初中化學化學家化學元素符號的首倡者貝采里烏斯

Page1化學元素符號的首倡者貝采里烏斯

貝采里烏斯

(公元1779～1848)瓊斯·雅可比·貝采里烏斯1779年8月20日誕生在瑞典南部的一個名為威菲松達的小鄉(xiāng)村里。他在發(fā)展化學中作出了重要貢獻，他接受并發(fā)展了道爾頓原子論，他以氧作標準測定了40多種元素的原子量，他第一次采納現(xiàn)代元素符號并公布了當時已知元素的原子量表，他發(fā)覺和首次制取了硅、銑、硒等好兒種元素，他首先運用“有機化學”概念；他是“電化二元論”的提出者。他發(fā)覺了“同分異構”現(xiàn)象并首先提出了“催化”概念。他的卓著成果，使他成為19世紀的一位赫赫出名的化學權威。

貝采里烏斯出身貧寒，自幼在逆境中生活與成長。其父是一位小學校長，在他出世不久，父親就故去了。孤兒寡母生活艱難，母親帶著他改嫁了。后來，母親與繼父又生了一個小弟弟，取名斯文，時隔不久，一生坎坷的母親又與世長辭。母親死后，繼父對這兩個年幼的兒子毫不關切。因此，這一對異父同母的小兄弟事實上成了流浪兒。俗話說：寒門生貴子。貝采里烏斯從小就聰慧過人，他沒有上學的優(yōu)越條件，卻能堅持刻苦自學。成年以后，他和弟弟一起來到了烏普薩拉，他們一邊干活謀生，一邊堅持自學。他曾到醫(yī)院里去給醫(yī)生當助手，還給人補過課。節(jié)衣縮食、勤儉生活使他積蓄下了點錢。利用這點錢他進入烏普薩拉高校讀書。在高校里他學的是醫(yī)學專業(yè)，但在學習中對化學產生了特殊的愛好。他有意地結識了該高校的聞名化學家約翰·阿夫采利烏斯教授。貝采里烏斯劇烈的求知欲和刻苦奮進的精神，深深地感動了這位名教授。他破例允許這名寒門弟子在試驗室里自由地做各種化學試驗。貝采里烏斯充分地利用老師供應的這一優(yōu)越條件，不僅做了電流對動物的作用的奇異試驗，還重點地分析了礦泉水。他的工作受到教授的細心指導和熱忱幫助。在此幾年前，他在醫(yī)院里擔當醫(yī)生助手時，曾對礦泉水做過一些探討。如今，在教授的指引下，貝采里烏斯首先想把過去的那些分析結果重新通過試驗檢驗一次，并盡量地加以完善。再從理論上加以概括，提出自己的見解，寫成論文，用以攻取博士學位于1302年，他得償所愿，以他對礦泉水的精彩探討榮獲了醫(yī)學博士學位。時隔不久，他到首都斯德哥爾摩當了外科醫(yī)學學校的一名一般助教，但這是一個沒有工資酬勞的職務。固為依據(jù)當時瑞典流行的制度，助教須要工作上幾年以后，校方認為能夠一心一意地工作時，方能得到一個有酬勞的空缺職務。為了維持生活和接著從事科學探討，貝采里烏斯被介紹到一個大礦場主希津格爾家。他住在這里，同具有旺盛求知欲的希津格爾先生一起從事探討工作。他們對礦物進行化學分析，還探討一些感愛好的化學理論問題。在希津格爾先生住宅的底層，設有專用的試驗室，它的規(guī)模不大，但設備俱全，無奇不有。這期間，貝采里烏斯在探討中首次發(fā)覺了金屬鈰。直到1806年5月，他被任命為化學講師，生活費用才算有了保障，在27歲的時候給束了那段漂泊不定的生活。減輕了生活壓力和精神負擔，貝采里烏斯精力更加充足。每天除了在試驗室驚慌地工作外，他還抽空編寫了《生理化學》教科書。

為了探討和著書立說，貝采里烏斯查閱了大量的化學資料。在查看文獻時，他閱讀了英國化學家道爾頓的一些論文，其內容主要是關于原子論和為確定原子量而做的一些初步試驗等。他擁護原子淪，認為道爾頓的思想有著巨大的發(fā)展前途。他成了道爾頓的忠實信徒，但又覺得包括道爾頓在內的很多人，在文章中所引用的材料是不充分的。他認為應當進行更深化的測定工作，以求得各種元素原子量的真實值。

