近代化学重大发现或成就

作者:未知 来源:本站原创 发布时间:2021年12月08日 点击数:

1.氯气的发现

瑞典化学家卡尔•威廉•舍勒在1774年使用浓盐酸与软锰矿(主要成分为二氧化锰)反应制得氯气,不过很遗憾,他并没有正确认识自己的新发现。而他之后的很多科学家也都在错误理论的影响下对这种新物质进行了错误的解释。直到1808年,英国科学家戴维终于认识到这是一种新元素的单质,并且修正了人们对酸和燃烧的认识。因为使用浓盐酸与二氧化锰制氯气的这个反应安全可靠,操作简便,价格实惠量又足,所以两百多年来我们一直都在用舍勒的方法在实验室制备氯气。所谓经典,就是历史的传承。

2.炸药的改进

1867年,被认为是“科学疯子”的诺贝尔使用硅藻土吸附硝化甘油,并用装有雷酸汞的雷管引爆,从而使硝化甘油成为安全使用的高效炸药。1875年,他又制得硝化棉,可以作为枪炮子弹的发射药。1880年,他合成了三硝基甲苯,也就是传说中的TNT。炸药的发明创造对人类的历史产生了各种各样的影响,这当然也包括诺贝尔奖的产生。

3.酸碱指示剂

这个事说来话长,而且还充满了浪漫的色彩。土地的酸碱度对农作物的生长影响很大,几百年前,欧洲的农民是用嘴品尝泥土来判断土地的酸碱情况。这个方法使得农民兄弟经常染上疾病。就在这时,波义耳的女朋友希望贵族出身并兼科学家的男朋友能帮帮这些可怜的农民。于是,爱情的伟大力量使波义耳开始寻找一种可以指示酸碱的物质。一个偶然的机会,他发现紫罗兰遇到酸可以变成红色,于是他开始研究各种植物色素。最终,他发现了遇酸变红遇碱变蓝的石蕊。今天,我们依然在用石蕊试纸作为酸碱指示剂。

4.镭的发现

1898年,居里夫妇预言了新的放射性物质的存在,并且成功找到了放射性新元素——镭和钋。这一发现使他们获得了1903年诺贝尔物理学奖。1911年,居里夫人又因为成功分离了镭元素而获得了诺贝尔化学奖。

5.氧气的发现

1773年,舍勒用至少五种方法制得了氧气。1774年,英国科学家普利斯特里用加热氧化汞的方法制得氧气。虽然舍勒先发现了氧气,但由于普利斯特里比舍勒更早发布了自己的成果,因此,他享有氧气的发现权。

6.戴维与电解

戴维用电解的方法发现了钾,钠,钙,锶,钡,镁。并且,他能正确认识氯气,也得益于电解实验。这位伟大的发现者,因为卓越的科学成就,受封勋爵;因为巨大的人格魅力,当选为英国皇家学会主席。同时,他还培养了一个伟大的学生——法拉第。

7.质子的发现

这不是一个化学实验,却成为化学理论的基石。1918年欧内斯特•卢瑟福任卡文迪许实验室主任时,他注意到,在使用α粒子轰击氮气时,他的闪光探测器有纪录到氢核的迹象。卢瑟福认识到这些氢核唯一可能的来源是氮原子,因此氮原子必然含有氢核。据此,他建议原子序数为1的氢原子核是一个质子。卢瑟福发现质子以后,又预言了不带电的中子存在。质子和中子组成了现代原子模型中的原子核,他们的数目成为区别不同元素和原子的标准。

8.电子的发现

这依然不是化学实验。1897年,剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫•汤姆孙使用真空管和电场观察出了阴极射线的偏转并计算出了阴极射线粒子(电子)的质量,他也因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。汤姆孙用电子来称呼这种粒子。电子是人类发现的第一个亚原子粒子,打开原子世界的大门被汤姆孙推开了。电子对于化学具有决定性的意义,它几乎就是化学的全部,因为化学反应的实质就是电子的转移。

