第三章近代化學(xué)時(shí)期

第三章

近代化學(xué)后期化學(xué)基本定律的建立道爾頓是將已經(jīng)總結(jié)出來(lái)的宏觀經(jīng)驗(yàn)定律與物質(zhì)由原子構(gòu)成的微觀觀念聯(lián)系起來(lái)的第一個(gè)科學(xué)家分子學(xué)說(shuō)的論證與早期原子量的測(cè)定

門捷列夫的元素周期律成為化學(xué)發(fā)展的主要基石之一凱庫(kù)勒和庫(kù)柏提出的碳是四價(jià)和碳碳成鏈的學(xué)說(shuō)19世紀(jì)末形成四大傳統(tǒng)化學(xué)分支2023/2/6總述化學(xué)發(fā)展的新時(shí)期是與原子一分子學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立與證實(shí)聯(lián)系在一起的，道爾頓(JohnDalton1766一1844)的原子學(xué)說(shuō)與阿佛加德羅的分子學(xué)說(shuō)已為現(xiàn)代化學(xué)奠定了牢固的基礎(chǔ)。原子—分子學(xué)說(shuō)能夠解釋化學(xué)中所積累的事實(shí)，并且能預(yù)言許多能顯示原子理論力量的新發(fā)現(xiàn)。從道爾頓和阿佛加德羅(AmedoAvogadro1776—l856)的理論中可以得出原子結(jié)合為分子的重要結(jié)論，這是最本質(zhì)的問(wèn)題。正是從那時(shí)起，才有了研究化合物結(jié)構(gòu)和闡明分子中原子的排列次序以及分子中化學(xué)鍵分布的重要前提。在這一道路上，化學(xué)的發(fā)展取得了偉大成就。分析與原子一分子學(xué)說(shuō)有關(guān)的各種問(wèn)題，使我們能夠把握19世紀(jì)上半期化學(xué)發(fā)展的中心環(huán)節(jié)和了解理論和實(shí)驗(yàn)化學(xué)方面獲得許多成就的原因。

2023/2/6化學(xué)基本定律的建立

(一)“化學(xué)計(jì)算”的最早嘗試——酸堿當(dāng)量定律所謂“化學(xué)計(jì)算”是研究化合物的組成以及在化合物形成過(guò)程中反應(yīng)物之間和反應(yīng)物、生成物之間的質(zhì)量關(guān)系。這類研究使人們對(duì)化合物和化學(xué)反應(yīng)從定性的了解向定量的認(rèn)識(shí)邁進(jìn)。1791年，提出酸堿中和定律，制定大量中和當(dāng)量表(德國(guó)約·李希特)。

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1766年，凱文第旭把中和同一重量的某種酸所需的各種堿重量比稱之為“當(dāng)量”。1788年，他注意到為中和同一重量的鉀堿(K2CO3)所消耗的硫酸和硝酸量，卻可以與相同量的大理石相反應(yīng)。但他們都沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這種情況隱含著的深刻含義。到了十八世紀(jì)末，德國(guó)數(shù)學(xué)家兼化學(xué)師J．B．里希特(1762—1807)對(duì)酸堿反應(yīng)進(jìn)行了大量的研究。1792年，他在波蘭布雷斯勞(Breslau)出版了《化學(xué)計(jì)算法綱要》第一卷。他明確提出：化合物都有確定的組成，化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物間必有定量的關(guān)系，“如果兩種元素，生成一種化合物，因?yàn)樵氐男再|(zhì)總是保持不變的，因此發(fā)生化合反應(yīng)時(shí)，一定量的一種元素總是需要確定量的另一種元素。即這種性質(zhì)也是恒定不變的?！?023/2/61802年法國(guó)化學(xué)家E．G．費(fèi)歇爾第一個(gè)酸堿當(dāng)量表1802年，與里希特同時(shí)代的法國(guó)化學(xué)家E．G．費(fèi)歇爾(ErnstGottfriedFischer,1754一1831)從化學(xué)科學(xué)研究的實(shí)際出發(fā)，并從貝托雷的《親和力之定律的研究》一書中領(lǐng)悟到里希特及其他一些人在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所取得的資料、數(shù)據(jù)，如果歸結(jié)到某個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，就可以得到一個(gè)比較普通的化學(xué)反應(yīng)間的當(dāng)量關(guān)系。

2023/2/6費(fèi)歇爾第一個(gè)酸堿當(dāng)量表（部分）堿酸礬土————525氟酸————427鎂氧————615碳酸————577氨—————672鹽酸————712石灰————793草酸————755鈉堿————859磷酸————979氧化鍶———1329硫酸———1000鉀堿————1605硝酸———1405氧化鋇———2222醋酸———14802023/2/6

法國(guó)化學(xué)家貝托雷(1748—1822)在其《論化學(xué)靜力學(xué)》(1803)中作為注釋，及時(shí)引用了這個(gè)表。道爾頓就是從這本書中領(lǐng)悟到E．G．費(fèi)歇爾的見(jiàn)解。1783年，貝格曼為了測(cè)定各種金屬中的燃素量，曾試圖探求出各種金屬?gòu)哪撤N鹽溶液中置換出一定量的某金屬所需的重量。例如他測(cè)知若從硝酸銀溶液中置換出100份的銀，需用銅31份，鉛243份。法國(guó)化學(xué)家基爾萬(wàn)(RichardKirwan，1735—1812)曾測(cè)定出為完全消耗掉三種無(wú)機(jī)酸各100份所需的各種金屬和堿的量。實(shí)際上以上這些相對(duì)數(shù)值也都是當(dāng)量關(guān)系。但直到19世紀(jì)，化學(xué)家們才真正意識(shí)到它們的內(nèi)在含義。

2023/2/6(二)定組成定律

自從十七世紀(jì)末，人們?cè)谝幌盗谢瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)各種類型的反應(yīng)進(jìn)行定量研究的過(guò)程中，逐步意識(shí)到反應(yīng)物與產(chǎn)物之間有確定的當(dāng)量比例關(guān)系，每種化合物都有確定的組成。到了十八世紀(jì)中葉，許多分析化學(xué)家事實(shí)上已相當(dāng)自覺(jué)地利用了這一基本規(guī)律，把一些金屬沉淀化合物做為重量分析，1781年，凱文第旭測(cè)定水的容量組成；1799年拉瓦錫發(fā)表了對(duì)汞灰(HgO)組成的精密測(cè)定結(jié)果，當(dāng)然也都以承認(rèn)水和氧化汞有固定組成為前提，否則“組成的測(cè)定”就很荒唐了。十八世紀(jì)末，定組成定律的基本概念已為絕大多數(shù)化學(xué)家所公認(rèn)，并加以利用。而普羅斯只是以此為專題，進(jìn)行了更廣泛、更系統(tǒng)、更精密的研究，使這一定律確立在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。

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但普羅斯的此學(xué)說(shuō)，遭到了當(dāng)時(shí)法國(guó)化學(xué)界的權(quán)威貝托雷的激烈反對(duì)。當(dāng)此說(shuō)提出之際，貝托雷也正好發(fā)表了他的《親合力之定律的研究》（1801年)一書，該論著的主要觀點(diǎn)正與定組成定律相悖，他說(shuō)“一物質(zhì)可與有相互親和力的另一物質(zhì)以一切比例相化合。”他相信在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，物質(zhì)質(zhì)量的相對(duì)多少，對(duì)化合物的組成有重要的影響；化合物的組成是可變化的，而非確定不變。他所以會(huì)產(chǎn)生這種見(jiàn)解是由于他比較著眼于化學(xué)變化的過(guò)程，而沒(méi)有著重于化學(xué)變化的產(chǎn)物。他正確地指出過(guò)：某些化學(xué)反應(yīng)是可逆的，一些反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率會(huì)視反應(yīng)中原來(lái)所用反應(yīng)物的數(shù)量而增或減，這一結(jié)論使他預(yù)見(jiàn)了十九世紀(jì)六十年代物理化學(xué)家所確立的質(zhì)量作用定律。2023/2/6反思：把金屬鉛放在空氣中灼燒，在鉛的熔點(diǎn)溫度(327℃)以下，生成灰黑色Pb20；稍強(qiáng)熱之，可得到PbO;在500℃持久加熱，則又可得到Pb3O4,“若用稀硝酸處理Pb3O4,則更可得到PbO。貝托雷曾用不同量的堿和銅、汞或鉍的鹽類溶液作用，這樣他所得到的沉淀是各種鹽基性鹽類，例如CuSO4·2Cu(OH)2、CuSO4·8Cu(OH)2等等，但這些都是不同的化合物或不同比例的混合物，而非一種組成不固定的化合物。溶液、合金、玻璃以及某些金屬氧化物、鹽基性鹽為自己的論據(jù)辯護(hù)改變反應(yīng)物的數(shù)量能改變產(chǎn)生的化合物的數(shù)量，而并不會(huì)改變化合物的組成。貝托雷×普勞斯√2023/2/6普羅斯寫了許多論文答理貝托雷的批評(píng)，載在1802——1808年的法國(guó)《物理雜志》上。他承認(rèn)同樣的幾個(gè)化學(xué)元素可以生成不只一種化合物，但他指出：這些化合物的種類是不多的，一般只不過(guò)兩種，而且每種化合物各自都有固定的組成；而且在這幾種化合物間，化合比例的變動(dòng)是“猛烈的”，而非逐步地“漸變”。他還指出：混合物的各成分可以用物理方法分離開(kāi)來(lái)，而化合物中的各成分只能靠化學(xué)方法來(lái)分解。因此普羅斯堪稱是第一個(gè)正確區(qū)分化合物與混合物的人。2023/2/6按貝托雷的意見(jiàn)，化合物的組成會(huì)依生成時(shí)的物理?xiàng)l件而變化，普羅斯指出這種見(jiàn)解是缺乏根據(jù)的，因?yàn)槿嗽斓幕衔锱c天然生成的比較，組成卻相同，難道地殼深處的礦物，其生成環(huán)境能與實(shí)驗(yàn)室的情況相同?況且即使同一種天然礦物，無(wú)論它們是產(chǎn)生在秘魯或西伯利亞，抑或日本和西班牙，其組成也是相同的。普羅斯的實(shí)驗(yàn)工作十分勤奮，所得到的很多結(jié)果足以證明定組成定律的正確性。他測(cè)知，即使改變發(fā)生反應(yīng)的物理?xiàng)l件和更改反應(yīng)物相對(duì)質(zhì)量，銅、錫、銻、鈷所生成的氧化物與硫化物總有固定的組成。普羅斯認(rèn)為溶液、玻璃、合金等等都應(yīng)屬于混合物，并且后來(lái)他就以定組成定律為準(zhǔn)繩來(lái)辯別化合物和混合物了。2023/2/6定組成定律的驗(yàn)證

