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追寻化学印入社会的足迹

追寻化学印入社会的足迹. 戴延凤 博士 南昌大学化学系、基础化学实验中心 E-mail ： yfdai@ncu.edu.cn Tel ： 3969496 QQ ： 744122089. 目录. 化学发展史上的几个重要事件 候德榜 — 中国近代化学史上的明星 化学与能量利用 化学小知识. 化学发展史上的几个重要事件. 消毒剂的发现 Alfred Nobel 与硝化甘油 青霉素的发现 人工固氮. 消毒剂的发现. 19 世纪 60 年代，英国外科医生的困惑： 有些病人手术后伤口感染化脓而死亡

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追寻化学印入社会的足迹

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Presentation Transcript

  1. 追寻化学印入社会的足迹 戴延凤 博士 南昌大学化学系、基础化学实验中心 E-mail：yfdai@ncu.edu.cn Tel：3969496 QQ：744122089

  2. 目录 • 化学发展史上的几个重要事件 • 候德榜—中国近代化学史上的明星 • 化学与能量利用 • 化学小知识

  3. 化学发展史上的几个重要事件 • 消毒剂的发现 • Alfred Nobel 与硝化甘油 • 青霉素的发现 • 人工固氮

  4. 消毒剂的发现 • 19世纪60年代，英国外科医生的困惑： 有些病人手术后伤口感染化脓而死亡 • 当时，法国生物学家巴斯德已发现病菌侵入生物体——引起肌体腐败变质 • 也发现加热法可灭菌，但不能用于病人身体的灭菌

  5. 一天傍晚，英国外科医生利斯特在爱丁堡郊外的一条林荫小道上散步。突然被一个奇怪的现象吸引住了一天傍晚，英国外科医生利斯特在爱丁堡郊外的一条林荫小道上散步。突然被一个奇怪的现象吸引住了 • 路旁一条满是污水的沟里，长着许多青翠碧绿的水草和浮萍，污水看上去显得清亮，也没有臭味。 • 利斯特认为这里面一定有问题，并着手研究。

  6. 发现污水是从一家炼焦厂里排出的。经化验，污水中含有大量的石炭酸。发现污水是从一家炼焦厂里排出的。经化验，污水中含有大量的石炭酸。 • 由此发现石炭酸有很强的杀菌作用，污水中的细菌被杀死，植物才得以生长。 • 利斯特把石炭酸溶液用于外科手术：清洗手术器具、清洗病人的伤口、浸泡包扎绷带等，取得明显的治疗效果

  7. 石炭酸又名苯酚（Phenol） • 苯酚能使细菌细胞的蛋白质发生凝固或变性而杀菌。 • 浓度约0.2％即有抑菌作用 • 大于1％能杀死一般细菌 • 1.3％的溶液可杀死真菌 • 苯酚稀溶液可使人体感觉神经末梢麻痹，产生局部麻醉作用，可止痒。

  8. Alfred Nobel 与硝化甘油（nitroglycerine） • 1833年 Alfred Nobel 生于 Stockholm, Sweden。 • 1847年都灵大学化学家索布雷洛发明了硝化甘油。 • 1860年 Alfred Nobel 开始研制硝化甘油。 • 1863年获硝化甘油（blasting oil）专利。

  9. 1864年 Emil（Alfred Nobel的弟弟），在制备硝化甘油时被炸身亡。 • 1866年 Alfred Nobel 在美国创建了 Blasting oil 公司。后来该工厂也发生了爆炸事故。 • Alfred Nobel 继续研制更安全的炸药。在硝化甘油中加入硅藻土做成面团，命名为dynamite（甘油炸药）。 • 1867: Alfred Nobel 获 dynamite 专利。

  10. 1895: Alfred Nobel 在 Swedish-Norwegian Club in Paris 签署了他的遗嘱。 • December 10, 1896: Alfred Nobel 死于他在 Italy 的家中。

  11. 遗嘱中，Alfred Nobel 将其财产成立一个基金，年收益平均分成五份，设立诺贝尔奖： • 诺贝尔物理学奖 • 诺贝尔化学奖 • 诺贝尔生理、医学奖 • 诺贝尔文学奖 • 诺贝尔和平奖

  12. 青霉素的发现 • 弗莱明博士生于1881年8月6日。 1955年逝世，享年74岁。 • 第一次世界大战期间，研究抗菌药物。 • 1928年在无意间发现抗菌物质penicillin。 • 1945年获得诺贝尔生理医学奖。

