化学著名论文

拉瓦锡（1743一1794），法国化学家、现代化学创始人。 1743年8月26日诞生于巴黎。 1766年因撰写有关大城市照明设计的文章而获得法国科学院的金质奖章。 1785年被任命为科学院院长。他的主要贡献是将许多实验结果，加以综合，使之成为完整的学说。通过实验，他推翻了物质不能互变的学说，并进 一步证明了物质不灭定律的正确性。他发现磷、硫在燃烧时，其重量的增加是由于同空气的结合所产生的。他发现空气中有1／5的物质可以助燃，后来这种物质定 名为“氧”。这一发现推翻了当时占统治地位的“燃素”学说。 1783年6月他宣告“水是氢和氧化合的产物”，他开创了定量的有机分析。 在法国大革命时期，拉瓦仍被诬入狱，于1794年5月被杀害。 拉瓦锡,法国化学家。1743年8月26日生于巴黎，1794年5月8日卒于巴黎。1763年获法学学士学位,并取得律师开业证书,后转向研究自然科学。21 岁时从事地质学研究,后又转为学习化学。他最早的化学论文是对石膏的研究，发表在1768年《巴黎科学院院报》上。他指出，石膏是硫酸和石灰形成的化合 物，加热时会放出水蒸气。1765年他当选为巴黎科学院候补院士。1768年被任命为征税官。同年,他研究成功浮沉计,可用来分析矿泉水。1772年，拉 瓦锡任皇家科学院副教授，1778年提升为正教授。1775年任皇家火药局局长，火药局里有一座相当好的实验室，拉瓦锡的大量研究工作都是在这个实验室里 完成的。 拉瓦锡是近代化学奠基人之一。1774年10月，J.普里斯特利向 拉瓦锡介绍了自己的实验:氧化汞加热时,可得到“脱燃素气”，这种气体使蜡烛燃烧得更明亮，还能帮助呼吸。拉瓦锡重复了普里斯特利的实验，得到了相同的结 果。拉瓦锡并不相信燃素说，所以他认为这种气体是一种元素,1777年正式把这种气体命名为oxygene（中译名氧），含义是酸的元素。 拉瓦锡通过金属煅烧实验，于1777年向巴黎科学院提出了一篇报告《燃烧概论》，阐明了燃烧作用的氧化学说，要点为：①燃烧时放出光和热；②只有在氧存 在时，物质才会燃烧；③空气是由两种成分组成的，物质在空气中燃烧时，吸收了空气中的氧,因此重量增加,物质所增加的重量恰恰就是它所吸收氧的重量；④一 般的可燃物质（非金属）燃烧后通常变为酸，氧是酸的本原，一切酸中都含有氧。金属煅烧后变为煅灰，它们是金属的氧化物。他还通过精确的定量实验，证明物质 虽然在一系列化学反应中改变了状态，但参与反应的物质的总量在反应前后都是相同的。于是拉瓦锡用实验证明了化学反应中的质量守恒定律。拉瓦锡的氧化学说彻底地推翻了燃素说，使化学开始蓬勃地发展起来。 1783年拉瓦锡将水滴在加热的炮筒上，产生了氢气，他和H.卡文迪什的工作确证了水不是一种元素，而是氢和氧的化合物。 拉瓦锡还和其他三位化学家组成了一个化学命名法委员会，整理了当时许多化学名词。但他也有一点错误：他认为凡是含有氧的化合物都是酸性化合物，例如硫酸、硝酸都含有氧，由此推断盐酸也含有氧，只是结合得牢固，因此不能从盐酸中分出氧。这一认识当然是错误的。 1789年拉瓦锡写了《化学概要》一书，书中为元素下了一个定义：“凡是简单的不能分离的物质，才可以称为元素。”他还认为少量存在的物质不是元素，例如他认为黄金就不是元素，这也是错误的。拉瓦锡 1743～1794 法国 安托万－洛朗·拉瓦锡生于巴黎。拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则，创立了化学物种分类新体系。拉瓦锡根据化学实验的经验，用清晰的语言阐明了 质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作，特别是他所提出的新观念、新理论、新思想,为近代化学的发展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡为近代化学之 父。 在学校是一个天才男孩。20岁时因出色地撰写了巴黎街道照明的设计文章而获得法国科学院的嘉奖。几年之后，即1768年，他被评选为法国科学院的“名誉院士”。 他为后人留下的杰作是《化学概要》，这篇论文标志着现代化学的诞生。在这篇论文中，拉瓦锡除了正确地描述燃烧和吸收这两种现象之外，在历史上还第一次开 列出化学元素的准确名称。名称的确立建立在物质是由化学元素组成的这个基础之上。而在此之前，这些元素有着不同的称谓。在书中，拉瓦锡将化学方面所有处于 混乱状态的发明创造整理得有条有理。 化学家拉瓦锡原来是学法律的。1763年，年仅20岁的拉瓦锡就取得了法律学士学位，并且获律师从业证 书。拉瓦锡的父亲是一位颇有名气的律师，家境富有。所以拉瓦锡没有马上去律师，那时他对植物学发生了兴趣，经常上山采集标本使他又对气象学产生了兴趣。在 地质学家葛太德的建议下，拉瓦锡师从巴黎著名的化学鲁教授伊勒教授。从此，拉瓦锡就和化学结下不解之缘。 拉瓦锡的对化学的第一个贡献便是从试 验的角度验证并总结了质量守恒定律。早在拉瓦锡出生之时，多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律，他当时称之为“物质不灭定律”，其中含 有更多的哲学意蕴。但由于“物质不灭定律”缺乏丰富的实验根据，特别是当时俄罗斯的科学还很落后，西欧对沙俄的科学成果不重视，“物质不灭定律”没有得到 广泛的传播。 