化學(xué)家的故事

第一章化學(xué)家的故事

一、舍勒

舍勒這個名字是化學(xué)發(fā)展史上的i顆燦爛明星。他在天空中閃爍著晶瑩透明

的光輝。特別是作為一個化學(xué)發(fā)現(xiàn)者來說，也是古今化學(xué)家所難于相比的。他不

是理論家。作為一個理論家，他曾為舊的錯誤學(xué)說所束縛，從而未能對重要現(xiàn)象

做出正確解釋，應(yīng)當(dāng)說是一個失敗者。他也不是應(yīng)用化學(xué)家。他從一開始就沒有

注意到這個方面。實際上，它是一位發(fā)明家。他通過發(fā)現(xiàn)從無機界到有機界的多

種物質(zhì)而豐富了化學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史。

其中最著名的重大發(fā)現(xiàn)是氧氣的發(fā)現(xiàn)。這是為18世紀(jì)末到19世紀(jì)初建設(shè)化

學(xué)大廈的偉大事業(yè)所提供的一塊堅固基石，是一個重大事件。因為，如果此時尚

未能發(fā)現(xiàn)氧，則要建成化學(xué)的殿堂就不知還要在推遲兒十年。這樣，化學(xué)就可能

像建在沙丘上的草舍一樣守著海浪的沖擊，或者像建在山崖北側(cè)的茅屋-一樣守著

暴風(fēng)雪的威脅。然而此時由于發(fā)現(xiàn)了樣，就接著建立的拉瓦錫的科學(xué)的燃燒理論,

確定了質(zhì)量守恒定律，進而確定了定比定律，倍比定律和反應(yīng)體積定律，以及道

爾頓的原子論和阿夫加德羅德分子假說等等?；瘜W(xué)的基本理論和反映的基本定

律，僅僅經(jīng)過十?dāng)?shù)年間就相繼而立了，從而就迅速奠定了化學(xué)大廈的牢固基礎(chǔ)。

舍勒發(fā)現(xiàn)氧，不僅作為科學(xué)的結(jié)果是偉大的，而且它的發(fā)現(xiàn)過程的始末，還

給人們提示了一個發(fā)現(xiàn)者進行周密和細致研究的科學(xué)途徑。這是很有意義的。

舍勒除了發(fā)現(xiàn)氧，還發(fā)現(xiàn)了氯和錦兩種元素。他也是氮、氫、氯化氫和氨的

發(fā)現(xiàn)者，只是在發(fā)表的實踐上比別人稍晚一些。此后還發(fā)現(xiàn)了重土，發(fā)現(xiàn)了氟化

氫、氟化氫、碑化氫、硫化氫、亞硝酸、種酸、鋸酸、鶴酸等。發(fā)現(xiàn)了草酸、酒

石酸、蘋果酸、檸檬酸、沒食子酸、乳酸和尿酸等有機酸類，以及乳糖和乙醛等。

此外，他還在確定物質(zhì)的成分，發(fā)現(xiàn)和改進制備方法等方面具有成果，其數(shù)量之

多也達到了驚人的程度。

舍勒在實驗方面本來并沒有受到過專門系統(tǒng)的訓(xùn)練，但是這倒成了他的一個

有利條件。因為一般實驗家認(rèn)為是違背常規(guī)或在理論上認(rèn)為是不可能的時候，往

往就會躊躇不前，而舍勒則對于一?切都毫不猶豫，自由自在，任意縱橫，從而就

可以充分解放思想和施展才能。

他一個人進行了如此大量的化學(xué)觀察，完成了如此大量的化學(xué)發(fā)現(xiàn)，其原因

之一也就在這里。

他作為一個實驗家，確實是應(yīng)當(dāng)享有古今無雙的榮譽。在發(fā)現(xiàn)氧的過程中，

他的記錄盡管寫得很詳細，但是在記錄之外也還一定進行過不少嘗試。應(yīng)當(dāng)看到,

對于這些常識雖然也進行過周密的實驗，舍勒是一位古今罕見的具有非凡技巧的

實驗家。奧斯特瓦德曾經(jīng)說過：“能夠在各種化學(xué)現(xiàn)象中判斷出哪一點是最重要

的特點，進而洞察出是什么東西構(gòu)成了它的原因，然后再是展出魔術(shù)師般的眼光

和手法把他從中取出來，在化學(xué)史上，舍勒是確有這種特殊的天賦和無與倫比的

獨特技能的?！?/p>

但理論方面確實非常遺憾的幾乎沒有留下什么貢獻。他雖然由于出色的技巧

而發(fā)現(xiàn)了重要的元素氧，但是對于氧的化學(xué)作用的本質(zhì)，卻未能作出正確的解釋,

結(jié)果連他自己也不能認(rèn)識到這?寶貴的巨大發(fā)現(xiàn)的真正價值。他對于氯的發(fā)現(xiàn)也

是如此。產(chǎn)生這種情況的一個原因，可能是由于舍勒缺乏對各種現(xiàn)象進行推理和

綜合的才能。但是在當(dāng)時不僅是舍勒，其他的屈指可數(shù)的大化學(xué)家也都有著同樣

的錯誤。由此也就可以想象到，當(dāng)時燃素說的影響是強大得多么驚人了。

舍勒(CarlwilhelmScheele),1742年12月9日誕生在當(dāng)時的瑞典王國

波米拉尼亞的首都斯特拉爾松。其父是當(dāng)?shù)刂纳倘?。舍勒是家?1個孩子

中的第7個。舍勒的家庭由于孩子多，只允許他受到了初等教育。他從14歲起

就在瑞典哥德堡的一個藥店里當(dāng)學(xué)徒。這是一個稱為“鮑赫”的老要點。在不久

以前故去的舍勒的長兄，也曾在這里學(xué)習(xí)過。這個藥店同舍勒全家都是比較熟悉

的。

藥店的主人是一位通情達理，和藹可親的老人。對于舍勒這個勤奮和正派的

孩子寄托以期望，并盡可能的給與了關(guān)心和幫助，是舍勒能夠很快接觸和熟悉了

很多化學(xué)藥品和醫(yī)藥藥品，學(xué)到了制備他們的方法。在這個藥店的書庫里還藏有

許多當(dāng)時著名化學(xué)書籍。舍勒很該興趣地讀了這些書。

主人還經(jīng)常給舍勒安排以自學(xué)的時間。但是由于他讀了一些同他的年齡不大

相稱的書籍，有時還作了一些難度很大的實驗，以致用功過度，影響了睡眠。主

人很擔(dān)心舍勒的健康。這從主人給他父親的信中可以看得出來。

舍勒從小的時候起就同周圍的孩子有很大區(qū)別。一般孩子所喜歡的游戲，他

都缺乏興趣。他常常離開伙伴，獨自一人地去照料蠶或草木，或進行描繪，或用

紙和木片制作房屋和機器等游戲。在學(xué)校，他是個聰明好學(xué)的孩子。當(dāng)把學(xué)校的

功課順利做完后，就喜歡考慮一些疑難問題。因此，在藥店，也就自然的博得了

鮑赫老人的喜愛，使他受到了長時期的培養(yǎng)。在此期間，他大體上熟悉了重要藥

品，掌握了操作方法，充分儲備了未來發(fā)展所需要的種種素養(yǎng)。

他在這樣的幸福歲月中連續(xù)度過了10年，直到后來由于鮑赫老人已逾70而

不得不把藥店典賣轉(zhuǎn)讓時才最后離開。

以后他曾輾轉(zhuǎn)于馬爾默或首都斯德哥爾摩等地的藥店，待后來倒梅拉湖畔的

烏普薩拉城工作時，已經(jīng)是他27歲那一年的秋季了。在馬爾默期間，他仍然像

過去一樣在藥店的實驗室進行著愉快的工作。但是他還希望能找到一個更完備的

研究室，從而又去了斯德哥爾摩。但是他在那里的配藥室的工作，反而使他不能

按計劃地研究化學(xué)。盡管如此，他還是在窗旁一角的狹小地方進行了太陽光作用

于氯化銀的實驗，為建立攝影化學(xué)打下了基礎(chǔ)。這是一次具有歷史意義的重要研

