化學(xué)工業(yè)是人類(lèi)改造世界最主要的手段之一，早在遠古時(shí)代，人類(lèi)便開(kāi)始使用化學(xué)方法，來(lái)進(jìn)行制陶、釀造、染色、冶煉、制漆等生產(chǎn)活動(dòng)，通過(guò)這些行為，人類(lèi)改造物質(zhì)世界的偉大征程逐漸開(kāi)啟。而到公元前后，東西方分別開(kāi)始了煉丹術(shù)與煉金術(shù)，得益于眾多有錢(qián)沒(méi)地方花的貴族投資，以及害怕活的時(shí)間長(cháng)的諸位皇帝以身試毒，人類(lèi)逐漸掌握了一些最為基本的化學(xué)知識。于是到15世紀時(shí)，西方的煉金術(shù)逐步轉變?yōu)橹扑?，并在?shí)驗室中，制得了一些最為基礎的化學(xué)品，比如硫酸、鹽酸、硝酸等。而真正意義上的現代化學(xué)工業(yè)，則開(kāi)啟于18世紀中葉的英國。

沉迷煉金的牛頓

當時(shí)在英國，出現了世界上第一個(gè)化工廠(chǎng)，他們使用硫磺和黃鐵礦，經(jīng)過(guò)氧化反應和水合反應后，制得了最重要的一種無(wú)機酸——硫酸，不過(guò)當時(shí)的技術(shù)條件畢竟十分有限，工廠(chǎng)的產(chǎn)量也不大。后來(lái)英國發(fā)生了工業(yè)革命，紡織業(yè)首先得到了長(cháng)足發(fā)展，紡織業(yè)的高速發(fā)展，瞬間帶動(dòng)了對酸和堿的大量需求，比如說(shuō)在過(guò)去，印染工業(yè)主要使用植物堿，而現在植物堿就明顯供不應求，市場(chǎng)對人工堿變得極其渴望。

終于在1791年，法國化學(xué)家呂布蘭，在法國科學(xué)院的重金懸賞下，開(kāi)發(fā)出了一種以食鹽為原料，制備純堿也就是碳酸鈉的新方法，并開(kāi)始投資建廠(chǎng)，而在生產(chǎn)碳酸鈉的過(guò)程中，還可以產(chǎn)出鹽酸，鹽酸可以用來(lái)制備氯氣、氯化鈣、次氯酸鈣等含氯物質(zhì)，而這些東西同樣也是紡織工業(yè)所需的，可以用來(lái)制造漂白劑。另外，生產(chǎn)出來(lái)的純堿，還可以轉化為燒堿也就是氫氧化鈉，燒堿可以用來(lái)生產(chǎn)肥皂等洗滌劑，當然也有其他更為廣泛的用途。如此一來(lái)，這樣一家工廠(chǎng)，就把原料和副產(chǎn)品都充分利用起來(lái)，這在當時(shí)是一個(gè)了不起的創(chuàng )舉，于是人們就把這種制造純堿的方法，稱(chēng)為呂布蘭法。而在呂布蘭法生產(chǎn)純堿的過(guò)程中，所使用的吸收塔、旋轉爐等設備，也逐漸被其他公司采用，成為了現在很多化工設備的鼻祖。就這樣，整個(gè)化學(xué)工業(yè)的基礎，也就是酸、堿等無(wú)機物的生產(chǎn)體系，被基本建立起來(lái)。