拉瓦锡用硫酸和石灰合成了石膏，当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细称量了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。他的导师 鲁伊勒把失去水蒸气称为“结晶水”，从此就多了一个化学名词……结晶水。这次意外的成功使拉瓦锡养成了经常使用天平的习惯。由此，他总结出质量守恒定律， 并成为他进行实验、思维和计算的基础。为了表明守恒的思想，用等号而不用箭头表示变化过程。如糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式： 葡萄糖 == 碳酸（CO2）+ 酒精 这正是现代化学方程式的雏形。为了进一步阐明这种表达方式的深刻含义，拉瓦锡又撰文写到：“可以设想，参加发酵的物质和发酵后的生成物列成一个代数式， 再假定方程式中的某一项是未知数，然后通过实验，算出它们的值。这样，就可以用计算来检验实验，再用实验来验证计算。我就经常用这种方法修正实验初步结 果，使我能通过正确的途径改进实验，直到获得成功。” 拉瓦锡最重要的发现：燃烧原理，是他对化学研究的第二大贡献。伟大的科学家描述了最重要 的气体：氧、氮和氢的作用。拉瓦锡最重要的发现是关于燃烧的原理。之所以能够有此发现，是因为他第一次准确地识别出了氧气的作用。事实上，科学家确认燃烧 是氧化的化学反应，即燃烧是物质同某种气体的一种结合。拉瓦锡为这种气体确立了名称，即氧气，事实上就是“成酸的元素”的意思。 拉瓦锡最终排除了当时流行极广的关于“燃素”的错误看法。按照那种理论，在燃烧期间，任何被燃烧的物质同一种被称为“燃素”的物质相分离。“燃素”被认为是整个燃烧过程的主导者。 拉瓦锡还识别出了氮气。这种气体早在1772年就被发现了，但却被命名了一个错误的名称——“废气”（意思是“用过的气”，也就是没有燃素的气，因此不 会再被用作燃烧的气）。拉瓦锡则发现这种“气体”实际上是由一种被称为氮的气体构成的，因为它“无活力”（来源于希腊语azofe）。后来，他又识别出了 氢气，这个名称的意思是“成水的元素”。拉瓦锡还研究过生命的过程。他认为，从化学的观点看，物质燃烧和动物的呼吸同属于空气中氧所参与的氧化作用。 1772年秋天，拉瓦锡照习惯称量了定量的白磷，使之燃烧、冷却后又称量灰烬（P2O5)的质量，发现质量竟然增加了！他又燃烧硫磺，同样发现灰烬的质 量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。于是他又改进实验的方法：将白磷放入一个钟罩，钟罩里留有一部分空气，钟罩里的空气用管子连 接一个水银柱(注：测定空气的压力)。加热到40℃时白磷就迅速燃烧，水银柱上升。拉瓦锡还发现“1盎司的白磷大约可得到盎司的白色灰烬 （P2O5）。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量基本接近”。 拉瓦锡的发现和当时的燃素学说是相悖的。燃素学说认为燃烧是分解过程， 燃烧产物应该比可燃物质量轻。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月，他在实验记录本上写到： “我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将新化学命名为“反燃素化学”。 1775年，拉瓦锡对氧气进行研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气，实际上是吸收了氧气，与氧气化合，这就是彻底推翻了燃素说的燃烧学说。 1777年，拉瓦锡批判燃素学说：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的，有时 又没有重量；有时它是自由之火，有时又说它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔，有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和 非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫，每时每刻都在改变它的面貌。” 1777年9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概 论》，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。这本书后来被翻译成多国语言，逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断与古代炼丹术的联 系，揭掉神秘和臆测的面纱，取而代之的是科学实验和定量研究。化学由此也进入定量化学（即近代化学）时期。因此称拉瓦锡是近代化学的奠基者，他当之无愧。拉 瓦锡对化学的第三大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说，建立在科学实验基础上的化学元素的概念：“如果元素表示构成物质的最简单组分，那么目 前我们可能难以判断什么是元素；如果相反，我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来，那么，我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质， 对我们来说，就算是元素了。” 