一、化學的前奏1．人類文明的起點——火的利用在幾百萬年以前，人類過著極其簡單的原始生活，靠狩獵為生，吃的是生肉和野果。根據考古學家的考證，至少在距今50萬年以前，可以找到人類用火的證據，即北京周口店北京猿人生活過的地方發現了經火燒過的動物骨骼化石。有了火，原始人從此告別了茹毛飲血的生活。吃了熟食后人類增進了健康，智力也有所發展，提高了生存能力。后來，人們又學會了摩擦生火和鉆木取火，這樣，火就可以隨身攜帶了。于是，人們不再是火種的看管者，而成了能夠駕馭火的造火者。火是人類用來發明工具和創造財富的武器，利用火能夠產生各種各樣化學反應這個特，類開始了制陶、冶金、釀造等工藝，進入了廣闊的生產、生活天地。2．歷史悠久的工藝——制陶陶器是什么時候產生的，已很難考證。對陶器的由來，說法不一，有人推測：人類最原始的生活用容器是用樹枝編成的，為了使它耐火和致密無縫，往往在容器的內外抹上一層粘土。這些容器在使用過程中，偶爾會被火燒著，其中的樹枝都被燒掉了，但粘土不會著火，不但仍舊保留下來，而且變得更堅硬，比火燒前更好用。這一偶然事件卻給人們很大啟發。后來，人們干脆不再用樹枝做骨架，開始有意識地將粘土搗碎，用水調和，揉捏到很軟的程度，再塑造成各種形狀，放在太陽光底下曬干，最后架在篝火上燒制成最初的陶器。大約距今1萬年以前，中國開始出現燒制陶器的窯，成為最早生產陶器的國家。陶器的發明，制造技木上是一個重大的突破。制陶過程改變了粘土的性質，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣(gài)、氧化鎂(měi)等在燒制過程中發生了一系列的化學變化，使陶器具備了防水耐用的優良性質。因此陶器不但有新的技術意義，而且有新的經濟意又。它使人們處理食物時增添了蒸煮的辦法，陶制的紡輪、陶刀、陶挫等工具也在生產中發揮了重要的作用，同時陶制儲存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成為人類生活和生產的必需品，特別是定居下來從事農業生產的人們更是離不開陶器。3．冶金化學的興起在新石器時代后期，人類開始使用金屬代替石器制造工具。使用得最多的是紅銅。但這種天然資源畢竟有限，于是，產生了從礦石冶煉金屬的冶金學。最先冶煉的是銅礦，約公元前3800年，伊朗就開始將銅礦石(孔雀石)和木炭混合在一起加熱，得到了金屬銅。純銅的質地比較軟，用它制造的工具和兵器的質量都不夠好。在此基礎上改進后，便出現了青銅器。到了公元前3000～前2500年，除了冶煉銅以外，又煉出了錫(xī) 和鉛(qiān)兩種金屬。往純銅中摻入錫，可使銅的熔點降低到800℃左右，這樣一來，鑄造起來就比較容易了。銅和錫的合金稱為青銅(有時也含有鉛)，它的硬度高，適合制造生產工具。青銅做的兵器，硬而鋒利，青銅做的生產工具也遠比紅銅好，還出現了青銅鑄造的銅幣。中國在鑄造青銅器上有過很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一種禮器，是世界上最大的出土青銅器。又如戰國時的編鐘，稱得上古代在音樂上的偉大創造。因此，青銅器的出現，推動了當時農業、兵器、金融、藝術等方面的發展，把社會文明向前推進了一步。世界上最早煉鐵和使用鐵的國家是中國、埃及和印度，中國在春秋時代晚期(公元前6 世紀)已煉出可供澆鑄的生鐵。最早的時候用木炭煉鐵，木炭不完全燃燒產生的一氧化碳把鐵礦石中的氧化鐵還原為金屬鐵。鐵被廣泛用于制造犁鏵、鐵■(一種鋤草工具)、鐵錛等農具以及鐵鼎等器物，當然也用于制造兵器。到了公元前8～前7世紀，歐洲等才相繼進入了鐵器時代。由于鐵比青銅更堅硬，煉鐵的原料也遠比銅礦豐富，在絕大部分地方，鐵器代替了青銅器。4．中國的重大貢獻——火藥和造紙黑火藥是中國古代四大發明之一。為什么要把它叫做“黑火藥”呢？這還要從它所用的原料談起。火藥的三種原料是硫磺、硝(xiāo)石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火藥也是黑色的，叫黑火藥。火藥的性質是容易著火，因此可以和火聯系起來，但是這個“藥”字又怎樣理解呢？