周口剑桥英语

几百万年前，人类过着非常简单的原始生活，靠打猎为生，吃生肉和野果。据考古学家考证，至少在50万年前，就可以找到人类用火的证据，即在北京周口店北京猿人生活过的地方发现了烧焦的动物骨骼。

有了火，原始人告别了吃血喝血的生活。人类吃了熟食后，健康水平提高了，智力发展了，生存能力提高了。

后来人们学会了摩擦生火，钻木取火，这样火就可以随身携带了。因此，人们不再是火种的看管者，而是成为了能控制火势的生火者。

火是人类用来发明工具和创造财富的武器。利用火能产生各种化学反应的特性，人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺，进入了生产生活的广阔天地。

2.历史悠久的制陶工艺

很难证实陶器是何时产生的。关于陶器的起源，众说纷纭。有人推测，人类生活最原始的容器是由树枝制成的。为了使其耐火和致密，通常在容器的内部和外部涂上一层粘土。在使用过程中，这些容器偶尔会着火，里面的树枝都被烧光了，但粘土不会着火，不仅保留了下来，还变得比着火前更硬更好。这个偶然事件给了人们很大的启发。后来，人们干脆不再用树枝做骨架，开始有意识地捣碎粘土。与水混合，揉捏到非常柔软的程度，塑造成各种形状，在阳光下晒干，最后在篝火上燃烧，制成原始的陶器。

大约1万年前，中国开始出现烧制陶器的窑炉，成为最早生产陶器的国家。陶器的发明是制造技术的重大突破。制作陶器的过程改变了粘土的性质，使粘土的成分发生了一系列的化学变化，如二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、氧化镁等，使陶器具有优异的防水和耐久性能。所以陶器不仅有新的技术意义，也有新的经济意义。它为人们处理食物增加了烹饪方法。陶瓷纺车、陶瓷刀、陶瓷锉等工具在生产中也起着重要作用；同时，陶瓷储物可以使粮食和水易于储存。因此，陶器很快成为人类生活和生产的必需品，尤其是对于定居下来从事农业生产的人们来说。

3.冶金化学的兴起

在新石器时代晚期，人们开始用金属代替石器制造工具。用的最多的是铜。然而，这种自然资源毕竟是有限的，所以从矿石中冶炼金属的冶金学应运而生。铜矿首先被冶炼。约公元前3800年，伊朗开始将铜矿石(孔雀石)与木炭混合，加热后获得金属铜。纯铜比较软，用它做的工具和武器质量不够好。在此基础上，经过改进，出现了青铜器。

从公元前3000年到公元前2500年，除了铜，锡和铅也被冶炼。在纯铜中加入锡，可以使铜的熔点降低到800℃左右，因此更容易铸造。铜和锡的合金叫青铜(有时含铅)，硬度高，适合制造生产工具。青铜制成的武器坚硬锋利，青铜制成的生产工具远胜于紫铜。也有青铜铸造的铜币。中国在铸造青铜器方面取得了很大成就，如殷早期的“司母戊”鼎。它是一种礼器，也是世界上出土的最大的青铜器。再比如战国时期的编钟，堪称古代音乐中的一大创造。所以青铜器的出现促进了当时农业、兵器、金融、艺术的发展，把社会文明向前推进了一步。

中国、埃及和印度是世界上最早炼铁和使用铁的国家。春秋晚期(公元前6世纪)，中国制造生铁用于铸造。最早的时候是用木炭炼铁，木炭不完全燃烧产生的一氧化碳将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁。铁被广泛用于制作犁头、铁锹(一种锄草工具)、铁锹等农具，铁鼎等器皿，当然也用于制作武器。正是从公元前8世纪到公元前7世纪，欧洲和其他国家进入了铁器时代。因为铁比青铜硬，炼铁的原料也远比铜丰富，所以在大多数地方，铁已经取代了青铜。

4.中国的伟大贡献——火药和造纸术。

黑火药是中国古代四大发明之一。为什么叫“黑粉”？这也要从它使用的原材料说起。火药的三种原料是硫磺、硝石和木炭。木炭是黑色的，所以火药也是黑色的，称为黑火药。火药的性质是容易着火，所以可以联想到火，但是如何理解“药”这个词呢？原来硫磺和硝石在古代都是治病的药。所以黑粉可以理解为会着火的黑药。