在1789年出版的历时四年写就的《化学概要》里，拉瓦锡列出了第一张元素一览表，元素被分为四大类： 1.简单物质，光、热、氧、氮、氢等物质元素。 2.简单的非金属物质，硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素等，其氧化物为酸。 3.简单的金属物质，锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌等，被氧化后生成可以中和酸的盐基。 4.简单物质，石灰、镁土、钡土、铝土、硅土等。 1789年法国大革命爆发，拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱。被诬陷与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日处以绞刑。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”

这篇还好你酌情看看咯当今，化学的发展非常迅速。在20世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285万多种，是此之前发现的所有化合物总数的41倍强。但“化学家太谦虚”，20世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。1 化学所面临的挑战 化学的形象正在被与其交叉的学科的巨大成功所埋没化学是一门中心科学，化学与生命、材料等八大朝阳科学有非常密切的联系，产生了许多重要的交叉学科，但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。化学这门重要的中心科学（central science）反而被社会看作是伴娘科学（bridesmaid science）而不受重视。 化学正被各种各样的环境污染问题所困扰 化学的发展在不断促进人类进步的同时，在客观上使环境污染成为可能，但是起决定性的是人的因素，最终要靠人们的认识不断提升来解决这个问题。一些著名的环境事件多数与化学有关，诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化等；另一方面把所有的环境问题都归结为化学的原因，显然是不公平的，比如森林锐减、沙尘暴和煤的燃烧等。这当然与化学没有树立好自己的品牌有关系，在最早的化学工艺流程里面，根本没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围，因此很多化学工艺都是会带来环境污染的。现在，有些人把化学和化工当成了污染源。人们开始厌恶化学，进而对化学产生了莫名其妙的恐惧心理，结果造成凡是有“人工添加剂”的食品都不受欢迎，有些化妆品厂家也反复强调本产品不含有任何“化学物质”。事实上，这些是对化学的偏见，监测、分析和治理环境的却恰恰是化学家。2 绿色化学是应对挑战的必然 科学不但要认识世界和改造世界，还要保护世界。化学也如此，为了应对化学所面临的挑战，提倡绿色化学是刻不容缓。 绿色化学的概念绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学，是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染，是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护，绿色化学不是被动地治理环境污染，而是主动的防止化学污染，从而在根本上切断污染源，所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。绿色化学的产生及其背景当今，可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展，既要发展经济，又要保护自然资源和环境，使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。在1984年，美国环保局(EPA)提出“废物最小化”，这是绿色化学的最初思想。1989年，美国环保局又提出了“污染预防”的概念。 1990年，美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词。1992年，美国环保局又发布了“污染预防战略”。1995年，美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志，标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿，在1995年，中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。 绿色化学的核心内容原子经济性是绿色化学的核心内容，这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost（为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖）提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。