原來，硫磺和硝石在古代都是治病用的藥，因此，黑火藥便可理解為黑色的會著火的藥。火藥的發明與中國西漢時期的煉丹術有關，煉丹的目的是尋求長生不老的藥，在煉丹的原料中，就有硫磺和硝石。煉丹的方法是把硫磺和硝石放在煉丹爐中，長時間地用火煉制。在許多次煉丹過程中，曾出現過一次又一次地著火和爆炸現象，經過這樣多次試驗終于找到了配制火藥的方法。黑火藥發明以后就與煉丹脫離了關系，一直被用在軍事上。古代人打仗，近距離時用刀槍，遠距離時用弓箭。有了黑火藥以后，從宋朝開始，便出現了各種新式武器，例如用弓發射的火藥包。火藥包有火球和火蒺藜兩種，用火將藥線點著，把火藥包拋出去，利用燃燒和爆炸殺傷對方。大約在公元8世紀，中國的煉丹術傳到了阿拉伯，火藥的配制方法也傳了過去，后來又傳到了歐洲。這樣，中國的火藥成了現代炸藥的“老祖宗”。這是中國的偉大發明之一。紙是人類保存知識和傳播文化的工具，是中華民族對人類文明的重大貢獻。在使用植物纖維制造的紙以前，中國古代傳播文字的方法主要有：在甲骨(烏龜的腹甲和牛骨)上刻字，即所謂的甲骨文；甲骨數量有限，后來改在竹簡或木簡上刻字。可是，孔子寫的《論語》所用的竹簡之多，份量之重是可想而知的；另外，用絲織成帛(bó)，也可以用來寫字，但大量生產帛卻是難以做到的。最后才有了用植物纖維制造的紙，一直流傳到今天。1957年5月，中國考古工作者在陜西省西安市灞(bà)橋的一座古代墓葬中發現一些米黃色的古紙。經鑒定這種紙主要由大麻纖維制造，其年代不會晚于漢武帝(公元前156～公元前87年)，這是現存的世界上最早的植物纖維紙。提起紙的發明，人們都會想起蔡倫。他是漢和帝時的中常侍。他看到當時寫字用的竹簡太笨重，便總結了前人造紙的經驗，帶領工匠用樹皮、麻頭、破布、破魚網等做原料，先把它們剪碎或切斷，放在水里長時間浸泡，再搗爛成為漿狀物，然后在席子上攤成薄片，放在太陽底下曬干，便制成了紙。它質薄體輕，適合寫字，很受歡迎。造紙是一個極其復雜的化學工藝，它是廣大勞動人民智慧的產物。實際上，蔡倫之前已經有紙了，因此，蔡倫只能算是造紙工藝的改良者。5．煉丹術與煉金術當封建社會發展到一定的階段，生產力有了較大提高的時候，統治階級對物質享受的要求也越來越高，皇帝和貴族自然而然地產生了兩種奢望：第一是希望掌握更多的財富，供他們享樂；第二，當他們有了巨大的財富以后，總希望永遠享用下去。于是，便有了長生不老的愿望。例如，秦始皇統一中國以后，便迫不及待地尋求長生不老藥，不但讓徐福等人出海尋找，還召集了一大幫方士(煉丹家)日日夜夜為他煉制丹砂——長生不老藥。煉金家想要點石成金(即用人工方法制造金銀)。他們認為，可以通過某種手段把銅、鉛、錫、鐵等賤金屬轉變為金、銀等貴金屬。像希臘的煉金家就把銅、鉛、錫、鐵熔化成一種合金，然后把它放入多硫化鈣溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一層硫化錫，它的顏色酷似黃金(現在，金黃色的硫化錫被稱為金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。這，煉金家主觀地認為“黃金”已經煉成了。實際上，這種僅從表面顏色而不從本質來判斷物質變化的方法，是自欺欺人。他們從未達到過“點石成金”的目的。虔誠的煉丹家和煉金家的目的雖然沒有達到，但是他們辛勤的勞動并沒有完全白費。他們長年累月置身在被毒氣、煙塵籠罩的簡陋的“化學實驗室”中，應該說是第一批專心致志地探索化學科學奧秘的“化學家”。他們為化學學科的建立積累了相當豐富的經驗和失敗的教訓，甚至總結出一些化學反應的規律。例如中國煉丹家葛洪從煉丹實踐中提出：“丹砂(硫化汞)燒之成水銀，積變(把硫和水銀二者放在一起)又還成(交成)丹砂。”這是一種化學變化規律的總結，即“物質之間可以用人工的方法互相轉變”。煉丹家和煉金家夜以繼日地在做這些最原始的化學實驗，必定需要大批實驗器具，于是，他們發明了蒸餾器、熔化爐、加熱鍋、燒杯及過濾裝置等。他們還根據當時的需要，制造出很多化學藥劑、有用的合金或治病的藥，其中很多都是今天常用的酸、堿和鹽。為了把試驗的方法和經過記錄下來，他們還創造了許多技術名詞，寫下了許多著作。