火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关。炼丹的目的是寻求长生不老之药。炼丹的原料中，有硫磺和硝石。炼丹的方法是将硫磺和硝石放入炼丹炉中，用火久炼。在多次炼丹的过程中，出现了一次又一次的火灾和爆炸。经过多次实验，终于找到了制造火药的方法。

黑粉发明后脱离炼金术，一直用于军事。古代人打仗，近距离用刀枪，远距离用弓箭。有了黑火药，从宋代开始，出现了各种新式武器，比如用弓发射的火药包。火药包有两种:火球和火蒺藜。火是用来点燃火药线，把火药包扔出去，通过燃烧爆炸的方式杀死对方。

公元8世纪左右，中国的炼丹术传到了阿拉伯，火药的制备方法也传了过去，后来又传到了欧洲。就这样，中国的火药成为了现代炸药的“始祖”。这是中国的伟大发明之一。

纸是人类保存知识、传播文化的工具，是中华民族对人类文明的一大贡献。在使用植物纤维制成的纸之前，中国古代传播文字的主要方法有:在甲骨文(龟甲、牛骨)上刻字，即所谓的甲骨文；甲骨数量有限，后来都刻在竹简或木简上。但是孔子的《论语》所用的竹简数量可想而知。此外，丝绸织成的丝也可用于书写，但很难大量生产丝绸。最后，由植物纤维制成的纸应运而生，并一直流传至今。

1957年5月，来自中国的考古学家在陕西省Xi市灞桥的一座古墓中发现了一些米黄色的古代纸张。经鉴定，此纸主要由麻纤维制成，其年代不会晚于汉武帝(公元前156 ~ 87年)。它是世界上最早的植物纤维纸。

提到纸的发明，人们会想到蔡伦。他是汉武帝时期的常侍。看到当时写字用的竹简太重，他总结了前人造纸的经验，带领工匠用树皮、麻头、破布、破渔网等为原料，先切成块或切掉，在水中长时间浸泡，然后捣成浆，再铺在席子上晒干，制成纸。它轻薄，适合书写，非常受欢迎。

造纸是一个极其复杂的化学过程，是广大劳动人民智慧的产物。其实蔡伦之前就有纸了，所以蔡伦只能算是造纸技术的改进者。

5.炼金术和炼金术

当封建社会发展到一定阶段，生产力大大提高，统治阶级对物质享受的要求越来越高，于是帝王贵族自然有两种奢望:一是希望掌握更多的财富供自己享用；第二，当他们拥有巨大的财富时，他们总是希望永远享用它。所以，有长生不老的欲望。比如秦始皇统一中国后，迫不及待地寻求长生不老药。不仅徐福等人出海寻找，他还召集了一大群方士(炼丹师)日夜为他炼制朱砂——丹药。

炼金术士想把石头变成金子(也就是用人工的方法制造金银)。他们认为铜、铅、锡、铁等贱金属可以通过某种方式转化为金银等贵金属。例如，希腊炼金术士将铜、铅、锡和铁熔化成合金，然后浸泡在多硫化钙溶液中。结果在合金表面形成了一层硫化锡，颜色酷似黄金(现在把金硫锡叫做金粉，可以作为古建筑的金涂层)。这样，炼金术士就主观地认为“黄金”被提炼了。其实这种只从表面颜色而不从本质来判断物质变化的方法是自欺欺人。他们始终没有达到“点石成金”的目的。

虽然虔诚的方士和炼金术士的目的没有达到，但他们的努力也没有完全白费。他们在一个被毒气和烟雾笼罩的简陋的“化学实验室”里待了很多年，应该说是第一批致力于探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了丰富的经验和失败的教训，甚至总结出了一些现行的化学反应规律。如我国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出:“朱砂(硫化汞)烧成水银后，堆积(把硫磺和水银放在一起)就会变成(成为)朱砂。”这是对化学变化规律的总结，即“物质可以通过人为的方法相互转化。”