究。

烏普薩拉，過去就是著名大學(xué)的所在地，這時正是由于著名大博物學(xué)家林耐

(Carlvonlinne,1707——1778)的影響而在整個歐洲大放光彩的時期。還有著

名學(xué)者貝格曼作為化學(xué)、礦物學(xué)教授也是十分活躍的。舍勒就在這一時期來到了

烏普薩拉的一個藥店。這使他已能依照自己的愿望來進行實驗了。不僅如此，他

還由于友人的介紹，幸運的結(jié)識了在大學(xué)工作的貝格曼，這不僅使舍勒得到了很

大幫助，而且也使貝格曼受益匪淺。舍勒過去在理論方面的素養(yǎng)較差，現(xiàn)在有了

很大提高。同時，舍勒的精湛的實驗技術(shù)又給了貝格曼以很大輔助。正如貝格曼

所說“我們兩人的交往是任何力量也不能中斷的?！边@樣他們就一直保持著親密

的友誼，直到死神奪取了貝格曼的生命時為止。

在這個景色秀麗的湖畔城市烏普薩拉，舍勒受到著名化學(xué)家的指導(dǎo)，過著愉

快地研究生活。在這一期間，他開展研究的立腳點已日益鞏固，研究的范圍也越

發(fā)廣泛，成果倍初，舍勒的名字逐漸廣為知曉并受到注目。1775年2月，他被

推選為瑞典科學(xué)院的院士。這對于一個年僅32歲的研究人員來說確實是無上光

榮的。

舍勒個最大發(fā)現(xiàn)即氧的發(fā)現(xiàn)以及其他的許多研究成果，都是在這一時期完成

的。有關(guān)氧氣發(fā)現(xiàn)的論文“空氣及火的研究”就是此時寫成的。由于印刷廠工作

的拖延，這篇論文的出版推遲了兩年。雖然氧氣發(fā)現(xiàn)的榮譽為英國的普里斯特利

先占有了，但是這篇論文一經(jīng)問世，不僅立即在瑞典而且也在德國再版發(fā)行了。

此外還在英國出版了英譯本，在法國出版了法譯本，受到了極大的好評和歡迎。

1775年夏，舍勒離開了烏普薩拉，去到位于同一湖畔的小乘柯平鎮(zhèn)。這里

的一個大藥房的主人剛剛?cè)ナ溃衅杆麨楣芾砣?。過去一直處于雇工地位的舍勒,

現(xiàn)在開始能夠不受任何干擾地按自己的計劃進行實驗了。他取得了一個自由的位

置。隨之生活也逐漸穩(wěn)定。舍勒在給友人的信中說，“真是一個難得的境地！衣

食已經(jīng)無需顧慮，生活也不必?fù)?dān)心，也不再為令人生厭的調(diào)配制藥（都是一些微

末小技）而煩惱。此后就可以按照自己的計劃去進行實驗了。”舍勒興高采烈的

樣子是可想而知的。

但是，好景不長。難得找到的這樣一個安居地，不久就有遭到了暴風(fēng)雨般的

襲擊。舍勒經(jīng)營的藥店，意外的欠下了巨債而無法償還。藥店在他這個缺少出世

之道的管理人的經(jīng)營下，一天天的蕭條下去，以至最后陷入了絕望之境，不得不

將其典賣，而同買主簽訂了契約。舍勒則遲早也會被辭退。

舍勒雖然又陷入了困難境地，但是他對人世間的坎坷和艱辛早已視如草芥，

不為所動。他謝絕了一些前輩、知己的同情和提出的各種建議，也回絕了來自德

國和英國提出的誠懇招聘。他認(rèn)為，只要能有一片面包和一杯白水，在世界的任

何地方工作都是一樣的。他決定人染留在柯平鎮(zhèn)，重新去過貧寒的研究生活。

柯平鎮(zhèn)的市民對這位杰出的學(xué)者很關(guān)心和敬仰。他們覺得，如果從自己的城

鎮(zhèn)失去了舍勒，將會是全城的一大恥辱。于是他們就展開了些注舍勒挽救藥店的

活動，從而解除了典賣藥店的契約。這就又使舍重新回到了幸福境地。一場暴風(fēng)

雨終于平靜下來。

舍勒這時已經(jīng)40歲。在他陸續(xù)取得的成果中已經(jīng)有不少可以稱得上是重大

的發(fā)現(xiàn)了。他的學(xué)識和見解，特別是試驗的技能已經(jīng)達到了高峰。他在瑞典學(xué)術(shù)

界的地位是無多說得的，即使是在歐洲各國的學(xué)術(shù)界，舍勒的名字也普遍受到了

尊重和敬仰。這是對于舍勒來說，正是他的學(xué)術(shù)活動的高潮期。他的稱心如意是

可以想象的。

但是也正是在這個時候，他卻突然感到身體的衰弱。他本來是相當(dāng)強健的身

體，由于長期從事讀物（如神酸、升汞、氫氟酸等物）的研究而被嚴(yán)重的損害了。

他的老病神經(jīng)痛日益嚴(yán)重，以致開始妨礙了他的研究工作。然而舍勒勇敢地同病

魔進行著斗爭，正如在激烈搏斗中的英雄那樣，他堅定地迎接著挑戰(zhàn)，不屈不撓，

頑強拼搏。他唯?的愿望就是對于真理的不懈追求，為此而奮勇前進。

1786年5月21日，這位勇敢者終于結(jié)束了同病魔的激烈搏斗，勇士舍勒逝

世了。

卡爾?威廉?舍勒的一生，用一句話來說，就是在歷盡艱辛中不斷勤奮勞動

的一生。他由于過度的艱苦和辛勞而過早的在43歲時就夭折了。假如他不是如

此過勞和過苦的話，一定還會活得更久一些。但是，盡管他的生命是短暫的，然

而就他可貴的一生所建立的豐功偉績來說，則足應(yīng)當(dāng)列為古今第一流優(yōu)秀化學(xué)下

行列中的一員。他作為一個忠實的化學(xué)仆從而得到這種非凡的榮譽，應(yīng)該說是當(dāng)

之無愧的。這是她貢獻出一生的理想。幸福和健康等所有一切所應(yīng)當(dāng)?shù)玫降陌劇?/p>

但是，對他來說，得到人們的褒獎并不是目的，而只有研究和探索才是他的唯一

生命。

他把研究和探索視為生命，從而對待研究工作的態(tài)度也就極為認(rèn)真。為了滿

足他那永無止境的追求真理的愿望，它對于任何疑問，如果不得到在可能范圍內(nèi)

的實驗證明是絕不罷休的。另外，當(dāng)出現(xiàn)了不論是如何違背自己的設(shè)想或假說的

研究結(jié)果時，他總是以絕對的信賴來服從實驗的結(jié)果。像這樣忠實于化學(xué)的公仆，

出他以外恐是很不多見的！他那無比莊嚴(yán)而又崇高的姿態(tài)，實際上是服從真理的

態(tài)度，這是特別值得提倡的，也令人肅然起敬。據(jù)說，為了能閱讀他以這種精神

所寫的實驗記錄和論文，有一位法國婦女還專門學(xué)習(xí)了德文和瑞典文。

總之，舍勒是一位除了化學(xué)研究之外再也沒有任何余念的“純而又純”的化

學(xué)家。奧斯特瓦爾德曾經(jīng)說過，“他在實驗室的工作上消耗了全部精力，除此以

外，他對一般人生活上的任何事竟都是漠不關(guān)心的二英國的化學(xué)史家索普教授

也曾說過：“專心一意地為真理而追求真理，這是他至高無上的生活目的，也是

他的信仰的最高表現(xiàn)形式。

最后，舍勒本人也說，："EsistjanurdieWahrheitwelchewir

wissenwollen（我們所追求的只有真理），而且再也沒有什么能比追求到真理是

更為高興得了，我的心因歡樂而激動不已二

二、道爾頓

約翰?道爾頓(JohnDoton)是英國化學(xué)家、物理學(xué)家。

他于1766年9月6日出生在英格蘭北部的伊格爾菲爾德。父親是兼種一點

薄地的織布工人，家庭經(jīng)濟狀況相當(dāng)拮據(jù)，6歲起，道爾頓在村里教會辦的小學(xué)