原子利用率的表达式是： 原子利用率= （预期产物的式量/反应物质的式量之和）×100% 如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采用乙基蒽醌法，即由氢和氧在2-乙基蒽醌和Pd为催化剂作用下直接合成，2-乙基蒽醌复出并可循环使用。此反应原子利用率为100%，体现了原子经济性，减少废物的生成和排放,是典型的零排放例子。 绿色化学的12项原则和5R原则为了简述了绿色化学的主要观点，和曾提出绿色化学的12项原则，这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。Ⅰ．防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。 Ⅱ．讲原子经济——应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。 Ⅲ．较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。 Ⅳ．设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。 Ⅴ．溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料（如溶剂或析出剂）当不得已使用时，尽可能应是无害的。 Ⅵ．设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。 Ⅶ．用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。Ⅷ．尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。 Ⅸ．催化作用——催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。 Ⅹ．要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。 Ⅺ．防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。 Ⅻ．特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中，反应物（包括其特定形态）的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。 为了更明确的表述绿色化学在资源使用上的要求，人们又提出了5R理论：Ⅰ．减量——Reduction 减量是从省资源少污染角度提出的。减少用量、在保护产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率、减少损失率。②减少“三废”排放量。主要是减少废气、废水及废弃物（副产物）排放量，必须排放标准以下。Ⅱ．重复使用——Reuse 重复使用这是降低成本和减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，从一开始就应考虑有重复使用的设计。Ⅲ．回收——Recycling 回收主要包括：回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。 Ⅵ．再生——Regeneration 再生是变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。 Ⅴ．拒用——Rejection 拒绝使用是杜绝污染的最根本办法，它是指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用。3 绿色化学的发展前景反应原料的绿色化 即反应原料符合5R原则。原子经济性反应 在基本有机原料的生产中，已有一些原子经济性反应的典范，如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和从丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。高效合成法 不涉及分离高效的的多步合成无疑是洁净技术的重要组成部分。.提高反应的选择性———定向合成 如不对称合成。.环境友好催化剂 例如在正己烷的裂解反应中，固体酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的选择性，更小的腐蚀性。.物理方法促进化学反应 如微波引发和促进Diels Alder反应、Claisen重排、缩合等许多重要的有机反应。.酶促有机化学反应 酶促有机化学反应有高效性、选择性、反应条件温和和自身对环境友好等特点。溶剂 化学污染不仅来源于原料和产品,而且与反应介质、分离和配方中使用的溶剂有关,有毒挥发性溶剂替代品的研究是绿色化学的重要研究方向。如超临界流体、水相有机合成和室温熔盐溶剂等。.计算机辅助绿色化学设计和模拟 在化学化工领域,计算机已广泛用于构效分析、结构解析、反应性预测、故障诊断及控制等许多方面。无疑,计算机在寻找符合绿色化学原则的最佳反应路线、化工过程最优化、产品设计等方面推动了绿色化学的更快发展。环境友好产品 如可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料和CFCs替代物等。绿色化学为化学的发展注入了新的活力，在21世纪化学必将大有可为。