到了1808年時(shí)，普羅斯的見(jiàn)解占了上風(fēng)，幾乎所有的化學(xué)家都承認(rèn)了定組成定律。但他們?cè)谵饤壺愅欣渍f(shuō)法的同時(shí)，不僅把他的質(zhì)量作用學(xué)說(shuō)棄置一邊，也使化學(xué)反應(yīng)平衡的研究工作延遲了很多年。但在普羅斯的時(shí)候，定量分析的技術(shù)和方法還欠精確，他的實(shí)驗(yàn)誤差往往有l(wèi)~2％，個(gè)別情況下甚至達(dá)到20％。直到十九世紀(jì)中葉貝采里烏斯時(shí)期，定量分析已獲得極大進(jìn)步，相當(dāng)精確的分析結(jié)果證明了此定律的可靠性。然而直到1860年還有人認(rèn)為“這個(gè)定律或者還有些偏差，這個(gè)偏差固然很小，然而用很精密的實(shí)驗(yàn)仍可試出。”不過(guò)這種人已是極少了。

2023/2/6定組成定律的驗(yàn)證

1860年，比利時(shí)的杰出分析化學(xué)家斯達(dá)(1813—1891)為了確證普羅斯的學(xué)說(shuō)，做了一系列極精密的實(shí)驗(yàn)，他所用天平靈敏度可達(dá)0.03毫克。下面是他在該年發(fā)表的兩份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其一，他用五種方法提煉出的銀，稱出同樣的量溶解，以氯化鈉分別沉淀，結(jié)果所消耗的氯化鈉量，各值對(duì)平均值的偏差不超過(guò)0.002％；其二，他在常溫和100℃時(shí)，用不同方法所制得的氯化銨來(lái)沉淀溶液中一定重量的銀，所消耗的各氯化銨量對(duì)平均值的偏差也不超過(guò)0.004％。至此，圍繞定組成定律的辯論，經(jīng)歷了大約八十年總算結(jié)束了。2023/2/6(三)倍比定律

1800年，英國(guó)氣體研究所的青年化學(xué)家戴維-----《化學(xué)和哲學(xué)研究》上發(fā)表-研究報(bào)告------包括三種氮的氧化物(N20、NO及NO2)的重量組成-----在該三種氣體間，與相同量之氮相化合的氧，其重量比為1：2.2：4.1，即約為1：2：41803年，道爾頓也曾分析過(guò)兩種碳的氧化物(CO與CO2-----兩種氣體中碳與氧之重量比分別為5.4：7和5.4：14。

2023/2/61804年以后，已根據(jù)其原子論的觀點(diǎn)意識(shí)到其學(xué)說(shuō)本身具有倍比定律的含義，即倍比定律應(yīng)當(dāng)是其原子學(xué)說(shuō)推理的必然結(jié)果。因此他更期待著倍比定律得以確證，這將成為其原子學(xué)說(shuō)的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)佐證。于是便更有意識(shí)地開(kāi)展了這方面的研究。1804年，他分析了沼氣（甲烷)和油氣(乙烯)，得知其中碳與氫之比分別為4.3：4和4.3：2，可知與同量碳相化合之氫的重量比為2：1。他明確提出了倍比定律，并以此進(jìn)一步論證原子學(xué)說(shuō)。他指出；“當(dāng)相同之兩元素可生成兩種或兩種以上的化合物時(shí)，若其中一元素之重量恒定，則其余一元素在各化合物中之相對(duì)重量有簡(jiǎn)單倍數(shù)之比?！?023/2/6瑞典化學(xué)家貝采里烏斯認(rèn)為，原子學(xué)說(shuō)的是與否，對(duì)了解和說(shuō)明物質(zhì)的化合與化分規(guī)律，至關(guān)重要，非有確鑿的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)不可。他感到當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)上的旁證和精確度都嫌不足，于是他和他所在斯德哥爾摩外科醫(yī)學(xué)校的同事合作，廣泛地研究了各種物質(zhì)的定量組成，凡當(dāng)時(shí)已知的重要化合物，幾乎都在他的分析研究之列。2023/2/6下面是他們?cè)?811—1812年間取得的一些分析數(shù)據(jù)：（1）鉛的兩種氧化物黃色氧化鉛(PbO)棕色氧化鉛(PbO2)

鉛100100氧7．815.6與同量鉛化合之氧的重量比：1：2.00(2)銅的兩種氧化物紅色氧化銅(Cu2O)黑色氧化銅(CuO)

銅100100氧12.325與同量銅化合之氧的重量比＝1：2.032023/2/6(3)硫的兩種氧化物無(wú)水亞硫酸（SO2）無(wú)水硫酸（SO3）

硫100100氧99．8149.4與同量硫化合之氧的重量比＝2:2.993約等與2:3(4)鐵的兩種氧化物黑色氧化鐵(FeO)紅色氧化鐵(Fe2O3)

鐵100100氧29.644.5與同量鐵化合之氧的重量比＝2:2.99=2:32023/2/6倍比定律驗(yàn)證

貝采里烏斯及其同事們的工作使倍比定律得以建立在較堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上。還應(yīng)該提到斯達(dá)、法國(guó)化學(xué)家杜馬對(duì)兩種碳氧化物的極其精確的分析為倍比定律的最后確立，提供了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；1840年他們二人將準(zhǔn)確稱量的純凈碳(天然石墨、人造石墨及金剛石)在過(guò)量的氧氣中燃燒，生成之碳酸氣用苛性鉀吸收后稱量，其測(cè)定結(jié)果為每100份碳酸氣中所含碳重量為27.27±0.020份。1849年，斯達(dá)又將仔細(xì)凈化過(guò)的煤氣(CO)通過(guò)熱的氧化銅，再將氧化銅的失重和所得碳酸氣之重，進(jìn)行精確測(cè)量，其結(jié)果為每100份碳酸氣中含煤氣63．640±0.002份，因此可知100份碳酸氣與63．640份煤氣中皆含碳27．27，所以兩種氧化物中同與27．27份碳相化合之氧為72．734份和36．374份，此兩份數(shù)比為：36.374：72.724＝1：1.999=1：2.000，這可以證明，倍比定律是極正確的。2023/2/6約翰·道爾頓——近代原子學(xué)說(shuō)的奠基人

思考中的道爾頓2023/2/6

（一）道爾頓生平道爾頓(JohnDalton，1766—1844)英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家。是一個(gè)貧苦的手織機(jī)工的兒子。26歲時(shí)在曼徹斯特(Manchester)新教學(xué)院擔(dān)任數(shù)學(xué)和自然教師，1800年任曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)學(xué)會(huì)秘書兼化學(xué)、數(shù)學(xué)教師。從1787年他21歲時(shí)起就業(yè)余地從事氣象學(xué)的研究，堅(jiān)持達(dá)57年之久，不間斷地將他所住湖區(qū)每天的氣候變化作下記錄。因而對(duì)大氣的成分、性質(zhì)做了細(xì)致的觀察，l799年，他辭去曼徹斯特學(xué)院教學(xué)職務(wù)而專心從事科學(xué)研究，靠私人教學(xué)為生，發(fā)表了有名的道爾頓分壓定律和道爾頓原子學(xué)說(shuō)。道爾頓一生獨(dú)身，他的理由是“因?yàn)槊?，無(wú)暇考慮婚姻問(wèn)題”。他認(rèn)真遵守貴格教規(guī)，過(guò)著樸實(shí)無(wú)華的隱居式生活，既不愿任公職，也不就高位，終身做了一名生活于普通市民中的庶民科學(xué)家。

他的座右銘是：午夜方眠，黎明即起?！?/p>

2023/2/6道爾頓的化學(xué)原子學(xué)說(shuō)是原子論與元素學(xué)說(shuō)的統(tǒng)一

十七世紀(jì)后的歐洲，由于對(duì)機(jī)械的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了人們對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的研究，提高了人們對(duì)物質(zhì)力學(xué)性能的認(rèn)識(shí)，機(jī)械論哲學(xué)也隨之興起，人們對(duì)物質(zhì)構(gòu)造的見(jiàn)解又進(jìn)入了—個(gè)新的時(shí)期?？茖W(xué)大師波義耳曾對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)表過(guò)微粒說(shuō)的見(jiàn)解，但他的學(xué)說(shuō)很少與物質(zhì)的化學(xué)現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)。2023/2/6牛頓的物質(zhì)構(gòu)造觀點(diǎn)牛頓接受了他的基本論點(diǎn)，并加以發(fā)揮而形成了他對(duì)化學(xué)親和力的見(jiàn)解。他認(rèn)為：微粒是物質(zhì)的最小單位,氣體微粒間以一種與距離成反比的力相互排斥，以此可解釋波義耳的氣體體積與壓力成反比的定律。他還提出：“我們已知物體間能通過(guò)重力、磁力和電力的吸引而互相發(fā)生作用，那么在不同物質(zhì)的微粒間，當(dāng)距離很小時(shí)(即相接觸時(shí))，則還會(huì)有另一種吸引力使兩種微粒間加速地互相發(fā)生沖擊?！彼迅鞣N化學(xué)現(xiàn)象，都?xì)w結(jié)于這種使物質(zhì)趨近乃至碰撞的力。但是他們對(duì)化學(xué)元素論都持懷疑態(tài)度.2023/2/6

拉瓦錫奠定了化學(xué)元素學(xué)說(shuō)，但似乎沒(méi)有專門探討過(guò)原子論的問(wèn)題。而他的同時(shí)代人，愛(ài)爾蘭化學(xué)家威廉·希金斯(WilliamHiggins，1763—1825)于1789年在其《燃素論與反燃素論觀點(diǎn)的比較》一書中闡述了自己的原子概念，并宣稱他支持拉瓦錫的新觀點(diǎn)。希金斯提出各種元素的終極粒子各具有一定的重量，在成為化合物時(shí)仍保持不變。因此他差不多推論出定比定律和倍比定律。因此，十九世紀(jì)初的一些化學(xué)家，如戴維、泰勒、貝采里烏斯及法拉第都把他尊為化學(xué)原子論的創(chuàng)始人之一。但他工作上的弱點(diǎn)是沒(méi)有及時(shí)用分析實(shí)驗(yàn)來(lái)確證自己的設(shè)想，也沒(méi)計(jì)劃求出各種原子的相對(duì)重量。因此他的思想對(duì)大多數(shù)化學(xué)家并沒(méi)有產(chǎn)生什么影響。2023/2/618世紀(jì)的氣體化學(xué)家們研究了大氣，從而為更深入地研究物質(zhì)的氣體狀態(tài)創(chuàng)立了必要的前提。因此，19世紀(jì)初許多科學(xué)家紛紛研究、分析氣體混和物的物理性質(zhì)、相互作用機(jī)理以及擴(kuò)散現(xiàn)象，完全是很自然的事情?；瘜W(xué)原子論是在氣體化學(xué)氣氛中產(chǎn)生的，而道爾頓的化學(xué)原子學(xué)說(shuō)把原子論與元素學(xué)說(shuō)統(tǒng)一起來(lái)，成為有機(jī)的整體，從而使化學(xué)成為一門真正的獨(dú)立科學(xué)。2023/2/6（二）原子論的提出

道爾頓曾經(jīng)特別注意思考：一個(gè)復(fù)雜的大氣，或是兩種或兩種以上的氣體混合后，怎么會(huì)變成一個(gè)均勻的氣體。對(duì)此，他曾提出過(guò)很多的解釋，但他自己也感到不滿意和缺乏根據(jù)。及至1804年，他鑒于對(duì)任何氣體當(dāng)增加其熱量時(shí)，體積即增大或壓力升高;若從中抽出些熱，則體積縮小或壓力降低。法國(guó)科學(xué)家查理(1740—1823)早在1787年就提出了氣體體積隨溫度升高而膨脹的定律。于是他根據(jù)這種現(xiàn)象把氣體微粒間的排斥力明確地解釋為熱的作用，并且對(duì)氣體微?！樱右孕蜗蟮孛枥L。2023/2/6他在1803年9月6日的筆記中寫到：