讀書。在學(xué)習(xí)中他有一種堅忍不拔的精神，遇到難題非把他解出來不可，經(jīng)常是

同學(xué)們都放學(xué)回家了，他還在教室里埋頭解題。剛讀完小學(xué)，他因家境困難便輟

學(xué)了。12歲時，他辦起私塾教書，并干些農(nóng)活以幫助家庭渡過難關(guān)，空閑時間

則堅持自學(xué)。他酷愛讀書，勤奮好學(xué)的精神感動了對氣象和儀器制造頗有研究的

親戚魯賓遜，魯賓遜利用晚上的時間教他學(xué)數(shù)學(xué)、物理，并指導(dǎo)她觀測氣象。15

歲時，他離家來到附近的肯達爾鎮(zhèn)，在他表兄任校長的一個教會學(xué)校里任助理教

師。他一邊工作一邊讀書，努力自學(xué)拉丁文、希臘文、數(shù)學(xué)及自然科學(xué)知識。在

這所學(xué)校里的12年任教生涯，為他一生堅持走邊教課、邊自學(xué)、邊科研、邊寫

作的道路打下了良好的基礎(chǔ)。

在可達爾鎮(zhèn)上有位名叫約翰?豪夫的盲人學(xué)者，他憑著堅強的毅力和出眾的

才智，掌握了數(shù)學(xué)、天文、醫(yī)學(xué)、植物學(xué)等方面的大量知識，并精通拉丁文、希

臘文和法文。道爾頓對他非常崇拜，主動登門拜師，向他學(xué)習(xí)各方面的知識，并

在他的指導(dǎo)下收集各種標(biāo)本，進行氣象紀(jì)錄。從21歲起，道爾頓開始寫氣象日

記，整整57年，全部記錄超過20萬款目。氣象學(xué)研究在18世紀(jì)后期還較為薄

弱，很少有人在這方面下功夫。1793年到爾頓總結(jié)了自己的研究成果，出版了

第一部科學(xué)著作《氣象觀測論文集》，引起了科學(xué)界的關(guān)注。

1793年，經(jīng)豪富推薦，加上自己已經(jīng)有一定的名氣，道爾頓來到曼切斯特,

受聘于一所?？茖W(xué)校，講授數(shù)學(xué)課和物理課，后來又開設(shè)了化學(xué)科。為了教好者

們自己原不熟悉的課程，他堅持自學(xué)，系統(tǒng)地掌握了化學(xué)知識，這對他以后走上

化學(xué)科研的道路并取得重大成就起了重要作用。曼切斯特是18世紀(jì)英國的紡織

業(yè)中心，交通便利，文化發(fā)達。這種環(huán)境使道爾頓能較快地接受各種科技新信息,

不斷的提高自己的科研能力。

到曼切斯特不久，道爾頓就參加了曼切斯特文學(xué)與哲學(xué)學(xué)會的活動，他經(jīng)常

在學(xué)會的例會上宣讀自己的研究成果，并在學(xué)會的刊物上發(fā)表論文。他最初發(fā)表

的研究論文是關(guān)于色盲問題的。26歲時，他發(fā)現(xiàn)自己是紅綠色盲，從此對于這

種癥狀進行了多方面的調(diào)查研究。他的論文發(fā)表后引起社會對色盲癥的重視，因

此在英國，色盲癥也稱道爾頓癥(Daltonism)。

為了集中精力進行科研工作，靠爾頓于1799年辭去了學(xué)校繁忙的教學(xué)任務(wù),

從曼切斯特文學(xué)與哲學(xué)學(xué)會借了一間工作室，又從附近租了一間簡陋的民房，招

收一些學(xué)生私人授課，以微薄的收入維持生計，開始了以科研為主的清貧生活。

他把自己的生活和生活作安排得井井有條；每天早餐前先去實驗室生火，吃完早

餐就開始工作，一直到進午餐時才出來；吃完午餐乂進實驗室工作，一直到晚上

9點鐘；吃完晚餐后稍事休息，便繼續(xù)讀書至半夜，一周中除了星期四下午到郊

外的草地上打曲棍球外，天天如此，在這里居住的20多年，是道爾頓科研工作

的鼎盛時期，他的許多重大成就包括近代原子論的提出和名著《化學(xué)哲理新體系》

(NewSysemofChemicalPhilosophy)的撰寫，都是在這一期間完成的。

他的許多研究成果來源于長期對氣象的觀測和對氣體的研究。1801年，他

在曼切斯特文學(xué)與哲學(xué)學(xué)會上宣讀了四篇主要論文。其中，《論氣體的受熱膨脹》

一文指出了氣體體積與溫度的關(guān)系，這一關(guān)系在1787年已經(jīng)被法國物理學(xué)家雅

克?查里發(fā)現(xiàn)，但卻是道爾頓首先公布的?！墩摶旌蠚怏w的組成》一文中指出空

氣是一種混合物，在空氣中各種氣體互相獨立的對器壁施加壓力，由此他提出分

壓定律：混合氣體的壓力等于各組分氣體在同樣條件下所具有的壓力之和。

1803年12月，在曼切斯特文學(xué)與哲學(xué)學(xué)會的一次例會上，道爾頓提出了近

代原子論。1804年夏天，英國著名化學(xué)家托馬斯?湯姆遜來訪時，道爾頓向他

介紹了原子論的觀點，湯姆遜對此極為贊賞，并在1807年出版的《化學(xué)體系》

一書中作了介紹。使更多的化學(xué)家認(rèn)識了這一新的理論。

1808——1827年，道爾頓出版了自己的著作《化學(xué)哲理新體系》。這部著作

共分二卷三冊。第一卷上冊于1808年出版，主要是論述了原子論的由來和發(fā)展,

包括原子論的基本要點；第一卷下冊于1810年出版，主要是結(jié)合實驗事實用原

子論的觀點論述了元素化合物知識；第二卷于1827年出版，主要是論述了金屬

氧化物、硫化物及合金的有關(guān)問題，介紹了原子論思想的新進展?？茖W(xué)的原子論

使化學(xué)從雜亂的、看不出內(nèi)在聯(lián)系的、僅描述自然現(xiàn)象的階段，進入了現(xiàn)代化學(xué)

的新時代。革命導(dǎo)師恩格斯高度的評價了這一理論，他說：“在化學(xué)中，特別感

謝道爾頓發(fā)現(xiàn)了原子論，已達到的各種結(jié)果都具有了秩序和相對的可靠性，已經(jīng)

能夠有系統(tǒng)的，差不多是有計劃地向還沒有被征服的領(lǐng)域進攻，可以和計劃周密

的圍攻一個堡壘相比。”