正是這些理論、化學實驗方法、化學儀器以及煉丹、煉金著作，開挖了化學這門科學的先河。從這些史實可見，煉丹家和煉金家對化學的興起和發展是有功績的，后世之人決不能因為他們“追求長生不老和點石成金”而嘲弄他們，應該把他們敬為開拓化學科學的先驅。因此，在英語中化學家(chemist)與煉金家(alchemist)兩個名詞極為相近，其真正的含義是“化學源于煉金術”。二、創建近代化學理論——探索物質結構世界是由物質構成的，但是，物質又是由什么組成的呢？最早嘗試解答這個問題的是我國商朝末年的西伯昌(約公元前1140年)，他認為：“易有太極，易生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦。”以陰陽八卦來解釋物質的組成。約公元前1400 年，西方的自然哲學提出了物質結構的思想。希臘的泰立斯認為水是萬物之母；黑拉克里特斯認為，萬物是由火生成的；亞里士多德在《發生和消滅》一書中論證物質構造時，以四種“原性”作為自然界最原始的性質，它們是熱、冷、干、濕，把它們成對地組合起來，便形成了四種“元素”，即火、氣、水、土，然后構成了各種物質。上面這些論證都未能觸及物質結構的本質。在化學發展的歷史上，是英國的波義耳第一次給元素下了一個明確的定義。他指出：“元素是構成物質的基本，它可以與其他元素相結合，形成化合物。但是，如果把元素從化合物中分離出來以后，它便不能再被分解為任何比它更簡單的東西了。”波義耳還主張，不應該單純把化學看作是一種制造金屬、藥物等從事工藝的經驗性技藝，而應把它看成一門科學。因此，波義耳被認為是將化學確立為科學的人。人類對物質結構的認識是永無止境的，物質是由元素構成的，那么，元素又是由什么構成的呢？1803 年，英國化學家道爾頓創立的原子學說進一步解答了這個問題。原子學說的主要內容有三點：1．一切元素都是由不能再分割和不能毀滅的微粒所組成，這種微粒稱為原子；2．同一種元素的原子的性質和質量都相同，不同元素的原子的性質和質量不同；3．一定數目的兩種不同元素化合以后，便形成化合物。原子學說成功地解釋了不少化學現象。隨后意大利化學家阿佛加德羅又于1811年提出了分子學說，進一步補充和發展了道爾頓的原子學說。他認為，許多物質往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在，例如氧氣是以兩個氧原子組成的氧分子，而化合物實際上都是分子。從此以后，化學由宏觀進入到微觀的層次，使化學研究建立在原子和分子水平的基礎上。三、現代化學的興起19 世紀末，物理學上出現了三大發現，即X射線、放射性和電子。這些新發現猛烈地沖擊了道爾頓關于原子不可分割的觀念，從而打開了原子和原子核內部結構的大門，揭露了微觀世界中更深層次的奧秘。熱力學等物理學理論引入化學以后，利用化學平衡和反應速度的概念，可以判斷化學反應中物質轉化的方向和條件，從而開始建立了物理化學，把化學從理論上提高到了一個新的水平。在量子力學建立的基礎上發展起來的化學鍵(分子中原子之間的結合力)理論，使人類進一步了解了分子結構與性能的關系，大大地促進了化學與材料科學的聯系，為發展材料科學提供了理論依據。化學與社會的關系也日益密切。化學家們運用化學的觀點來觀察和思考社會問題，用化學的知識來分析和解決社會問題，例如能源危機、糧食問題、環境污染等。化學與其他學科的相互交叉與滲透，產生了很多邊緣學科，如生物化學、地球化學、宇宙化學、海洋化學、大氣化學等等，使得生物、電子、航天、激光、地質、海洋等科學技術迅猛發展。化學也為人類的衣、食、住、行提供了數不清的物質保證，在改善人民生活，提高人類的健康水平方面作出了應有的貢獻。現代化學的興起使化學從無機化學和有機化學的基礎上，發展成為多分支學科的科學，開始建立了以無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和高分子化學為分支學科的化學學科。化學家這位“分子建筑師”將運用善變之手，為全人類創造今日之大廈、明日之環宇。6、安全炸藥造福人類——諾貝爾發明安全炸藥“轟隆隆..”一聲巨響，山崩地裂，土石飛迸。這是我們經常能從熒屏和銀幕上看到的場景。