“物體的最后原子乃是在氣休狀態(tài)時(shí)被熱質(zhì)圍繞的質(zhì)點(diǎn)或核心?！币簿褪钦f(shuō)，氣體原子有一個(gè)處于中心的硬核，周圍被一些熱質(zhì)所籠罩，即中心核與其周圍的熱氛組成一個(gè)氣體的原子；由于熱氛的存在，因而產(chǎn)生彼此間的排斥力，當(dāng)溫度越高時(shí)，此種熱氛就越多，則相互間的排斥力就越大。2023/2/6道爾頓原子觀同種物質(zhì)的原子，其形狀、大小、重量必然是相同的，不同物質(zhì)的原子，其形狀、大小及性質(zhì)必不相同。論證：

“設(shè)若水的某些原子較其它的重，那么如果某一體積的水偶然恰為比較重的原子所組成，則其比重必然較大，但這與事實(shí)不符，因?yàn)槲覀儚膩?lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這種水，無(wú)論得自那里的純水，比重都是相同的。這不過(guò)以水為例，其余的物質(zhì)也是如此?！薄拔艺J(rèn)為不同氣體之質(zhì)點(diǎn)的大小必然各異，因?yàn)橐惑w積氮與一體積氧化合，則生成二體積的氧化氮，此二體積中氧化氮的原子總數(shù)，不能多于一體積氮或氧所含有的原子數(shù)。因此，氧化氮原子必較氧、氮原子為大?！?023/2/6在這種見(jiàn)解的基礎(chǔ)上，道爾頓為了進(jìn)一步解釋混合氣體的擴(kuò)散及其壓力的問(wèn)題。他又認(rèn)為：同一化學(xué)物質(zhì)的原子相互排斥，但不同物質(zhì)的原子相互間并不排斥。他于1802年曾寫道：

“當(dāng)兩種有彈性的流體A與B混合在一起時(shí)，A微粒之間相互排斥，但并不排斥B微粒。因此，施加在一個(gè)微粒上的壓力，完全來(lái)自與它相同的微粒?！边@樣他就解釋了分壓定律，即一個(gè)混合氣體總壓力是每一種氣體單獨(dú)存在時(shí)各自壓力的總和，混合在一起時(shí)不同氣體間互不影響。他也就解釋了在一個(gè)容器中若存在兩種不同重量，為什么不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

2023/2/6道爾頓的原子論中某些觀點(diǎn)還受到亨利定律的啟發(fā)。亨利(WilliamHenry，1775—1836)是道爾頓的好友，他曾仔細(xì)研究了各種氣體在水中的溶解度。1802年公布了他的定律；

“一種氣體在水中的溶解度(不發(fā)生化學(xué)反應(yīng))正比于這種氣體的分壓強(qiáng)。道爾頓認(rèn)為這種溶解作用純粹是物理過(guò)程。他并且發(fā)現(xiàn)在相同壓強(qiáng)下，不同氣體的溶解度差別很大，于是沒(méi)想“一系列氣體的溶解度取決于這些粒子的重量。其中最輕的、最簡(jiǎn)單的必是最難溶解的。氣體粒子的溶解度隨其重量與復(fù)雜程度而增加。對(duì)終極粒子(即他所謂的簡(jiǎn)單粒子)本身的相對(duì)重量是我的研究課題。這是一個(gè)全新的課題?！边@大概就是他格外強(qiáng)調(diào)相對(duì)原子重量的最初想法。2023/2/6

于是道爾頓進(jìn)一步考慮測(cè)定各種原子的相對(duì)大小和質(zhì)量，以及不同氣體原子化合后所形成復(fù)雜原子組成。即他在正式提出原子學(xué)說(shuō)的的同時(shí)就提出測(cè)定原子量和化合物組成的歷史任務(wù)。然而，在當(dāng)時(shí)雖然一些化學(xué)家已經(jīng)對(duì)幾種氣體化合物的重量組成進(jìn)行了定量分析，為道爾頓提供了一些實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，但是當(dāng)時(shí)已有的數(shù)據(jù)，無(wú)論從數(shù)量和準(zhǔn)確度都還遠(yuǎn)不足以計(jì)算各元素原子量。在沒(méi)有根據(jù)提出假設(shè)之前，道爾頓不得不對(duì)不同原子結(jié)合成化合物時(shí)的組合原則，作了些武斷的假設(shè)。

2023/2/6他首先為復(fù)雜原子做了如下命名：1個(gè)A原子+1個(gè)B原子==1個(gè)C原子(AB)C稱為二元化合物1個(gè)A原子+2個(gè)B原子生成1個(gè)D原子(AB2)或2個(gè)A原子+1個(gè)B原子，生成1個(gè)E原子(A2B)D、E稱為三元化合物1個(gè)A原子+3個(gè)B原子生成1個(gè)F原子(AB3)3個(gè)A原子+1個(gè)B原子生成1個(gè)G原子(A3B)F、G稱為四元化合物2023/2/6道爾頓根據(jù)以上原則，又規(guī)定氫原子量為1作為標(biāo)準(zhǔn)，便于1803年9月利用當(dāng)時(shí)已掌握的一些分析數(shù)據(jù)進(jìn)行原子量的最早的計(jì)算。例如：根據(jù)1788年英國(guó)醫(yī)生奧斯丁(W．Austein)對(duì)氨的分析，氨中氫、氮的重量分別占20％和80％，因此氮的原子量近似被確定為4.0；根據(jù)拉瓦錫對(duì)水的分析結(jié)果，水中氫和氧的重量分別占15％和85％，因此氧的原子量被定為5．66；再如根據(jù)拉瓦錫合成碳酸氣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得知其中含氧72％，含碳28％，又知還有煤氣存在，權(quán)據(jù)他規(guī)定的原則，認(rèn)為煤氣為二元化合物，碳酸氣的組成當(dāng)為碳l氧2，那么碳之原子量當(dāng)4.5．不過(guò)在1807年以前，道爾頓本人還沒(méi)有進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)去測(cè)定原子量。

上述道爾頓確定化合物組成的原則是沒(méi)有什么根據(jù)的，顯然也過(guò)于主觀、隨意和武斷了。因此很多化合物的原子組成被弄錯(cuò)，計(jì)算出的原子量當(dāng)然也就靠不住。2023/2/6道爾頓的原子論1808年道爾頓的代表作《化學(xué)哲學(xué)新體系》（兩卷）的上卷第一部分問(wèn)世。早在1803年10月21日在曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)上作了題為《論水和其他液體對(duì)氣體的吸收》的報(bào)告，宣讀了他所制定的第一張?jiān)恿勘硎状侮U明了他的科學(xué)原子論觀點(diǎn)：1、化學(xué)元素是“由非常小的，不可再分的物質(zhì)粒子——原子組成，原子在所有化學(xué)變化中均保持自己的獨(dú)特性質(zhì)?！?、同一種元素的原子，其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)(如親和力)都是相同的；不同元素的原子在形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)上則是不同的。每一種元素以其原子的質(zhì)量為最基本的特征。

2023/2/63、同種元素的原子彼此相斥，不同元素的原子以簡(jiǎn)單數(shù)目的比例相結(jié)合，形成了化學(xué)中的化合現(xiàn)象?；衔锏脑臃Q為復(fù)雜原子。復(fù)雜原子的質(zhì)量為所含各種元素原子質(zhì)量之總和。同一化合物的復(fù)雜原子，其組成、形狀、質(zhì)量和性質(zhì)也必然相同。一般來(lái)說(shuō)二元化合物可以看成是最穩(wěn)定的。道爾頓原子論在19世紀(jì)初劃時(shí)代的歷史意義在于：

1、從根本上否定了金術(shù)即元素嬗（shan）變的可能性,并闡明了質(zhì)量不滅定律的內(nèi)在含義。2、道爾頓把每一種簡(jiǎn)單原子與一種化學(xué)元素相應(yīng)起來(lái)，有多少種簡(jiǎn)單原子就有多少種化學(xué)元素。統(tǒng)一了化學(xué)元素學(xué)說(shuō)和原子學(xué)說(shuō)。3、道爾頓的原子學(xué)說(shuō)確切地揭示了化學(xué)反應(yīng)遵循定比定律、倍比定律的內(nèi)在根據(jù)；而這些定律又使他的學(xué)說(shuō)有了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。2023/2/6在這次報(bào)告中，他正式公布了第一張?jiān)恿勘?，較他在9月6日的筆記上所記數(shù)值有很大不同，但他沒(méi)有宣布這批數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)根據(jù)。道爾頓的這篇報(bào)告得到了曾大力普及化學(xué)知識(shí)的蘇格蘭化學(xué)家托馬斯·湯姆遜(ThmasThomson，1773—1852)的贊賞。1804年他專程拜訪了道爾頓，詳細(xì)了解了他的原子學(xué)說(shuō)，留下了深刻的印象，使他成為道爾頓學(xué)說(shuō)的熱情宣傳者。正由于他的支持才使這一研究成果很快為廣大化學(xué)界所熟悉；而道爾頓也受到了T·湯姆遜的啟發(fā)，使他對(duì)原子論的探討從物理方面轉(zhuǎn)向化學(xué)方面。從此，道爾頓出于認(rèn)識(shí)到倍比定律的確立對(duì)該學(xué)說(shuō)的證明具有重大意義，于是重點(diǎn)地研究了這一課題。2023/2/6道爾頓曾設(shè)計(jì)出一整套符號(hào)來(lái)表達(dá)他的原子學(xué)說(shuō)這套符號(hào)都有鮮明的圖象，它既代表一種元素，又代表一個(gè)原子，每種元素的原子符號(hào)都是一個(gè)圓圈，因?yàn)樗J(rèn)為簡(jiǎn)單原子那是圓球狀的，圖上還有點(diǎn)、線或字母，用來(lái)標(biāo)示不同種的原子，所以這些符號(hào)起到了一個(gè)原子模型的作用，現(xiàn)在通常稱之為道爾頓臺(tái)球式原子模型。道爾頓的原子符號(hào)，并且標(biāo)上了原子量。這種符號(hào)由于印刷與書寫不便，后來(lái)貝采里烏斯便提出以字母來(lái)代替。2023/2/6道爾頓開(kāi)始用的符號(hào)是一些圖形。

2023/2/61808年，道爾頓的《化學(xué)哲學(xué)新體系》第一卷出版，全面的闡述了他的化學(xué)原子論，元素的數(shù)目已增加到20個(gè)，原子量較1803年的計(jì)算值也進(jìn)行了修正。原子符號(hào)最初就是刊登在該書上。在其第二卷（1810年出版)中，道爾頓又添加了許多原子符號(hào)及其原子量(如鎳．鋁土、錫、銻、砷、鈷、錳、鈾、鎢等)，對(duì)其1808年的原子量又做了部分修訂。2023/2/6恩格斯評(píng)價(jià)原子論的發(fā)展

