
绪论
化学是一门中心的、实用的和创造性的科学。在人类多姿多彩的生活中,化学可说是无处不在的。美国著名化学家R·布里斯罗 [注] 就在他撰写的化学普及读物《化学的今天和明天》 [注] 有这样一段话:从早晨开始,我们从用化学产品建造的住宅和公寓中醒来,家具是部分的用化学工业生产的现代材料制作的,我们用化学家们设计的肥皂和牙膏和穿上合成纤维和合成染料制成的衣着,即使天然的纤维(如羊毛或棉花)也是经化学品处理过的和上色来改进它们的性质。为了保护起见,我们的食品被包装和冷藏起来;我们的庄稼用肥料、除草剂和农药使之成长;家畜用兽医药来防病;维生素类可以加到食品中或制成片剂后服用,甚至我们购买的天然食品,诸如牛奶,必须要经化学检验来保证纯度。我们的交通工具——汽车、火车、飞机——在很大程度上是要依靠化学加工业的产品;晨报是印刷在经化学方法制成的纸上,所用的油墨是由化学家们制造的;用于说明事物的照片要用化学家们制造的胶片;在我们生活中的所有金属制品都是用矿石经过以化学为基础的冶炼方法转化变成金属或再将金属转变成合金,化学油漆还能保护它们。化妆品是由化学家制造和检验过的,执法用的和国防上用的武器要依靠化学,事实上在我们日常生活所用的产品中很难找出有哪一种不是依靠化学和在化学家们的帮助下制造出来的。
近年来,人们在谈及环境污染问题时,把化学学科与化学合成的物质等同起来,认为所有的污染物都是化学物质,所以环境污染是由化学造成的。其实,污染物既可能是人工合成的,也可能是“纯天然的”。只不过它们的发现、分离、分析和化学合成属于经典的化学工作而已,环境问题的产生和化学并无直接的关系 [注] 。
随着科学的发展、研究的深入,学科之间的交叉和相互渗透现象越来越普遍,化学学科的内涵也与时俱进,世界著名学术期刊Nature的顾问编委PhilipBall在对多位世界著名化学家进行专题访谈后,撰写了题为“化学家想知道什么”的专论 [注] ,归纳出目前化学应当面对的6个方面的大问题,它们分别是:
①如何设计出具有特定功能和动态特性的分子?
②什么是细胞的化学基础?
③怎样制造未来在能源、空间或医药领域所需要的材料?
④什么是思维和记忆的化学基础?
⑤地球上的生命起源问题,以及在其他星球上如何才能够出现生命?
⑥如何才能够查明所有元素间的可能组合?
无机及分析化学包含了化学最基本的两个分支:无机化学和分析化学。这两门课程是化学学科中最基础的部分,是学习其他化学相关课程、处理化学相关问题的前提。
无机化学主要研究无机物的组成、性质、结构和反应,无机物是碳以外的所有元素及其化合物,以及一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐等,是基于元素周期表而建立起来的系统化学,其研究内容可分为化学基本原理和化学元素的性质及相关的化学反应两部分。其中,化学基本原理包括物质结构、化学热力学、化学动力学和基础电化学等内容。
分析化学研究的是物质的化学组成(定性分析)、各组分含量(定量分析)、物质的微观结构(结构分析)及有关分析理论。它是人们获得物质的化学组成和结构信息的科学。对于许多科学研究领域,例如矿物学、地质学、生理学、生物学、医学、农林学等技术学科,只要涉及化学现象,都无一例外地需要分析测定,许多定律和理论都是用分析化学的方法确定的,分析化学被称为工业生产的“眼睛”。
根据分析测定原理和具体操作方式的不同,分析化学又可分为化学分析法和仪器分析法。以化学反应为基础的分析方法称化学分析法,它包括滴定分析法和重量分析法。仪器分析法是以物质的物理性质和化学性质为基础的分析方法,需要使用特殊的仪器设备。本书着重介绍化学分析法。