呂布蘭

隨著(zhù)酸堿問(wèn)題的解決，紡織業(yè)迎來(lái)了長(cháng)足發(fā)展，但是新的問(wèn)題又旋即出現，這就是對染料的需求，也開(kāi)始大幅增加，導致天然染料的供應捉襟見(jiàn)肘，所以市場(chǎng)又呼喚人工染料的出現。幸運的是，在工業(yè)革命的偉大時(shí)代，陪同忙碌的紡織機一同到來(lái)的，還有轟鳴的蒸汽機，隨著(zhù)蒸汽機的逐漸普及，它的食物——煤炭，開(kāi)始走進(jìn)化學(xué)家的視野。最終研究一番之后，化學(xué)家從煤煉焦的副產(chǎn)物煤焦油中，陸續發(fā)現了苯、蒽、醌、萘等芳香族化合物，以此為基礎，1867年，英國化學(xué)家威廉·亨利·珀金，首次合成了人工染料——苯胺紫紫染料。在此之后，一系列其他染料，也被陸續開(kāi)發(fā)出來(lái)。再后來(lái)，隨著(zhù)石油的廣泛應用，人類(lèi)又逐漸開(kāi)創(chuàng )了有機物的生產(chǎn)體系，就這樣，以酸堿為代表的無(wú)機化學(xué)工業(yè)，以及化石燃料所開(kāi)創(chuàng )的有機化學(xué)工業(yè)，便構成了如今龐大的化學(xué)工業(yè)帝國最堅實(shí)的兩塊基石?；瘜W(xué)工業(yè)徹底改變歷史進(jìn)程的大幕，被就此掀開(kāi)。

W.H.珀金

化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，首先帶來(lái)了農業(yè)的改變，最典型的代表，就是化肥和農藥的普及使用。幾千年來(lái)，人類(lèi)基本沒(méi)有改變靠天吃飯的命運，年景好能吃飽，年景不好就倒血霉了。后來(lái)人們發(fā)現，原來(lái)要想讓莊稼茁壯成長(cháng)，至少需要提供三種元素——氮、磷、鉀，于是化肥在化學(xué)工業(yè)中，便應運而生了。這其中的磷元素和鉀元素，在很多礦物中都有分布，所以這兩種化肥并不難弄到。但是氮元素就比較另類(lèi)了，因為絕大多數的氮元素，是以氮氣的形式存在于大氣中，但問(wèn)題是，氮氣中的氮元素，無(wú)法被植物直接吸收，植物能吸收的，只是氮元素的化合物，在過(guò)去這種化合物，只能通過(guò)農家肥、固氮菌轉化，或是閃電等過(guò)程，獲得極為有限的氮源，當然了最主要的來(lái)源還是農家肥。但這里面其實(shí)有個(gè)死循環(huán)，因為拉的數量是有限的，而且吃的多才能拉的多，但吃的多的前提是莊稼多，莊稼多就需要拉的多，這就是一個(gè)死循環(huán)。而至于通過(guò)閃電這個(gè)辦法，就太不可控了，有的年景，別說(shuō)閃電，就連雨都一滴沒(méi)有。

總之就是，農業(yè)生產(chǎn)對氮有著(zhù)極大的需求。于是人們就開(kāi)始考慮使用化學(xué)方法，將空氣中的氮氣，轉化為植物可以吸收利用的含氮化合物。但我們知道，氮氣的化學(xué)性質(zhì)異常穩定，人工制得氮的化合物非常困難。直到20世紀初，德國化學(xué)家弗里茨·哈伯才利用化學(xué)平衡理論，首次提出使用氮氣和氫氣直接合成氨的反應方法，不久之后，哈伯的同胞卡爾·博施，又進(jìn)一步解決了設備的相關(guān)問(wèn)題，工業(yè)化大規模生產(chǎn)氨氣成為可能，氮肥由此問(wèn)世，所以我們聞到的化肥那股刺鼻的味道，其實(shí)就是氨的味道。三種營(yíng)養元素都搞定之后，人類(lèi)的糧食產(chǎn)量開(kāi)始大幅提高，鑒于此，哈伯和博施分別獲得了1918年和1931年的諾貝爾化學(xué)獎。

