现行人教社高中化学必修一 绪言.doc

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1、绪 言 化学——人类进步的关键 化学研究的对象是自然界中的各种各样的物质。从浩瀚的宇宙和地球上的各种物质，到人类无法用肉眼看到的分子、原子，都是我们要观察、了解和认识的对象。随着科学技术的发展，人们已能通过先进的科学仪器观察一些物质的原子排列状况。1990年前后，美国等少数国家首先在－269℃的低温下移动了原子。在1993年，中国科学院北京真空物理实验室的研究人员，在常温下以超真空扫描隧道显微镜为手段，通过用探针拨出硅晶体表面的硅原子的方法，在硅晶体的表面形成了一定规整的图形。这种在晶体表面开展的操纵原子的研究，达到了世界水平。上图中的“中国”两字就是这样形成，并经放大约18

2、0万倍在计算机屏幕上显示出来的。这两个字的“笔画”宽度约2nm①，是目前已知的最小的汉字。化学成为一门独立学科的时间虽然不长，但化学作为一种实用的技术，早在史前时期就得到了具体的应用，如用火烧制陶器等。化学的发展经历了古代、近代和现代等不同的时期。铜、铁等金属以及合金的冶炼、酒的酿造等都是化学的早期成就。煤、石油、天然气等化石燃料的开采和利用、造纸术的发明和发展等，对人类社会的进步都发挥了重要的作用。药物化学的兴起和冶金化学的广泛探究，则为近代化学的诞生和发展奠定了良好的基础。原子分子学说的建立，是近代化学发展的里程碑。在近代化学发展的历程中，人们相继发现了大量的元素，同时也

3、揭示了物质世界的一项根本性的规律——元素周期律。从原子的核模型的建立、高度准确的光谱实验数据的获得、辐射实验现象，以及光电效应的发现等基础上建立起来的现代物质结构理论，使人们能够深入地、科学地认识物质内部的奥秘，以及微观粒子的运动规律，这将使对物质的研究提高到了原子、分子水平的微观领域。同时，化学与其他学科之间的相互渗透，使化学所涉及的领域越来越广，扫描隧道显微镜（图1）的研制成功，使人们能够清楚地观察到原子的图像和动态的化学变化。交叉分子束实验②则可以使人们详细地研究化学反应的微观机理。我国是世界四大文明古国之一，在化学发展史上也有极其辉煌的业绩。冶金、陶瓷、酿造、造纸、火

4、药等都是在世界上发明和应用得比较早的国家。如商代的司母戊鼎是目前已知的最大的古青铜器（图2）；1972年在河北出土的商代铁刃青铜钺是我国目前发现的最早的铁器。在我国古代的一些书籍中很早就有关于化学的记载。著名医药学家李时珍的巨著《本草纲目》（公元1596年）中，还记载了许多有关化学鉴定的试验方法。中华人民共和国建立以后，我国的化学和化学工业，以及在化学基础理论研究方面，都取得了长足的进步。在1965年，我国的科学工作者在世界上第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素（图3），到了20世纪80年代，又在世界上首次用人工方法合成了一种具有与天然分子相同的化学结构

5、和完整生物活性的核糖核酸①，使人类在揭开生命奥秘的历程中又向前迈进了一大步。此外，还人工合成了许多结构复杂的天然有机化合物，如叶绿素（图4）、血红素、维生素B12，以及一些特效药物等。从这些事例中可以看出，我国的化学研究技术和有关生产水平与世界先进水平之间的差距正在不断地缩小。化学的科学成就和所提供的大量物质，是人类物质文明和精神文明的基础，促使人们的生活更加美好。为继续不断地改善人类的生活，我们需要进一步探讨化学应怎样发挥其独特的优势。人类很早就开始使用材料，从石器时代到现代，人类所使用的材料不断地发生变化，材料的种类越来越多，用途也越来越广。我们对于材料的认识，应该包括为

6、人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质这两层涵义。也就是说，并不是所有的物质都可以称为材料。材料按其化学组成或状态、性质、效应、用途等可以分为若干类。例如，陶瓷属于非金属材料；合金属于金属材料；橡胶、化纤等属于有机高分子材料。此外，还有复合材料和结构材料等。历史的发展表明：没有新材料的出现，就没有工业的进步和大量新产品的涌现。因此，许多科学家都认为新材料是高技术的突破口，只有更快更好地开发和应用具有特殊性能的新材料，才能拥有更强大的经济优势和技术潜力。化学不仅在一般材料的研究、生产和应用中发挥了巨大的作用，而且在研制具有特殊性能的新材料方面也会继续发挥其独特的优势。总起来讲

7、，适应科技迅猛发展所需的诸如耐腐蚀、耐高温、耐辐射、耐磨损的结构材料，以及敏感、记录、半导体、光导纤维、液晶高分子等信息材料和超导体、离子交换树脂与交换膜等高功能材料，它们的制取都是化学需要进一步研究的重要课题。位于北京周口店的北京猿人遗址中的炭层，表明人类使用能源的历史已非常久远。人类社会的发展与能源消费的增长是密切相关的，我们现在使用的能源主要来自化石燃料——煤、石油和天然气等，但化石燃料是一种不可再生，并且储藏量有限的能源，而且在开采和燃烧过程中还会对自然环境造成污染。为了更好地解决能源问题，人们