原子分子學(xué)說(shuō)的歷史淵源

1、原子分子學(xué)說(shuō)的歷史淵源在古代，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們從同自然界作斗爭(zhēng)的實(shí)踐活動(dòng)中，積累起大量的感性經(jīng)驗(yàn)，并把它們歸納總結(jié)成早期的自然知識(shí)，在實(shí)踐中進(jìn)一步完善發(fā)展。這其中就有關(guān)于物質(zhì)組成及其變化的早期知識(shí)，古人特別是那時(shí)候的思想家就物質(zhì)是由什么組成的問(wèn)題提出了各種猜想。 我國(guó)古代唯物論者認(rèn)為萬(wàn)物是由金、木、水、火、土五行組成。也有人認(rèn)為萬(wàn)物由氣組成。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)的公孫龍、惠施等人還推測(cè)了物質(zhì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題。公孫龍認(rèn)為物質(zhì)無(wú)限可分，而惠施和墨家學(xué)者認(rèn)為物質(zhì)有一個(gè)最小單位。古印度遮縛迦派思想家提出萬(wàn)物由地、水、火、風(fēng)四大元素配合形成，認(rèn)為“生命產(chǎn)生于物質(zhì)”。他們也認(rèn)為四大元素都有一個(gè)最小的單位“原子”。古希臘

2、思想家亞里士多德則認(rèn)為萬(wàn)物同土、水、氣、火四元素組成，而四元素是由四原性即干、濕、冷、熱以不同比例組合而成。如干、熱組合成火。這個(gè)觀點(diǎn)既有唯物論的一面，也有唯心論的一面。 在亞里士多德以前，古希臘哲學(xué)家德謨克利特（公元前460370）和他的老師留基帕天才地構(gòu)想：“宇宙的要素是原子和虛空，其他一切都只是想象中的東西原子是沒(méi)有性質(zhì)的各式各樣的小物體，而虛空則是一些空的地方，使原子在其中不斷上下運(yùn)動(dòng)這樣原子就生成其他一些復(fù)雜物體，還有我們的身體，我們的狀態(tài)，我們的感覺(jué)?！边@與現(xiàn)代的原子論十分相似，不過(guò)不夠具體。“原子”一詞就來(lái)源于希臘語(yǔ)，意為不可分割的。德謨克利特是一位古代最敏銳最有名的思想家，可惜

3、他的原子假說(shuō)在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)太超前了，沒(méi)有辦法用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。由于德謨克利特的原子假說(shuō)具有明顯的唯物性和革命性，受到了唯心論者的強(qiáng)烈抨擊，古希臘著名學(xué)才柏拉圖和亞里斯多德同樣反對(duì)這一學(xué)說(shuō)。古代原子論在宗教勢(shì)力強(qiáng)大的當(dāng)時(shí)和以后的世紀(jì)，都遭到各種宗教團(tuán)體的迫害，一直沒(méi)得到廣泛支持。后世的先進(jìn)思想家如伽桑狄、牛頓等人也經(jīng)?；氐皆诱撋蟻?lái)，但直至近兩千年后，道爾頓才使原子論重放光華。 亞里士多德的元素學(xué)說(shuō)在歐洲產(chǎn)生很大影響。中古時(shí)期的煉金術(shù)就是以“四元素”、“四原性”說(shuō)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。煉金術(shù)士認(rèn)為所有金屬都是由幾種簡(jiǎn)單要素（如硫、汞，后來(lái)又有人加上鹽）結(jié)合而成，他們希望通過(guò)一定的操作手段，加上某些藥品，把硫

4、、汞等混合煉制成黃金。長(zhǎng)達(dá)數(shù)世紀(jì)的實(shí)踐活動(dòng)證明了這一理論的虛妄，煉金術(shù)最終歸于幻滅。中國(guó)的煉丹術(shù)，阿拉伯的煉金術(shù)也遭到同樣的命運(yùn)。但在這些實(shí)踐活動(dòng)中，人們積累了許多零散的化學(xué)知識(shí)，發(fā)明了一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器具和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。同時(shí)期的歐洲醫(yī)藥化學(xué)也由于對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)（他們認(rèn)為物質(zhì)本原是硫、汞、鹽等元素，后期有些醫(yī)藥化學(xué)家認(rèn)為是水和空氣二要素）認(rèn)識(shí)的錯(cuò)誤，發(fā)展十分緩慢，但也積累了豐富的化學(xué)知識(shí)和資料。 17世紀(jì)中葉，資產(chǎn)階級(jí)民主革命在歐洲幾個(gè)主要國(guó)家獲得勝利，工業(yè)生產(chǎn)蓬勃發(fā)展起來(lái)，科學(xué)技術(shù)飛速進(jìn)步，眾多的新事物、新現(xiàn)象不斷出現(xiàn)，以亞里士多德的思想為基礎(chǔ)的經(jīng)院哲學(xué)無(wú)法解釋這些新事物，于是，一系列新科學(xué)學(xué)說(shuō)紛紛出

