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第二章 化学小百科 【化学分类】化学在发展过程中，依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同，派生出不同层次的许多分支。在 20 世纪 20 年代以前，化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20 年代以后，由于世界经济的高速发展，化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起，化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段，导致这门学科从 30 年代以来飞跃发展，出现了崭新的面貌。现在把化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等五大类共 80 项，实际包括了七大分支学科。根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地学等学科相互渗透的情况，化学可作如下分类：无机化学：元素化学、无机合成化学、无机高分子化学、无机固体化学、配位化学(即络合物化学）、同位素化学、生物无机化学、金属有机化学、金属酶化学等 有机化学：普通有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。物理化学：结构化学、热化学、化学热力学、化学动力学、电化学、溶液理论、流体界面化学、量子化学、催化作用及其理论等。分析化学：化学分析、仪器和新技术分析。高分子化学：天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物力。核化学：放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。生物化学：一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。表面化学：凡是在相界面上所发生的一切物理化学现象统称为界面现象（interfase phenomena）或表面现象（surfase phenomena）。研究各种表面现象实质的科学称为表面化学。其它与化学有关的边缘学科还有：地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。【我国的化学成就】古代 （1）约公元前 1700 年，中国开始冶炼青铜（青铜是铜和锡按照一定比例混合而成的合金）（2）汉代发明的造纸术 （3）唐朝末年运用于军事的火药 （4）10 世纪，宋代运用水法炼铜（又称湿法炼铜和胆铜法）大量生产铜。近现代 （1）20 世纪 20 年代，侯德榜用“联合制碱法”生产出了“红三角”牌纯碱。【历届诺贝尔化学得主】1901 年 J.H.范霍夫（荷兰人）发现溶液中化学动力学法则和渗透压规律 1902 年 E.H.费歇尔（德国人）合成了糖类以及嘌噙诱导体 1903 年 S.A.阿雷尼乌斯（瑞典人）提出电解质溶液理论 1904 年 W.拉姆赛（英国人）发现空气中的惰性气体 1905 年 A.冯-贝耶尔（德国人）从事有机染料以及氢化芳香族化合物的研究 1906 年 H.莫瓦桑（法国人）从事氟元素的研究 1907 年 E.毕希纳（德国人）从事酵素和酶化学、生物学研究 1908 年 E.卢瑟福（英国人）首先提出放射性元素的蜕变理论 1909 年 W.奥斯特瓦尔德（德国人）从事催化作用、化学平衡以及反应速度的研究 1910 年 O.瓦拉赫（德国人）脂环式化合物的奠基人 1911 年 M.居里（法国人）发现镭和钋 1912 年 V.格林尼亚（法国人）发明了格林尼亚试剂-有机镁试剂 P.萨巴蒂（法国人）使用细金属粉末作催化剂，发明了一种制取氢化不饱和烃的有效方法 1913 年 A.维尔纳（瑞士人）从事配位化合物的研究以及分子内原子化合价的研究 1914 年 T.W.理查兹（美国人）致力于原子量的研究，精确地测定了许多元素的原子量 1915 年 R.威尔斯泰特（德国人）从事植物色素（叶绿素）的研究 1916-1917 年 未颁奖 1918 年 F.哈伯（德国人）研究和发明了有效的大规模合成氨法 1919 年 未颁奖 1920 年 W.H.能斯特（德国人）从事电化学和热动力学方面的研究 1921 年 F.索迪（英国人）从事放射性物质的研究，首次命名“同位素”1922 年 F.W.阿斯顿（英国人）发现非放射性元素中的同位素并开发了质谱仪 1923 年 F.普雷格尔（奥地利人）创立了有机化合物的微量分析法 1924 年 未颁奖 1925 年 R.A.席格蒙迪（德国人）从事胶体溶液的研究并确立了胶体化学 1926 年 T.斯韦德贝里（瑞典人）从事胶体化学中分散系统的研究 1927 年 H.O.维兰德（德国人）研究确定了胆酸及多种同类物质的化学结构 1928 年 A.温道斯（德国人）研究出一族甾醇及其与维生素的关系 1929 年 A.