今天，威力巨大的炸藥是從事開礦、筑路等大型工程建設必不可少的開路先鋒；可當初，人類是怎樣找到并馴服這位力大無窮卻又脾氣暴烈的“朋友”的呢？說來就話長了。大家都知道，黑色火箭是中國古代四大發明之一。大約在公元13～14世紀，通過中亞阿拉伯國家傳到了歐洲各國，歐洲人學合使用火藥后加以推廣，不僅造出了用火藥發射的槍支、大炮，還用來發展生產。到了17世紀，隨著工業革命的深入，許多國家迫切要求發展采礦業，加快采掘速度，需要更強有力的炸藥，而傳統的黑色火藥燃燒不充分，爆炸力不強，因此尋找威力巨大的新炸藥成為迫在眉睫的一個大問題。1847年，意大利人索伯萊羅發明了一種名叫硝化甘油的烈性炸藥它的威力比黑色火藥大得多。但非常容易爆炸，制造、存放和運輸都很危。人們沒辦法控制它，因此很難將它應用于實際。為了馴服這頭暴烈的“野馬”，許多人煞費苦心，可是都沒有成功；而最終降服并駕馭這匹“野馬”，制造出高效安全炸藥的是瑞典的一位勇士——化字家阿爾弗雷德·諾貝爾。諾貝爾的父親是一個機械師，沒受過高等教育，但非常喜歡化學實驗，一有空就研制炸藥。在父親的影響下，小諾貝爾也熱衷于改進炸藥的研究。可是他的父母并不贊成，因為搞炸藥太危險了。他的父親希望他老老實實地當一名機械師。但是諾貝爾卻堅信改進炸藥將會給人類創造極大的財富。父母被地執著追求的堅強意志所感動，只好默認了。從此，父子倆站在同一條戰壕里，為攻克科學難關而并肩奮斗。1862年初，諾貝爾開始研究利用硝化甘油來制造可控制的烈性炸藥。他想：硝化甘油是液體，不好控制，如果把它與固休的黑色火藥混合起來，不就便于貯存、控制了嗎？他拭著用10%的硝化甘油加入黑色火藥之內，制成的混合炸藥爆炸力確實大大增強，但他不久就發現這種炸藥不能長期貯存，放置幾小時以后，硝化甘油就全被火藥的孔隙所吸收，燃燒速度隨之減慢，爆炸力大大減弱，因此沒有實用價值。 為了研制成一種可控制的高效能炸藥，諾貝爾日以繼夜地進行著大膽的試驗和細心的觀察。過去，人們通過點燃導火索來引爆黑色火藥，但這種方法卻不能引爆硝化甘油。硝化甘油不容易按照人的要求爆炸，卻又容易自行爆炸。真是個桀驁(jiéà o)不馴的家伙！ 1862年初夏，諾貝爾設計了一個引爆硝化甘油的重要突驗：把一個小玻璃管硝化甘油放入一個裝滿黑色火藥的金屬管內，安上導火索后將金屬管口塞緊；點燃導火索，把金屬管丟入深溝。霎那間，轟隆一聲，發生了劇烈的爆炸，這表明里面的硝化甘油已完全爆炸。從中諾貝爾認識到：密封容器內少量黑色火藥的爆炸，可以引起分隔開的硝化甘油完全爆炸。 第二年秋天，諾貝爾在斯德哥爾摩的海倫坡建立了他的第一個實驗室，專門從事硝化甘油的研究和制造。開始，他用黑色火藥作引爆藥，效果還不十分理想，以后他又改用雷酸汞制成引爆管(現稱雷管)，成功地引爆了硝化甘油。1864年他取得了這項發明的專利權。他終于發明了可供實用的硝化甘油炸藥。 初步成功的喜悅尚未過去，接踵而來的卻是一次沉重的打擊。1864年9月3 日，為進一步改進雷管的性能，制造更高效的炸藥，他們進行一次新的試驗。只聽得轟的一聲巨響，實驗室被送上了天，地下也炸出了一個大坑。當人們跑來把諾貝爾從廢墟中救出來時，滿臉血跡的諾貝爾嘴里還在不停地說：“試驗成功了，我的試驗成功了！”是的，新炸藥的威力是巨大的，然而，損失是慘重的：他的實驗室完全被摧毀，諾貝爾的弟弟埃米被炸死，父親重傷致殘，哥哥和他自己也都受了傷。事故發生以后，周圍的鄰居十分恐慌，當局也禁止他們在城內從事炸藥生產或實驗。結果，諾貝爾只能把設備搬到3 公里以外馬拉湖內的一只平底船上。但這絲毫也沒有動搖諾貝爾制造新炸藥的決心。幾經周折，終于獲得政府批準，于1865年3月在溫特維根建造了世界上第一座硝化甘油工廠。 諾貝爾生產的炸藥，很受采礦業的歡迎。除了瑞典以外，在英、法、德、美各國也都取得了專利權。然而，新炸藥的性能仍不夠穩定，在運輸中經常發生事故：美國的一列火車，在途中因顛簸而引起炸藥爆炸，變成了一堆廢鐵；“歐羅巴”號海輪，在大西洋上遇到狂風，船體傾斜，導致硝化甘油爆炸，船沉人亡。一連串的事故，使人們對硝化甘油又產生了疑懼，有些國家甚至下令禁運。