“在化學(xué)中，特別是由于道爾頓發(fā)現(xiàn)了原子量，現(xiàn)巳達(dá)到的各種結(jié)果都具有了秩序和相對(duì)的可靠性，已經(jīng)能夠有系統(tǒng)地、差不多是有計(jì)劃地向還沒(méi)有征服的領(lǐng)域進(jìn)攻，就象計(jì)劃周密地圍攻一個(gè)堡壘一樣?！钡罓栴D由于在化學(xué)上建樹(shù)了歷史性的成就，于1826年獲得了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢殖蔀榉▏?guó)科學(xué)院通訊院士。他參與了創(chuàng)立英國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)，備受人們的尊敬。2023/2/6分子學(xué)說(shuō)的論證與早期原子量的測(cè)定

1、蓋呂薩克與道爾頓的爭(zhēng)論早在氫和氧剛被發(fā)現(xiàn)的別候，凱文第旭就已經(jīng)測(cè)定了氫和氧化合成水時(shí)的體積比，所得比例是209：423。當(dāng)?shù)罓栴D考慮其原子學(xué)說(shuō)的時(shí)候，法國(guó)物理學(xué)家兼化學(xué)家蓋-呂薩克(1778——1850)正與法國(guó)科學(xué)家洪包特(1769—1859)一起研究氣體。1804年他乘坐氣球進(jìn)行地磁和重力的研究。1805年他倆一起去國(guó)外旅行，歸來(lái)后進(jìn)行分析從南美洲帶回來(lái)的氣體樣品。他們也曾重復(fù)了氫和氧化合為水的體積比的實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果是：當(dāng)氫過(guò)量時(shí)，與100氧完全化合的氫的體積是199．8份；當(dāng)氧過(guò)量時(shí)，100份氧完全化合的氫的體積是199．8份。這樣的準(zhǔn)確度在當(dāng)時(shí)已是很難得的。2023/2/6蓋呂薩克與道爾頓的爭(zhēng)論這—事實(shí)促使他進(jìn)一步去探討其他氣體反應(yīng)是否也表現(xiàn)出類似的簡(jiǎn)單的體積比關(guān)系。結(jié)果他居然發(fā)現(xiàn)都具有簡(jiǎn)單整數(shù)比的關(guān)系，例如：

氨與氯化氫化合時(shí)，體積比為100：100，

亞硫酸氣與氧化合時(shí)，體積比為200：100；

煤氣(CO)和氧氣化合時(shí)，體積比為200：100；

氮?dú)夂蜌錃饣蠒r(shí)，體積比為100：300。2023/2/6于是他又利用戴維于1800年對(duì)一些氣體重量組成的分析結(jié)果，通過(guò)其密度值換算出它們化合時(shí)的大約體積比，所得結(jié)果是：氮與氧化合生成氧化亞氮(N2O)時(shí)，體積比是100：45.5；氮與氧化合成氧化氮時(shí)，體積比為100：108.9，生成硝酸氣(NO2)時(shí)，體積比為100：204.7。盡管當(dāng)時(shí)氣體密度還未能很準(zhǔn)確測(cè)定，但從以—些數(shù)據(jù)仍可看出體積比仍略成簡(jiǎn)單整數(shù)比。于是在1808年，蓋-呂薩克綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，做出如下結(jié)論：“各種氣體在相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，常以簡(jiǎn)單的體積比相結(jié)合?！?/p>

2023/2/6在此同時(shí)，他還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)不但氣體間的化合反應(yīng)是以簡(jiǎn)單體積比的關(guān)系相作用，而且在化合后，氣體體積的改變(收縮或膨脹)與發(fā)生反應(yīng)的氣體體積間也成簡(jiǎn)單的關(guān)系。他是用以下各反應(yīng)做為這一結(jié)論的根據(jù)：2體積煤氣與1體積氧氣作用生成2體積碳酸氣，收縮1體積1體積氧與碳化合，生成2體積煤氣，膨脹l體積；1體積碳酸氣與炭反應(yīng)，生成2體積煤氣，膨脹1體積；1體積氧與硫反應(yīng)，生成1體積亞硫酸氣，體積無(wú)變化；1體積氮與3體積氫反應(yīng)，生成2體積氨，收縮2體積。2023/2/6蓋—呂薩克定律這時(shí)蓋—呂薩克想到，道爾頓的原子學(xué)說(shuō)中所包含的“化學(xué)反應(yīng)中各種原子以簡(jiǎn)單數(shù)目相化合”這一概念與他自己所發(fā)現(xiàn)的氣體物質(zhì)反應(yīng)時(shí)按簡(jiǎn)單整數(shù)體積比進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)定律，兩者之間必有內(nèi)在的聯(lián)系。他經(jīng)過(guò)一番綜合推理后，得出了—些合乎邏輯的結(jié)論來(lái)：

(1)同樣體積中的不同氣體所含原子數(shù)彼此應(yīng)該是簡(jiǎn)單的整數(shù)比。例如，氫和氧化合時(shí)體積比為2：1，如果水的“原子”組成是氧1氫l，那么同體積中氧原子數(shù)當(dāng)為氫原子數(shù)之2倍，若水的組成是氧1氫2，相同體積的氧和氫當(dāng)含有相同數(shù)目的原子。總之，同體積中氧、氫的原子數(shù)成簡(jiǎn)單的整數(shù)比。

(2)相同體積的不同氣體其質(zhì)量(即密度比)與原子量之比，也當(dāng)是簡(jiǎn)單關(guān)系。顯然，這是結(jié)論(1)的簡(jiǎn)單推論。

2023/2/6蓋—呂薩克的上述論證無(wú)疑是很合理的。但他最后有些武斷地提出一個(gè)假說(shuō)：在同溫同壓下，相同體積的不同種氣體（無(wú)論是元素(單質(zhì))還是化合物）中含有相同數(shù)目的原子(他和道爾頓一樣，把各種元素的簡(jiǎn)單原子與化合物的復(fù)雜原子統(tǒng)稱為原子)。如果這一假說(shuō)是正確的話，那么根據(jù)上述結(jié)論(2)，不同氣體的密度之比，應(yīng)等于他們的原子量之比。也就是說(shuō)，可以根據(jù)氣體密度值計(jì)算出原子量。例如規(guī)定各種氣體的比重以氫氣基準(zhǔn)，并以它的原子量為1，那么各種氣體的比重值即為原子量值。2023/2/6例如氮的比重為14，那么其原子量當(dāng)為14。蓋—呂薩克自己并未曾作過(guò)這種計(jì)算來(lái)核對(duì)道爾頓的原子量，但他的確表示過(guò)，他提出的氣體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)定律對(duì)道爾頓的學(xué)說(shuō)是一個(gè)有力的贊助，并且認(rèn)為根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)定律為基礎(chǔ)來(lái)確定化合物復(fù)雜原子中各種原子的數(shù)目，比道爾頓的武斷規(guī)定要有根據(jù)些，而不象他那樣隨意。例如，l體積氧與2體積的氫恰好化合，若同體積氧與氫中含有相同數(shù)目的原子，則每一水原子個(gè)當(dāng)含有氧l氫2。2023/2/6道爾頓反對(duì)蓋呂薩克蓋—呂薩克的上述氣體反應(yīng)體積定律無(wú)疑確實(shí)給了道爾頓的原子學(xué)說(shuō)以有力的支持。當(dāng)時(shí)，貝采尼烏斯就部分地接受了蓋—呂薩克的見(jiàn)解，并利用來(lái)確定原子量。但是卻遭到了道爾頓本人的拒絕和反對(duì)，他的反駁理由是：第一，不同物質(zhì)的原子大小必定不同，因此在相同體積內(nèi)，不同氣體物不可能含有相等數(shù)目的原子第二，如果在相同體積不同氣體的原子數(shù)目相等，那么既然一體積氮與一體積氧化合后生成2體積氧化氮，則每一個(gè)氧化氮中就應(yīng)只含半個(gè)氧原子和半個(gè)氮原子；同理，每一水原子中就應(yīng)只含有半個(gè)氧原子，每一個(gè)氨原子中就能只含半個(gè)氮原子和3／2個(gè)氫原子，這與其原子學(xué)說(shuō)中的一個(gè)基本觀點(diǎn)——簡(jiǎn)單原子是不可分割的——是勢(shì)不兩立的。2023/2/6道爾頓反對(duì)蓋呂薩克道爾頓指出，每一體積的氧化氮原子數(shù)目最多只能是同體積中氧原子數(shù)的一半，而絕不可能相等，如果兩者數(shù)目相等，則氧化氮的比重必然要比氧的比重大，但根據(jù)戴維的測(cè)定，其比重反而較氧為小。于是道爾頓指責(zé)蓋—呂薩克導(dǎo)出該定律的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠確切，因此靠不住，但是他也承認(rèn)氣體反應(yīng)中氣體體積比確有接近整數(shù)比的關(guān)系，并感到奇怪。

但后來(lái)的一系列精確實(shí)驗(yàn)證明，道爾頓的實(shí)驗(yàn)技術(shù)遠(yuǎn)不如蓋—呂薩克；氣體化合實(shí)驗(yàn)定律是正確無(wú)疑的。這表明道爾頓的原子學(xué)說(shuō)必須加以補(bǔ)充和修正。但他反駁蓋—呂薩克的論據(jù)也是合理的，這說(shuō)明蓋氏的意見(jiàn)也有偏頗之處．解決這一矛盾的鑰匙卻為阿佛加德羅掌握了。2023/2/62、阿佛加德羅的分子假說(shuō)與貝采里烏斯電化二元論的對(duì)立