道爾頓的成就使他在英國國內(nèi)以及歐洲大陸上越來越引起科學(xué)界的重視。

1816年，他被法國科學(xué)院選為外國通訊院士；1822年，又被選為英國皇家學(xué)會

會員(RoyalSociety)。他還先后被聘為柏林科學(xué)院名譽院士、莫斯科自然科學(xué)愛

好者協(xié)會名譽會員、慕尼黑科學(xué)院名譽院士等。1826年，英國政府授予他?枚

金質(zhì)獎?wù)拢?832年，牛津大學(xué)授予他法學(xué)博士學(xué)位。1835——1836年，他擔(dān)任

了英國學(xué)術(shù)協(xié)會化學(xué)分會副會長，還曾任曼切斯特文學(xué)與哲學(xué)學(xué)會副會長、會長。

當(dāng)時的許多著名科學(xué)家，如英國的戴巍、法拉第、布朗，法國的拉普拉斯、畢俄,

德國的歌德等，都與他保持著書信聯(lián)系或直接來往。

盡管各種榮譽接踵而來，道爾頓卻一如既往，繼續(xù)過著樸實而不顯露頭角的

隱居式生活。他終身未娶，據(jù)他自己將是因為沒有時間教女友、談愛情。因沒有

足夠的收入，他做實驗所用的許多儀器大都是自制的，就連溫度計、氣壓計等也

是自己用玻璃管吹制的。他那簡陋的住處、清貧的生活和艱苦的工作環(huán)境，令來

訪的科學(xué)家感到意外。在這些科學(xué)家的疾呼下，英國政府才從1833年開始，每

年發(fā)給他150英鎊的養(yǎng)老金。

1837年4月，道爾頓換了中風(fēng)癥。病情稍有好轉(zhuǎn)后，他又像往常那樣拚命

的工作起來。他行動不便，便將研究成果寫成論文，寄給英國科學(xué)促進會，請人

代為宣讀。他76歲那年，還抱病參加了英國科學(xué)促進會的年會。

1844年7月26日，道爾頓用顫抖的手寫了最后一片氣象日記，記下了那天

氣壓給與溫度計顯示的數(shù)據(jù)，在用英文寫的“微雨”兩字末，還滴下了一大滴墨

水，次日清晨，人們發(fā)現(xiàn)這位科學(xué)偉人已經(jīng)在睡眠中辭世。

道爾頓的逝世使曼切斯特市民感到莫大的悲痛。他的遺體擺放在市政廳里，

4萬多市民絡(luò)繹不絕的前去致哀。8月12日公葬時，有100多輛馬車前往，數(shù)百

人徒步跟隨，沿街的商店也都停止了營業(yè)。他被推選為英國曼切斯特市的榮譽公

民，在該市最宏偉的大廳——市政廳里安放著他的半身塑像。1853年，曼切斯

特市舉行了一次市政集會，募捐了一筆資金，贈給了曼切斯特大學(xué)，設(shè)立了道爾

頓獎金，以鼓勵化學(xué)成績優(yōu)異的青年。100多年來，許多獲得該獎金的人成為著

名的科學(xué)家。

道爾頓以堅忍不拔的毅力和鍥而不舍的精神完成了科學(xué)上的一個勛業(yè)，被人

們譽為“近代化學(xué)之父”。他留給我們的啟示是很深刻的，正如他本人所述：“如

果說我比其他人獲得了較大成功的話，那主要是——不！完全是靠不斷勤奮的學(xué)

習(xí)鉆研而來的。有的人能夠遠遠的超越其他人，與其說他是天才，不如說是由于

他鉆心致志地堅持學(xué)習(xí)，不達目的不罷休的那種不屈不饒的精神所致。”

道爾頓的原子學(xué)說

化學(xué)界到19世紀(jì)，從一?開始就出現(xiàn)了非常繁榮的局面。首先，在1803年有

道爾頓提出了原子學(xué)說。其次，又先后發(fā)現(xiàn)了三個關(guān)于化合量的定律，即普羅斯

特的定比定律（約1800年）、道爾頓的倍比定律（1803年）和蓋?呂薩克的氣

體反應(yīng)體積定律（1808年）。在這一基礎(chǔ)之上還發(fā)表了阿佛加德羅的分子學(xué)說。

原子核分子不用說都是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本單位。所以，如果說化學(xué)家的一個重

要任務(wù)就是要揭示物質(zhì)的變化的活，那么在原子學(xué)說和分子學(xué)說建立以前，就還

不能說是已經(jīng)完成了這個任務(wù)。當(dāng)然，原子學(xué)說并不是到了19世紀(jì)才開始出現(xiàn)

的，過去的古代希臘哲學(xué)家也論述過原子的存在。但是，那只不過是一種臆想的

產(chǎn)物。而19世紀(jì)道爾頓所說的院子，雖然還不能說已經(jīng)了若指掌般的認(rèn)識到了

這種實物，然而卻已經(jīng)能夠用確鑿的實驗事實來證明它的存在。這些確鑿的實驗

事實，除了上述提到的各有關(guān)化合的定律以外，還有很多是逐年相繼發(fā)現(xiàn)的。此

外，由于要全面闡明這些化合定律的實質(zhì)，在原子學(xué)說的基礎(chǔ)上還進一步形成了

分子學(xué)說。這就是作為理論化學(xué)基礎(chǔ)的重要部分越來越鞏固了。

然而，這僅僅是在十年中所發(fā)生的事情。在這十年蓬勃飛躍發(fā)展的背后，無

疑是存在著重要的緣由。這就是在拉瓦錫的影響下，化學(xué)家能夠普遍重視物質(zhì)之

間中關(guān)系的結(jié)果，或者說可能是由于那時化學(xué)蓬勃興起的時機已經(jīng)日臻成熟而勢

不可擋了?？傊怯捎诶咤a的開拓，就一下子涌現(xiàn)出了這些重大的發(fā)現(xiàn)。這一

繁盛的局面，猶如春風(fēng)吹拂，倏忽間百花盛開一般。

一、原子學(xué)說

原子學(xué)說，如前所述，早已經(jīng)由古希臘的哲學(xué)家論述過。根據(jù)文獻記載，留

基伯（Leucippus）的原子學(xué)說，實際上更莫如說是他的高徒德謨克里特

（Democritus,公元前460公元前361）的原子學(xué)說，是最古老和最著名的，依照

他的學(xué)說，萬物是由原子所構(gòu)成，原子（atom,或atemno）意及不可再分的

物質(zhì)，也就是不論用什么方法也不能再分割的最小的微粒。原字用肉眼是看不見

的，且永遠不變，不能毀滅，并經(jīng)常處于無休止的運動之中。原子的種類多樣。

它在大小、形狀、結(jié)合方式上可有種種差別。同一物質(zhì)的原子均相同。不同物質(zhì)

是有不同原子所組成。例如靈魂的原子就是一種非常小，圓而光滑的原子。

這個學(xué)說曾經(jīng)有提倉“快樂主義”而著名的希臘哲學(xué)家伊壁鳩魯（Epicurus,

公元前342公元前270）和羅馬詩人盧克萊修（Lucretius,公元前98公元前

55）等人做了進一步傳播。它是同恩培多克勒和亞里士多德等人所主張的連續(xù)學(xué)

說相對立的。后者認(rèn)為物質(zhì)是可以無限分割的，從而也就不可能存在原子一類的

東西。這樣，原子學(xué)說就在同這種反對學(xué)說的斗爭中延續(xù)了幾個世紀(jì)，直到得到

了弗朗西斯?培根、伽利略、波義耳和牛頓等人的有力支持，才在18世紀(jì)末葉

兒乎風(fēng)靡了整個科學(xué)界。然而此時的原子學(xué)說，仍然只是一種臆想的產(chǎn)物，是一

個根基脆弱的假說，還未能有任何事實來確證原子的實際存在。而且長期以來還

認(rèn)為它是不可能有實驗來確證的。

然而，這個已經(jīng)流傳了2200年的原子學(xué)說，他的再生時機終于來臨。這就

是由于道爾頓的倡導(dǎo)而帶來的新生。

道爾頓研究了氣體的各種性質(zhì)。為了說明不同氣體在水中溶解度的差別，他

認(rèn)為各種氣體都是由無數(shù)的微粒所構(gòu)成的。那么，是不是由于粒子大小的不同而

造成了溶解度的差別呢？為了解決這個問題，他以此為開端進行了研究，并最終

導(dǎo)出了原子學(xué)說，完成了他的貢獻。它在1803年時就已經(jīng)得出了原子學(xué)說的基

本要點，但是直到1808年才公開發(fā)表于世。

道爾頓原子學(xué)說的主要點是：

1.所有物質(zhì)都不能無限分割，都要達到一個最后的極限。這個極限的微粒,

依照自古以來的說法，就叫做原子（atom）o

2.原子的種類很多。各元素都有各自特有的原子。同一元素的原子，性質(zhì)

