第二講近代化學(xué)的建立

第二講近代化學(xué)的建立第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日近代化學(xué)的孕育過程近代化學(xué)的建立第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、近代自然科學(xué)革命

二、化學(xué)元素概念

三、燃素說

四、重要?dú)怏w的發(fā)現(xiàn)

五、分析化學(xué)的進(jìn)展

近代化學(xué)的孕育過程第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日

14世紀(jì)以后，歐洲城市商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加速了封建經(jīng)濟(jì)的解體，促進(jìn)了手工工場(chǎng)的出現(xiàn)，它標(biāo)志著歐洲資本主義生產(chǎn)方式的誕生。這種生產(chǎn)方式又推動(dòng)了生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，提出了技術(shù)革新和使用機(jī)器的要求,于是各種機(jī)械裝置紛紛出現(xiàn),促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。中國印刷術(shù)的傳入也促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展和新思想的傳播。工業(yè)發(fā)展強(qiáng)烈地沖擊各種舊意識(shí)形態(tài)和自然觀，14～16世紀(jì)的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)，不僅造成了歐洲近代文學(xué)和藝術(shù)的繁榮，也促進(jìn)了科學(xué)的解放，鼓舞了知識(shí)界擺脫傳統(tǒng)神學(xué)觀念，提出自由探討學(xué)術(shù)問題的強(qiáng)烈要求，導(dǎo)致了近代的自然科學(xué)革命。一、近代自然科學(xué)革命

第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日近代自然科學(xué)革命中，天文學(xué)、醫(yī)學(xué)和物理學(xué)等領(lǐng)域的新學(xué)說從根本上動(dòng)搖了神學(xué)的基礎(chǔ)。這時(shí)自然科學(xué)逐步從哲學(xué)中分化出來，形成了分別研究某一類自然現(xiàn)象和運(yùn)動(dòng)形式的分支學(xué)科，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的統(tǒng)一，對(duì)種種見解、學(xué)說以及理論，要求通過實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)，而不像古代哲學(xué)那樣只靠邏輯推理和思辨進(jìn)行猜測(cè)。這就促使科學(xué)研究進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，創(chuàng)造了一整套自然科學(xué)研究方法。各國科學(xué)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)團(tuán)體的建立以及科學(xué)專業(yè)期刊的出版也促進(jìn)了近代自然科學(xué)革命。

一、近代自然科學(xué)革命

第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日英國科學(xué)家R.玻意耳首先沖破亞里士多德以來的舊思想牢籠，邁出決定性一步。1627年1月25日生于愛爾蘭的一個(gè)貴族家庭是一位神童，八歲的時(shí)候已經(jīng)能講希臘文和拉丁文二、化學(xué)元素概念

11歲隨家庭教師周游歐洲，讀到了伽利略和笛卡爾的著作1646年，利用父親留下的遺產(chǎn)在倫敦家中修建了實(shí)驗(yàn)室。1654年移居牛津，并結(jié)識(shí)了胡克并收為助手1661年出版最重要的化學(xué)著作《懷疑的化學(xué)家》1666年出版《形式和質(zhì)料的起源，根據(jù)微粒哲學(xué)》

第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日《懷疑的化學(xué)家》傳統(tǒng)的元素概念

我現(xiàn)在所談的元素，如同那些談吐最為明確的化學(xué)家們所談的要素，是指某些原始的、簡(jiǎn)單的物體，或者說是完全沒有混雜的物體，它們由于既不能由其他任何物體混成，也不能由它們自身相互混成，所以它們只能是我們所說的完全結(jié)合物的組分，是它們直接復(fù)合成完全結(jié)合物，而完全結(jié)合物最終也將分解成它們：

然而，在所有的那些被說成是元素的物體當(dāng)中，是否總可以找出一種這樣的物體，則是我現(xiàn)在所要懷疑的事情。無論是古希臘哲學(xué)家的四元素說，還是三要素說都不足以解釋諸多的現(xiàn)象第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日《形式和質(zhì)料的起源，根據(jù)微粒哲學(xué)》