9.尿素的合成

长期以来,科学研究一直专注于自然物质和现象,而生命被视为上帝掌管的禁区,科学家也常常望而却步。1828年,弗里德里希•维勒首次使用无机物质氰酸钾与硫酸铵人工合成了尿素。其实,本来他打算合成的是氰酸铵,却偶然得到了尿素。但正是这个伟大的偶然,我们人类在不经意间打破了生命的神化。有机化学也由此而生。生命物质与世间万物从此统一于一体。

10.拉瓦锡与燃烧

燃烧,是如此的司空见惯,却又是如此的神秘莫测。拉瓦锡用五年时间,通过大量的燃烧实验,才最终认识到了燃烧的本质。他第一次比较彻底地理解了氧气,并以氧化理论领导了化学的革命。他同哥白尼一样,尽管他们的理论并不完美,甚至以今天的观点而论是漏洞百出的,但是,他们完成了时代赋予的任务,把一门科学引向了正确的道路。

11.元素周期表的发现

1869年,俄国化学家门捷列夫正在为学生编写教材。他绞尽脑汁想让学生用最佳的方式了解当时已知的63中元素。为了理清思绪,他在一张张卡片上写下了各种元素,卡片上有元素的名称、原子量、特性以及与其他元素相似处。他把卡片摆在桌子上像玩单人扑克牌,再三重复排列卡片,寻找规则。伟大发现的时刻不期降临,门捷列夫发现,元素排列非比寻常,所有元素都可排进7个垂直族群内,而每一族群内的元素在化学和物理性质上彼此相似。就此,门捷列夫发现了元素周期表,一张显示元素彼此之间关系的地图。这张表十分精确,门捷列夫相信它甚至可以预测尚未发现的3种元素及其特性,并为这些元素在表中留下了空位。此后,硼、铝、硅的发现证明了门捷列夫的正确性。元素周期表就是我们的逻辑图像,我们从这张图开始认识化学。元素周期表对于化学,就像音符对于贝多芬奏鸣曲一样。它永远改变了人类学习并了解元素的方法。

12.原子论的建立

这个伟大的发现得益于,19实际早期英国教师道尔顿对化学的勤奋研究。道尔顿的实验显示,由已知元素,如氧、氢、碳等构成的化合物,元素之间都具有明确且固定的比例关系。根据他的计算,他假设元素都是由更小且肉眼看不见的物质组成,且这些物质具有相对的和特定的质量,它叫这些物质为“原子”。原子的概念可以追溯到古希腊哲学家德谟克里斯,而道尔顿将这个概念变成了现实,这就是他的的伟大贡献。此后,道尔顿的研究成果发展成为原子论,这个革命性的新系统界定了原子和元素的关联,并且这个系统非常简单,非常有效率。最重要的是,他的原子论帮助了好几代的科学家进一步地揭开原子和分子世界的奥秘。

13.苯分子结构的发现

弗里德里希•凯库勒发现苯的环状化学结构,使分子结构的研究走到化学研究的前沿。他写道,经过学习碳碳键的性质,他在夜里做出了蛇的尾巴抓住自己的嘴的梦来。受此启发,他便想出了苯分子的环状结构。借助凯库勒的发现,如今化学家们有了基本的化学式来解释碳如何结合其他分子构成化学化合物的世界,而现代有机化学也因此诞生。正式利用这一看似“简单”的模式,我们发展了许多新药、新医学以及对化学的全新了解。化合物的种类也从道尔顿时代的数百种很快增加到现在的上千万种。

14.放射性的发现

玛丽和皮埃尔居里发现并分离放射性材料。经过化学铀矿石中提取铀,玛丽注意到剩余材料放射性比纯铀更“积极”。她认为,矿石除含有铀以外,还含有其他放射性元素。这导致了发现放射性元素钋和镭。

15.塑料的合成

赛璐珞是第一重要的合成塑料,被用来作为象牙,琥珀,玳瑁所制作的喇叭和台球等的替代品。后来,贝克兰又发明硬化塑料,特别是电木。随着石油化学工业的发展,人们合成了各种各样的塑料,使我们的生活更便捷、更舒适。