弗里茨·哈珀

卡爾·博施

不過(guò)僅僅有化肥，人類(lèi)還不滿(mǎn)足，因為農業(yè)生產(chǎn)還面對另一個(gè)重要威脅，這就是蟲(chóng)害。在過(guò)去，人類(lèi)只能依靠天然藥物和少量的無(wú)機藥物，來(lái)殺滅蟲(chóng)害，但是效果很差，一直沒(méi)有明顯的進(jìn)展。直到上世紀40年代，有機合成農藥才終于誕生。有機合成殺蟲(chóng)劑的發(fā)展，首先是從有機氯開(kāi)始的，后來(lái)又出現了有機磷類(lèi)和氨基甲酸酯類(lèi)，盡管這些殺蟲(chóng)劑的使用，造成了污染和殘留等眾多問(wèn)題，但人類(lèi)畢竟獲得了對抗昆蟲(chóng)的武器，我個(gè)人認為，有點(diǎn)殘留反正吃不死，而現在那些過(guò)于惡魔化農藥殘留的，無(wú)非就是想把自己的韭菜包裝一下，然后賣(mài)個(gè)高價(jià)。所以我一直很推崇魯迅先生說(shuō)的那句話(huà)：無(wú)論從那里來(lái)的，只要是食物，壯健者大抵就無(wú)需思索，承認是吃的東西，惟有衰病的，卻總常想到害胃、傷身，特有許多禁例，許多避忌;還有一大套比較利害而終于不得要領(lǐng)的理由，例如吃固無(wú)妨，而不吃尤穩，食之或當有益，然究以不吃為宜云云之類(lèi)，但這一類(lèi)人物總要日見(jiàn)其衰弱的，自己先已失了活氣了。

學(xué)工業(yè)首先為紡織業(yè)和農業(yè)，帶來(lái)了極大改變，讓人可以穿暖、吃飽，但只是吃飽還不夠，我們還要活得更加健康，爭取活個(gè)95歲輕輕松松。所以化學(xué)工業(yè)給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)的第二大改變，就是改善了人類(lèi)健康。具體來(lái)看就是兩大方面，一是生物工程，二是制藥。

現在人都說(shuō)，大學(xué)選擇專(zhuān)業(yè)有四大天坑——生物工程、化工、環(huán)境科學(xué)與材料科學(xué)，簡(jiǎn)稱(chēng)生化環(huán)材，其實(shí)這些專(zhuān)業(yè)，都與化工有很大關(guān)系。不過(guò)雖然貴為四大天坑之首，但生物工程的名字畢竟十分高大上，所以還是阻擋不了那些猛士的腳步，這就叫真的猛士，敢于直面慘淡的人生。當然了不論生物工程如今讓學(xué)生有多么糟心，但論及對人類(lèi)社會(huì )所做的貢獻，生物工程也不是謙虛，那是不知道高到哪里去了。

所謂的生物工程，狹義上指的就是運用生物學(xué)知識，定向地改造生物，這個(gè)生物一般特指微生物，通過(guò)改造，創(chuàng )造出具有超遠緣性狀的新物種，然后再通過(guò)合適的生物反應器，對這些“新物種”進(jìn)行大規模的培養，以此生產(chǎn)出大量有用的代謝物，或是直接發(fā)揮它們某種獨特的生理功能。由于微生物的代謝產(chǎn)物，都是由其體內的天然催化劑——酶來(lái)完成的，所以事實(shí)上，生物工程就可以看作是一種發(fā)生特定酶催化反應的化學(xué)過(guò)程。

迄今為止，生物工程的最大成就，當時(shí)青霉素的大規模生產(chǎn)與使用，早在1928年，英國細菌學(xué)家亞歷山大·弗萊明，就已經(jīng)發(fā)現青霉素良好的殺菌作用，但是直到二戰末期，青霉素才開(kāi)始大規模使用，為什么要等這么長(cháng)時(shí)間?最直接的原因就是，天然存在的青霉菌的青霉素產(chǎn)量，實(shí)在是太低了，只有每毫升2個(gè)單位。而我們現在去醫院掛吊針，正常情況下，一個(gè)成年人一次的注射量，就高達80萬(wàn)個(gè)單位，之所以今天可以這樣大手筆地使用，幕后功臣正是化學(xué)工業(yè)。英國病理學(xué)家霍華德·弗洛里與生化學(xué)家恩斯特·錢(qián)恩等人，通過(guò)自我?jiàn)^斗，經(jīng)過(guò)多次的輻射與選育，最終將青霉素的產(chǎn)量，提高到每毫升5-6萬(wàn)個(gè)單位，最終這兩人與弗萊明，共同獲得了1945年的諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎。

弗萊明

弗洛里

錢(qián)恩

青霉素問(wèn)世之后，又有一大批抗生素類(lèi)藥物相繼問(wèn)世，它們都是通過(guò)生物工程的方法生產(chǎn)出來(lái)的。有了抗生素，人類(lèi)面對細菌的戰斗力大幅增強，短短幾年內，嬰兒的死亡率就顯著(zhù)降低，人類(lèi)的平均壽命，也大幅延長(cháng)。