  13. 1928年一天早晨，英国学者弗莱明博士观察培养碟里葡萄球菌的生长情况，突然发现一只培养碟里，有一种来自空气的绿色霉菌，在霉菌周围，葡萄球菌全部消失。1928年一天早晨，英国学者弗莱明博士观察培养碟里葡萄球菌的生长情况，突然发现一只培养碟里，有一种来自空气的绿色霉菌，在霉菌周围，葡萄球菌全部消失。 • 这一现象引起他极大兴趣，决定专门培养这种霉菌。 • 他把霉菌放在肉汤培养液里生长繁殖，再把长满了青绿色霉菌的液体仔细过滤，最后得到一小瓶滤液。

  14. 将该滤液滴进长满葡萄球菌的玻璃器皿，几小时后葡萄球菌全部死亡。将该滤液滴进长满葡萄球菌的玻璃器皿，几小时后葡萄球菌全部死亡。 • 把滤液稀释至800倍，杀菌效果仍很好（后来证实这个霉菌就是青霉素）。 • 1929年《科学》周刊发表了该研究成果。 • 弗莱明发现了青霉素，10年后才引起英国牛津大学化学家查恩和病理学家弗洛里的重视。

  15. 他们培养、分离和纯化了青霉素，并进行动物试验，确证它的功效 。 • 1941年他们用天然青霉素粉末救活了一名垂死的15岁男孩。 • 1943年青霉素批量进入市场，拯救了许多第二次世界大战中的美国伤员。

  16. 青霉素被公认为第二次世界大战期间的三大发明之一（另两大发明为原子弹、雷达）青霉素被公认为第二次世界大战期间的三大发明之一（另两大发明为原子弹、雷达） 青霉素G的化学结构

  17. 自然固氮与人工固氮 • 自然固氮 • 闪电能使空气里的氮转化为一氧化氮，一次闪电能生成80～1500kg的一氧化氮。 • 豆科植物中寄生有根瘤菌，含有固氮酶，能使空气里的氮气转化为氨，再进一步转化为氮的化合物。

  18. 牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌、一些低等植物——固氮蓝藻体内含有固氮酶，这些酶有固氮作用。牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌、一些低等植物——固氮蓝藻体内含有固氮酶，这些酶有固氮作用。 • 这一类属自然固氮的生物固氮。 • 自然固氮远远满足不了农业生产的需求。

  19. 人工固氮 • 氰化法制氨：1898年，德国弗兰克等人发现氮气能被碳化钙固定而生成氰氨化钙，进一步与过热水蒸气反应可得氨。 • 一战期间，德国、美国主要采用该法生产氨，满足了军工生产的需要。 • 氰化法固氮成本过高，1930年后被淘汰

  20. 哈伯制氨法：1905年德国物理化学家哈伯（Haber, 1868—1934）在实验室成功把空气中的氮固定成氨。 • 1909年，哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20MPa和500～600℃下直接合成，反应器出口得到6％的氨。 N2(g) + 3H2(g) === 2NH3(g) • 1913年工业合成氨成功。

  21. 合成氨从实验室研究到工业生产，大约经历了150年。合成氨从实验室研究到工业生产，大约经历了150年。 • 哈伯还提出用循环法改进生产工艺。 • 1912年，德国化学家米塔斯用2500种不同的催化剂进行了6500次试验，研制成功含有钾、铝氧化物作助剂的价廉易得的铁催化剂（取代了昂贵、稀少的金属锇）。

  22. 候德榜——中国近代化学史上的明星 • 1890年8月9日候德榜生于福建闽候县 1974年8月26日卒于北京。 • 1917年获麻省理工学院化工专业学士学位。 • 1919年获美国哥伦比亚大学制革硕士学位；1921年获该校博士学位。

  23. 1921年回国任天津塘沽碱厂总工程师 • 1951年任中国化学会理事长； • 1955年被选为中国科学院学部委员； • 1963年任中国化工学会理事长。 • 候德榜是中国近代化工工业的奠基人，其塑像立于北京化工大学院内，为后人共仰。

  24. 制碱工业简史 • 纯碱即苏打(soda)，化学式Na2CO3 • 古代，人们从草木灰中提取碳酸钾； • 后来，又从盐碱地和盐湖等天然资源中获取碳酸钠； • 但量太小，远不能满足化工生产需求

  25. 路布兰制碱法 • 1791年法国医生路布兰以食盐、硫酸和焦炭为原料制碱 • 2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl； • Na2SO4 + 4C（焦炭）= Na2S + 4CO↑ • Na2S + CaCO3 = Na2CO3 + CaS • 成本较高，硫酸腐蚀严重，CaS 长期堆积臭气四溢，后被氨碱法代替。

  26. 氨碱法（索尔维制碱法） • 1862年，比利时人索尔维以食盐、氨、二氧化碳为原料制碱： • NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 • NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl • 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2↑+ H2O

