Contenido de una breve historia del desarrollo de la química.

1. El punto de partida de la civilización humana: el uso del fuego

Hace millones de años, los humanos vivían una vida primitiva muy simple, viviendo de la caza y comiendo. Carne cruda y frutos silvestres. Según investigaciones de arqueólogos, se pueden encontrar pruebas del uso del fuego por parte de los humanos hace al menos 500.000 años, es decir, se encontraron huesos de animales quemados en la zona donde vivía el Hombre de Pekín en Zhoukoudian, Beijing.

Con el fuego, los pueblos primitivos se despidieron de la vida de comer y beber sangre. Después de que los humanos comen alimentos cocinados, su nivel de salud ha mejorado, su inteligencia se ha desarrollado y su capacidad para sobrevivir ha mejorado.

Más tarde, la gente aprendió a hacer fuego por fricción y a taladrar madera para hacer fuego, para poder llevar el fuego consigo. Por lo tanto, las personas ya no son los cuidadores del fuego, sino que se convierten en los iniciadores que pueden controlar el fuego.

El fuego es un arma utilizada por el ser humano para inventar herramientas y crear riqueza. Aprovechando las características de la energía del fuego para producir diversas reacciones químicas, los humanos comenzaron con la alfarería, la metalurgia, la elaboración de cerveza y otros procesos, y entraron en el vasto mundo de la producción y la vida.

2. El tradicional proceso de elaboración de la cerámica.

Es difícil confirmar cuándo se produjo la cerámica. Existen diferentes opiniones sobre el origen de la cerámica. Algunas personas especulan que los contenedores más primitivos para la vida humana estaban hechos de ramas. Para hacerlo resistente al fuego y denso, generalmente se aplica una capa de arcilla por dentro y por fuera del recipiente. Durante el uso, estos recipientes ocasionalmente se incendiaban y las ramas del interior se quemaban, pero la arcilla no se incendiaba y no sólo permanecía, sino que también se volvía más dura y mejor que antes del incendio. Este evento accidental dio a la gente una gran inspiración. Más tarde, la gente simplemente dejó de usar ramas como esqueletos y comenzó a machacar arcilla conscientemente. Mezclado con agua, amasado hasta un nivel muy suave, moldeado en varias formas, secado al sol y finalmente quemado en una hoguera para crear cerámica primitiva.

Hace unos 10.000 años comenzaron a aparecer en China hornos para cocer cerámica, convirtiéndose en el primer país en producir cerámica. La invención de la cerámica supuso un gran avance en la tecnología de fabricación. El proceso de elaboración de la cerámica cambia las propiedades de la arcilla, provocando una serie de cambios químicos en los componentes de la arcilla, como sílice, alúmina, carbonato de calcio, óxido de magnesio, etc., otorgando a la cerámica excelentes propiedades impermeables y duraderas. De modo que la cerámica no sólo tiene una nueva importancia técnica, sino también una nueva importancia económica. Agrega métodos de cocción para que las personas manipulen los alimentos. Las ruecas de cerámica, los cuchillos de cerámica, las limas de cerámica y otras herramientas también desempeñan un papel importante en la producción; al mismo tiempo, el almacenamiento de cerámica puede facilitar el almacenamiento de alimentos y agua; Por lo tanto, la cerámica se convirtió rápidamente en una necesidad para la vida y la producción humana, especialmente para las personas que se establecieron para dedicarse a la producción agrícola.

3. El auge de la química metalúrgica

A finales del Neolítico, la gente empezó a utilizar herramientas de metal en lugar de piedra para fabricar herramientas. El más utilizado es el cobre. Sin embargo, este recurso natural era limitado, por lo que surgió la metalurgia, que fundía metales a partir de minerales. Por primera vez se fundió cobre. Alrededor del 3800 a. C., Irán comenzó a mezclar mineral de cobre (malaquita) con carbón vegetal y a calentarlo para obtener cobre metálico. El cobre puro es relativamente blando y las herramientas y armas fabricadas con él no son de alta calidad. Sobre esta base, tras las mejoras, aparecieron los objetos de bronce.

Desde el 3000 a.C. hasta el 2500 a.C., además de fundir cobre, también se fundió estaño y plomo. Agregar estaño al cobre puro puede reducir el punto de fusión del cobre a aproximadamente 800 °C, lo que facilita su fundición. Una aleación de cobre y estaño llamada bronce (que a veces contiene plomo) tiene una gran dureza y es adecuada para fabricar herramientas de producción. Las armas hechas de bronce son duras y afiladas, y las herramientas de producción hechas de bronce son mucho mejores que las de cobre. También hay monedas de cobre fundidas en bronce. China ha logrado grandes logros en la fundición de bronces, como el trípode "Simuwu" a principios de la dinastía Yin. Es una vasija ritual y la vasija de bronce más grande desenterrada en el mundo. Otro ejemplo son las campanadas del Período de los Reinos Combatientes, que pueden considerarse una creación importante de la música antigua. Por lo tanto, la aparición de artículos de bronce promovió el desarrollo de la agricultura, las armas, las finanzas y el arte en ese momento, e impulsó la civilización social un paso adelante.