蓋—呂薩克定律有充分的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)，而一個(gè)化合物的“復(fù)雜原子”中不允許只有半個(gè)某種原子的存在，這兩者之間的矛盾引起了意大利維切利皇家學(xué)院(Co11egeofVercelli)自然哲學(xué)教授，物理學(xué)家阿佛加德羅(AmedeoAvogadro，1776—1856年)的深思。他敏銳地看出，只要將道爾頓的原子論稍加發(fā)展，就可以將二者順利地統(tǒng)一起來(lái)，這就是引入一個(gè)新的概念，在物體和原子這兩種物質(zhì)層次之間再引進(jìn)一個(gè)新的關(guān)節(jié)點(diǎn)，即一個(gè)新的分割層次——分子。2023/2/6“分子”(molecule)概念的提出對(duì)化合物而言，分子即相當(dāng)于道爾頓所謂的“復(fù)雜原子”，對(duì)單質(zhì)元素來(lái)說(shuō)，同樣也包含這樣一個(gè)層次，只不過(guò)由幾個(gè)相同的原子結(jié)合成分子。對(duì)蓋—呂薩克的氣體反應(yīng)定律的解釋，只要認(rèn)為在相同溫度、壓力下，同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子，便仍然可以得到滿意的問(wèn)答。如果假設(shè)各種單質(zhì)氣體分子都含有兩個(gè)原子，那么就不會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)物化合物分子中出現(xiàn)半個(gè)原了的困境了。于是他于1811年6月法國(guó)《物理雜志》上發(fā)表了題為《原子相對(duì)質(zhì)量的測(cè)定方法及原子進(jìn)入化學(xué)物質(zhì)時(shí)數(shù)目比例的確定》的論文，他以蓋—呂薩克的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了合理的推理，引入了“分子”(molecule)的新慨念。2023/2/6道爾頓的原子學(xué)說(shuō)一經(jīng)發(fā)表，就立既得到化學(xué)界的普遍重視，然而阿佛加德羅分子假說(shuō)卻與之形成鮮明的對(duì)比，在當(dāng)時(shí)化學(xué)界中幾乎沒(méi)有引起反響。1814年的文章發(fā)表后，仍未引起人們的重視。同年，法國(guó)電學(xué)家安培(1775—1836年)也獨(dú)立地提出過(guò)與阿佛加德羅相近的見(jiàn)解，也被絕大多數(shù)化學(xué)家冷漠了。1833年，法國(guó)化學(xué)家高?。?804—1880)又重新闡述了阿氏的假說(shuō)，并用于確定原子量，他是由于在法蘭西學(xué)院聽(tīng)了安培的演講而對(duì)這個(gè)問(wèn)題發(fā)生了興趣的。他還曾探討原子在分子中的排布及分子在晶體中的排布問(wèn)題。2023/2/6阿氏的分子學(xué)說(shuō)被冷落阿氏的分子學(xué)說(shuō)無(wú)疑是道爾頓原子論的突破性發(fā)展，但卻被冷落了大約半個(gè)世紀(jì)。究其原因．看來(lái)是多方面的，其一，阿氏自己還缺乏對(duì)這一假說(shuō)給予更充分的實(shí)驗(yàn)論證，而且當(dāng)時(shí)所知道的氣體物質(zhì)或容易氣化的物質(zhì)為數(shù)有限，所以實(shí)驗(yàn)條件也受到較大限制；其二，作為原子論發(fā)起人的道爾頓也堅(jiān)持認(rèn)為同類原子必然互相排斥，而不能結(jié)合成分子；其三，由于當(dāng)時(shí)化學(xué)界中，貝采里烏斯關(guān)于化合物構(gòu)造的“電化二元論”占著統(tǒng)治地位，很多人對(duì)這位權(quán)威的學(xué)說(shuō)十分推崇，而這一學(xué)說(shuō)與阿氏的分子學(xué)說(shuō)在某些地方有不相容之處2023/2/6阿佛加德羅——?jiǎng)?chuàng)立分子說(shuō)者

他沒(méi)有為后人留下一張照片或畫像?，F(xiàn)在唯一的畫像還是在他死后，按照石膏面模臨摹下來(lái)的。

2023/2/6阿佛加德羅生平

阿佛加德羅出生在一個(gè)世代相襲的律師家庭。按照他父親的愿望，他攻讀法律，16歲時(shí)獲得了法學(xué)學(xué)士學(xué)位，20歲時(shí)又獲得宗教法博士學(xué)位。此后當(dāng)了3年律師。蝶蝶不休的爭(zhēng)吵和爾虞我詐的斗爭(zhēng)使他對(duì)律師生活感到厭倦。1800年他開(kāi)始研究數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和哲學(xué)，并發(fā)現(xiàn)這才是他的興趣所在。1799年意大利物理學(xué)家伏打發(fā)明了伏打電堆，使阿佛加德羅把興趣集中于窺視電的本性。1803年他和他兄弟費(fèi)里斯聯(lián)名向都靈科學(xué)院提交了一篇關(guān)于電的論文，受到了好評(píng)，第二年就被選為都靈科學(xué)院的通訊院士。這一榮譽(yù)使他下決心全力投入科學(xué)研究1806年，阿佛加德羅被聘為都靈科學(xué)院附屬學(xué)院的教師，開(kāi)始了他一邊教學(xué)、一邊研究的新生活。

2023/2/6由于阿佛加德羅的才識(shí)，1809年他被聘為維切利皇家學(xué)院的數(shù)學(xué)物理教授，并一度擔(dān)任過(guò)院長(zhǎng)。在這里他度過(guò)了卓有成績(jī)的10年。分子假說(shuō)就是在這里研究和提出的。1819年，阿佛加德羅成為都靈科學(xué)院的正式院士，不久擔(dān)任了都靈大學(xué)第一個(gè)數(shù)學(xué)物理講座的第一任教授1850年，阿佛加德羅從這一教職上退休。

2023/2/6阿佛加德羅著作

自從1821年他發(fā)表的第三篇關(guān)于分子假說(shuō)的論文仍然沒(méi)有被重視和采納后，他開(kāi)始把主要精力轉(zhuǎn)回到物理學(xué)方面。阿佛加德發(fā)表了很多著作，重要的著作是四大卷的《可度量物體物理學(xué)》。從歷史觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這是關(guān)于分子物理學(xué)最早的一部著作。

這些著作和論文是阿佛加德羅辛勤勞動(dòng)的結(jié)晶。從一個(gè)律師成為一個(gè)科學(xué)家，他是作了很大的努力的。他精通法語(yǔ)、英語(yǔ)和德語(yǔ)，拉丁語(yǔ)和希臘語(yǔ)的造詣也很高。他那淵博的知識(shí)來(lái)源于勤奮的學(xué)習(xí)。他博覽群書，所做的摘錄多達(dá)75卷，每卷至少700頁(yè)。最后一卷是1854年編成的，是他逝世前兩年的學(xué)習(xí)記錄，可謂活到老學(xué)到老。

2023/2/6阿佛加德羅生前非常謙遜，對(duì)名譽(yù)和地位從不計(jì)較。他沒(méi)有到過(guò)國(guó)外，也沒(méi)有獲得任何榮譽(yù)稱號(hào)，但是在他死后卻贏得了人們的崇敬1911年，為了紀(jì)念阿佛加德羅定律提出100周年，在紀(jì)念日頒發(fā)了紀(jì)念章，出版了阿佛加德羅選集，在都靈建成了阿佛加德羅的紀(jì)念像并舉行了隆重的揭幕儀式。1956年，意大利科學(xué)院召開(kāi)了紀(jì)念阿佛加德羅逝世100周年紀(jì)念大會(huì)。在會(huì)上意大利總統(tǒng)將首次頒發(fā)的阿佛加德羅大金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)率谟鑳擅闹Z貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者：英國(guó)化學(xué)家邢歇伍德、美國(guó)化學(xué)家鮑林。他們?cè)谥略~中一致贊頌了阿佛加德羅，指出“為人類科學(xué)發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的阿佛加德羅永遠(yuǎn)為人們所崇敬”。

2023/2/6

3早期原子量的測(cè)定

道爾頓的原子論在整個(gè)歐洲科學(xué)界中引起了普遍的重視。當(dāng)時(shí)化學(xué)界十分重視這項(xiàng)工作，認(rèn)識(shí)到它對(duì)化學(xué)的發(fā)展極端重要，于是很多化學(xué)家開(kāi)始從事這方面的研究，探討確定化合物中原子量的途徑。這項(xiàng)工作便成為十九世紀(jì)上半葉化學(xué)發(fā)展中的一項(xiàng)重點(diǎn)的“基本建設(shè)”。(1)1813一1818年貝采里烏斯對(duì)原子量的測(cè)定瓊斯.雅可布.貝采里烏斯（1779--1848）瑞典化學(xué)家。在1810一1830年的大約二十年間曾專心致志于原子量的測(cè)定。在很簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室中，曾對(duì)大約兩千種的化合物和礦物進(jìn)行了準(zhǔn)確的分析，為計(jì)算原子量和論述其他學(xué)說(shuō)提供了豐富的科學(xué)實(shí)驗(yàn)依據(jù)。2023/2/6貝采里烏斯（JonsJakobBerzelius1779一1848）

瓊斯.雅可比.貝采里烏斯1779年8月20日出生在瑞典南部的一個(gè)名為威菲松達(dá)的小鄉(xiāng)村里。他在發(fā)展化學(xué)中作出了重要貢獻(xiàn)，他接受并發(fā)展了道爾頓原子論，他以氧作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了40多種元素的原子量，他第一次采用現(xiàn)代元素符號(hào)并公布了當(dāng)時(shí)已知元素的原子量表，他發(fā)現(xiàn)和首次制取了硅、銑、硒等好兒種元素，他首先使用“有機(jī)化學(xué)”概念；他是“電化二元論”的提出者。他發(fā)現(xiàn)了“同分異構(gòu)”現(xiàn)象并首先提出了“催化”概念。他的卓著成果，使他成為19世紀(jì)的一位赫赫有名的化學(xué)權(quán)威。2023/2/6貝采里烏斯貝采里烏斯出身貧寒，自幼在逆境中生活與成長(zhǎng)。貝采里烏斯從小就聰明過(guò)人，他沒(méi)有上學(xué)的優(yōu)越條件，卻能堅(jiān)持刻苦自學(xué)。成年以后，他和弟弟一起來(lái)到了烏普薩拉，他們一邊干活謀生，一一邊堅(jiān)持自學(xué)。他曾到醫(yī)院里去給醫(yī)生當(dāng)助手，還給人補(bǔ)過(guò)課。節(jié)衣縮食、勤儉生活使他積蓄下了點(diǎn)錢。利用這點(diǎn)錢他進(jìn)入烏普薩拉大學(xué)讀書。在大學(xué)里他學(xué)的是醫(yī)學(xué)專業(yè)，但在學(xué)習(xí)中對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了特別的興趣。他有意地結(jié)識(shí)了該大學(xué)的著名化學(xué)家約翰·阿夫采利烏斯教授。貝采里烏斯強(qiáng)烈的求知欲和刻苦奮進(jìn)的精神，深深地感動(dòng)了這位名教授。他破例允許這名寒門弟子在實(shí)驗(yàn)室里自由地做各種化學(xué)實(shí)驗(yàn)。貝采里烏斯充分地利用老師提供的這一優(yōu)越條件，不僅做了電流對(duì)動(dòng)物的作用的奇妙實(shí)驗(yàn)，還重點(diǎn)地分析了礦泉水2023/2/6貝采里烏斯在化學(xué)領(lǐng)域中，他首先倡導(dǎo)以元素符號(hào)來(lái)代表各種化學(xué)元素。他提出，用化學(xué)元素的拉丁文名表示元素。如果第一個(gè)字母相同，就用前兩個(gè)字母加以區(qū)別。例如：Na與Ne、Ca與Cd、Au與A1……等。這就是一直沿用至今的化學(xué)元素符號(hào)系統(tǒng)。他的元素符號(hào)系統(tǒng)，公開(kāi)發(fā)表在1813年由湯姆遜主編的《哲學(xué)年鑒》上。一年以后，在同一刊物上，他又撰文論述了化學(xué)式的書寫規(guī)則。他把各種原子的數(shù)目以數(shù)字標(biāo)在元素符號(hào)的右上角。例如CO2、SO2、H20……等等。貝采里烏斯關(guān)于元素符號(hào)及化學(xué)式的表示方法，遠(yuǎn)比道爾頓等人以往用小圓圈表示的方法簡(jiǎn)便、明確，因此，很快地就被科學(xué)界接受了。2023/2/61818年第一次發(fā)表了他的元素符號(hào)，其原則沿用至今。在化學(xué)原子論的發(fā)展過(guò)程中，貝采里烏斯最早采用了字母為化學(xué)元素符號(hào)。他是以這種元素的拉丁文名稱的開(kāi)頭的字母作為元素符號(hào)的。貝氏還制訂了化學(xué)式和反應(yīng)方程式來(lái)表達(dá)化合物的組成和化學(xué)反應(yīng)內(nèi)容。

