理论教育 近代化学理论时期的物质结构探索

近代化学理论时期的物质结构探索

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:1703年,德国哈雷大学的施塔尔提出了一个完整的、系统的化学燃烧学说,认为物质燃烧是因其含有“燃素”,不含燃素的物质就不能燃烧。至18世纪中期,燃素学说基本统治了整个化学领域。拉瓦锡的燃烧理论走向完善的最后一步是他通过实验辨明了水的组成,结束了长久以来普遍认为水是元素的错误认识。至此,统治近百年的燃素学说被彻底摧毁了,取而代之的是以新元素氧为核心的生机勃勃的燃烧学说。1803年,英国化学家道尔顿创立原子学说。

近代化学理论时期的物质结构探索

世界是由物质构成的,那什么是物质呢?这一问题曾经困扰了许多思想家,西方思想家也曾提出许多假想,如古希腊的泰立斯认为水是万物之母;黑拉克里特斯认为万物由火生成;亚里士多德在《发生和消灭》一书中认为热、冷、干、湿是自然界最原始的性质,把它们成对组合起来,便形成四种“元素”,即火、气、水、土,这些元素再形成各种物质。我国最早尝试回答这个问题的是商朝末年的西伯昌,他认为:“易有太极,易生两仪,两仪生四象,四象生八卦”,即用阴阳八卦来解释物质的组成。以上观点均源自经验、直觉,根本无法触及物质结构的本质。

化学历史发展进程中,英国波义耳第一次给元素指出了一个明确的定义,即“元素是构成物质的基本,它可以与其他元素相结合,形成化合物。但是,如果把元素从化合物中分离出来,它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。”波义耳还对燃烧现象的本质进行了研究,认为火是由一种实实在在的、具有质量的火微粒所组成的。1703年,德国哈雷大学的施塔尔提出了一个完整的、系统的化学燃烧学说,认为物质燃烧是因其含有“燃素”,不含燃素的物质就不能燃烧。燃烧时燃素从物体中移走,此后物体就不可再燃烧。按照他的理论,一切化学变化,乃至物质的化学性质、颜色、气味的改变都可归因于物体释放或吸收燃素的过程。至18世纪中期,燃素学说基本统治了整个化学领域。彻底颠覆燃素学说的当属法国化学大师拉瓦锡。他特别注重“量”的概念,他在密封的曲颈瓶中焙烧锡和铅,通过天平对金属燃烧前后的质量进行对比,发现燃烧后物体的质量增加了。他还称量了密封后的曲颈瓶在加热前后的质量,发现质量无变化。最后,他又打开瓶子,发现有一股空气冲进瓶中,曲颈瓶增加的质量恰巧等于金属变为煅灰所增加的质量,表明煅灰是金属与空气结合的产物。拉瓦锡又制取了所谓的“纯粹空气”——氧气,并认识到这种气体不仅助燃还有助于呼吸。拉瓦锡的燃烧理论走向完善的最后一步是他通过实验辨明了水的组成,结束了长久以来普遍认为水是元素的错误认识。至此,统治近百年的燃素学说被彻底摧毁了,取而代之的是以新元素氧为核心的生机勃勃的燃烧学说。1803年,英国化学家道尔顿创立原子学说。原子学说的主要内容有三点:①一切元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成的,这种微粒称为原子;②同一种元素的原子的性质和质量都相同,不同元素的原子的性质和质量不同;③一定数目的两种不同元素化合以后,便形成化合物。后来又发现了三个关于化合量的定律,即普罗斯特定比定律、道尔顿倍比定律和盖·吕萨克气体反应体积定律。在此基础上还发展了阿伏伽德罗分子学说,即许多物质往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式存在,例如氧气是由两个氧原子组成的氧分子,而化合物实际上都是分子。至此,化学由宏观认识正式进入到微观认识的层次,从而使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。(www.daowen.com)

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