5、現(xiàn)，英國(guó)科學(xué)家波義耳總結(jié)了前人的研究，深入分析了新的現(xiàn)象，以充分的事實(shí)證明了亞里士多德的“四元素”說(shuō)和當(dāng)時(shí)醫(yī)藥化學(xué)家的“三要素”（指硫、汞、鹽）說(shuō)的錯(cuò)誤。比如金屬煅燒后形成的灰渣往往比金屬本身重，說(shuō)明金屬形成的灰渣不是金屬分解出“火”之后留下的“土”元素，因?yàn)楣嫒绱说脑?，灰渣的重量必定小于金屬，金屬灰渣?shí)際是比金屬更復(fù)雜的物質(zhì)。又如黃金無(wú)論如何用火燒都不會(huì)分解，更不會(huì)產(chǎn)生出“三要素”來(lái)。在此基礎(chǔ)上，波義耳提出了正確的化學(xué)元素概念。他說(shuō)：“我指的元素應(yīng)當(dāng)是某些不由任何其他物質(zhì)所構(gòu)成的原始的和簡(jiǎn)單的物質(zhì)或完全純凈的物質(zhì)”，“是具有一定確定的、實(shí)在的、可覺(jué)察到的實(shí)物，他們應(yīng)該是一般化學(xué)方法不能再分

6、解為更簡(jiǎn)單的某些實(shí)物”。波義耳的元素在今天看來(lái)實(shí)際上是單質(zhì)。 波義耳的化學(xué)元素概念的提出，使化學(xué)成為一門(mén)科學(xué)，是化學(xué)發(fā)展的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。但在當(dāng)時(shí)卻被大多數(shù)人拒絕接受，人們固執(zhí)地堅(jiān)持傳統(tǒng)的元素觀點(diǎn)，還是認(rèn)為“火”等四元素存在，認(rèn)為“火”是由微粒構(gòu)成，當(dāng)它們單獨(dú)聚集在一起時(shí)，就是火焰，而同其他元素結(jié)合可以生成化合物。這就是歷史上的“燃素說(shuō)”。 一個(gè)世紀(jì)過(guò)去了，人們已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了碳酸氣（二氧化碳）、氫氣、氧氣、氮?dú)?、氯等重要單質(zhì)，先進(jìn)的化學(xué)家已經(jīng)不相信“燃素說(shuō)”，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫給予了“燃素說(shuō)”致命的一擊。拉瓦錫是第一個(gè)全面研究燃燒現(xiàn)象的人，他從汞煅灰中分解出了助燃、助呼吸的氧氣，而氧氣又可以與汞

7、結(jié)合生成汞煅灰，證明了“火”元素根本不存在。他以充分詳實(shí)的例證說(shuō)明燃燒是物質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生作用，物質(zhì)燃燒時(shí)氧氣被吸收。之后不久水的合成與分解試驗(yàn)也獲得成功，“燃素說(shuō)”被人們?nèi)舆M(jìn)了歷史的垃圾堆，波義耳的化學(xué)元素概念被人們重視起來(lái)，人們明確接受了它。 拉瓦錫的燃燒理論使化學(xué)研究走上正軌。 隨著“燃素說(shuō)”灰飛煙滅，波義耳的化學(xué)元素概念深入人心，從18世紀(jì)末以來(lái)，人人開(kāi)始關(guān)心化合物的結(jié)構(gòu)和元素之間的結(jié)合力的問(wèn)題，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)由定性分析轉(zhuǎn)向定量研究，數(shù)學(xué)方法在化學(xué)上得到廣泛應(yīng)用。人們很快就取得了驚人的成就，物質(zhì)不滅定律被明確提出，幾個(gè)化學(xué)基本定律也相繼發(fā)現(xiàn)。 人們，特別是唯物論者早就覺(jué)察到，物質(zhì)