面對這種艱難的局面，不少人勸諾貝爾不要再搞危險的炸藥試驗了，但諾貝爾不達目的誓不罷休，他考慮的是在不減弱爆炸力的同時一定使硝化甘油炸藥變得很安全。 諾貝爾接連做了一系列試驗，希望用一些多孔的物質，如木炭粉、鋸木屑、水泥等吸附硝化甘油，以減少爆炸的危險，但結果都不令人滿意。有一次一輛運輸車上的一個硝化甘油罐不慎打破了，硝化甘油流出來和旁邊作為防震填充料的硅藻土混在一起，卻沒發生事故。這給諾貝爾很大的啟示，經過反復試驗，終于制成了用一份硅藻土吸收三份硝化甘油的固體炸藥。這種炸藥無論運輸或使用都十分安全，這就是諾貝爾安全炸藥。為了消除人們對安全炸藥的懷疑，1867年7 月14 日，諾貝爾做了一次公開的對比實驗。他把一箱安全炸藥放在一堆點燃的木柴是，結果炸藥并未炸開；再把一箱安全炸藥從20 米高的山崖上扔下去，結果仍未炸；最后在石洞、鐵桶中裝入安全炸藥，用雷管引爆，全都成功地爆炸了！“野馬”終于套上了籠頭，炸藥不再令人生畏。 諾貝爾再接再勵，繼續改進他的炸藥。他把一份火棉(低氮量硝酸纖維素)溶于九份硝化甘油中，得到一種爆炸力更強的膠狀物——炸膠，1887年，他又把少量樟腦加到硝化甘油和火棉炸膠中，發明了爆炸力強而煙霧少的無煙火藥。直到今夭，軍工生產中普遍使用的火藥，仍屬這一類型。在隆隆的爆炸聲中，諾貝爾的事業迅速發展起來。他的工廠遍布歐美各國，新型炸藥的銷售量直線上升。他的發明大大促進了公路、鐵的修建，幫助了隧道的開鑿和礦藏的開采；然而，他的炸藥也加深了戰爭的災難和痛苦，這使他很痛心。為了造福于人類，1895 年11月29 日他在巴黎寫下了一份著名的遺囑，將其畢生積累的巨額財產中的一部分創辦科學研究所，而把大部分巨額財產作為基金，分設物理、化學、生理(或醫學)、文學與和平事業五項獎金，以鼓勵對人類作出最多貢獻的人。 7、開創制堿工業的新紀元——侯德榜發明聯合制堿法 在化學工業中，純堿是一種重要的化工原料，它的化學名稱又叫“碳酸鈉”，是一種白色的粉末。別小看它，它的用途可大呢！制造肥皂、玻璃、紙張時要用它；紡紗織布時要用它；煉鐵、煉鋼過程中也少不了它。用它還可以制造出好多好多的化工產品哩！它誕生在化工廠里，是用聯合制堿法生產出來的。這個方法由中國化學工業的先驅侯德榜首創，所以也叫“侯氏制堿法”。那末侯德榜是在怎樣情況下研究制堿法，又是怎樣創立侯氏制堿法的呢？事情得從17 世紀說起，當時人們在生產玻璃、紙張、肥皂等時已經知道要用純堿，但那時的堿是從草木灰和鹽湖水中提取的，人們還不知道可以從工廠中生產出來。后來法國一位醫師路布蘭用了4 年時間，在1791年首創了一種純堿制造法，從此純堿能源源不斷地人工廠中生產出來，滿足了當時工業生產的需要。可惜這一方法并不完善，還存在著許多缺點，如生產過程中溫度很高、工人勞動強度很大、煤用得很多、產品質量也不高等，因此很多人都想改進它。1862年，比利時有一位化學家叫蘇爾維，他提出了一種以食鹽、石灰石、氨為主要原料的制堿方法，這方法叫“氨堿法”或“蘇爾維制堿法”。由于這個方法產量高、質量優、成本低、能連續生產，所以很快就替代了路布蘭的方法。但這個方法都被制造商嚴格控制住，一點也不讓它泄露出來，被他人知道。20 世紀初，當時的中國工業生產也需要純堿，但自己不會生產，只能依靠進口。第一次世界大戰時，純堿產量大大減少，加上交通受阻，英國一家制造純堿的公司乘機抬高堿價，甚至不供貨給中國，致使中國以堿為原料的工廠只得倒閉、關門。當時有一位在美國留學的中國學生侯德榜，他學飛很刻苦，成績優異，在美國學習化學工程已有8 年，1921 年取得了博士學位，發他聽說外車資本家如此卡中國人的脖子時，連肺都要氣炸了，他發誓學成回國，以自己已學到的知識報效祖國，振興中國的民族工業。1921 年10月侯德榜回國了，他任永利堿業公司總工程師，任務是要創建中國第一家制堿工廠。當時要生產出堿，只能按蘇爾維制堿法生產。原理說說很簡單，可真正要制造出來可就難了。由于技術封鎖，侯德榜只能靠自己不斷研究、試驗、摸索。經過好長時間的努力，終于設計好了流程，安裝好了設備，接著就開始試生不。誰知一開始就碰到困難。一天，剛試車不久，高高的蒸氨塔突然晃功得很厲害，并且發出巨響大家害怕極了，侯德榜見了馬上喊停車。一檢查，原來所有的管道都被白色的沉淀物堵住了。