China, Egipto e India fueron los primeros países del mundo en fundir y utilizar hierro. A finales del período de primavera y otoño (siglo VI a. C.), se fabricaba arrabio en China para fundirlo. En los primeros tiempos, el carbón vegetal se utilizaba para producir hierro. El monóxido de carbono producido por la combustión incompleta del carbón vegetal reducía el óxido de hierro del mineral de hierro a hierro metálico.

El hierro se usaba ampliamente para fabricar herramientas agrícolas como arados, palas (una herramienta para desmalezar), palas, trípodes de hierro y otros utensilios y, por supuesto, también se usaba para fabricar armas. Fue entre el siglo VIII a. C. y el siglo VII a. C. cuando Europa y otros países entraron en la Edad del Hierro. Debido a que el hierro es más duro que el bronce y las materias primas para fabricarlo son mucho más abundantes que el cobre, el hierro ha reemplazado al bronce en la mayoría de los lugares.

4. La gran contribución de China: la pólvora y la fabricación de papel.

La pólvora negra es uno de los cuatro grandes inventos de la antigua China. ¿Por qué se les llama "fanáticos negros"? Esto empieza también por las materias primas que utiliza. Las tres materias primas de la pólvora son el azufre, el salitre y el carbón vegetal. El carbón es negro, por lo que la pólvora también es negra y se llama pólvora negra. La naturaleza de la pólvora es que es fácil de incendiar, por lo que puede asociarse con el fuego, pero ¿cómo entender la palabra "medicina"? Resulta que el azufre y el salitre eran remedios medicinales en la antigüedad. Por tanto, la pólvora negra puede entenderse como pólvora negra que puede incendiarse.

La invención de la pólvora está relacionada con la alquimia de la dinastía Han Occidental en China. El objetivo de la alquimia es encontrar el elixir de la inmortalidad. Entre las materias primas para la alquimia se encuentran el azufre y el salitre. El método para hacer alquimia consiste en poner azufre y salitre en un horno de alquimia y utilizar fuego para refinarlos durante mucho tiempo. Durante el proceso de refinación de las píldoras muchas veces, se produjeron una y otra vez incendios y explosiones. Después de muchos experimentos, finalmente se encontró un método para producir pólvora.

Tras la invención de la pólvora negra, ésta rompió con la alquimia y ha sido utilizada en el ejército. Los antiguos luchaban con espadas y pistolas a corta distancia y con arcos y flechas a larga distancia. Con la pólvora negra, aparecieron varias armas nuevas a partir de la dinastía Song, como los paquetes de pólvora disparados con arcos. Hay dos tipos de bolsas de pólvora: bolas de fuego y abrojos de fuego. El fuego se utiliza para encender la línea de pólvora, arrojar el paquete de pólvora y matar al oponente quemándolo y explotando.

Hacia el siglo VIII d.C. la alquimia china se extendió a Arabia, y el método de preparación de la pólvora también pasó al pasado, y más tarde a Europa. De esta manera, la pólvora china se convirtió en el "antepasado" de los explosivos modernos. Este es uno de los grandes inventos de China.

El papel es una herramienta para que los humanos preserven el conocimiento y difundan la cultura. Es una importante contribución de la nación china a la civilización humana. Antes del uso del papel elaborado a partir de fibras vegetales, el principal método de difusión de palabras en la antigua China era: el grabado en huesos de oráculo (caparazón de tortuga, huesos de buey), los llamados huesos de oráculo eran limitados, y posteriormente; Todos estaban grabados en tiras de bambú o de madera. Pero es fácil imaginar el número de tiras de bambú utilizadas en "Las Analectas" de Confucio. Además, la seda tejida a partir de seda también se puede utilizar para escribir, pero es difícil producir seda en grandes cantidades. Con el tiempo, surgió el papel elaborado a partir de fibras vegetales y continúa hasta el día de hoy.

En mayo de 1957, arqueólogos de China descubrieron algunos documentos antiguos de color beige en una tumba antigua en Baqiao, ciudad de Xi, provincia de Shaanxi. Después de la identificación, este papel está hecho principalmente de fibra de cáñamo y su edad no puede ser posterior al emperador Wu de la dinastía Han (156 ~ 87 a. C.). Es el papel de fibra vegetal más antiguo del mundo.