微粒哲學(xué)微粒哲學(xué)的基礎(chǔ)是普遍質(zhì)料，這是一種“廣延的、可分的、不可穿透的”物質(zhì)，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)乃是上帝賦予的?！拔镔|(zhì)和運(yùn)動(dòng)”是所有東西的基本屬性,“物體的兩個(gè)最偉大的、最普遍的原理”。物質(zhì)由大小、形狀和運(yùn)動(dòng)各異的粒子構(gòu)成。任何物體的現(xiàn)象和性質(zhì)，均取決于微粒及其運(yùn)動(dòng)，并可以用微粒及其運(yùn)動(dòng)來解釋。波義耳在《形式和質(zhì)料的起源》中提出的微粒哲學(xué)，牢固地建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，論證周密詳盡，是徹底的機(jī)械論.第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日他在化學(xué)中試圖對(duì)各種化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行機(jī)械論的描述，把各種物質(zhì)間的相互作用與一架機(jī)器相比擬。他對(duì)物質(zhì)在火的作用下所產(chǎn)生的都是元素的舊觀念，進(jìn)行了令人信服的駁斥。他在一系列新的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上作了總結(jié)，大大推動(dòng)了分析化學(xué)的發(fā)展。他在1661年為化學(xué)元素作出了科學(xué)而明確的定義“它們應(yīng)當(dāng)是某種不由任何其他物質(zhì)所構(gòu)成的或是互相構(gòu)成的、原始的和最簡(jiǎn)單的物質(zhì)”,“應(yīng)該是一些具有確定性質(zhì)的、實(shí)在的、可察覺到的實(shí)物，用一般化學(xué)方法不能再分解為更簡(jiǎn)單的某些實(shí)物”。這個(gè)樸實(shí)的科學(xué)定義為人們研究自然界中各種物質(zhì)的組成指明了方向，為使化學(xué)逐步成為一門真正的科學(xué)作出劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。他根據(jù)氣體的可壓縮性和物質(zhì)的溶解和揮發(fā)性，發(fā)展了物質(zhì)的微粒學(xué)說，并提出了火的微粒說，認(rèn)為金屬煅燒加重是由于金屬和火微粒的結(jié)合。

玻意耳：機(jī)械論與化學(xué)的聯(lián)姻第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日

17世紀(jì)到18世紀(jì)中期，很多化學(xué)家和醫(yī)學(xué)、生理學(xué)家曾廣泛地研究了燃燒和呼吸現(xiàn)象，并對(duì)這種現(xiàn)象提出了各種學(xué)說，其中，以德意志醫(yī)生兼化學(xué)家G.E.施塔爾為主提出的“燃素說”影響最為深遠(yuǎn)。

他認(rèn)為一切可燃的物質(zhì)中都含有一種氣態(tài)的要素，即所謂燃素，它在燃燒過程中從可燃物中飛散出來，與空氣結(jié)合，從而發(fā)光發(fā)熱；而且把一切化學(xué)變化，甚至物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)乃至顏色、氣味的改變都?xì)w結(jié)為物質(zhì)釋放燃素或吸收燃素的過程。

這一學(xué)說固然把當(dāng)時(shí)所知的大多數(shù)化學(xué)現(xiàn)象作了統(tǒng)一的解釋，幫助人們擺脫、結(jié)束了煉金術(shù)思想的統(tǒng)治，促使化學(xué)得到解放，起到了積極作用。但是當(dāng)人們對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了更多的定量研究之后，它便陷入了自相矛盾的困境。

三、燃素說第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日

17-18世紀(jì),化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)并區(qū)分了碳酸氣、氫氣、氮?dú)?、氧氣、氯氣以及氧化氮、硫化氫、笑氣、氨、氯化氫、氧化硫、氟化氫等等氣體。雖然許多人并未能正確地解釋它們，但認(rèn)識(shí)了空氣的復(fù)雜性和氣體的多樣性，積累了一些化學(xué)知識(shí)。英國化學(xué)家J.梅奧、J.布萊克、H.卡文迪什、J.普里斯特利，瑞典化學(xué)家C.W.舍勒等為此作出了卓越的貢獻(xiàn)。

四、重要?dú)怏w的發(fā)現(xiàn)第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日

這一時(shí)期，不僅在礦物檢驗(yàn)中吹管分析和熔珠實(shí)驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用，而且興起了水溶液檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了一系列溶液中的定性分析反應(yīng)。18世紀(jì)后期，重量分析法出現(xiàn)，使分析化學(xué)邁入了定量分析的時(shí)代。德意志礦物學(xué)家A.S.馬格拉夫和M.H.克拉普羅特、瑞典化學(xué)家T.O.貝格曼、英國化學(xué)家R.柯萬等對(duì)重量分析法的創(chuàng)建都有重大貢獻(xiàn)。這就促使化學(xué)進(jìn)一步向定量研究的方向前進(jìn)，過渡到近代化學(xué)的發(fā)展時(shí)期。