1814年，貝采里烏斯發(fā)表了他的第一個(gè)原子量表，已經(jīng)列出了41種元素的原子量。19世紀(jì)初貝采里烏斯提出電化二元論幾乎解釋了當(dāng)時(shí)已知的全部無(wú)機(jī)化合物。

他首先提出“催化”這一名詞；先后發(fā)表了元素鈰（1803）、硒（1817）和釷（1828）；分離出硅（1823）、鋯（1824）和鈦（1825）。

著作是《化學(xué)教程》，很多人把他叫重量分析之父。1830年提出同分異構(gòu)現(xiàn)象，1833年區(qū)分了兩類同分異構(gòu)現(xiàn)象：一類是位變異構(gòu)，另一類是聚合現(xiàn)象。

1815年，貝采里烏斯發(fā)表了專著《論關(guān)于化學(xué)比例以及電的化學(xué)作用的理論》中寫到：“化學(xué)符號(hào)要解釋所寫的東西而不致把印刷的書弄的拖泥帶水，就應(yīng)當(dāng)用字母符號(hào)”。貝采里烏斯最早使用的一些符號(hào)，用它簡(jiǎn)單的符號(hào)代替一些常見(jiàn)的元素：氧（.）、硫（，）、硒（—）、碲（+）、Ca（CaO）、Zn(ZnS)、Hg(Hgse)、Cu(CuTe)、C(CO2)、KMO(KMnO4)。

還有：在元素符號(hào)上劃?rùn)M線表示這個(gè)元素的雙原子：

H（水）

Al(Al2O3)，P2O5在李比希等人改寫為

P2O5。2023/2/6(2)杜馬根據(jù)蒸氣密度測(cè)定原子量

法國(guó)著名化學(xué)家杜馬(JeanBaPtisteAndr6DMmas，1800—1884)十五歲時(shí)隨配藥師學(xué)徒，十六歲即在工余進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，27歲時(shí)開(kāi)始研究原子量的測(cè)定。他敏銳地認(rèn)識(shí)到阿佛加德羅和安培對(duì)于原子與分子的區(qū)分的合理性及他們對(duì)分子論述的深刻意義，他可以說(shuō)是那個(gè)時(shí)期中阿佛加德羅少有的知音。這年，他發(fā)明了簡(jiǎn)便的蒸氣密度測(cè)定法，以測(cè)定揮發(fā)性物質(zhì)的分子量。在此同時(shí)，他還考慮到通過(guò)分子量計(jì)算原子量的問(wèn)題，但在此課題中，也接受了阿佛加德羅學(xué)說(shuō)中的不確切部分，即武斷地假定了單質(zhì)氣體的密度之比不僅等于分子量之比，而且也等于它們的原子量之比。2023/2/6他規(guī)定了氫原子量為l。這樣一來(lái)，他的假定中實(shí)際上就暗含了那個(gè)不可靠的前提——凡是單質(zhì)蒸氣都是雙原子分子，因?yàn)闅錃馐请p原子分子。因此他在1827年根據(jù)蒸氣密度所計(jì)算出的磷、硫、砷、汞的原子量值分別為貝采里烏斯1826年測(cè)定值的2倍、3倍、2倍和一半。這是因?yàn)樵谒膶?shí)驗(yàn)條件下，硫、砷實(shí)際上是四原子分子，硫是六原子分子，而汞竟然是單原子分子。1823年，杜馬又公布了他測(cè)定的包括其他一些元素的原子量值，對(duì)于杜馬的測(cè)定結(jié)果，貝采里烏斯沒(méi)有接受，因?yàn)樗冀K堅(jiān)持不承認(rèn)物質(zhì)多原子分子的存在。而杜馬自己很快也承認(rèn)了他的假定是不全面的，有錯(cuò)誤的，并且宣稱“通過(guò)蒸氣密理測(cè)定原子量是不可靠的?！?023/2/6（3〕普勞特關(guān)于元素的氫母質(zhì)假說(shuō)

1815年，在T．湯姆遜(ThomasThomson)主編的《哲學(xué)年鑒》上發(fā)表了一篇匿名的文章，指出各種氣體的密度精確地是氫氣密度的整倍數(shù)。這位作者是英國(guó)生物化學(xué)家普勞持(williamProui，1785—1850年)。次年，他按著又發(fā)表了一篇文章，設(shè)想所有元素的原子量實(shí)際上都精確地等于氫原子量的整倍數(shù)，因此氫原子可能是各種元素的“元粒子”或者叫做“母質(zhì)”(firstMatter)，即原初物質(zhì)，而其他各種元素的原子都是由它機(jī)械地加合而成。1860年，面對(duì)斯達(dá)令人信服的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也宣布承認(rèn)這一學(xué)說(shuō)的失效。到這時(shí)，普勞特的假說(shuō)可以說(shuō)完全被化學(xué)家們拋棄了，并逐漸被遺忘。但那時(shí)誰(shuí)會(huì)想到半個(gè)世紀(jì)以后，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了同位素，普勞特的見(jiàn)解再度又放出了光彩。2023/2/6

4康尼查羅論證原子—分子學(xué)說(shuō)十九世紀(jì)前半葉的五十多年中，雖然很多人致力于原子量的測(cè)定，但由于對(duì)化合物中原子組成比的確定，一直沒(méi)有找到一個(gè)合理的解決辦法，使原子量的測(cè)定陷入了困境，長(zhǎng)期處于相當(dāng)混亂的狀態(tài)，而化學(xué)符號(hào)的應(yīng)用，化學(xué)式的表示方式更是各行其是。當(dāng)時(shí)的情況正如J.L邁耶爾所說(shuō)，HO既可代表水．又可以代表過(guò)氧化氫；CH2可以代表甲烷，也可以代表乙烯；甚至某些教科書中，同一頁(yè)上竟布滿了各種不同的式子來(lái)代表醋酸。當(dāng)時(shí)一些化學(xué)名家，如戴維、武拉斯頓、蓋—呂薩克、L．格梅林、李比希等甚至懷疑到測(cè)定原子量的可能性；對(duì)原子價(jià)的看法也分歧很大，有人甚至對(duì)原子學(xué)說(shuō)也發(fā)生動(dòng)搖，表示懷疑了。原子學(xué)說(shuō)既然處于這種危機(jī)中，阿佛加德羅的分子論當(dāng)然就更少有人問(wèn)津了。2023/2/6

1855年，意大利熱那亞大學(xué)化學(xué)教授康尼查羅(1826一1910)鑒于當(dāng)時(shí)化學(xué)理論上的混亂以及原子學(xué)說(shuō)的危機(jī)，并重讀了阿佛加德羅的論文之后，認(rèn)為要澄清這種情況，非得采用阿氏的學(xué)說(shuō)不可。這年3月，他把自己的教科書內(nèi)容寫成《化學(xué)哲理教程提要》，發(fā)表于意大利雜志《新實(shí)驗(yàn)》上，后來(lái)又印成了單行本。但是沒(méi)有什么反響。2023/2/61860年9月3在德國(guó)的卡爾斯魯厄會(huì)議在這種學(xué)術(shù)上混亂的狀況下，由德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒等人發(fā)起召開(kāi)一個(gè)國(guó)際會(huì)議，希望在化學(xué)式、原子價(jià)和對(duì)元素符號(hào)的采用上得到一個(gè)統(tǒng)一的意見(jiàn)。會(huì)議于1860年9月3在德國(guó)的卡爾斯魯厄舉行，到會(huì)者約一百四十余人，會(huì)議上爭(zhēng)論很激烈，例如，歐德林(1829—1921)力主每一元素只能有一種原子量，而杜馬說(shuō)有機(jī)化學(xué)與無(wú)機(jī)化學(xué)是兩個(gè)截然不同的領(lǐng)域，應(yīng)有各自的原子量系統(tǒng)。會(huì)議的結(jié)論卻是“科學(xué)上的問(wèn)題，不能勉強(qiáng)一致，只好各行其是罷了。”但在這個(gè)會(huì)議散會(huì)時(shí)，一位意大利化學(xué)家帕維西(A．Paved)散發(fā)了康尼查羅的《提要》，由于他據(jù)理分析，論據(jù)充分，條理清楚，方法嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)蓋—呂薩克、杜馬的有關(guān)錯(cuò)誤一一加以解釋，并為確定原子量提出了一個(gè)非常合理的、令人信服的途徑，因此很快得到了化學(xué)界的贊許和承認(rèn)。2023/2/6他回顧了５０年來(lái)化學(xué)發(fā)展的歷程，成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)，都充分證實(shí)了阿佛加德羅的分子假說(shuō)是正確的。這個(gè)單行本一開(kāi)始就寫道：“我相信，近年來(lái)科學(xué)的進(jìn)步、已經(jīng)證實(shí)了阿佛加德羅、安培和杜馬關(guān)于氣態(tài)物質(zhì)具有相似結(jié)構(gòu)的假說(shuō)，即同體積的氣體，無(wú)論是單質(zhì)還是化合物，都含有相同數(shù)目的分子，而不含有相同數(shù)目的原子，因?yàn)椴幻嫖镔|(zhì)的分子以及在不同狀態(tài)下的相同物質(zhì)的分子可能含有不同數(shù)目的原子，其性質(zhì)也可能相同，也可能不同”。接著康尼查羅在書中著重介紹了求原子量和分子量的基本方法，還研究了應(yīng)用杜隆和培蒂的原子熱容定律來(lái)驗(yàn)證自己所得原子量的正確性?？的岵榱_還指出當(dāng)量與原子量的不同，原子有自己不變的原子量，但也可能具有不同的當(dāng)量。2023/2/6康尼查羅《化學(xué)哲理教程提要》的散發(fā)產(chǎn)生了戲劇性的效果，原子—分子學(xué)說(shuō)一下子被各國(guó)的化學(xué)家們所接受。為了說(shuō)明當(dāng)時(shí)的熱烈情況，我們可以讀一下J．L．邁耶爾給《提要》的德文版(189I)所寫的序言中的回憶：“在我到家后，又閱讀了幾遍。這本篇幅不大的論文對(duì)于大家爭(zhēng)論中最重要的觀點(diǎn)照耀得如此清楚，讓我感到驚奇。眼前的留障好象剝落下來(lái)，好些疑團(tuán)煙消云散，而十分肯定的答復(fù)代替了它們，使我能夠把爭(zhēng)論中的各點(diǎn)弄得一清二楚，并使激動(dòng)的情緒平靜下來(lái)，這應(yīng)歸功于康尼查羅的小冊(cè)子。代表大會(huì)的許多成員也會(huì)有同樣的感受。2023/2/6于是辯論的熱潮消退了；昔日貝采里烏斯的原子量又流行起來(lái)。阿佛加德羅定律和杜隆—培蒂定律之間表面上的矛盾一經(jīng)康尼查羅解釋清楚之后，兩者都能普通應(yīng)用，奠定元素化學(xué)基本量的原子量就被建立在堅(jiān)固的基礎(chǔ)上，沒(méi)有這個(gè)基礎(chǔ)，原子結(jié)合的理論絕不可能發(fā)展起來(lái)?！?/p>