Cuando se trata de la invención del papel, la gente pensará en Cai Lun. Fue un asistente habitual durante el período del emperador Wu de la dinastía Han. Al ver que las tiras de bambú utilizadas para escribir en ese momento eran demasiado pesadas, resumió la experiencia del papel artificial en el pasado y llevó a los artesanos a utilizar corteza, cabezas de cáñamo, trapos, redes de pesca rotas, etc. como materias primas, primero. Córtelos en trozos o córtelos y déjelos en remojo en agua durante mucho tiempo, luego macháquelos hasta obtener una pulpa y luego extiéndalos sobre una estera para que se sequen al sol y haga papel. Es delgado, liviano y cómodo para escribir, y muy popular.

La fabricación de papel es un proceso químico extremadamente complejo y es producto de la sabiduría de los trabajadores. De hecho, Cai Lun tenía papel antes, por lo que Cai Lun sólo puede considerarse como un mejorador de la tecnología de fabricación de papel.

5. Alquimia y alquimia

Cuando la sociedad feudal se desarrolló hasta cierto punto, la productividad aumentó enormemente y la clase dominante tenía requisitos cada vez mayores para el disfrute material, por lo que los emperadores y nobles. naturalmente tenía Hay dos deseos extravagantes: primero, esperan tener más riqueza para disfrutar; segundo, cuando tienen una gran riqueza, siempre esperan disfrutarla para siempre; Por tanto, existe el deseo de inmortalidad. Por ejemplo, después de que Qin Shihuang unificó China, no podía esperar a encontrar el elixir de la vida. Xu Fu y otros no solo salieron al mar a buscar, sino que también convocaron a un gran grupo de alquimistas (alquimistas) para refinar el cinabrio, el elixir, para él día y noche.

Los alquimistas querían convertir las piedras en oro (es decir, utilizar métodos artificiales para fabricar oro y plata). Creían que los metales básicos como el cobre, el plomo, el estaño y el hierro podían convertirse de alguna manera en metales preciosos como el oro y la plata.

Por ejemplo, los alquimistas griegos fundieron cobre, plomo, estaño y hierro en una aleación y luego los sumergieron en una solución de polisulfuro de calcio. Como resultado, se forma una capa de sulfuro de estaño en la superficie de la aleación, que tiene un color similar al oro (ahora el sulfuro de oro se llama polvo de oro y se puede usar como capa de oro en edificios antiguos). De esta forma, el alquimista creía subjetivamente que el "oro" era refinado. De hecho, este método de juzgar los cambios materiales sólo a partir del color de la superficie y no de la esencia es un autoengaño. Nunca lograron el objetivo de "convertir la piedra en oro".

Aunque los objetivos de los devotos alquimistas y alquimistas no se lograron, sus esfuerzos no fueron completamente en vano. Pasaron muchos años en un tosco "laboratorio de química" envuelto en gases y humo venenosos. Hay que decir que fueron los primeros "químicos" dedicados a explorar los misterios de la ciencia química. Han acumulado una rica experiencia y lecciones de fracasos para el establecimiento de la disciplina química, e incluso han resumido algunas leyes de reacciones químicas actuales. Por ejemplo, Ge Hong, un alquimista chino, avanzó desde la práctica de la alquimia: "Después de quemar el cinabrio (sulfuro de mercurio) para convertirlo en mercurio, la acumulación (uniendo azufre y mercurio) se convertirá en cinabrio". referencia a las leyes de los cambios químicos. En resumen, "Las sustancias se pueden transformar entre sí mediante métodos artificiales".

Un alquimista y un alquimista estaban haciendo estos experimentos químicos primitivos día y noche que definitivamente necesitaban. muchos equipos experimentales, por lo que inventaron alambiques, hornos de fusión, ollas calentadoras, vasos de precipitados y unidades de filtración. También produjeron muchos productos químicos, aleaciones útiles o medicamentos para tratar enfermedades según las necesidades de la época, muchos de los cuales son ácidos, bases y sales de uso común en la actualidad. Para registrar los métodos y procesos experimentales, también crearon muchos términos profesionales y escribieron muchos trabajos. Fueron estas teorías, métodos químicos experimentales, instrumentos químicos, alquimia y trabajos alquímicos los que crearon la ciencia de la química.

Se puede ver a partir de estos hechos históricos que los alquimistas y los alquimistas hicieron grandes contribuciones al surgimiento y desarrollo de la química. Las generaciones futuras no deben ridiculizarlos porque "buscan la inmortalidad y convierten las piedras en oro", sino que deben respetarlos como pioneros en el desarrollo de la ciencia química. Por tanto, en inglés, los términos químico y alquimista son muy similares y su verdadero significado es “química derivada de la alquimia”.

1.2 Creando una teoría química moderna: explorando la estructura de la materia

El mundo está hecho de materia, pero ¿de qué está hecha la materia? Xi Bochang (ca. 1140 a. C.) fue la primera persona que intentó responder a esta pregunta. Él cree: "Yi tiene Tai Chi, Yi tiene dos instrumentos, dos instrumentos producen cuatro imágenes y cuatro imágenes producen Bagua".