五、分析化學(xué)的進(jìn)展第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、近代自然科學(xué)革命

二、化學(xué)元素概念

三、燃素說

四、重要?dú)怏w的發(fā)現(xiàn)

五、分析化學(xué)的進(jìn)展

近代化學(xué)的孕育過程第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日近代化學(xué)的建立第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日近代化學(xué)的建立近代化學(xué)之父——拉瓦錫1743年生于法國巴黎1765年完成了第一篇學(xué)術(shù)論文，并在法國科學(xué)院宣讀1768年成為法國科學(xué)院最年輕的一名院士1789年法國大革命中作為革命的對(duì)象，被送上了斷頭臺(tái)。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日

拉瓦錫十分勤奮，每天六點(diǎn)起床，從六點(diǎn)到八點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，八點(diǎn)到下午七點(diǎn)從事火藥局長(zhǎng)或法國科學(xué)院院士的工作，七點(diǎn)到晚上十點(diǎn)，又專心從事他的科學(xué)研究。星期天不休息，專門進(jìn)行一整天的實(shí)驗(yàn)工作。拉瓦錫28歲結(jié)婚時(shí)，他的妻子只有14歲。他們一生沒有孩子，但生活非常愉快。她幫助拉瓦錫實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常陪伴在他身邊。在拉瓦錫的著作里，有很多插圖都是他的妻子畫的。近代化學(xué)之父——拉瓦錫第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日

1789年法國大革命爆發(fā)，三年后拉瓦錫被解除了火藥局長(zhǎng)的職務(wù)。1793年11月，國民議會(huì)下令逮捕舊王朝的包稅官。拉瓦錫由于曾經(jīng)擔(dān)任過包稅官而自首入獄。極左派馬拉曾與拉瓦錫有過激烈的科學(xué)爭(zhēng)論，心存嫉恨，便誣陷拉瓦錫與法國的敵人有來往，犯有叛國罪，于1794年5月8日把他送上了斷頭臺(tái)。對(duì)此，當(dāng)時(shí)科學(xué)界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日痛心地說：“他們可以一瞬間把他的頭割下，而他那樣的頭腦一百年也許長(zhǎng)不出一個(gè)來?！边@時(shí)，拉瓦錫正當(dāng)壯年，51歲。近代化學(xué)之父——拉瓦錫第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日近代化學(xué)之父——拉瓦錫對(duì)化學(xué)的主要貢獻(xiàn)：1、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)的傳統(tǒng)2、建立氧化反應(yīng)理論，推翻燃素說3、促成化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律的建立4、統(tǒng)一化學(xué)術(shù)語命名方法5、構(gòu)建近代化學(xué)體系第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日1、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)的傳統(tǒng)反駁水土互變說

在當(dāng)時(shí)，許多人都相信亞里士多德的“四元素說”中就有水土互變的提法。亞里士多德在《發(fā)生和消滅》一書中論證物質(zhì)構(gòu)造時(shí)，以四種“原性”作為自然界最原始的性質(zhì)，它們是熱、冷、干、濕，把它們成對(duì)地組合起來，便形成了四種“元素”，即火、氣、水、土，然后構(gòu)成了各種物質(zhì)。世界由火、氣、水、土，四大元素組成。其中每種元素都代表四種基本特性（干、濕、冷、熱）中兩種特性的組合。土＝干＋冷；水＝濕+冷；氣＝濕+熱；火＝干+熱。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日

17世紀(jì)比利時(shí)化學(xué)家海爾蒙特曾以柳樹的實(shí)驗(yàn)來支持這一觀點(diǎn)。其過程如下：將一柳樹栽入一個(gè)事先經(jīng)過烘干稱重的土盆中，除了經(jīng)常給樹澆水之外，不給樹提供其他營養(yǎng)。5年后，柳樹長(zhǎng)成大樹了，泥土經(jīng)烘干，重量并沒有減少?？梢娏鴺溟L(zhǎng)大所增加的重量，只能來源于水，并為樹所吸收。證據(jù)一：第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日證據(jù)二：人們時(shí)常發(fā)現(xiàn)在容器中煮沸水，時(shí)間長(zhǎng)了總會(huì)有沉淀物生成。