完全相同，質(zhì)量相等。不同的元素的原子，特別是質(zhì)量不同。

3.化合物是由其組成元素的原子聚集而成的“復(fù)雜原子”。在構(gòu)成一種化合

物時，其成分元素的原子數(shù)目保持一定，而卻保持著最簡單的整數(shù)。

此外，道爾頓還設(shè)想所有元素的原子均為球形，并以其所制造的模型來表示

各種化合物（復(fù)雜原子）的結(jié)構(gòu)。

道爾頓認(rèn)為，在元素與元素形成化合物時原子數(shù)目都是最簡單的。然而，他

的想法確實有些過于簡單了。正如在上例中所見到的那樣，他把水和氨都當(dāng)作是

由兩元素的各一個原子所組成，顯然是錯誤的。

如果僅從上面所敘述的來看，道爾頓的原子論似乎同古希臘的原子論也沒有

多大的區(qū)別。但是，他強調(diào)了原子的質(zhì)量則是最突出的特點。這一學(xué)說的真正價

值，可以從能夠詳細說明他的實驗事實的密切關(guān)系中得到認(rèn)識。

道爾頓作為一個新原子學(xué)說的提出者，不管是出于職責(zé)，還是出于滿足自己

的科學(xué)興趣，他都是果敢的著手進行了各種原子量的測定。測定原子量，這恐怕

是自古以來人類要實現(xiàn)的一個最勇敢的創(chuàng)舉。當(dāng)然，他所測定的原子量當(dāng)然還不

是原子的絕對重量，只是以最小的原子量即氫的原子量為標(biāo)準(zhǔn)所測出的相對值。

這個重量還是比較容易測出的，例如，對于氧和氮來說，他們的原子量經(jīng)過

道爾頓的確定分別是7和5（以氫的原子量為1）。這樣的確定是根據(jù)以下的事實,

即道爾頓發(fā)現(xiàn)在氧氣和氫氣化合成水時，是由7克氧氣和1克氫氣生成8克的水;

在氮氣和氫氣化合成氨氣時，經(jīng)過道爾頓對氨氣的分析后得知兩者的重量比為5

份氮和1份氫。根據(jù)道爾頓的假定，無論是水還是氮，都是由構(gòu)成元素的各一個

原子組成的。這樣，如果1個氫原子的重量是1的話，則就可以確定一個氧原子

的重量為7,一個氮原子的重量為5。

根據(jù)這樣的想法，道爾頓測定了當(dāng)時已知的20種普通元素的原子量，同時

還測定了許多普通化合物的復(fù)雜原子的原子量。但是，遺憾的是，結(jié)果并不怎么

好。因為正確的結(jié)果應(yīng)當(dāng)是氧原子量為16,氮為14。道爾頓之所以會產(chǎn)生這樣

大的錯誤，如前所述，主要是把水和氨的組成斗膽過于簡單了。另外，假如就算

沒有這個誤差的話，道爾頓也應(yīng)當(dāng)把氧的原子量定為8,氮的原子量定為14/3=4.7

才是。出現(xiàn)這一錯誤的原因是由于當(dāng)時的分析方法還比較落后，同時也由于道爾

頓還不是一位很優(yōu)秀的化學(xué)分析家。道爾頓所測得的原子量的數(shù)值，盡管是如此

粗糙，然而畢竟還是化學(xué)家最早測出的原子量，是值得重視的。特別是還能為定

量的探索化學(xué)變化的規(guī)律最早提供了依據(jù)。從這一點來看，道爾頓的偉大功績是

永遠值得人們紀(jì)念的。道爾頓原子學(xué)說的重要特點就在于它能夠同實驗室是密切

相聯(lián)系。這是什么意思呢？這就是說，在化學(xué)變化的過程中參加反應(yīng)的物質(zhì)的重

量之間存在著規(guī)律性的關(guān)系，而這種關(guān)系正可以由原子學(xué)說得到簡單而明確地說

明，這也是道爾頓原子學(xué)說高于古代的原子學(xué)說的一個所在。

二、定比定律

在此以前不久，德國化學(xué)家里希特O.B.Richter,1762——1807）曾經(jīng)研究了中

和現(xiàn)象，它在用各種酸和堿進行中和時發(fā)現(xiàn)，他們的重量都各保持一定的比例（由

此引出了酸和堿等一般的當(dāng)量）。其后，法國化學(xué)家普羅斯特（J.L.Proust,1755

——1826）則不僅限于酸和堿，而是根據(jù)同樣的事實把它擴展到一般的物質(zhì)范圍。

普羅斯特是翁熱人，曾被西班牙國王招聘為馬德里大學(xué)的教授，是一位對西班牙

的科學(xué)界盡了不少力的化學(xué)家。普羅斯特認(rèn)為，當(dāng)一般物質(zhì)同其他任何物質(zhì)進行

化學(xué)反應(yīng)時，彼此的重量比總保持一定，從而反應(yīng)結(jié)果所生成的物質(zhì)組成也總保

持一定。

此時，在法國化學(xué)界有一?位權(quán)威人物貝托雷（ClaudeLouisBerthollet,1748—

-1822）,曾是已故拉瓦錫的密友，在偉大的化學(xué)革命事業(yè)中也分擔(dān)過部分工作。

還曾是拿破侖的知幾而得到過重用，是一位受到朝野各方面尊敬的老科學(xué)家。但

是，貝托雷卻反對普羅斯特的看法，認(rèn)為物質(zhì)并無一定組成，而是根據(jù)制造方法

的不同（比如每次變換原料的配比）而發(fā)生種種變化。普羅斯特的定律只是在特

殊的情況下才是適用的。

這樣，兩個人就展開了異常激烈論戰(zhàn)，并一直持續(xù)了8年之久，引起了學(xué)術(shù)

界的濃厚興趣。在此期間，無論是批評還是反駁，都是自覺地本著維護真理的態(tài)

度，都不失學(xué)者的風(fēng)度。這使人感到確是一場高尚的光明正大的論戰(zhàn)。最后，由

于貝托雷的理論是不幸的建立在錯誤分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，是他在判別化合物同混

合物之間的區(qū)別上出現(xiàn)了漏洞，終于由普羅斯特贏得了最終的勝利。

普羅斯特從碳酸銅開始，對銅、錫、鍥、鉆、鏢等的氧化物和硫化物及其他

許多化合物，分別用各種不同的方法進行了制備和分析，還對從各地采集到的不

同的天然物質(zhì)進行了分析，結(jié)果證實，只要是同一種物質(zhì)（當(dāng)然是指純物質(zhì)），不

論是天然產(chǎn)的，還是人工制造的，都具有相同的組成。也就是說，對于天然的物

質(zhì)，不論是什么地方產(chǎn)的（比如是日本產(chǎn)的辰砂，還是阿巴達產(chǎn)的辰砂）；對于

人工制造的物質(zhì)，不論用什么方法制造的，都證實并沒有不同的組成。

這就是作為定律而得到確認(rèn)的定比定律。當(dāng)時正是1800年的時期。這一事

實，如果把它作為道爾頓學(xué)說的一部分，其說法就是構(gòu)成一種化合物的組成元素

的原子數(shù)目總保持一定，且同種元素原子的重量完全相等。這樣一對照，就可以

得知這一事實已經(jīng)無需再作說明就可以清楚了。這樣，原子學(xué)說也就首先得到了

一個有力支柱。

三、倍比定律

貝托雷同普羅斯特爭論中所出現(xiàn)的錯誤，是由于兩種元素化合時并不是只局

限于生成?種化合物，而是可以生成兩種（或兩種以上的）化合物的事實造成的。

這位大化學(xué)家的漏洞之處就在于，他沒有區(qū)別這兩種產(chǎn)物，而只是當(dāng)作一利物質(zhì)