一个炼丹师和一个炼丹师在夜以继日地做这些原始的化学实验，他们肯定需要大量的实验仪器，于是他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯和过滤装置。他们还根据当时的需要生产了许多化学物质、有用的合金或治疗疾病的药物，其中许多是今天常用的酸、碱和盐。为了记录实验的方法和过程，他们还创造了许多专业术语，写了许多作品。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器、炼金术和炼金术著作开创了化学这门科学。

从这些史实可以看出，方士和炼金术士对化学的兴起和发展做出了巨大的贡献。后人切不可因为他们“追求长生不老，点石成金”而嘲讽他们，而应尊重他们是发展化学科学的先驱。因此，在英语中，化学家和炼金术士这两个术语非常相似，它们的真正含义是“化学来源于炼金术”。

1.2创建现代化学理论——探索物质结构

世界是由物质构成的，但是物质是由什么构成的呢？Xi·伯昌(约公元前1140年)是第一个试图回答这个问题的人。他认为:“易有太极，易有两仪，两仪生四象，四象生八卦。”用阴阳八卦解释物质的构成。

大约公元前1400年，西方自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的泰勒斯认为水是万物之母；黑拉克里斯认为一切都是火做的；亚里士多德在《发生与毁灭》一书中论证物质结构时，把四种“原始性”作为最原始的本性。它们又热又冷，又干又湿。当它们两两结合时，就形成了火、气、水、土四种“元素”，进而形成了各种物质。

上述论点都没有触及物质结构的本质。在化学发展史上，第一次给出元素明确定义的是英国的波义耳。他指出:“元素是物质的基础，它可以和其他元素结合形成化合物。但是，如果元素从化合物中分离出来，就不能再分解成比它更简单的东西了。”

波义耳还主张，化学不应被视为制造金属和药物的经验技能，而应被视为一门科学。因此，波义耳被认为是将化学确立为一门科学的人。

人类对物质结构的认识是无穷无尽的，物质是由元素构成的。那么，元素是由什么组成的呢？1803年，英国化学家道尔顿创立的原子理论进一步解决了这个问题。

原子论主要有三个内容:1。所有的元素都是由不能被分割和破坏的粒子组成的，这些粒子叫做原子；2.同一元素的原子具有相同的性质和质量，但不同元素的原子具有不同的性质和质量；3.一定数量的两种不同的元素结合形成一种化合物。

原子理论成功地解释了许多化学现象。随后意大利化学家阿沃·伽德罗在1811提出了分子学说，进一步补充和发展了道尔顿的原子论。他认为，很多物质往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在。比如氧是由两个氧原子组成的氧分子，而化合物其实是分子。此后，化学从宏观转向微观，使化学研究建立在原子和分子水平上。

1.3现代化学的兴起

19年底，物理学出现三大发现，分别是X射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的思想，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭示了微观世界更深层次的奥秘。

在化学中引入热力学等物理理论后，我们可以利用化学平衡和反应速率的概念来判断化学反应中物质转化的方向和条件，从而建立物理化学，从理论上把化学提高到一个新的水平。

基于量子力学的建立，化学键(分子中原子间的结合力)理论使人们进一步认识了分子结构与性质的关系，极大地促进了化学与材料科学的联系，为材料科学的发展提供了理论基础。

化学与社会的关系也日益密切。化学家用化学的观点去观察和思考社会问题，用化学知识去分析和解决社会问题，如能源危机、食品问题、环境污染等等。

化学与其他学科的交叉和渗透产生了许多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等。，使生物、电子、航空航天、激光、地质、海洋等科技迅速发展。

化学也为人类的衣食住行提供了无数的物质保障，为改善人民生活、提高人类健康水平做出了应有的贡献。

随着现代化学的兴起，化学从无机化学和有机化学发展成为一门多学科的科学，建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为子学科的化学学科。化学家，一个“分子建筑师”，将用善变的双手为全人类创造今天的大厦和明天的世界。

近年来化学方面的重要发现

10年10月5日，英国皇家科学瑞典学院宣布将2005年诺贝尔化学奖授予三位有机化学家，分别是法国学者伊夫·肖万和美国学者Richard R.Schroch和Robert H.Grubbs，以表彰他们对烯烃复分解反应研究的贡献。烯烃复分解反应是有机化学中最重要和最有用的反应之一，广泛应用于化学工业，尤其是医药工业和塑料工业。

