一般指不含碳元素的化合物，如水、食鹽、硫酸等。

3.3.化學反應

化學反應，亦稱化學變化是一種物質轉變為另一種物質的過程，涉及分子中原子的交換和化學鍵的轉移、形成或消失?；瘜W鍵是指組成分子或材料的粒子之間互相作用的力量，其中粒子可以是原子、離子或是分子。反應物指的是化學反應中消耗的物質；生成物指的是化學反應中產生的物質。

有機反應即涉及有機化合物的化學反應，是有機合成的基礎。幾種基本反應類型為：加成反應、消除反應、取代反應、周環反應、重排反應和氧化還原反應。

氧化還原反應是指在反應前后元素的氧化數具有相應的升降變化的化學反應。

氧化還原的概念和一個物質的原子獲取或者給予電子的能力有關。

無機反應是指反應消耗的物質都是無機物的化學反應，無機反應中的特征反應：與堿反應產生氣體；與酸反應產生氣體；Na2S2O3與酸反應既產生沉淀又產生氣體；與水反應產生氣體；強烈雙水解；歸中反應；電解反應；置換反應；鋁熱反應等。

3.4.化學反應的守恒定律

質量守恒定律：一個化學反應發生，物質的總質量不會有任何變化。

能量守恒定律：化學反應所產生的能量總和不變，只是能量形式依照反應模式而變化。引出三個重要概念：平衡，熱力學，動力學。

電荷守恒定律：化學反應前后的電荷數應守恒。

阿伏伽德羅定律：同溫、同壓時，同體積的任何氣體含有相同數目之分子。

蓋斯定律描述了物質發生化學反應后的焓的變化等于生成物的總標準生成焓和反應物的總標準生成焓之差。

參考文獻

[1] Chemistry.（n.d.）.Merriam-Webster's Medical Dictionary.Retrieved August 19，2007.

[2] 北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學無機化學教研組.無機化學第四版.北京：高等教育出版社.1981年12月.ISBN 9787040107685（中文）.

[3] Hill，J.W.；Petrucci，R.H.；McCreary，T.W.；Perry，S.S.（2005）.General Chemistry（4th ed.）.Pearson Prentice Hall.p.37.

（作者單位：雙峰一中高三 552班）