來對待。但是反對他的普羅斯特則認(rèn)為，兩種元素是可以生成兩種以上的化合物

的，而且兩種產(chǎn)物組成上的差別，并不是漸變的，而是階梯式突變的。這時，如

果他由此再稍深入一步，即把兩種化合物的組成作一全面的比較，就還有可能再

發(fā)現(xiàn)一個重要的定律。然而遺憾的是，他過早地停了步而功虧一簧了。于是，這

一新的發(fā)現(xiàn)的功績，就連同建立原子學(xué)說的光榮和在一起，都讓給道爾頓了。

道爾頓認(rèn)為，兩種元素化合時能夠得到兩種或兩種以上不同物質(zhì)的情況，已

經(jīng)知道了很多。這些物質(zhì)雖然組成的元素相同，但是卻具有不同的性質(zhì)。顯然，

這是由于組成元素的原子數(shù)目上的差別造成的。這一原子數(shù)目上的差別，總是保

持著簡單的數(shù)目。例如，第一種化合物假如是由兩元素的各1個原子構(gòu)成的，則

第二種化合物就可能是由1個原子同另外元素的2個原子構(gòu)成的。如果是這樣的

話，則在對兩種化合物進行分析時就會看到，同相同數(shù)量的一種元素相化合的另

外一種元素的重量，在兩種化合物中的重量比就是簡單的整數(shù)比1：20為此，

道爾頓就在強烈期望下對這類化合物進行了分析。當(dāng)時，恰好已知有兩種由碳和

氧構(gòu)成的化合物，即氧化碳和碳酸氣。如前所述，道爾頓把氧化碳看作是CO,

碳酸氣看作是0C0o在這兩種化合物中，當(dāng)碳的重量一定時，則氧的重量比就

是1：2。世紀(jì)的分析結(jié)果是：

氧化碳碳酸氣

碳42.86%27.27%

氧57.14%72.73%

如以碳的重量作為1對兩種化合物的組成進行換算時，則為：

氧化碳碳酸氣

碳11

氧1.3332.666

即氧的重量比是：1.333：2.666=1：2

這樣，就完全證實了道爾頓的預(yù)想。

此外，對于碳和氫的化合物也知道有兩種，即生油氣（乙烯）和沼氣。分析

結(jié)果是：

生油氣沼氣

碳85.71%75.00%

氫14.29%25.00%

同樣，如以碳的重量作為1,則換算后的組成是：

生油氣沼氣

碳11

氫0.1660.333

即氫的重量比是：0.166：0.333=1：2

這也正好符合道爾頓的預(yù)想。

已知，已知氮和氧構(gòu)成有三種化合物，分別具有如下的組成：

氧化二氮氧化氮二氧化氮

氮63.63%46.67%30.43%

氧36.67%53.33%69.57%

氧化二氮氧化氮二氧化氮

氮111

氧0.57161.1432.86

顯然，氧的重量比是1：2：4的簡單比。

這樣，道爾頓的預(yù)想就順利的全部得以實現(xiàn)。這就確認(rèn)到，在兩種元素構(gòu)成

兩種化合物時，同以相等重量的一種元素化合的另外一種元素的重量，在兩種化

合物中的重量比總是保持著簡單的整數(shù)比。在省城兩種以上的化合物時也是如

此。這就是所說的倍比定律。據(jù)此，道爾頓學(xué)說的確鑿性就得到了越來越明確地

證實。這一定律，幾乎是同原子學(xué)說同時提出的，是道爾頓在1803年及其以后

數(shù)年里所完成的一項工作。

以上所用的數(shù)據(jù)都是從現(xiàn)代資料中引用的，并不是道爾頓當(dāng)時所得出的數(shù)

據(jù)。道爾頓的實驗數(shù)據(jù)雖然還不夠精確，但是也能比較充分地證實倍比定律。

在繼續(xù)敘述之前，這里想在強調(diào)一下所用過的實驗資料：碳酸氣的組成，當(dāng)

碳為1時，氧為2.666；朝氣的組成，當(dāng)碳為1時，氫為0.333。

這就是說，同一分重的碳相結(jié)合的氧和氫的重量分別是2.666和0.333o這

里的氧和氫的比例恰同氧和氫直接化合成水時的重量比例（8：1）是完全一致的。

這是一個極為重要的關(guān)系，也是?種頗有興趣的深奧關(guān)系。對于氧化碳和生油氣

也可以看出同樣的結(jié)果。

三、阿佛加德羅

阿佛加德羅（AmedeoAvogadro）是意大利物理學(xué)家、化學(xué)家，于1776年8

月9日出生在意大利都靈市。他的父親是一位著名律師。他16歲時取得了法學(xué)

學(xué)士學(xué)位，20歲時取得了法學(xué)博士學(xué)位，畢業(yè)后他當(dāng)過好兒年律師。

從1800年起，阿佛加德羅的興趣轉(zhuǎn)移到數(shù)學(xué)和物理方面，1806年被聘為都

靈大學(xué)講師；1809年任韋爾切利大學(xué)哲學(xué)教授；1820年任都靈大學(xué)數(shù)學(xué)和物理

學(xué)教授，不久被解聘；1834年又重新被任命為都靈大學(xué)教授，直到1850年退休。

在發(fā)展蓋?呂薩克1809年所提出的氣體化合體積定律的基礎(chǔ)上，阿佛加德

羅于1811年提出了分子假說，指出：“同體積的氣體，在相同的溫度和壓力時，

含有相同數(shù)目的分子?！?/p>

“分子”一次雖然不是阿佛加德羅首先提出的（分子的外文命molecule,

首先在1766年馬凱的法文版《化學(xué)詞典》上出現(xiàn)，后背一些科學(xué)家使用），但他

經(jīng)常使用這一名詞，以區(qū)分原子和分子。

阿佛加德羅分子假說長期沒引起科學(xué)界的重視。直至在1860年12月召開的

卡爾斯魯厄國際化學(xué)會議上，康尼扎羅散發(fā)了《華學(xué)哲學(xué)教程概要》的短文，重

新提起阿佛加德羅的假說，這一重要理論才漸漸被人們所認(rèn)識，當(dāng)時著名的德國

青年化學(xué)家洛塔爾?邁耶爾被阿佛加德羅的分子假說所吸引，并在1864年所出

版的德文著作《近代化學(xué)理論》中介紹了這一假說，從而使這一假說的影響愈來

愈大，以至發(fā)展成一種重要理論?，F(xiàn)在，阿佛加德羅定律已經(jīng)為全世界科學(xué)家所

公認(rèn)。阿佛加德羅常數(shù)是指12克碳一12所含有的原子數(shù)，其數(shù)值是

2：i

6.0220943X10,符號為NA,單位則是mol\是自然學(xué)科的重要基本常數(shù)之一。

阿佛加德羅于1804年被選為都靈科學(xué)院通訊院士，1879年當(dāng)選院士，他還

擔(dān)任過意大利度量衡學(xué)會會長，在意大利大力推廣過公制。

阿佛加德羅的分子假說

對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)，只是依靠道爾頓學(xué)說還不能得到充分鞏固，還有

必要再稍加以擴展。道爾頓曾經(jīng)認(rèn)為化合物是由兩種以上元素的原子結(jié)合成的復(fù)

雜原子。對此，就應(yīng)當(dāng)再進一步加以延伸和發(fā)展。

什么是復(fù)雜的原子？道爾頓并沒有把它放在一個很重要的位置上來考慮，并

沒有做出更多的解釋。但是，i切化合物（實際上還只局限于化合物，也包括有

同一元素構(gòu)成的單質(zhì)），作為他們的結(jié)構(gòu)單位，無論在表現(xiàn)其固有屬性，還是在

考察其各種變化和作用上，，都是不容忽視的部分。

所謂復(fù)雜原子，淡然也就是后來的所說的分子。分子是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，可

以把它定義為能夠保持其固有屬性的最小微粒。分子還可以再分割。但是，分割

后就已失去其固有屬性，而成為原子了?？梢钥闯?，分子的種類極多，是和所有

化學(xué)物質(zhì)的種類一樣多。單質(zhì)分子是由同種原子中的一個乃至數(shù)個原子所構(gòu)成，

化合物分子是由若干種不同原子中的兩個乃至數(shù)千個原子所構(gòu)成。

如果人們還沒有能認(rèn)識到分子，則對于可貴的原子論來說，也就好像是紡成

了線而還未能織成布，或是配好了染料而還未能染色一般。

有幸的是，這一深化的過程在還不足10年的時間里就達到了，即在1811年

發(fā)表了阿博加德羅的分子學(xué)說。不過，這種“有幸”的說法也許并不貼切。因為

它雖然在1811年發(fā)表，然而卻又被原封不動地埋沒在意大利的一角而達半個世

紀(jì)之久，從而使化學(xué)的進程被推遲了數(shù)十年。現(xiàn)在，在介紹阿佛加德羅分子學(xué)說

以前，應(yīng)當(dāng)先介紹一個繼承了原子學(xué)說而又成為導(dǎo)出分子學(xué)說的重要因素的發(fā)