  27. 反应生成的CO2可回收利用，NH4Cl又可与生石灰反应重新生成氨气：反应生成的CO2可回收利用，NH4Cl又可与生石灰反应重新生成氨气： 2NH4Cl + CaO = 2NH3↑+ CaCl2 + H2O • 该法实现了连续化生产，使纯碱价格大大降低，且产品质量纯净，故被称纯碱。

  28. 候氏制碱法（又称联合制碱法） • 对上述方法做了较大改进，原理是： • 低温下：饱和食盐水→→氨饱和→→通入CO2→→析出NaHCO3 • 母液→→再加入细盐末→→，低温NH4Cl析出（同离子效应），而食盐不析出 • 母液→→再用氨饱和→→通CO2，→→结果往返析出NaHCO3和NH4Cl

  29. 其中： • 氨气：N2 + H2 →→→NH3 • H2：C + H2O →→→ H2 + CO • CO2： CO + O2 →→→ CO2 • 巧妙地把氨气工业和制碱工业联合起来，故又称联合制碱法。 • 该法生产的碱质量优良，纯白如雪，1926年获美国费城“万国博览会金质奖章”。

  30. 化学与能量利用 • 随着社会的发展，对能量的需求越来越剧烈 • 现在我们利用的主要能量来自哪里？

  31. 太阳能 水能 风能

  32. 核能 潮汐能 地热能

  33. 煤、石油、天然气这三种能源与后面几种能源有哪些不同？煤、石油、天然气这三种能源与后面几种能源有哪些不同？ 利用化学反应——产生能量，储量极其有限，且易造成环境问题

  34. 如何解决目前燃料严重缺乏的问题？ 积极开发新能源，改变现有能源结构 节约使用现有化石燃料

  35. 物质的燃烧 你认为物质发生燃烧现象的条件是什么？

  36. 温度达到着火点 同时满足以下条件 • 可燃物 • 与氧气接触

  37. 一些常见物质的着火点

  38. A B （80℃） C 下图中A、B、C三处的物质发生燃烧的是（ ） A 另两处物质如何才能燃烧起来？

  39. 氧气 热水 白磷 想想为什么？

  40. 根据燃烧的条件和你的经验，想想灭火的原理是什么呢？根据燃烧的条件和你的经验，想想灭火的原理是什么呢？ 隔离可燃物 • 可燃物 任去其一即可 • 与氧气接触 隔绝氧气 • 温度达到 • 着火点 降低温度到着火点以下

  41. 化石燃料的利用 煤可直接作燃料，但只作燃料不仅浪费能源，且易造成空气污染

  42. 煤的综合利用 煤的综合利用

  43. 石油炼制的产品和用途 石油综合利用的部分产品

  44. 化学小知识 • 毒品知多少? • 为何不用纯酒精消毒？ • 自制松花皮蛋 • 化学之谜——疯子村之谜 • 碘与指纹破案

  45. 毒品知多少? • 鸦片：黑棕色膏状物．割破罂粟未熟蒴果，即渗出乳状液，经日光照射干燥后形成黑棕色膏状物就是鸦片。 • 鸦片中含有吗啡等二十多种生物碱，其中吗啡含量最大，约20％～23％ • 长期吸食会成瘾，使人体质衰弱，寿命缩短，过量服食会使人急性中毒死亡

  46. 吗啡：鸦片中提取。常用其盐酸盐，为白色针状或柱状结晶。吗啡：鸦片中提取。常用其盐酸盐，为白色针状或柱状结晶。 • 毒性比鸦片强10～20倍，长期服用使人精神失常，瞳孔缩小，剂量过大会使人因呼吸停止而死亡。 • 成人致死量为0.3g

  47. 可待因 Codeine • 镇咳作用强而迅速，类似吗啡， • 也有镇痛和镇静作用。 • 临床主要用于镇咳。

  48. 海洛因：吗啡的二乙酸酯，盐酸盐为白色针状或结晶状粉末，俗称“白面”或“白粉”。海洛因：吗啡的二乙酸酯，盐酸盐为白色针状或结晶状粉末，俗称“白面”或“白粉”。 • 毒性比吗啡强5～10倍，中毒量为0.005g，症状有头痛、呕吐等。 • 长期吸食或注射会引起心律失常，肾功能衰竭，心理变态 • 吸用过量则致人死亡

  49. 大麻：俗称火麻。 • 有生理依赖性，长期服用会引起失眠，食欲减退，性情急躁，易怒，呕吐，颤抖，产生幻觉。 • 我国刑法明确规定，大麻是一种非法种植的植物。

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