肖万出生于1930。他从事有机合成与转化的研究已有30年。目前，他担任法国石油研究所名誉所长。

施勒克1945出生于美国印第安纳州伯尔尼，1971毕业于加州大学河滨分校，哈佛大学博士，英国剑桥大学博士后研究员一年。从1975开始在麻省理工学院任教，从1980成为该院化学系教授。迄今为止，他已经发表了400多篇学术论文。

格拉布于1942年出生于美国肯塔基州凯尔福特。1965获得佛罗里达大学化学硕士学位，1968获得哥伦比亚大学博士学位。1969-1978任密歇根州立大学助理教授、副教授，1978至今任加州理工学院化学系教授。自大学毕业以来，Grubb在《美国国家科学院学报》和《美国化学学会学报》等权威期刊上发表了多篇论文。

让原子交换“伙伴”

碳(C12)是地球上生命的核心元素，地球上所有的有机物都含有它。碳通常以单质、化合物和晶态的形式存在，即“富勒烯”(布基球)。碳原子可以以不同的方式与多种原子连接，形成小到几个原子，大到几百万个原子的分子。这种独特的多样性奠定了生命的基础，也是有机化学这门与人类生活密切相关的学科的核心。

地球上的所有生命都基于这些碳化合物。原子之间的连接称为键，一个碳原子可以通过单键、双键或三键与其他原子连接。碳原子可以形成长的键和链，氢和氧纠缠固定在一起形成双原子化学分子，也称为双键。具有碳碳双键的链状有机分子称为烯烃。在一个烯烃分子中，两个碳原子像二重奏中的舞伴一样手拉手跳舞。今年诺贝尔化学奖的三位获奖者之所以获奖，是因为他们想出了如何指导烯烃分子交换“伴侣”，并将分子成分重组为其他性能更好的物质。这个隐喻在英语中是“隐喻”。在转位反应中，双原子分子可以在碳原子的作用下断裂，从而改变原原子团的位置。但是，转位过程需要借助一些特殊的化学催化剂来完成。这种换位合成法就是烯烃复分解反应，被诺贝尔化学奖主席佩尔·阿尔贝格幽默地比喻为“换伴侣之舞”。在宣布化学奖得主的仪式上，主席亲自走上讲台，邀请皇家科学院的两位男教授和两位女工作人员在会场中央表演烯烃复分解反应的意义。起初，两个男人是一对舞伴，两个女人是一对舞伴。在“加催化剂”的叫声中，他们互换了位置，换上了两对男女舞伴。这种对“有机合成中的复分解法”的形象解读，引起了在场人的愉快笑声。

化学反应有四种基本类型:化合、分解、置换和复分解。易位反应是一种反应，其中两种化合物相互交换成分以形成另外两种化学物质。从意义上来说，“复分解”就是“易位”。在复分解反应中，借助特殊的催化剂，碳原子形成的旧键不断断裂，新键不断形成，各种元素发生易位重组，形成新的有机物。因此，复分解反应可以看作是一场换舞伴的舞蹈。

化学键的断裂和形成是化学研究领域最基本的问题，而碳碳键断裂和形成规律的研究是有机化学要解决的核心问题之一，三位获奖者都在这个最基本、最核心的方面做出了贡献。

20世纪50年代，首次发现在金属化合物的催化下，烯烃中的碳碳双键会发生拆解重组，形成新的分子。这个过程被命名为烯烃复分解反应。然而，当时没有人知道这种金属催化剂的分子结构和工作原理。为了破译这一对人类生活有重大价值和用途的化学之谜，人们提出了许多假说，但大部分都未得到世界化学界的认可。

1970年，法国学者伊夫·肖万破解了有机化学之谜。年，肖万和他的学生经过多年的努力，发表了一篇论文，阐述了复分解反应的原理和反应所需的金属络合物催化剂，提出烯烃复分解反应中的催化剂应该是金属卡宾。Cabin是英文carbon的音译，即“Carbon”的翻译。肖万的论文还详细解释了催化剂作为中介，帮助烯烃分子“交换伙伴”的过程。当时的有机化学大师给了转位合成一个“药方”，为研制实用催化剂奠定了理论基础，指明了研究方向。