16.富勒烯的发现

富勒烯(Fullerene) 是一种碳的同素异形体。任何由碳一种元素组成,以球状,椭圆状,或管状结构存在的物质,都可以被叫做富勒烯。富勒烯与石墨结构类似,但石墨的结构中只有六元环,而富勒烯中可能存在五元环。1985年Robert Curl等人制备出了C60。1989年,德国科学家Huffman和Kraetschmer的实验证实了C60的笼型结构,从此物理学家所发现的富勒烯被科学界推向一个崭新的研究阶段。富勒烯的结构和建筑师Fuller的代表作相似,所以称为富勒烯。

17.西博格和新元素合成

电子、X射线和放射性的发现,打开了原子不可分的大门。1929年,美国物理学家劳伦斯(E.O.Lawrence)在加利福尼亚大学发明了回旋粒子加速器,从而取得了大大提高轰击粒子动能的手段,使新元素不断被发现和合成,仅1934年至1937年就有二百多种人工放射性同位素出现。到1939年,在92号铀元素之前,只剩下61号和85号两个空位。

18.《怀疑派化学家》的出版

1661年,波义耳发表了他划时代的名著:《怀疑派化学家》。书中集中阐述了自已的观点,提出了关于元素的科学见解,为化学元素下了科学的定义。这个关于元素的朴素的定义,划分了科学同臆测的界限,指明了化学科学合乎逻辑的出发点,引导了化学走向一条正确的道路。

19.酸碱当量定律的发现

在各类化合物中,人们首先理解到的是关于盐的组成。1766年,卡文迪什把中和同一重量和某种酸所需的各种碱的重量称之为“当量”。温采尔在大量分析的基础上,观察到酸和碱以固定的比例相互作用的当量比。他们都为酸碱当量定律的确立做出了贡献。

20. 碱中和理论的提出

1791年,德国化学家李希特尔在进行完全化学反应时。发现一定量的一种元素总是和一定量的另一种元素相互作用。在酸碱反应中,他发现中和一定数量的酸,也需要确定的相当数量的碱,反之亦然。于是,他提出了中和定律。

21.伏打电池的发明

1799年,受到伽尔巴尼的”青蛙实验”的启发,伏打以含食盐水的湿抹布,夹在银和锌的圆形版中间,堆积成圆柱状,制造出最早的电池——伏打电池。在他的研究结果中显示,将两种不同的金属中间以导电的物质隔开,再以导线连结,就会产生电流。1800年,他用铜,锡食盐水为材料成功地制造了”伏特电池”。将不同的金属片插入电解质水溶液形成的电池,通称伏打电池。

22.原子价学说的提出

道尔顿原子论的提出,在整个欧洲科学界受到了极大的重视,他本人首先从事了测定原子量的工作,由于只有化合物的重量组成这一科学依据,以至于作了一些主观武断的假定,造成许多错误。随着原子量测定的日益准确,原子价学说顺理成章地被人们提了出来。1864年,德国人迈尔建议将“原子数”和“原子亲合力单位”用“原子价”代替。原子价学说的建立提示了各种元素化学性质的一个极其重要的方面,阐明了各种元素的原子相互化合时在数量上遵循的规律。

23.稀有气体化学的建立

稀有气体化学的建立是本世纪60年代的一件大事,具有广泛而深远的意义。稀有气体化合物的出现,打破了稀有气体完全惰性或不能形成化合物的传统观念,为元素化学开辟了一个崭新的研究领域。化学家们通过实践发明了许多新的合成方法,制备了多种具有极高氧化性的稀有气体化合物,这些化合物由于其独特的化学性质,已开始在化工生产和科学研究中得到应用,并且展示出了可喜的应用前景。