怎么辦？開始他拿大鐵釬捅，累得滿頭大汗，但也無濟于事。后來，他想出加干堿的辦法，才使沉淀物慢慢掉了下來，終于轉危為安。類似這樣的故障還有很多很多，每次都被他一一排除掉了。經過幾年的努力，1924年8 月13 日，中國第一家制堿廠正式投產了。那天工人們早早地來到車間，都想親眼目睹中國第一批純堿的誕生。幾小時后，不知誰喊了一聲：“出來了！”大家眼睛一齊朝出堿口望去。咦？怎么出來的是紅白相間的堿？按理應該是雪白的呀！大家的心頭一涼。這時侯德榜仔細地檢查了設備，原來純堿出來時遇到了鐵銹，才使產品變紅了。原因查出來了，大家都松了一口氣，以后改進了設備，終于制得了純白色的產品。望著白花花的純堿，侯德榜笑了，他笑得那么舒心，幾年的辛苦沒有白費，他終于摸索出蘇爾維制堿法的奧秘，實現了自己報效祖國的誓言。 1937 年日本帝國主義發動了侵華戰爭，他們看中了南京的硫酸銨廠，為此想收買侯德榜，但是遭到侯德榜的嚴正拒絕。為了不使工廠遭受破壞，他決定把工廠遷到四川，新建一個永利川西化工廠。制堿的主要原料是食盆，也就是氯化鈉，而四川的鹽都是井鹽，要用竹筒從很深很深的井底一桶桶吊出來。由于濃度稀，還要經過濃縮才能成為原料，這樣食鹽成本就高了。另外，蘇爾維制堿法的致命缺點是食鹽利用率不高，也就是說有30%的食鹽要白白地浪費掉，這樣成本就更高了，所以侯德榜決定不用蘇爾維制堿法，而另辟新路。他首先分析了蘇爾維制堿法的缺點，發現主要在于原料中各有一半的比分沒有利用上，只用了食鹽中的鈉和石灰中碳酸根，二者結合才生成了純堿。食鹽中另一半的氯和石灰中的鈣結合生成了氯化鈣，這個產物都沒有利用上。那么怎祥才能使另一半成分變廢為寶呢？他想呀想，設計了好多方案，但是—一都被推翻了。后來他終于想到，能否把蘇爾維制堿法和合成氨法結合起來，也就是說，制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，濾液中的氯化銨加入食鹽水，讓它沉淀出來。這氯化銨既可作為化工原料，又可以作為化肥，這樣可以大大地提高食鹽的利用率，還可以省去許多設備，例如石灰窯、化灰桶、蒸氨塔等。設想有了，能否成功還要靠實踐。于是地又帶領技術人員，做起了實驗。l次、2次、10次、100次..一直進行了500多次試驗，還分析了2000多個樣品，才把試驗搞成功，使設想成為了現實。 這個制堿新方法被命名為“聯合制堿法”，它使鹽的利用率從原來的70%一下子提高到96%。此外，污染壞境的廢物氯化鈣成為對農作物有用的化肥——氯化銨，還可以減少1/3設備，所以它的優越性在大超過了蘇爾維制堿法，從而開創了世界制堿工業的新紀元。

高分子材料 受熱發粘，受冷變硬。1839年美國用硫磺及加熱天然橡膠，使其交聯成彈性體，應用于輪胎及其他橡膠制品，用途甚廣，這是高分子化工的萌芽時期。1869年，美國用樟腦增塑硝酸纖維素制成塑料，很有使用價值。1891年在法國貝桑松建成第一個人造絲廠。1909年,美國制成,俗稱電木粉,為第一個,廣泛用于電器絕緣材料。 這些萌芽產品，在品種、產量、質量等方面都遠不能滿足社會的要求。所以，上述基礎有機化學品的生產和高分子材料生產，在建立起石油化工以后，都獲得很大發展。 化學工業的大發展時期 從20世紀初至戰后的60～70年代，這是化學工業真正成為大規模生產的主要階段，一些主要領域都是在這一時期形成的。和石油化工得到了發展，進行了開發，逐漸興起。這個時期之初，英國和美國的等人提出的概念，奠定了化學工程的基礎。它推動了生產技術的發展，無論是裝置規模，或產品產量都增長很快。 合成氨工業 20世紀初期異軍突起，用物理化學的反應平衡理論，提出氮氣和氫氣直接合成氨的催化方法，以及原料氣與產品分離后，經補充再循環的設想，進一步解決了設備問題。因而使德國能在第一次世界大戰時建立第一個由氨生產的工廠，以應戰爭之需。合成氨原用焦炭為原料，40年代以后改為石油或天然氣，使化學工業與石油工業兩大部門更密切地聯系起來，合理地利用原料和能量。 石油化工 1920年美國用生產，這是大規模發展石油化工的開端。1939年美國標準油公司開發了臨氫催化重整過程，這成為芳烴的重要來源。1941年美國建成第一套以為原料用制乙烯的裝置。