Hacia el año 1400 a.C., la filosofía natural occidental propuso la idea de estructura material. Tales de Grecia creía que el agua es la madre de todas las cosas; Heracles creía que todo está hecho de fuego; Aristóteles consideró las cuatro "cualidades primitivas" como las más importantes al demostrar la estructura de la materia en su libro "Generación y Destrucción". naturaleza. Son calientes, fríos, secos y húmedos. Cuando se combinan en pares, forman los cuatro "elementos" de fuego, aire, agua y tierra, y luego forman diversas sustancias.

Ninguno de los argumentos anteriores toca la naturaleza de la estructura material. En la historia del desarrollo de la química, el primero en dar una definición clara de los elementos fue el británico Boyle. Señaló: "Los elementos son la base de la materia y pueden combinarse con otros elementos para formar compuestos. Sin embargo, si un elemento se separa de un compuesto, no se puede descomponer en algo más simple de lo que es". p>

Boyle también argumentó que la química debería verse no como una habilidad empírica para fabricar metales y medicinas, sino como una ciencia. Por tanto, se considera a Boyle la persona que estableció la química como ciencia.

La comprensión de los seres humanos sobre la estructura de la materia es infinita y la materia está compuesta de elementos. Entonces, ¿de qué están hechos los elementos? En 1803, la teoría atómica fundada por el químico británico Dalton resolvió aún más este problema.

La teoría atómica tiene principalmente tres contenidos: 1. Todos los elementos están compuestos de partículas que no se pueden dividir ni destruir, y estas partículas se llaman átomos 2. Los átomos del mismo elemento tienen las mismas propiedades y masas, pero los átomos de diferentes elementos tienen diferentes propiedades y masas; Dos elementos diferentes se combinan para formar un compuesto.

La teoría atómica explica con éxito muchos fenómenos químicos.

Luego, el químico italiano Arvo Gadlo propuso en 1811 la teoría molecular, que complementó y desarrolló la teoría atómica de Dalton. Creía que muchas sustancias a menudo existen no en forma de átomos, sino en forma de moléculas. Por ejemplo, el oxígeno es una molécula de oxígeno compuesta por dos átomos de oxígeno y los compuestos son en realidad moléculas. Desde entonces, la química ha pasado de lo macro a lo micro, lo que ha permitido que la investigación química se base en los niveles atómico y molecular.

1.3 El auge de la química moderna

A finales del año 19 se produjeron tres descubrimientos importantes en física: los rayos X, la radiactividad y los electrones. Estos nuevos descubrimientos impactaron violentamente las ideas de Dalton sobre la indivisibilidad de los átomos, abriendo así la puerta a la estructura interna de los átomos y los núcleos, revelando los misterios más profundos del mundo microscópico.

Después de introducir teorías físicas como la termodinámica en la química, podemos utilizar los conceptos de equilibrio químico y velocidad de reacción para juzgar la dirección y las condiciones de la transformación de sustancias en reacciones químicas, estableciendo así la química física y mejorando teóricamente la química. al siguiente nivel.

Basada en el establecimiento de la mecánica cuántica, la teoría de los enlaces químicos (la fuerza de unión entre los átomos en las moléculas) ha permitido a las personas comprender mejor la relación entre la estructura molecular y las propiedades, promoviendo en gran medida la conexión entre la química y ciencia de materiales, y proporcionó una base para la ciencia de materiales. El desarrollo proporciona una base teórica.

La relación entre química y sociedad es cada vez más estrecha. Los químicos observan y piensan en los problemas sociales desde una perspectiva química y utilizan el conocimiento químico para analizar y resolver problemas sociales, como crisis energéticas, problemas alimentarios, contaminación ambiental, etc.

La intersección y penetración de la química con otras disciplinas ha producido muchas disciplinas de vanguardia, como la bioquímica, la geoquímica, la cosmoquímica, la química oceánica, la química atmosférica, etc. , permitiendo el rápido desarrollo de la biología, la electrónica, la industria aeroespacial, el láser, la geología, los océanos y otras ciencias y tecnologías.

La química también ha proporcionado innumerables garantías materiales para las necesidades básicas de la vida del ser humano, y ha contribuido debidamente a mejorar la vida de las personas y mejorar la salud humana.

Con el surgimiento de la química moderna, la química se ha desarrollado desde la química inorgánica y la química orgánica hasta convertirse en una ciencia multidisciplinaria, con la química inorgánica, la química orgánica, la química analítica, la química física y la química de polímeros como sus subdisciplinas. Disciplina de la Química. El químico, un "arquitecto molecular", utilizará sus manos en constante cambio para crear el edificio de hoy y el mundo de mañana para toda la humanidad.