金属卡宾是指一种有机分子，其中一个碳原子和一个金属原子通过双键相连。他们可以看作是一对手牵着手的舞伴。与烯烃分子相遇后，两对情侣会暂时结合，手拉手跳四支舞。然后它们“交换伴侣”，结合成两个新的分子，其中一个是新的烯烃分子，另一个是金属原子及其新的伴侣。后者继续寻找下一个烯烃分子，再次“交换伴侣”。

这一理论提出后，越来越多的化学家认识到烯烃复分解反应在有机合成中有很大的应用前景，但对催化剂的要求很高，寻找和开发并不容易。什么金属元素是最理想的卡宾化合物？在开发实用催化剂方面，另外两位2005年诺贝尔化学奖得主贡献最大。

1990年，理查德·施罗克成为世界上第一个制造出可有效用于复分解合成的金属化合物催化剂的科学家。1994年，施勒克和他的合作者报道了金属钼的卡宾化合物可以用作烯烃复分解的非常有效的催化剂。这一结果表明，烯烃复分解可以取代许多传统的有机合成方法，并用于合成新的有机分子。

在1992中，robert h. grubbs发现钌的卡宾化合物也可以在复分解合成法中用作金属化合物催化剂。这种催化剂在空气中非常稳定，所以在现实生活中有很多用途。此后，Grubb对钌催化剂进行了改进，使这种“Grubb催化剂”成为第一种广泛应用于化学工业的烯烃复分解催化剂，也是检验新型催化剂性能的标准。

诺贝尔化学奖评委会在向这三位科学家颁发诺贝尔化学奖的声明中说，通过研究碳原子之间的化学链接是如何建立和分解的，烯烃的复分解是产生化学反应的关键方法。简而言之，正是他们在有机合成和复分解反应方面的发现，也就是解释了碳原子之间化学键是如何形成的，最终让他们获得了2005年的诺贝尔化学奖。

绿色化学的开端

转位合成的发现将为化学工业生产更多新的化学分子，如更多的新药提供千载难逢的机会。只要我们能想到，就没有造不出来的新化学分子。

声明中还称，获奖者发现的复分解方法已被广泛应用于化学工业，尤其是生物制药和生物化学领域，将对最终攻克艾滋病等疾病有很大帮助。英国皇家科学瑞典学院认为，烯烃复分解反应是寻找治疗人类重大疾病药物的重要武器；获奖者的发现为开发治疗阿尔茨海默病、唐氏综合征、艾滋病和癌症的药物奠定了基础。

烯烃复分解反应是一种非常有用的化学反应，广泛应用于天然反应的纯合成、高分子化学和多肽蛋白的合成。基于获奖者的发现，近年来学术界和工业界掀起了研究烯烃复分解反应和设计合成新有机物的热潮。他们的研究成果广泛应用于生产和生活，推动了有机化学和高分子化学的发展，使人类每天受益。

诺贝尔化学奖主席阿尔伯格称赞:这个奖项的结果再次表明，科学理论只有与工业相结合，创造出改变人类生活、提高生活质量的发明创造，才能成为有益于人类的科学理论。本次化学奖的获奖者对化学工业、制药工业、先进塑料材料的合成以及“绿色医学”的未来发展起到了革命性的推动作用。

“绿色高效”概括了2005年诺贝尔化学奖成果的特点。化学工业中每天都在使用转位合成，主要用于开发新药和合成高级塑料材料。在三位获奖者的努力下，转位合成法变得更加有效，反应步骤比以前简化，不仅大大提高了化工生产中的产量和效率，而且大大减少了所需的资源和材料浪费，主要副产物乙烯可以重复利用；使用更简单，常温常压下即可完成；潜在的有害废物可以用更智能的方式清除，从而大大减少对环境的污染。鉴于此，诺贝尔委员会称赞说，换位合成法使人们向绿色化学迈出了重要一步，大大降低了有害废弃物对人们的危害。皇家科学瑞典学院称赞道:这是一个重要基础科学造福人类、社会和环境的范例。