在第二次世界大戰以后，由于化工產品市場不斷擴大，石油可提供大量廉價有機化工原料，同時由于化工生產技術的發展，逐步形成石油化工。甚至不產石油的地區，如西歐、日本等也以原油為原料，發展石油化工。同一原料或同一產品，各化工企業卻有不同的工藝路線或不同催化劑。由于基本有機原料及高分子材料單體都以石油化工為原料，所以人們以乙烯的產量作為衡量有機化工的標志。80年代，90％以上的有機化工產品，來自石油化工。例如、等，過去以電石乙炔為原料，這時改用氧氯化法以乙烯生產氯乙烯，用丙烯氨氧化（見）法以生產丙烯腈。1951年，以天然氣為原料，用蒸汽轉化法得到一氧化碳及氫，使得到重視，目前用于生產、，個別地區用生產。 高分子化工 高分子材料在戰時用于軍事，戰后轉為民用，獲得極大的發展，成為新的材料工業。作為戰略物質的天然橡膠產于熱帶，受阻于海運，各國皆研究。1937年德國法本公司開發獲得成功。以后各國又陸續開發了順丁、丁基、氯丁、丁腈、異戊、乙丙等多種合成橡膠，各有不同的特性和用途。方面，1937年美國 成功地合成尼龍 66（見），用熔融法紡絲，因其有較好的強度，用作降落傘及輪胎用。以后滌綸、維尼綸、腈綸等陸續投產，也因為有石油化工為其原料保證，逐漸占有天然纖維和人造纖維大部分市場。塑料方面，繼酚醛樹脂后，又生產了、醇酸樹脂等熱固性樹脂。30年代后,品種不斷出現,如迄今仍為塑料中的大品種,為當時優異的絕緣材料,1939年高壓用于海底電纜及雷達，低壓聚乙烯、等規聚丙烯的開發成功，為民用塑料開辟廣泛的用途，這是齊格勒－納塔催化劑為高分子化工所作出的一個極大貢獻。這一時期還出現耐高溫、抗腐蝕的材料，如、，其中聚四氟乙烯有塑料王之稱。第二次世界大戰后，一些也陸續用于汽車工業，還作為建筑材料、包裝材料等，并逐漸成為塑料的大品種。 精細化工 在方面，發明了活性染料，使染料與纖維以化學鍵相結合。合成纖維及其混紡織物需要新型染料，如用于滌綸的，用于腈綸的，用于滌棉混紡的活性分散染料。此外，還有用于激光、液晶、顯微技術等特殊染料。在方面，40年代瑞士P.H.米勒發明第一個有機氯農藥之后，又開發一系列有機氯、有機磷，后者具有胃殺、觸殺、內吸等特殊作用。嗣后則要求高效低毒或無殘毒的農藥，如仿生合成的類。60年代，、發展極快，出現了一些性能很好的品種，如吡啶類除草劑、苯并咪唑殺菌劑等。此外，還有抗生素農藥（見），如中國1976年研制成的井岡霉素用于抗水稻紋枯病。醫藥方面,在1910年法國制成606砷制劑（根治梅素的特效藥）后，又在結構上改進制成914,30年代的類化合物、甾族化合物等都是從結構上改進，發揮出特效作用。1928年，英國發現，開辟了抗菌素藥物的新領域。以后研究成功治療生理上疾病的藥物，如治心血管病、精神病等的藥物,以及避孕藥。此外,還有一些專用診斷藥物問世。擺脫天然油漆的傳統，改用，如醇酸樹脂、、丙烯酸樹脂等，以適應汽車工業等高級涂飾的需要。第二次世界大戰后，丁苯膠乳制成水性涂料，成為建筑涂料的大品種。采用高壓無空氣噴涂、靜電噴涂、電泳涂裝、陰極電沉積涂裝、光固化等新技術（見），可節省勞力和材料，并從而發展了相應的涂料品種。 現代化學工業 20世紀60～70年代以來，化學工業各企業間競爭激烈，一方面由于對反應過程的深入了解，可以使一些傳統的基本化工產品的生產裝置，日趨大型化，以降低成本。與此同時,由于新技術革命的興起,對化學工業提出了新的要求，推動了化學工業的技術進步，發展了精細化工、超純物質、新型結構材料和功能材料。 規模大型化 1963年，美國凱洛格公司設計建設第一套日產540t（即600sh.t）合成氨單系列裝置,是化工生產裝置大型化的標志。從70年代起，合成氨單系列生產能力已發展到日產 900～1350t，80 年代出現了日產1800～2700t合成氨的設計,其噸氨總能量消耗大幅度下降。乙烯單系列生產規模，從50年代年產50kt發展到70年代年產100～300kt，80年代初新建的乙烯裝置最大生產能力達年產 680kt。由于冶金工業提供了耐高溫的管材，因之毫秒裂解爐得以實現,從而提高了烯烴收率,降低了能耗。其他化工生產裝置如硫酸、燒堿、基本有機原料、合成材料等均向大型化發展。