現(xiàn)。

一、氣體反應(yīng)體積定律

人們很在以前就知道氫和氧化合成水的重要反應(yīng)了。然而其中還存在著一個

反應(yīng)中兩種氣體的體積問題。1805年，法國的蓋?呂薩克和德國的洪堡共同進

行的精確實驗表明，反應(yīng)中100體積的氧需要199.89體積的氫，即需要兒乎恰

好是200體積的氫。

這個極其簡單的體積比，引起了蓋?呂薩克的濃厚興趣。為了確認(rèn)其他許多

氣體反應(yīng)是否也存在同樣的關(guān)系，他做了進一步研究。他親自重新作了實驗，并

計算了他人實驗的結(jié)果，終于使他發(fā)現(xiàn)了氣體反應(yīng)體積的定律：在氣態(tài)物質(zhì)的反

應(yīng)中其體積總保持著簡單整數(shù)比。如果反應(yīng)后的產(chǎn)物是氣體，其體積也保持著簡

單整數(shù)比。當(dāng)然，不用說這些體積都是在同溫同壓的條件下進行比較的。

有關(guān)這一定律的重要實驗例證如下：

1.氧+氫=水

100體積200體積（在以水蒸氣狀態(tài)存在時

測其體積恰是200體積）

2.氯化氫+氨=氯化鍍

100體積100體積固體

3.亞硫酸氣+氧=硫酸酎

200體積100體積200體積

4.氧化碳+氧=碳酸氣

200體積100體積200體積

5.氮*氫=氨

100體積300體積200體積

這是根據(jù)貝托雷(Berthollet)的實驗(1785年)

6.氮+氧

200體積100體積氧化二氮（200體積）

100體積100體積一一氧化氮（200體積）

100體積200體積一一氧化氮（200體積）

這是根據(jù)戴維（Humphrydavy）的實驗。

可以看出，不論在任何氣體之間進行相互作用，都保持著這種簡單的體積比。

這不能不使人感到有些不可思議。無疑其中是存在什么重要的原因。如果從簡單

比例來說，就很容易使人聯(lián)想到道爾頓原子學(xué)說的內(nèi)容。道爾頓曾經(jīng)說過，元素

和元素相化合時，原子數(shù)的比例總是保持著簡單的比例如1：1或1：2等。

當(dāng)把這些想法綜合起來加以考慮時就可以產(chǎn)生一個看法：任何氣體在相同題

記中都含有相同數(shù)目的原子，即所有氣體的原子密度都相同的。如果把這個想法

同過去發(fā)現(xiàn)的氣體定律如所有氣體都同樣的受著壓力的影響（波義爾定律，1662

年）所有氣體隨溫度的升高或降低所產(chǎn)生的膨脹或收縮都是相同的（蓋?呂薩克

定律,，1802年）等加以對照時，就越發(fā)覺得這是一個正確的假說了。這就是當(dāng)

時在蓋?呂薩克的腦海中所浮現(xiàn)出來的想法。

當(dāng)時，人們曾經(jīng)認(rèn)為這是一個很有希望的假說。

但是，當(dāng)再作較深入一步的考慮時，就發(fā)現(xiàn)它是并不正確的。

因為，如果這個假說是真實的活，那么在氧和氫化合成水蒸氣時，1個體的

氧相當(dāng)于含有1個氧原子，則2個體積的氫就相當(dāng)于含有2個氫原子，所生成的

2個體積的水蒸氣就相當(dāng)于含有2個水的復(fù)雜原子。這樣，1個水的復(fù)雜原子也

就必然是由1個氫原子和半個氧原子所構(gòu)成的。半個氧原子?。吭幽芊至殉蓛?/p>

半？這正同原子學(xué)說相違背，而且這在化學(xué)反應(yīng)中也本來是不可能的事。

事實上，還不僅限于這種反應(yīng)。?般說來，凡是1個體積的氣體元素能夠生

成1個體積以上的氣體產(chǎn)物時，就總會碰到這種同樣的矛盾。因此，盡管這一假

說看來似有道理，但是由于和原子學(xué)說發(fā)生了矛盾，就不能被采用了。如果要想

使這一假說有效，就勢必要把原子學(xué)說陷于被徹底修正的困境。

這個矛盾是由道爾頓提出來的。實際上，道爾頓在建立原子學(xué)說期間自己就

曾提出過這個假說，自己就發(fā)現(xiàn)了矛盾，然后自己又放棄了這個假說。而這同樣

一個假說，如前所述，卻又在蓋?呂薩克的腦海中浮現(xiàn)出來。這個假說能否生效,

原子學(xué)說能否被修正？如果要修正原子學(xué)說，道爾頓當(dāng)然是堅決拒絕的。出乎意

料的是，對于這一矛盾的巧妙解決，確實來自意大利的物理學(xué)家之手。這就是阿

佛加德羅提出的分子假說。

二、阿佛加德羅的分子假說

道爾頓對于復(fù)雜原子應(yīng)當(dāng)說是略欠考慮的。然而阿佛加德羅卻能第一個深入

認(rèn)識到了它的意義。阿佛加德羅雖然還沒有使用過“分子”這一-名稱（他把道爾

頓所說的"Compoundatom”即復(fù)雜原子"，稱之為"integralatom”即復(fù)合原子）,

然而他卻已經(jīng)意識到了這是一種同我們今天所說的分子具有同樣意義的微粒。'

這樣，他就可以仍然維持道爾頓的原子學(xué)說兒乎不變，而只要把蓋呂薩德的假說

稍作改動就可以，即成為如下的敘述：”所有氣體在相同體積中都含有相同數(shù)目

的分子”。這里雖然僅僅訂正了一個字，然而卻能使一切矛盾都迎刃而解了。過

去，由于蓋呂薩克說是相同數(shù)目的原子，從而就會碰到原子被分割的矛盾?，F(xiàn)在,

阿佛加德羅說是相同數(shù)目的分子，而分子的被分割所當(dāng)然的，只是分割了原子而

Bo

例如，在氧和氫生成水蒸氣的反應(yīng)中，如果1個體積的氧氣含有1個分子的

氧，2個體積的氫氣含有2個分子的氫，則就可以生成2個體積的水蒸氣，即2

個分子的水。這樣，1個分子的水就含有相當(dāng)于是1個分子的氫和半個分子氧的

重量。半個分子樣！這就不必?fù)?dān)心了。因為只要把1個分子的氧看做是由2個原

子組成的就可以，即在1個水分子中是含有1個氧原子。

運用這種觀點來解釋氣體反應(yīng)體積的關(guān)系時就不會再碰到任何矛盾。

除了前數(shù)的6個例子以外，還有相對于氫氣和氯氣的反應(yīng)，當(dāng)各用1個體積

作用時，就可以知道是能夠生成2個體積的氯化氫，從而也能得到很好地說明。

但是在這種情況下，也要有像對氧分子一樣的假定，即也應(yīng)假定氫和氯的分子是

由2個原子構(gòu)成的。過去曾經(jīng)有一個時期認(rèn)為所有單質(zhì)的分子都是由兩個原子構(gòu)

成的，后來才知道這是一種誤解。因為單質(zhì)并非是只限于是兩個原子構(gòu)成的。

根據(jù)阿佛加德羅的這一新假說，就能測定出所有氣態(tài)物質(zhì)分子的重量。當(dāng)然

這是指相對的重量。在相同體積的氣態(tài)物質(zhì)中，由于所含的分子數(shù)目都相同，所

以兩種相同體積氣態(tài)物質(zhì)的重量比或所求出的密度比，中，也就是兩種物質(zhì)分子

的重量比。如果選擇最輕的氣體氫氣作為標(biāo)準(zhǔn)，以氫的原子量作為1,則氫的分

子量即為2。這樣，根據(jù)所測出的任一氣體對氫氣的比重就可以出許多種氣體的

分子量了。

氧分子32水分子18

氮分子28氯化氫36.5

氯分子71氨分子17

（阿佛加德羅求出的數(shù)據(jù)多少有些誤差）

氫是作為單質(zhì)氫參加反應(yīng)，并不是以氫的原子直接作用，而是以氫的分子作

用的。氧作為單質(zhì)氧所參加的反應(yīng)，也是以氧的分子作用的。這樣，就必須改變

道爾頓對于一-般化學(xué)反應(yīng)的說明方式。同樣，也就需要根據(jù)新的觀點修正道爾頓

對于化合物結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。過去，道爾頓認(rèn)為水是由氧和氫的各1個原子構(gòu)成的。