1807年，貝采里烏斯被任命為斯德哥爾摩高校教授。一年后又當選為瑞典科學院院士。1810年，他還擔當了卡羅林外科醫(yī)學院的化學與制藥學教研室主任。從今，他連續(xù)進行了20年的原子量探討工作。在1810～1830年間，貝采里烏首先把很多科學家的探討成果做了比較，確認水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成的，測得氧的原子量是16。隨后他又以氧作標準來測定其它元素的原子量，從而使原子量的測定工作大大地簡化了。他對當時已知40多種元素的2千多種單質或化合物進行了分析克服重重困難，最終取得了驚人的成果。1814年，他發(fā)表了第一個原子量表。1818年：貝采里烏斯所分析的數(shù)據(jù)更加豐富，更加精確，其次個原子量表內已列入47種元素。只是由于計算原則未變，使某些元素的原子量較實際值高了一倍到幾倍。1826年，他發(fā)表的第三個原子量表、已全部完成了元素原子量的測定工作。除個別元素（如銀、鉀和鈉）的原子量以外，幾乎與現(xiàn)代值一樣。到1830時，貝采里烏斯已重新列出一張原子量表，表上的原子量與現(xiàn)在所用的就完全相同了。

貝采里烏斯在化學領域中影響最大的，是他首先提倡以元素符號來代表各種化學元素。他提出，用化學元素的拉丁文名表示元素。假如第一個字母相同，就用前兩個字母加以區(qū)分。例如：Na與Ne、Ca與Cd、Au與A1……等。這就是始終沿用至今的化學元素符號系統(tǒng)。他的元素符號系統(tǒng)，公開發(fā)表在1813年由湯姆遜主編的《哲學年鑒》上。一年以后，在同一刊物上，他又撰文論述了化學式的書寫規(guī)則。他把各種原子的數(shù)目以數(shù)字標在元素符號的右上角。例如CO2、SO2、H20……等等。貝采里烏斯關于元素符號及化學式的表示方法，遠比道爾頓等人以往用小圓圈表示的方法簡便、明確，因此，很快地就被科學界接受了。

關于化學親合力的探討，使貝采里烏斯建立起電化二元論的學說，貝采里烏斯旱年對電解過程做過細致考察，特殊是電解槽兩極的電荷相反，電荷之間的吸引和排斥給他留下了深刻印象，促使他決心應用電學的上述觀點來分析化合物組戌和化學反應的機理。經(jīng)過更多的試驗考察后，他于1811年，從電學的角度動身，提出一個被認為更合理的化學親合力理論，即他的電化二元論。他依據(jù)電學中的二元性和試驗證明的鹽能被電流分解為堿和酸的事實，把酸堿的概念與電的極性聯(lián)系起來，認為堿是由金屬的氧化物形成，它帶陽電：非金屬的氧化物帶陰電，能形成酸，在這兩種氧化物之間，也有引力在起作用，相互作用的結果形成鹽。例如氧化鈣帶陽電，二氧化碳帶陰電，二者相互作用時形成碳酸鈣。然后他又將這種極性推廣到元素上面，他設想，每個原子都帶有正負兩種電荷，氧是負電性最強的元素，鉀是正電性最強的元素，其它元素按其負電性（或正電性）的強弱介于二者之間。元素間之所以能相互作用，是由于它們帶相反電荷相互吸引。例如負電性最強的元素氧被其它元素所吸引，從而同它們化合。但是，這樣形成的氧化物卻不是中性的，它們也帶電。因為不等量的電荷是無法完全中和的。因此，如前所述，金屬的氧化物帶陽電，非金屬的氧化物帶陰電。依據(jù)貝采里烏斯的假定，物質粒子總是帶電荷的，即使化合以后仍帶電荷，物質相互作用的親合力就是電的吸引力。把電看作是物質粒子的本性，這種相識比戴維只停留在表象的相識深刻得多。貝采里烏斯把物質的化學性和電性都統(tǒng)一在同一的物質屬性內，通過物質的電性改變來相識物質的化學改變，把這兩種改變有機地聯(lián)系起來，這是對化學物質、對化學過程的相識的一個重要的思想發(fā)展。