化學(xué)工業(yè)給人類(lèi)健康帶來(lái)改變的另一種方式，便是制藥。由于化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，對于制造各種結構復雜的化合物，人類(lèi)越來(lái)越得心應手，理論上說(shuō)，能夠限制人類(lèi)設計未知化合物的，只有幾條基本的化學(xué)規律，以及人類(lèi)自身的想象力。如此多的物質(zhì)，它們對人體、對疾病的作用會(huì )是怎么樣，不管答案是什么，人類(lèi)已經(jīng)在這條茫茫的找藥路上，獲得了累累碩果。

早在19世紀上半葉，科學(xué)家就已經(jīng)從藥用植物中，提取出阿托品、嗎啡、奎寧等成分作為藥物，拯救了不計其數的生命。同時(shí)，也正是這些有效成分的分離，為化學(xué)藥品的發(fā)展，奠定了基礎。當然只是簡(jiǎn)單的提取，人類(lèi)還不滿(mǎn)足，隨著(zhù)對天然藥物化學(xué)結構的認識水平不斷提高，科學(xué)家逐漸開(kāi)始嘗試，對其進(jìn)行化學(xué)改造，或是直接進(jìn)行人工合成，這就是所謂的化學(xué)制藥。最終經(jīng)過(guò)一番自我?jiàn)^斗之后，到19世紀末期，化學(xué)制藥工業(yè)，已經(jīng)初具雛形。1910年，德國醫學(xué)家保羅·歐立希與日本學(xué)者秦佐八郎，發(fā)明了第一個(gè)治療梅毒的藥物——砷凡納明606，保健的后顧之憂(yōu)，大大減少。1930年，人工合成的抗菌藥——磺胺類(lèi)藥被合成，隨后，半合成的抗生素與人工合成的激素類(lèi)藥物，也相繼問(wèn)世。到今天，從治療頭疼腦熱的撲熱息痛，到讓你雄風(fēng)不倒的藍色小藥丸，無(wú)一不是化學(xué)工業(yè)的偉大成就，雖然我們仍舊無(wú)法擺脫疾病，但毫無(wú)疑問(wèn)，人類(lèi)對抗病魔的能力正在逐漸增強。

歐立希與秦佐八郎

化學(xué)工業(yè)帶來(lái)的下一個(gè)改變，同樣也是一個(gè)天坑專(zhuān)業(yè)，這就是高分子材料。世界上有三大合成材料——化纖、人造橡膠和塑料，它們都是石油產(chǎn)業(yè)的下游產(chǎn)品，讓人類(lèi)使用的有機材料，從天然的狹小范圍中解放出來(lái)，從此，人類(lèi)可以按照需要，定制自己所需的材料，當然了這三種材料，也無(wú)一例外都屬于合成高分子材料。這其中所謂的高分子，指的就是分子質(zhì)量很高。分子質(zhì)量之所以高，原因就是它們實(shí)際上，都是由比較小的分子，通過(guò)一定的化學(xué)反應互相連接起來(lái)，最終形成一條條特別長(cháng)的線(xiàn)，其實(shí)這幾種材料，我們過(guò)去節目都曾經(jīng)嘮過(guò)，今天再簡(jiǎn)單炒一個(gè)冷飯。

首先看人造橡膠。在很久以前，人類(lèi)就已經(jīng)開(kāi)始采集橡膠樹(shù)上的膠乳，經(jīng)過(guò)凝固干燥后，制成天然橡膠，天然橡膠的彈性非常好，適合制成輪胎以及其他彈性制品。但是天然橡膠也有個(gè)缺點(diǎn)，這就是受外在環(huán)境的影響十分大，受熱就會(huì )發(fā)粘，受冷又會(huì )變硬，所以在比較特殊的環(huán)境下，橡膠強度損失得就比較厲害。1839年，美國發(fā)明家查爾斯·固特異，使用硫磺和橡膠助劑，加熱天然橡膠，使其交聯(lián)成彈性體，應用于輪胎及其他橡膠制品，結果性能非常好，并馬上得到廣泛應用，后來(lái)固特異成立了一家公司，這就是直到今天依然存在的固特異輪胎。合成橡膠的出現，是高分子化工的萌芽，而當世界大戰開(kāi)打之后，天然橡膠變得十分緊俏，再加上當時(shí)海運受阻，進(jìn)口的渠道也被堵死，于是各個(gè)參戰國，都開(kāi)始積極研究合成橡膠替代天然橡膠。1937年，德國法本公司成功開(kāi)發(fā)了由苯乙烯和丁二烯共聚合成的丁苯橡膠，之后，各國又陸續開(kāi)發(fā)出了順丁、基丁、氯丁、丁腈、異戊、乙丙等多種合成橡膠，它們各有不同的特性和用途。到今天，幾乎所有的需要使用天然橡膠的場(chǎng)合，基本都可以被合成橡膠替代。