康尼查羅的小冊(cè)子是用意大利文寫成，讀者有限。J．L．邁耶爾就用他的觀點(diǎn)，用德文及時(shí)寫成《現(xiàn)代化學(xué)原理》(1864)。許多化學(xué)家就是從這本著作中獲知了阿佛加德羅的觀點(diǎn)和康尼查羅的論證。2023/2/6羅斯科作出了原子、分子的現(xiàn)代定義英國(guó)化學(xué)家、曼徹斯特歐文學(xué)院(OwensC011ege)教授羅斯科(1833—1915)于1867年在康尼查羅論述的基礎(chǔ)上作出了原子、分子的現(xiàn)代定義：“分子是原子的集合，是化學(xué)物質(zhì)——無(wú)論是單質(zhì)還是化合物——能夠分開(kāi)的，或者說(shuō)能夠獨(dú)立存在的最小部分；正是物質(zhì)的這個(gè)最小量能夠進(jìn)入任何反應(yīng)或者由反應(yīng)而產(chǎn)生出來(lái)；原子是存在于化合物中的元素的最小部分，它是被化學(xué)力不能再分的最小質(zhì)量。”2023/2/6阿佛加德羅假說(shuō)令人信服的實(shí)驗(yàn)證明首先是由法國(guó)著名物理學(xué)家佩蘭(1870一1942，1926年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者)做出的。1908年他發(fā)現(xiàn)了溶膠粒子隨高度分布的公式，接著他利用不同直徑的藤黃和乳香的微粒在粘度不同的液體中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得一克分子(摩爾)物質(zhì)中的分子數(shù)為6．85xl023，實(shí)驗(yàn)相對(duì)誤差為3％，他建議將此常數(shù)命名為阿佛加德羅—安培常數(shù)。1908—1917年間先后又有幾十位物理學(xué)家對(duì)該常數(shù)進(jìn)行了測(cè)定：英籍新西蘭人盧瑟福(1871—1937)用“a—粒子實(shí)驗(yàn)法測(cè)得為6.2x1023。劍橋大學(xué)化學(xué)教授杜瓦(1842—1923)用鐳放射法測(cè)得為6.0×1023；美國(guó)物理學(xué)家密立跟(1868—1952)用電子電荷法測(cè)得為6.1x1023；英國(guó)物理學(xué)家布拉格(1862一1942，與其子W．L．Bragg共同獲得了1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金)用X—射線法測(cè)得為(6．0228±0.00ll)x1023。通過(guò)對(duì)不同現(xiàn)象的觀察而得到了如此吻合的結(jié)果，阿佛加德羅的學(xué)說(shuō)當(dāng)然令人嘆服了，從此他的這一“假說(shuō)”被尊為定律。

2023/2/6康尼查羅──原子-分子論的確立者-----九年級(jí)（上）第三單元自然界的水

斯坦尼斯勞·康尼查羅（1826—1910）出生于意大利西西里島，他的一生對(duì)化學(xué)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。1841年，斯坦尼斯勞進(jìn)入巴勒莫大學(xué)醫(yī)學(xué)系學(xué)習(xí)，當(dāng)時(shí)從事人類神經(jīng)活動(dòng)研究工作的福德?tīng)柦淌?，給了青年康尼查羅以很大影響。他和教授一起工作，試圖探索有無(wú)可能辨別運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和感覺(jué)神經(jīng)。1845年，那不勒斯召開(kāi)科學(xué)代表大會(huì)，年僅19歲的康尼查羅就自己所做的研究在會(huì)上做了報(bào)告，引起了與會(huì)科學(xué)家們的極大興趣。康尼查羅還是一位革命家，他參加了1848年的巴勒莫起義，但起義最終失敗了，于是康尼查羅又回到了由于從事革命事業(yè)而中斷的科學(xué)研究工作中。康尼查羅最重大的成就就是確立了阿伏加德羅提出的原子—分子學(xué)說(shuō)。1860年，他被邀參加國(guó)際化學(xué)家代表大會(huì)。代表大會(huì)要解決的一個(gè)問(wèn)題就是給“原子”和“分子”這兩個(gè)概念下一個(gè)準(zhǔn)確的定義?？的岵榱_的想法得到了化學(xué)家們的贊同，康尼查羅提出“原子是組成分子的最小粒子，而分子是物質(zhì)性質(zhì)的體現(xiàn)者──分子是在理化性質(zhì)方面可與其他類似的粒子相比較的最小粒子”。2023/2/6化學(xué)地圖師：

門捷列夫莫斯萊2023/2/6

1.門捷列夫

門捷列夫（Mенделеев，1834～1907)俄國(guó)化學(xué)家。1834年2月7日生于西伯利亞托博爾斯克，1907年2月2日卒于彼得堡（今列寧格勒）。1850年入彼得堡師范學(xué)院學(xué)習(xí)化學(xué)，1855年畢業(yè)后任敖德薩中學(xué)教師。1857年任彼得堡大學(xué)副教授。1859年他到德國(guó)海德堡大學(xué)深造。1860年參加了在卡爾斯魯厄召開(kāi)的國(guó)際化學(xué)家代表大會(huì)。1861年回彼得堡從事科學(xué)著述工作。2023/2/6門捷列夫1863年任工藝學(xué)院教授，1865年獲化學(xué)博士學(xué)位。1866年任彼得堡大學(xué)普通化學(xué)教授，1867年任化學(xué)教研室主任。1893年起，任度量衡局局長(zhǎng)。1890年當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)外國(guó)會(huì)員。門捷列夫的最大貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素周期律，今稱門捷列夫周期律。1869年2月,門捷列夫編制了一份包括當(dāng)時(shí)已知的全部63種元素的周期表.。2023/2/6·焚書相慶：1834年生于俄國(guó)西北利亞，14個(gè)孩子中最小——父親中學(xué)校長(zhǎng)，門捷列夫出生后不久因眼疾雙目失明而退職，母親維持全家，撫養(yǎng)8個(gè)小孩——自幼聰明，7歲入中學(xué)——學(xué)習(xí)不太努力，偏愛(ài)自然科學(xué)，討厭拉丁語(yǔ)，甚至中學(xué)畢業(yè)時(shí)學(xué)校郊外山頂焚拉丁語(yǔ)書相慶——少年不知家愁，50年后衣錦還鄉(xiāng)方知悔門母二遷：1848年（14歲）喪父，不久一個(gè)姐姐去世，母親經(jīng)營(yíng)的玻璃廠火災(zāi)破產(chǎn)——望子成龍，57歲的老母變賣家產(chǎn)，攜兩個(gè)未成年的孩子背井離鄉(xiāng)——二千多公里馬車旅行來(lái)到莫斯科，因門捷列夫成績(jī)不好，為幼子謀求上大學(xué)的機(jī)會(huì)未能如愿——其母不甘心，決定再往西的圣·彼得堡，再不行，則柏林，直至巴黎——圣·彼得堡也不順利，最后來(lái)到圣·彼得堡大學(xué)附屬的師范學(xué)院——其父母校，幸運(yùn)的是校長(zhǎng)是其父同學(xué)，經(jīng)過(guò)特殊照顧，1850年才以官費(fèi)生的待遇入該院理學(xué)部。

門捷列夫生平

2023/2/6門捷列夫生平

·發(fā)憤報(bào)母：不久（9月），竭盡全力的母親安息他鄉(xiāng)，16歲的門捷列夫成為孤兒——身無(wú)分文的門捷列夫用聰明的頭腦和遠(yuǎn)大的理想開(kāi)始發(fā)憤，以報(bào)母親宏愿——1854年大學(xué)畢業(yè)，到克里米亞地區(qū)中學(xué)任教——不久因當(dāng)?shù)匕l(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)而離職，回到圣·彼得堡大學(xué)做無(wú)薪講師專攻無(wú)機(jī)化學(xué)——1856年獲碩士學(xué)位——1857年圣·彼得堡大學(xué)副教授——1859年被選拔去德國(guó)、法國(guó)留學(xué)，在海德堡大學(xué)受到本生指點(diǎn)——1861年回國(guó)，先后任職于圣·彼得堡工藝學(xué)院和圣·彼得堡大學(xué)——1865年被圣·彼得堡大學(xué)授予博士學(xué)位，并聘為化學(xué)教授——1869年元素周期律成名天下。·愛(ài)國(guó)致死：1890年因支持學(xué)生運(yùn)動(dòng)辭職——1893年國(guó)家度量衡所所長(zhǎng)——1904年日俄戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，俄軍大敗，一向感覺(jué)良好的門捷列夫大病——1907年去世（73歲），元素周期表送葬。2023/2/62023/2/6二、元素周期律的發(fā)現(xiàn)：

道爾頓提出了科學(xué)的原子論后，許多化學(xué)家都把測(cè)定各種元素的原子量當(dāng)作一項(xiàng)重要工作，這樣就使元素原子量與性質(zhì)之間存在的聯(lián)系逐漸展露出來(lái)?！叭亟M”：1829年德國(guó)化學(xué)家德貝萊納提出。把當(dāng)時(shí)已知的44種元素中的15種，分成5組，即：

Li、Na、K；Ca、Sr、Ba；Cl、Br、I；S、Se、Te；Mn、Cr、Fe指出每組的三元素性質(zhì)相似，而且中間元素的原子量等于較輕和較重的兩個(gè)元素原子量之和的一半。

“螺旋圖”1862年，法國(guó)化學(xué)家尚古多提出一個(gè)“螺旋圖”的分類方法。他將已知的62種元素按原子量的大小順序標(biāo)記在繞著圓柱體上升的螺旋線上，這樣某些性質(zhì)相近的元素恰好出現(xiàn)在同一母線上。因此他第一個(gè)指出了元素性質(zhì)的周期性變化?？墒撬膱?bào)告照樣無(wú)人理睬。2023/2/6“六元素表”：1864年，德國(guó)化學(xué)家邁爾在他的《現(xiàn)代化學(xué)理論》一書中刊出一個(gè)“六元素表”。可惜他的表中只列出了已知元素的一半，但他已明確地指出：“在原子量的數(shù)值上具有一種規(guī)律性，這是毫無(wú)疑義的”?！鞍艘袈伞闭f(shuō)：紐蘭茲提出1865年，英國(guó)化學(xué)家紐蘭茲提出了“八音律”一說(shuō)。他把當(dāng)時(shí)已知的元素按原子量遞增順序排列在表中，發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)有周期住的重復(fù)，第八個(gè)元素與第一個(gè)元素性質(zhì)相近，就好象音樂(lè)中八音度的第八個(gè)音符有相似的重復(fù)一樣。紐蘭茲的工作同樣被否定，當(dāng)時(shí)的一些學(xué)者把八音律斥為幼稚的滑稽戲。2023/2/6門捷列夫元素周期律的要點(diǎn)

以前人工作所提供的借鑒為基礎(chǔ)，門捷列夫通過(guò)頑強(qiáng)努力的探索，在1869年發(fā)表第一張?jiān)刂芷诒怼Ｍ?月，他委托Н.А.門舒特金在俄國(guó)化學(xué)會(huì)上宣讀了題為《元素的屬性與原子量的關(guān)系》的論文，闡述了元素周期律的要點(diǎn)：①按照原子量的大小排列起來(lái)的元素，在性質(zhì)上呈現(xiàn)明顯的周期性；②原子量的大小決定元素的特征；③應(yīng)該預(yù)料到許多未知單質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，例如,預(yù)料應(yīng)有類似鋁和硅的,原子量位于65～75之間的元素；④已知某些元素的同類元素后，有時(shí)可以修正該元素的原子量。2023/2/6元素周期律的修改和驗(yàn)證