但是根據(jù)阿佛加德羅的觀點卻認(rèn)為是由氧的1個原子和氫的2個原子構(gòu)成的。隨

著這一組成的改變，元素的原子量也就要相應(yīng)的改變。已知水是由1克氫和8克

氧化合而成，道爾頓認(rèn)為這些重量就分別是它們各1個原子的重量。若氫的原子

量為1，則氧的原子量就為8(如按歷史上的一般說法，道爾頓曾認(rèn)為是7。如

前所述，這是由于實驗的誤差造成的)但是，現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到1克和8克分別是

相當(dāng)于有2個氫原子和1和氧原子構(gòu)成時的重量，所以若氫的原子量為1,則氧

的原子量就應(yīng)為16。

此外，道爾頓認(rèn)為氨是由氮和氫的各1個原子組成的化合物。但是，從氮氣、

氫氣和氨氣之間的體積關(guān)系來看，就必須加以改正，即由氮的1個原子和氫的3

個原子結(jié)合成的。從重量上看，是1克氫對4.7克氮的關(guān)系，現(xiàn)在若氫的原子量

是1時，則氮的原子量就應(yīng)該為14o

道爾頓只認(rèn)識到原子而未考慮到分子所出現(xiàn)的謬誤，就如此般的陸續(xù)得到了

改正。止匕外，由于在原子之上又建立了分子的層次，從而使化學(xué)家的物質(zhì)觀基礎(chǔ)

也就更加鞏固，應(yīng)用的效果也更加廣泛和有效。因此，在19世紀(jì)后半葉以后，

分子學(xué)說很快就放射出光芒。由克勞修斯(Clausius)和麥克思韋(Maxwell)等人提

出的氣體運動學(xué)說，以及由范霍夫(Van，tHoff)提出的溶液理論等就進一步為之

增添了光彩。進入20世紀(jì)以后，已經(jīng)就沒有人在懷疑分子的存在了。

阿佛加德羅分子學(xué)說早在1811年就已發(fā)表。如果說在19世紀(jì)后半葉以后才

得以迅速放出光芒的話，那么在前半葉是由如何呢？它有如是一顆被埋在地下的

寶石，直到1858年經(jīng)康尼查羅(Cannizzaro)之手才重見天日。在長達50年的時

間里，本應(yīng)放出的光輝卻被遮掩了，從而地理論化學(xué)的發(fā)展只能在黑暗中摸索，

緩慢的前進。

這樣一個重要的定律，為什么長期竟未被世人所知曉呢？可能是由于阿佛加

德羅是一位物理學(xué)家，而且還素來是一位非常謙遜的學(xué)者，因而就不大為化學(xué)

界所了解。另外，也可能是由于他不大愛輕易傳播自己的學(xué)說。還有，讀過他這

篇論文之后，也還難以清楚的判別原子和分子的區(qū)別。特別是他還想不僅對于氣

體，而且對于液體和固體也要給與同樣的說明，這就越發(fā)增加了難解之處。這樣,

分子學(xué)說的重要性也就未被充分的認(rèn)識到。另外，當(dāng)時許多年輕化學(xué)家的興趣在

很大程度上都集中在其他問題上，吸引了學(xué)多優(yōu)秀化學(xué)家在進行著探索，從而削

弱了對這一方面?zhèn)€研究。這里所說的其他的興趣中心，就勢迅速發(fā)展起來的有機

化學(xué)。

道爾頓的原子學(xué)說和阿佛加德多的分子學(xué)說，本來是前后相繼問世的，然而

不幸的是后者并沒有為人們所普遍知曉。這就使物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論，或也可認(rèn)為是

化學(xué)的基礎(chǔ)理論，停滯于不完整的階段。盡管如此，僅只作為單純原子論的原子

學(xué)說，也還是在逐漸的進展著。

四、戴維

戴維（SirHumphryDavy）,1778年12月17日生于的昆沃爾的彭贊斯。與

蓋呂薩克同年，比貝采里烏斯年長一歲。這樣，就僅僅在11個月里，在英、法

和瑞典的三個國家里先后誕生了三位第一流的化學(xué)家，確實值得慶幸。

戴維的父親是位木雕師，后來務(wù)農(nóng)。在戴維16歲時逝世，母親既要照管16

歲的長子又要撫養(yǎng)教育更小的四個孩子，亡夫還遺留下130磅的欠債，對于一位

34歲的寡母來說，他所面臨的苦難是可想而知的。但是后來，孩子們的榮譽終

于對母親的辛勞給了充分的報答。

母親開辦了--間小店鋪來維持生活和努力償還債務(wù)。彭贊斯是英國西南海岸的一

個療養(yǎng)地。戴維跟母親學(xué)會了一些制作小東西的方法。就在這時，有一位長得像

法國婦女般的城市大學(xué)生（他是著名的詹姆斯瓦特之子格里高里瓦特），為了躲

避戰(zhàn)亂而來到了這座小城的。經(jīng)過他的啟發(fā)和幫助，是戴維產(chǎn)生了學(xué)習(xí)科學(xué)的興

趣。

戴維在學(xué)校畢業(yè)以后，便到彭贊斯城的一家醫(yī)生兼藥劑師的家里當(dāng)雇工，在

這里接觸和處理藥品，并能在每天早晨擠出兩小時自學(xué)化學(xué)，他自學(xué)了尼科爾森

編寫的《化學(xué)大辭典》和拉瓦錫的名著《化學(xué)基礎(chǔ)》，大大開闊了眼界，并掌握

了許多重要化學(xué)知識。他還利用藥房里的簡陋條件，依舊銅管、破煙灰缸、簡單

的玻璃器具等作為實驗儀器，作了很多化學(xué)試驗，從此就逐漸地掌握了一些化學(xué)

知識。他的迅速進步贏得了主人的同情和支持，并把他介紹到普里斯托爾的一個

私人氣體研究所里去當(dāng)助手。這時戴維是20歲。這個研究所的目的和任務(wù)是研

究幾種氣體在醫(yī)療上的應(yīng)用，同時對患者要進行臨床試驗，所以準(zhǔn)備有較為充足

的藥品和器材，學(xué)習(xí)時間也很充裕。從此開始戴維就過著幸運的日子了。戴維常

常晚上讀書到深夜。戴維制出了笑氣（一氧化二氮），觀察了他的生理作用，并

發(fā)現(xiàn)可以用為麻醉劑，就是這時的事情。戴維的才華迅速的顯示鋒芒。他的成就

得到了廣泛的傳播。1801年到倫敦的皇家研究所擔(dān)任了助理講師，翌年提升為

研究所的教授。進入皇家研究院后，有了很好的學(xué)習(xí)條件和研究環(huán)境，開展了對

于電流的研究和化學(xué)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的研究等，首先撰寫了專著《農(nóng)業(yè)化學(xué)》，并

先后發(fā)表了《關(guān)于電的某些化學(xué)作用》、《化學(xué)和工藝》等重要論文，使他逐步成

長為一代科技英才。

1807年，他成功的分離了堿金屬。1808年，正是他獻身化學(xué)的10年的年代,

戴維就已經(jīng)成為在歐洲數(shù)得上的第一流化學(xué)家了。

堿金屬的分離成功，使他成為一代名家，但從化學(xué)史來看，戴維能夠享有很高的

榮譽，并將永記史冊的是關(guān)于氯的研究。氯是在稍早些時候由舍勒發(fā)現(xiàn)的，是從

氧化氯化氫生成的，所以認(rèn)為是氯化氫的氧化物，從未認(rèn)為是一種元素。經(jīng)戴維

研究后，他認(rèn)為這一過程雖然也是一種氧化作用，但并不是把氧添加到氯化氫中，

而是要奪取了氯化氫中的氫，所以一定要剩下一種單質(zhì)。他把這種單質(zhì)命名為氯。

（1810年）。

另外，他又發(fā)現(xiàn)了氧化氯、光氣和氯化氮等氯的化合物，磷和鏢的氫化物，

還研究了金剛石的本質(zhì)，發(fā)明了弧光燈和安全燈，等等，這些成就使戴維像一顆

在天空的一角突然出新的新星，其光輝與日俱增。從