天然橡膠

固特異

丁苯橡膠

第二大高分子材料就是化纖，化纖也被稱(chēng)作人造纖維，所謂的人造纖維，是相對于棉、麻、蠶絲、毛等天然纖維而言的。人類(lèi)對天然纖維的使用，由來(lái)已久，不過(guò)隨著(zhù)地球人口不斷增多，天然纖維在產(chǎn)量上，無(wú)法滿(mǎn)足所有人的需求，薅羊毛根本不趕趟。于是有人開(kāi)始嘗試，能否用人工合成的方法，制造出服裝用的纖維。1891年，法國化學(xué)家夏爾多內在法國的貝桑松，建成了第一個(gè)硝酸纖維素人造絲廠(chǎng)，由此拉開(kāi)了纖維人工合成的序幕。1937年，受雇于杜邦化學(xué)公司的美國化學(xué)家華萊士·卡羅瑟斯，成功合成了尼龍66，這是人造纖維史上的重大標志性事件，因為尼龍展現出了無(wú)與倫比的優(yōu)異性能，它的強度之高，甚至可以用作降落傘。后來(lái)，滌綸、維尼綸、腈綸、錦綸、氨綸等也陸續投產(chǎn)，由于有石油化工為其原料保證，所以合成纖維逐漸占據了天然纖維的市場(chǎng)。

人造絲工業(yè)之父——夏爾多內

卡羅瑟斯與尼龍

最后一種高分子材料，那就更厲害了，這就是塑料，事實(shí)上，塑料和人造橡膠，基本上就是同一個(gè)東西，本質(zhì)上看，都是高分子聚合物的一堆無(wú)序纏繞的長(cháng)鏈。不過(guò)由于不同聚合物之間的范德華力不同，所以就導致高分子固體，在不同溫度下的表現形態(tài)是不同的。對于高分子固體來(lái)說(shuō)，溫度較高時(shí)，它們呈現為一種橡膠般的柔軟高彈性狀態(tài)，溫度較低時(shí)，則會(huì )變成類(lèi)似于玻璃一樣硬而脆的固體，而處在兩個(gè)溫度區域之間的交界點(diǎn)的溫度，就被稱(chēng)為高分子的“玻璃化轉變溫度”。所以橡膠一般是玻璃化溫度較低的聚合物，而塑料就是玻璃化溫度較高的聚合物。

1869年，美國化學(xué)家海厄特，利用樟腦增塑硝酸纖維素，制成了賽璐珞塑料，直到今天，還依然很有使用價(jià)值，1909年，美國化學(xué)家貝克蘭，又制成了酚醛樹(shù)脂，俗稱(chēng)電木粉，這是第一種熱固性樹(shù)脂，可以廣泛用于電器的絕緣材料。后來(lái)，脲醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂，也相繼出現。30年代之后，用途更為廣泛的熱塑性樹(shù)脂，開(kāi)始大量涌現，比如說(shuō)我們常見(jiàn)的聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，都屬于這一家族。同一時(shí)期，還出現了一大批耐高溫、抗腐蝕的材料，比如有機硅樹(shù)脂、氟樹(shù)脂等，其中的聚四氟乙烯，更是有塑料之王的美譽(yù)，我們平日用的不粘鍋，就是在鐵鍋的表面涂上了一層聚四氟乙烯。

乒乓球由賽璐璐塑料制成

貝克蘭

酚醛樹(shù)脂常見(jiàn)的排水管都為聚氯乙烯

不粘鍋的不粘層是聚四氟乙烯