電化二元論基本符合電解的實際過程，又對使鹽類結合、酸堿中和作用的親合力概念作了較滿足的說明。這個理論簡潔明白，能說明很多化學現(xiàn)象，化學家們極易理解它。所以這一理論很快成為贏得絕大多數(shù)化學家贊同的流行理論。后來，隨著有機化學的發(fā)展，特殊是在探討取代反應中，電化二元論才逐步地顯露出它本身的缺陷，受到了人們的指責，代之出現(xiàn)了新的學說。

貝采里烏斯是當時最聞名的分析化學家之一。他在測定原子量時，把很多新的分析方法、新試劑和新儀器設備引進分析化學中來，使定量分析的精確度空前提高。他對各種分析操作進行過細致的探討與改進。例如他曾指出，漏斗的錐角60度時過濾速度最快，而且濾紙不能高出漏斗，否則溶劑在濾紙邊緣會很快蒸發(fā)，使沉淀難以洗凈。貝采里烏斯對礦物學做過長期系統(tǒng)的探討。他在對礦物進行定量的全分析時，發(fā)覺其中大部分是“硅質”（硅石）。硅質與其他金屬的氧化物緒合成化合物，就是礦物的主要成分。貝采里烏斯把含有這種化合物的礦物，取名為“硅酸鹽”。并對各種硅酸按其組成做了分類，這種分類沿用至今。1814年他發(fā)表了關于礦物新的純化學分類法的論文，引起學術界極大重視，馬上被譯為英文和德文。同時在礦物探討中，他還發(fā)覺過一些新元素。例如1803年發(fā)覺鈰；1817年發(fā)覺了硒；1828年發(fā)覺釷。另外還發(fā)覺了硅、鈁、鉭、鍺等等。

貝采里烏斯還是開創(chuàng)有機化學探討領域的杰出化學家。1814年貝采里烏斯通過精確的試驗證明，有機物也遵守定組成定律。這就起先了對有機物的深化探討。他最早引用了“有機化學”概念。但由于當時科學條件限制，有機化學探討的對象只能是從自然動植物有機體中提取的有機物，即只能從有機物制造有機物。這給了人們一種錯覺，好像有機物均屬“有朝氣之物”或“有生命之物”，并只有在一種非物質的“生命力”的作用下才能形成，而不能在試驗室里用化學方法合成。明顯，這種“生命力論”及貝采里烏斯的電化二元論，都束縛了有機化學的發(fā)展。但是，當1828年維勒人工合成尿素之后，貝采里烏斯受到極大啟發(fā)，他想到自己也曾發(fā)覺過雷酸銀和氰酸銀，這是兩種組成相同而性質不同的物質，當時誤認是由于試驗誤差造成的。在維勒之后，他發(fā)覺酒石酸和葡萄酸也有類似狀況，于是他認為必需提出一個新概念。他說：“我建議把相同組成而不同性質的物質稱為‘同分異構’的物質”。同分異構現(xiàn)象的發(fā)覺以及從理論上的闡明，是在物質組成和緒構理論發(fā)展中邁出的重要一步，它起先了分子結構問題的探討，促進了有機化學的發(fā)展。

貝采里烏斯還是一位宏大的化學教化家。他非常重視化學人才的培育。他曾編著化學教科書共三卷，于1816年初版后不久，即被譯成法文和德文。在貝采里烏斯生前，該書在瑞典曾印行過五版。它是一部最完整、最系統(tǒng)和最通俗的化學教科書。在長達30多年間，成千上萬的青年化學家們都讀過該書。貝采里烏斯以其廣博的學問和正確評價試驗數(shù)據(jù)的洞察力吸引著科學家們。他總是不斷地改造舊方法，創(chuàng)建新方法，并且毫不隱瞞地把自己的全部成就都寫迸教科書里，給青年學者們鋪成了前進的坦途。維勒等一大批化學家都曾師承于貝采里烏斯，他是當時國際上公認的化學權威之一。

貝采里烏斯畢生用心致力于科學事業(yè)，他56歲才初婚。他的妻子約翰娜當時年僅24歲，是瑞典國務大臣波皮烏斯的一位千金，婚前貝采里烏斯被授于男爵爵位，結婚時，他們實行了豪華的婚禮。政府官員、科學家、社會名流以及他的學生們都來向他們表示慶賀?；楹?，貝采里烏斯接著埋頭于科研工作。他一邊在高校里講課，一邊呆在試驗室工作，并抽空編寫《年度述評》1836年，他還在《物理學與化學年鑒