哈登（英国人），冯-奥伊勒 歇尔平（瑞典人）阐明了糖发酵过程和酶的作用 1930 年 H.费歇尔（德国人）从事血红素和叶绿素的性质及结构方面的研究 1931 年 C.博施（德国人），F.贝吉乌斯（德国人）发明和开发了高压化学方法 1932 年 I.兰米尔（美国人）创立了表面化学 1933 年 未颁奖 1934 年 H.C.尤里（美国人）发现重氢 1935 年 J.F.J.居里，I.J.居里（法国人）发明了人工放射性元素 1936 年 P.J.W.德拜（美国人）提出分子磁偶极距概念并且应用 X 射线衍射弄清分子结构 1937 年 W.N.霍沃斯（英国人）从事碳水化合物和维生素 C 的结构研究 P.卡雷（瑞士人）从事类胡萝卜、核黄素以及维生素 A、B2 的研究 1938 年 R.库恩（德国人）从事类胡萝卜素以及维生素类的研究 1939 年 A.布泰南特（德国人）从事性激素的研究 L.鲁齐卡（瑞士人）从事萜、聚甲烯结构方面的研究 1940 年-1942 年 未颁奖 1943 年 G.海韦希（匈牙利人）利用放射性同位素示踪技术研究化学和物理变化过程 1944 年 O.哈恩（德国人）发现重核裂变反应 1945 年 A.I.魏尔塔南（芬兰人）研究农业化学和营养化学，发明了饲料贮藏保养鲜法 1946 年 J.B.萨姆纳（美国人）首次分离提纯了酶 J.H.诺思罗普，W.M.斯坦利（美国人）分离提纯酶和病毒蛋白质 1947 年 R.鲁宾逊（英国人）从事生物碱的研究 1948 年 A.W.K.蒂塞留斯（瑞典人）发现电泳技术和吸附色谱法 1949 年 W.F.吉奥克（美国人）长期从事化学热力学的研究，物别是对超温状态下的物理反应的研究 1950 年 O.P.H.狄尔斯和 K.阿尔德（德国人）发现狄尔斯-阿尔德反应及其应用 1951 年 G.T.西博格、E.M.麦克米伦（美国人）发现超铀元素 1952 年 A.J.P.马丁、R.L.M.辛格（英国人）开发并应用了分配色谱法 1953 年 H.施陶丁格（德国人）从事环状高分子化合物的研究 1954 年 L.C.鲍林（美国人）阐明化学结合的本性，解释了复杂的分子结构 1955 年 V.维格诺德（美国人）确定并合成了含硫的生物体物质（特别是后叶催产素和增压素）1956 年 C.N.欣谢尔伍德（英国人）N.N.谢苗诺夫（俄国人）提出气相反应的化学动力学理论（特别是支链反应）1957 年 A.R.托德（英国人）从事核酸酶以及核酸辅酶的研究 1958 年 F.桑格（英国人）从事胰岛素结构的研究 1959 年 J.海洛夫斯基（捷克人）提出极谱学理论并发明了电化学分析中的极谱分析法 1960 年 W.F.利比（美国人）发明了“放射性碳素年代测定法”1961 年 M.卡尔文（美国人）提示了植物光合作用机理 1962 年 M.F.佩鲁茨、J.C.肯德鲁（英国人）测定了蛋白质的精细结构 1963 年 K.齐格勒（德国人）、G.纳塔（意大利人）发现了利用新型催化剂进行聚合的方法，并从事这方面的基础研究 1964 年 D.M.C.霍金英（英国人）使用 X 射线衍射技术测定复杂晶体和大分子的空间结构 1965 年 R.B.伍德沃德（美国人）因对有机合成法的贡献 1966 年 R.S.马利肯（美国人）用量子力学创立了化学结构分子轨道理论，阐明了分子的共价键本质和电子结构 1967 年 R.G.W.诺里会、G.波特（英国人）M.艾根（德国人）发明了测定快速 化学反应的技术 1968 年 L.翁萨格（美国人）从事不可逆过程热力学的基础研究 1969 年 O.哈塞尔（挪威人）、K.H.R.巴顿（英国人）为发展立体化学理论作出贡献 1970 年 L.F.莱洛伊尔（阿根廷人）发现糖核苷酸及其在糖合成过程中的作用 1971 年 G.赫兹伯格（加拿大人）从事自由基的电子结构和几何学结构的研究 1972 年 C.B.安芬森（美国人）确定了核糖核苷酸酶的活性区位研究 1973 年 E.O.菲舍尔（德国人）、G.威尔金森（英国人）从事具有多层结构的有机金属化合物的研究 1974 年 P.J.弗洛里（美国人）从事高分子化学的理论、实验两方面的基础研究 1975 年 J.W.康福思（澳大利亚人）研究酶催化反应的立体化学 V.普雷洛格（瑞士人）从事有机分子以及有机分子的立体化学研究 1976 年 W.N.利普斯科姆（美国人）从事甲硼烷的结构研究 1977 年 I.普里戈金（比利时人）主要研究非平衡热力学，提出了“耗散结构”理论 1978 年 P.D.米切尔（英国人）从事生物膜上的能量转换研究 1979 年 H.C.布朗（美国人）、G.维蒂希（德国人）研制了新的有机合成法 1980 年 P.伯格（美国人）从事核酸的生物化学研究 W.吉尔伯特（美国人）、F.桑格（英国人）确定了核酸的碱基排列顺序 1981 年 福井谦一（日本人）、R.霍夫曼（英国人）应用量子力学发展了分子轨道对称守恒原理和前线轨道理论 1982 年 A.克卢格（英国人）开发了结晶学的电子衍射法，并从事核酸蛋白质复合体的立体结构的研究 1983 年 H.陶布（美国人）阐明了金属配位化合物电子反应机理 1984 年 R.B.梅里菲尔德（美国人）开发了极简便的肽合成法 1985 年 J.卡尔、H.A.