1871年門捷列夫又發(fā)表了《化學(xué)元素周期性的依賴關(guān)系》論文，對(duì)化學(xué)元素周期律作了進(jìn)一步闡述。他還重新修訂了化學(xué)元素周期表[門捷列夫的元素周期表(1871)]，把1869年豎排的表格改為橫列，突出了元素族和周期的規(guī)律性；劃分了主族和副族，使之基本上具備了現(xiàn)代元素周期表的形式。2023/2/6元素周期律的修改和驗(yàn)證門捷列夫在發(fā)現(xiàn)周期律及制作周期表的過(guò)程中，除了不顧當(dāng)時(shí)公認(rèn)的原子量而改排了某些元素(Os、Ir、Pt、Au；Te、I；Ni、Co)的位置外，并且考慮到周期表中合理的位置，修訂了其他一些元素(In、La、Y、Er、Ce、Th、U)的原子量，而且預(yù)言了一些元素的存在。在1869年的元素周期表中,門捷列夫?yàn)?種尚未被發(fā)現(xiàn)的元素留下空位。1871年他又發(fā)表論文《元素的自然體系和運(yùn)用它指明某些元素的性質(zhì)》,對(duì)一些元素，例如,“類鋁”、“類硼”和“類硅”的存在和性質(zhì)以及它們的原子量做了詳盡的預(yù)言。這樣的空位共留下6個(gè)。門捷列夫的這些推斷為后來(lái)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。2023/2/6

根據(jù)元素周期律，門捷列夫還預(yù)言了一些當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的元素的存在和它們的性質(zhì)。他的預(yù)言與爾后實(shí)踐的結(jié)果取得了驚人的一致。1875年法國(guó)化學(xué)家布瓦博德朗在分析比里牛斯山的閃鋅礦時(shí)發(fā)現(xiàn)一種新元素，他命名為鎵，并把測(cè)得的關(guān)于它的主要性質(zhì)公布了。不久他收到了門捷列夫的來(lái)信，門捷列夫在信中指出關(guān)于鎵的比重不應(yīng)該是4.7，而是5.9一6.0。當(dāng)時(shí)布瓦博德朗很疑惑，他是唯一手里掌握金屬鎵的人，門捷列夫是怎樣知道它的比重的呢？經(jīng)過(guò)重新測(cè)定，鎵的比重確實(shí)為5.94，這給果使他大為驚奇。他認(rèn)真地閱讀了門捷列夫的周期律論文后，感慨他說(shuō)：“我沒(méi)有可說(shuō)的了，事實(shí)證明門捷列夫這一理論的巨大意義。”

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類鋁鎵原子量6969.72比重5.9-6.05.94熔點(diǎn)低30.1和氧氣反應(yīng)不受空氣的侵蝕灼熱時(shí)略起氧化灼熱時(shí)能分解水汽灼熱時(shí)確能分解水汽能生成類似明礬的礬類能生成結(jié)晶較好的鎵礬可用分光鏡發(fā)現(xiàn)其存在用分光鏡發(fā)現(xiàn)的

鎵的發(fā)現(xiàn)是化學(xué)史上第一個(gè)事先預(yù)言的新元素的發(fā)現(xiàn)，它雄辯地證明了門捷列夫元素周期律的科學(xué)性。1880年瑞典的尼爾森發(fā)現(xiàn)了鈧，1885年德國(guó)的文克勒發(fā)現(xiàn)了鍺。這兩種新元素與門捷列夫預(yù)言的類硼、類硅也完全吻合。門捷列夫的元素周期律再次經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)。2023/2/6(3)門捷列夫?qū)瘜W(xué)的主要貢獻(xiàn)：

首先是元素周期律的確立。從《三元素組》（德國(guó)，德貝萊拉）到《六元素表》（德國(guó)，邁爾）到《八音律》（英國(guó)，紐蘭茲）都在孕育著周期律的發(fā)現(xiàn)。門捷列夫是對(duì)元素進(jìn)行了合乎自然規(guī)律的分類排列的直接動(dòng)機(jī)是為了編寫《化學(xué)原理》這部巨著。

其次是關(guān)于氣體和液體研究，明確了所有[d(pv)/dp]>0,并推論出“氣體的膨脹是有限的”。

第三是關(guān)于溶液理論的研究。他的博士論文“關(guān)于酒精與水的化合”中解釋了酒精與水的濃度為1：3時(shí)體積收縮最大。

2023/2/6元素周期律的意義：事實(shí)證明門捷列夫發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素周期律是自然界的一條客觀規(guī)律。它揭示了物質(zhì)世界的一個(gè)秘密，即這些似乎互不相關(guān)的元素間存在相互依存的關(guān)系，它變成了一個(gè)完整的自然體系。從此新元素的尋找，新物質(zhì)、新材料的探索有了一條可遵循的規(guī)律。元素周期律作為描述元素及其性質(zhì)的基本理論有力地促進(jìn)了現(xiàn)代化學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展。

2023/2/6小結(jié)·門捷列夫的成就：編寫《化學(xué)原理》時(shí)發(fā)現(xiàn)元素周期律——預(yù)言Ga、Sc、Ge和He、Ne、Ar、Po的存在——修訂許多錯(cuò)誤的原子量（Be、In、U、Os、Ir、Pt）·元素周期律的意義：使化學(xué)研究系統(tǒng)化——無(wú)機(jī)化學(xué)的一次重大綜合——驚人的預(yù)見(jiàn)性——自然界驚人的周期性——哲學(xué)上的質(zhì)量互變規(guī)律、否定之否定規(guī)律

2023/2/6小結(jié)·依據(jù)元素周期律發(fā)現(xiàn)氟利昂：美國(guó)化學(xué)家米奇利三十年代尋找制冷劑——代替液氨的制冷劑要求易液化、無(wú)毒、無(wú)味、性質(zhì)穩(wěn)定、不燃——化合物規(guī)律是越往右上角，易呈氣態(tài)、不易燃、毒性越低——推測(cè)氟元素的化合物可以考慮，加入氯可能降低毒性——后事實(shí)證明推測(cè)正確，尋找速度大大加快，氟利昂即氟氯烴——氟利昂過(guò)于穩(wěn)定，過(guò)于穩(wěn)定破壞臭氧層——取代的有二甲醚、丙丁烷、哈龍（氟代烷烴）溴化鋰溶液

·門捷列夫的失誤：1903年預(yù)言存在兩個(gè)位于氫之前的元素“Newtonium”、“Coronium”——原子質(zhì)量比單位質(zhì)量還小，實(shí)際上不可能——年近70年的權(quán)威

2023/2/6氟利昂的功過(guò)

美國(guó)杜邦公司引為驕傲的產(chǎn)品冰箱的制冷劑，一般為CFC12（R12），學(xué)名叫二氯二氟甲烷；冰箱保溫材料所用的發(fā)泡劑為CFC11（R11），學(xué)名叫三氯一氟甲烷。CFC11、CFC12同屬鹵代烴（烷）類，即氯氟烴，國(guó)際制冷業(yè)通常把這類化學(xué)物質(zhì)統(tǒng)稱為氟利昂（Freon）。

氟利昂是美國(guó)杜邦公司30年代開(kāi)發(fā)的一個(gè)引為驕傲的產(chǎn)品，被廣泛用于制冷劑、溶劑，塑料發(fā)泡劑、氣溶膠噴霧劑及電子清洗劑等，由于CFC11和CFC12性能穩(wěn)定、無(wú)毒，對(duì)人類沒(méi)有直接危害，且制冷效果好，因此自20世紀(jì)30年代以來(lái)一直廣泛應(yīng)用于制冷業(yè)。氟利昂中的氯破壞臭氧層

1974年，美國(guó)科學(xué)家Molina與Rowland首次發(fā)現(xiàn)，氟利昂中的氯對(duì)大氣平流層中能吸收紫外線的臭氧有極大的破壞作用。

我們知道，就重量而言，人為釋放的氟利昂和哈龍的分子雖然都比空氣重，但它們?cè)诘蛯訋缀醪慌c任何分子發(fā)生反應(yīng)，因此不能通過(guò)一般的大氣化學(xué)過(guò)程去除。經(jīng)過(guò)一兩年的時(shí)間，這些物質(zhì)于全球范圍內(nèi)在對(duì)流層分布均勻，然后主要在熱帶地區(qū)上空被大氣環(huán)流帶入平流層，風(fēng)又將它從高緯度地區(qū)向低緯度地區(qū)輸送，在平流層內(nèi)混合均勻。

在平流層內(nèi)，強(qiáng)烈的紫外線照射使氟利昂和哈龍發(fā)生分子解離，釋放出原子狀態(tài)的高活性的氯和溴，生成破壞臭氧層的主要物質(zhì)，它們對(duì)臭氧層的破壞是以催化劑的方式進(jìn)行的。南極上空出現(xiàn)了"臭氧空洞"據(jù)估算，一個(gè)氯原子可以破壞104-105個(gè)臭氧分子，而由哈龍釋放的溴原子對(duì)它的破壞能力是氯原子的30-60倍；而且，氯原子和溴原子還存在協(xié)同作用即二者同時(shí)存在時(shí)，破壞臭氧的能力要大于二者的簡(jiǎn)單加和。

1985年，英國(guó)首次發(fā)現(xiàn)由于人類大量使用氟利昂，在南極上空出現(xiàn)了"臭氧空洞"，對(duì)人類的生產(chǎn)和健康帶來(lái)不利影響。環(huán)保時(shí)代的"罪魁禍?zhǔn)?

1985年與1987年，世界各締約國(guó)分別簽定了保護(hù)臭氧層的《維也納公約》與《蒙特利爾議定書》，并規(guī)定發(fā)達(dá)國(guó)家在生產(chǎn)中淘汰CFC的時(shí)間為1996年，發(fā)展中國(guó)家為2010年，從而促使各國(guó)開(kāi)發(fā)不用CFC12、CFC11的新型電冰箱。

我國(guó)也于1997年開(kāi)始凍結(jié)氟利昂的生產(chǎn)和消費(fèi)，并計(jì)劃2010年全面禁用。

這樣，作為元素周期律利用成果、并給人類帶來(lái)方便的氟里昂，成為環(huán)保時(shí)代的"罪魁禍?zhǔn)?！

2023/2/6元素周期表有什么用呢？它可非同一般。

一是可以據(jù)此有計(jì)劃、有目的的去探尋新元素，既然元素是按原子量的大小有規(guī)律地排列，那么，兩個(gè)原子量懸殊的元素之間，一定有未被發(fā)現(xiàn)的元素，門捷列夫據(jù)此預(yù)言了類硼、類鋁、類硅、類鋯4個(gè)新元素的存在，不久，預(yù)言得到證實(shí)。以后，別的科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了鎵、鈧、鍺等元素。迄今，人們發(fā)現(xiàn)的新元素已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上個(gè)