這樣，減少了對環境的污染，提高了長期運行的可靠性，促進了安全、環保的預測和防護技術的迅速發展。 信息技術用化學品 60年代以來，大規模集成電路和電子工業迅速發展，所需電子計算機的器件材料和信息記錄材料得到發展。60年代以后，多晶硅和單晶硅的產量以每年20％的速度增長。80年代周期表中 ～V族的二元化合物已用于電子器件 隨著半導體器件的發展,氣態源如磷化氫 (PH )等日趨重要。在大規模集成電路制備過程中,需用多種，其雜質含量小于1ppm,對水分及塵埃含量也有嚴格要求。大規模集成電路的另一種基材為，其質量和穩定性直接影響其集成度和成品率。此外，對基質材料、密封材料、焊劑等也有嚴格要求。1963年，荷蘭菲利浦公司研制盒式錄音成功后,日益普及。它不僅用于音頻記錄、視頻記錄等,更重要的是用于計算器作為外存儲器及內存儲器，有磁帶、磁盤、磁鼓、磁泡、磁卡等多種類型。為重要的信息材料，不僅用于光纖通信，且在工業上、醫療上作為內窺鏡材料。 高性能合成材料 60年代已開始用（俗稱尼龍）、聚縮醛類（如）、，以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 （）等為結構材料。它們具有高強度、耐沖擊、耐磨、抗化學腐蝕、耐熱性好、電性能優良等特點,并且自重輕、易成型,廣泛用于汽車、電器、建筑材料、包裝等方面。60年代以后，又出現、、、等。尤其是為耐高溫、耐高真空、自潤滑材料，可用于航天器。其纖維可做航天服以抗輻射。聚苯并噻唑和聚苯并咪唑為耐高溫樹脂,耐熱性高,可作燒蝕材料，用于火箭。共聚、共混和復合使結構材料改性，例如多元醇預聚物與經催化反應，為尼龍聚醚嵌段共聚物，具有高沖擊強度和耐熱性能，用于農業和建筑機械。另一種是以纖維增強樹脂的高分子復合材料。所用樹脂主要為環氧樹脂、不飽和聚酯、聚酰胺 聚酰亞胺等 所用為玻璃纖維、或（常用丙烯腈基或瀝青基）。這些復合材料比重輕、比強高、韌性好，特別適用于航天、航空及其他交通運輸工具的結構件,以代替金屬,節省能量。和含氟材料也發展迅速，由于它們具有突出的耐高低溫性能、優良電性能、耐老化、耐輻射，廣泛用于電子與電器工業、原子能工業和航天工業。又由于它們具有生理相容性，可作人造器官和生物醫療器材。 能源材料和節能材料 50年代原子能工業開始發展，要求化工企業生產重水、吸收中子材料和傳熱材料以滿足需要。航天事業需要高能。固體推進劑由膠粘劑、增塑劑、氧化劑和添加劑所組成。液體高能燃料有液氫、煤油、偏二甲肼、無水肼等，氧化劑有液氧、發煙硝酸、四氧化二氮。這些產品都有嚴格的性能要求，已形成一個專門的生產行業。為了滿足節能和環保的要求，1960年美國試制成可以實用的膜，以淡化、處理工業污水，以后又擴展用于醫藥、食品工業。但這種膜易于生物降解，也易水解，使用壽命短。1970年，開發了芳香族聚酰胺反滲透膜，它能夠抗生物降解,但不能抗游離氯。1977年,改進后的復合膜用于海水淡化,每立方米淡水僅耗電23.7～28.4MJ 此外，還開發了和用膜等。聚砜中空纖維氣體分離膜，用于合成氨尾氣的氫氮分離及其他多種氣體分離。這種技術比其他工業分離方法可以節能。精細以其硬度見長，用作切削工具。1971年，美國福特汽車公司及威斯汀豪斯電氣公司以β-氮化硅 (β-Si N )為燃汽透平的結構材料,運行溫度曾高達1370℃,提高功效，節省燃料，減少污染，為良好的節能材料，但經10年試驗,仍存在不少問題,尚須進一步改進。現主要用作陶瓷發動機、透平葉片、導電陶瓷、人造骨等。陶瓷的主要物系有氧化物系,如氧化鋁(Al O )、氧化鋯(ZrO )等，和非氧化物系,如碳化物(SiC)、氮化物(BN)、氮化硅(Si N )等。80年代,為改進陶瓷的脆性，又在開發硅碳纖維增強陶瓷。 專用化學品得到進一步發展，它以很少的用量增進或賦予另一產品以特定功能，獲得很高的使用價值。例如食品和飼料添加劑,塑料和橡膠助劑,皮革、造紙、油田等專用化學品，以及膠粘劑、防氧化劑、表面活性劑、水處理劑、催化劑等。以催化劑而言，由于電子顯微鏡、電子能譜儀等現代化儀器的發展，有助于了解催化機理，因而制備成各種專用催化劑，標志催化劑進入了新階段。

標簽：化學事件影響