豪普特曼（美国人）开发了应用 X 射线衍射确定物质晶体结构的直接计算法 1986 年 D.R.赫希巴奇、李远哲（中国台湾人）、J.C.波利亚尼（加拿大人）研究化学反应体系在位能面运动过程的动力学 1987 年 C.J.佩德森、D.J.克拉姆（美国人）J.M.莱恩（法国人）合成冠醚化合物 1988 年 J.戴森霍弗、R.胡伯尔、H.米歇尔（德国人）分析了光合作用反应中心的三维结构 1989 年 S.奥尔特曼，T.R.切赫（美国人）发现 RNA 自身具有酶的催化功能 1990 年 E.J.科里（美国人）创建了一种独特的有机合成理论-逆合成分析理论 1991 年 R.R.恩斯特（瑞士人）发明了傅里叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术 1992 年 R.A.马库斯（美国人）对溶液中的电子转移反应理论作了贡献 1993 年 K.B.穆利斯（美国人）发明“聚合酶链式反应”法 M.史密斯（加拿大人）开创“寡聚核苷酸基定点诱变”法 1994 年 G.A.欧拉（美国人）在碳氢化合物即烃类研究领域作出了杰出贡献 1995 年 P.克鲁岑（德国人）、M.莫利纳、F.S.罗兰（美国人）阐述了对臭氧层产生影响的化学机理，证明了人造化学物质对臭氧层构成破坏作用 1996 年 R.F.柯尔（美国人）、H.W.克罗托因（英国人）、R.E.斯莫利（美国人）发现了碳元素的新形式-富勒氏球（也称布基球）C60 1997 年 P.B.博耶（美国人）、J.E.沃克尔（英国人）、J.C.斯科（丹麦人）发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶 1998 年 W.科恩（奥地利）J.波普（英国）提出密度泛函理论 1999 年 艾哈迈德-泽维尔（美籍埃及人）将毫微微秒光谱学应用于化学反应的转变状态研究 2000 年 黑格（美国人）、麦克迪尔米德（美国人）、白川秀树（日本人）因发现能够导电的塑料有功 2001 年 威廉-诺尔斯(美国人)、野依良治(日本人)在“手性催化氢化反应”领域取得成就 巴里-夏普莱斯(美国人)在“手性催化氢化反应”领域取得成就。2002 年 约翰-B-芬恩（美国人）、田中耕一（日本人）在生物高分子大规模质谱测定分析中发展了软解吸附作用电离方法。库特-乌特里希(瑞士)以核电磁共振光谱法确定了溶剂的生物高分子三维结构。2003 年 阿格里（美国人）和麦克农（美国人）研究细胞膜水通道结构极其运作机理 2004 年 阿龙-切哈诺沃（以色列）、阿夫拉姆-赫什科（以色列）、欧文-罗斯（美国）发现了泛素调节的蛋白质降解-一种蛋白质“死亡”的重要机理 2005 年 伊夫-肖万（法国）、罗伯特-格拉布（美国）、理查德-施罗克（美国）研究了有机化学的烯烃复分解反应 2006 年 罗杰-科恩伯格（美国）“真核转录的分子基础”2007 年 格哈德-埃特尔（德国）固体表面化学研究 2008 年 下村修（美籍日裔）、马丁-查尔非（美国）、钱永健（美籍华裔）GFP(绿色荧光蛋白)的发现与进一步研究 2009 年 万卡特拉曼-莱马克里斯南（美籍英裔）、托马斯-施泰茨（美国）、阿达-尤纳斯（以色列）“核糖体的结构和功能”的研究 2010 年 查理德-赫克（美国）、根岸英（日本）、铃木章（日本）【元素周期表】元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式，它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。元素周期表简称周期表.元素周期表有 7 个周期，有 16 个族和 4 个区。元素在周期表中的位置能反映该元素的原子结构。周期表中同一横列元素构成一个周期。同周期元素原子的电子层数等于该周期的序数。同一纵行（第族包括 3 个纵行）的元素称“族”。族是原子内部外电子层构型的反映。例如外电子构型，IA 族是 ns1，IIIA 族是 ns2 np1，O 族是ns2 np4，IIIB 族是（n-1）d1-ns2 等。元素周期表能形象地体现元素周期律。根据元素周期表可以推测各种元素的原子结构以及元素及其化合物性质的递变规律。当年，门捷列夫根据元素周期表中未知元素的周围元素和化合物的性质，经过综合推测，成功地预言未知元素及其化合物的性质。现在科学家利用元素周期表，指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。现代化学的元素周期律是 1869 年俄国科学家德米特里-伊万诺维奇-门捷列夫（Dmitri Ivanovich Mendeleev)首先整理，他将当时已知的 63 种元素依原子量大小并以表的形式排列，把有相似化学性质的元素放在同一行，就是元素周期表的雏形。利用周期表，门捷列夫成功的预测当时尚未发现的元素的特性(镓、钪、锗)。1913 年英国科学家莫色勒利用阴极射线撞击金属产生 X 射线，发现原子序越大，X 射线的频率就越高，因此他认为核的正电荷决定了元素的化学性质，并把元素依照核内正电荷(即质子数或原子序)排列，经过多年修订后才成为当代的周期表。