24.尼龙的合成

尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维。1935年以己二酸与己二胺为原料制得聚合物,由于这两个组分中均含有6个碳原子,当时称为聚合物66。将这一聚合物熔融后经注射针压出,在张力下拉伸称为纤维。这种纤维即聚酰胺66纤维,1939年实现工业化后定名为耐纶(Nylon),是最早实现工业化的合成纤维品种。尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础,尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新。由于尼龙的特性和广泛的用途,第二次世界大战后发展非常迅速,尼龙的各种产品从丝袜、衣着到地毯,渔网等,以难以计数的方式出现,是三大合成纤维之一。

25.人工合成牛胰岛素

牛胰岛素在医学上有抗炎、抗动脉硬化、抗血小板聚集、治疗骨质增生、治疗精神疾病等作用。1965年,中国科学院上海生物化学研究所在所长王应睐的组织领导下,与北京大学和中国科学院上海有机化学研究所的科学家通力合作,在经历了多次失败后,终于在世界上第一次用人工方法合成出具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。人工合成牛胰岛素是科学上的一次重大飞跃,它标志着人工合成蛋白质时代的开始;是生命科学发展史上一个新的重要里程碑。在揭示生命奥秘的伟大历程中迈进了可喜的一大步。

26.侯氏制碱法

侯德榜在分析了苏尔维制碱法的缺点的基础上,把苏尔维制碱法和合成氨结合起来。制碱用的氨和二氧化碳直接由合成氨厂提供,滤液中的氯化铵加入食盐水,让它沉淀出来。这氯化铵既可作为化工原料,又可以作为化肥,这样可以大大地提高食盐的利用率,还可以省去许多设备,例如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等。这个制碱新方法被命名为“联合制碱法”,它使盐的利用率从原来的70%一下子提高到96%。此外,污染坏境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥——氯化铵,还可以减少1/3设备,所以它的优越性在大超过了苏尔维制碱法,从而开创了世界制碱工业的新纪元。

27.高分子材料的合成  

受热发粘,受冷变硬。1839年美国用硫磺及加热天然橡胶,使其交联成弹性体,应用于轮胎及其他橡胶制品,用途甚广,这是高分子化工的萌芽时期。1869年,美国用樟脑增塑硝酸纤维素制成塑料,很有使用价值。1891年在法国贝桑松建成了世界上第一个人造丝厂。

28.石油化工产业的建立  

1941年,美国建成第一套以石油为原料制取乙烯的装置,从而使以石油为基础的有机合成成为可能。在第二次世界大战以后,由于化工产品市场不断扩大,石油可提供大量廉价有机化工原料,同时由于化工生产技术的发展,逐步形成了现代石油化学工业。

29.臭氧的发现

    在近代化学实验中最早制得臭氧的是荷兰化学家马鲁姆(M.VanMartnn)。到1840年,德国化学家舍恩拜因在空气中进行放电实验时也嗅到这种"电气"的味道,认为它和氯以及溴属于同类气味。1844年他又发现白磷在空气中发光氧化时也产生这种臭味,更发现它能将碘化钾中的碘释放出来,并能将二价亚铁盐氧化成三价铁盐。他认为氮气是这种气体和氢气的化合物。他继续研究这种气体,在1854年发表的论说中指出,氧单质除了普通的氧气外,还有一种ozonized气体。直到1898年,德国化学家拉登堡在测定了它的式量后,确定它的化学式是O3,是氧气的一种同素异形体。

30.氩的发现

氩曾经在1785年由亨利•卡文迪什制备出来,但却没发现这是一种新的元素;直到1894年,约翰•威廉•斯特拉斯和苏格兰的化学家威廉•拉姆齐才通过实验确定氩是一种新元素。他们先从空气样本中去除氧、二氧化碳、水汽再将得到的氮气与从氨分解出的氮气比较,结果发现从氨里分解出的氮气比从空气中得到的氮气轻1.5%。虽然这个差异很小,但是已经大到误差的范围之外。所以他们认为空气中应该含以一种不为人知的新气体,而那个新气体就是氩气。氩是最早发现的稀有气体,氩的发现为稀有气体化学的建立与研究奠定了一定的基础。

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