他采用一種歐洲煉金術(shù)中使用過的名為“鵜鶘（tíhú）”的蒸餾器（這種蒸餾器能使蒸餾物被反復(fù)蒸餾）他將蒸餾器稱重，然后加入一定重量的經(jīng)3次蒸餾后的蒸餾水。密封后點(diǎn)火加熱，保持微熱，同時(shí)進(jìn)行觀察。兩周過去了，水還是清的。第三周水中開始出現(xiàn)很小一點(diǎn)固體，隨后慢慢變大，第八周固體因增長(zhǎng)而沉淀下來。就這樣連續(xù)加熱了100天，蒸餾器中的確產(chǎn)生了固體沉淀物。冷卻后，他首先稱了總重量，發(fā)現(xiàn)總重量與加熱前相比沒有變化。他又分別對(duì)水、沉淀物、蒸餾器進(jìn)行稱量，結(jié)果是水的重量沒變，沉淀物的重量恰好等于蒸餾器所減少的重量?？梢?，水并沒有變成土，沉淀物來源于蒸餾器。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、建立氧化反應(yīng)理論，推翻燃素說1）燃燒金剛石，燃燒前后，連同金剛石在內(nèi)的容器的總重量沒有變化“燃燒是可燃物向外釋放燃素”的說法不成立2）用一種不怕火的軟膏將金剛石包裹起來重復(fù)1)的實(shí)驗(yàn)，軟膏的包裹，使得金剛石與空氣隔絕，無論如何加熱，金剛石都燃燒不起來。沒有空氣，燃燒不能進(jìn)行3）在密封的容器加熱錫和鉛，錫和鉛被煅燒之后，其表面生長(zhǎng)出一層金屬灰，這層金屬灰比它所置換的那部分金屬更重，而整個(gè)容器的總重量在加熱前后沒有變化。金屬燃燒后出現(xiàn)的金屬灰不是金屬損失了燃素之后的殘留物，而是金屬和空氣化合的結(jié)果第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、建立氧化反應(yīng)理論，推翻燃素說4)普利斯特利的“脫燃素氣”普利斯特利在加熱氧化汞實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，收集到氧化汞分解時(shí)釋放的氣體，并發(fā)現(xiàn)可燃物在這種氣體中的燃燒比一般在空氣中更為激烈和迅速普利斯特利的解釋：這種氣體非常需要燃素，它能使燃素從可燃物中快速逃逸。5）制得“脫燃素氣”，并用之重新和汞作用，結(jié)果又生成了汞灰。拉瓦錫的新解釋：空氣主要由兩部分組成，一部分參與燃燒（氧），另一部分不參與燃燒6）其它氧化過程：燃燒、呼吸……燃燒的本質(zhì)：可燃物只有在氧氣存在時(shí)才能燃燒，可燃物燃燒的過程就是它與氧氣相結(jié)合的過程。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日3、化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律拉瓦錫實(shí)驗(yàn)總結(jié)：在密封容器里面進(jìn)行使用精密的天平進(jìn)行測(cè)量考察實(shí)驗(yàn)前后的容器連同實(shí)驗(yàn)物品的總重量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每次實(shí)驗(yàn)前后的總重量不變物質(zhì)總量守恒，既不創(chuàng)生也不消滅。質(zhì)量守恒定律：因?yàn)槿斯せ蜃匀徊僮鞑豢赡軣o中生有地創(chuàng)造出任何物質(zhì)，也不可能憑空消滅任何物質(zhì)，所以在每一次化學(xué)操作中，操作前后存在的物質(zhì)的總量保持不變，而且其中每一要素的質(zhì)與量也保持不變糖變酒精的發(fā)酵等式：葡萄汁=碳酸+酒精化學(xué)中質(zhì)量守恒定律的意義：促成精密定量測(cè)量方法在化學(xué)中的普及，化學(xué)才開始趕上物理學(xué)第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日4、統(tǒng)一化學(xué)術(shù)語命名方法《化學(xué)命名法》

1789年拉瓦錫在其《化學(xué)概要》著作中列出了第一張?jiān)乇?，并把元素分為?jiǎn)單物質(zhì)、金屬物質(zhì)、非金屬物質(zhì)和成鹽土質(zhì)四大類。此外，他還以元素的特性和化合物的元素組成做為元素和化合物的新命名原則。每種物質(zhì)應(yīng)該只有