8、在發(fā)生變化的前后，其總量并沒(méi)有改變，物質(zhì)既不會(huì)增多，也不會(huì)減少，但可以相互轉(zhuǎn)化。俄國(guó)的科學(xué)家羅蒙諾索夫早已清楚地表述了這一思想，可惜他的著作在西方鮮為人知。拉瓦錫在歐洲首先闡述了物質(zhì)不滅定律，并說(shuō)明了它在化學(xué)中的應(yīng)用。他說(shuō)：“無(wú)論是人工的或是自然的作用都沒(méi)有創(chuàng)造出什么東西，物質(zhì)在每一化學(xué)反應(yīng)前的數(shù)量等于反應(yīng)后的數(shù)量，這可以算是一個(gè)公理?！彼谡撌鎏亲兂删凭陌l(fā)酵作用時(shí)，寫(xiě)道：“葡萄汁=碳酸+酒精”，這是現(xiàn)代化學(xué)方程式的雛形。物質(zhì)不滅定律的確立是其它量化定律的起點(diǎn)。 德國(guó)數(shù)學(xué)家兼化學(xué)家里希特對(duì)酸堿反應(yīng)生成鹽的研究取得了重要成果。1791年他明確提出，化合物都有確定的組成，確定量的一種元素必然需要

9、另一種元素以一定量來(lái)結(jié)合，化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物間有定量關(guān)系。其實(shí)早在上個(gè)世紀(jì)，醫(yī)藥化學(xué)家們就理解了鹽的組成，知道鹽可以有酸和堿化合而成，認(rèn)為鹽的組成中含有一種酸和一種堿。但限于當(dāng)時(shí)條件，人們沒(méi)有能確定酸堿中和反應(yīng)時(shí)的定量關(guān)系和規(guī)律。里希特把燒堿、蘇打、石灰、氧化鎂、氧化鋁等等許多顯堿性的物質(zhì)各取1000份，與硫酸、鹽酸、硝酸的“飽和”液反應(yīng)，得出完全中和成鹽時(shí)相應(yīng)的酸的量，并把它們對(duì)應(yīng)列成一個(gè)表。這個(gè)表被其他化學(xué)家不斷補(bǔ)充修正。 里希特還進(jìn)一步說(shuō)明：“如果兩種中性鹽溶液彼此混合在一起，在它們之間若發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)，那么所生成的產(chǎn)物也無(wú)例外地必然是中性的。這一現(xiàn)象的基礎(chǔ)是各種元素彼此之間必然有確定的

10、酸或堿的容量關(guān)系”這就是說(shuō)，如果ab和cd能反應(yīng)生成ad，則必然相應(yīng)生成bc來(lái)，測(cè)出ab和cd的成分，也就能計(jì)算出bc的成分。里希特已具有了定比定律的思想：各種元素在一種化合物中的比例不變，兩個(gè)元素形成的任何化合物都有一個(gè)重量比。 但里希特的著作表述繁復(fù)，過(guò)份偏重?cái)?shù)學(xué)，不大尊重客觀事實(shí)，總想用他測(cè)得的數(shù)據(jù)推導(dǎo)出難以成立的有關(guān)反應(yīng)物質(zhì)間的數(shù)學(xué)關(guān)系。結(jié)果他的著作不太受人歡迎，也沒(méi)有產(chǎn)生多大影響。 與此同時(shí)，法國(guó)藥劑師普羅斯對(duì)反應(yīng)物之間的定量關(guān)系作了更系統(tǒng)、精密的研究。在1799年，他把天然的碳酸銅和人工合成的碳酸銅進(jìn)行成分分析，證明二者組成成份及其比例相一致。這說(shuō)明物質(zhì)中的成份是固定不變的，從而以

11、實(shí)驗(yàn)證明了定比定律。他明確地說(shuō)：“兩種或兩種以上元素相化合生成某一化合物時(shí)，其重量之比是天然一定的，人力不能增減”。此后他用九年時(shí)間提純和分析各種化合物，以求完全驗(yàn)證這一定律。但當(dāng)時(shí)許多化學(xué)家的實(shí)驗(yàn)技術(shù)不很精密，數(shù)據(jù)常有出入，對(duì)這一定律表示懷疑。法國(guó)著名化學(xué)家柏托雷就堅(jiān)決反對(duì)普羅斯，他認(rèn)為兩個(gè)物質(zhì)之間可以以一切比例化合，并且物質(zhì)質(zhì)量的相對(duì)多少，在反應(yīng)時(shí)對(duì)化合物的組成有重要影響，化合物組成可變化無(wú)窮。直至1808年，普羅斯的意見(jiàn)占了優(yōu)勢(shì)，化學(xué)家們大都贊同定比定律。但他們?cè)趻仐壈赝欣子^點(diǎn)時(shí)也同時(shí)摒棄了其正確合理的一點(diǎn)。直到半個(gè)世紀(jì)后，人們才認(rèn)識(shí)到柏托雷的學(xué)說(shuō)中含有化學(xué)平衡的思想。到1860年，比利

12、時(shí)化學(xué)家斯達(dá)用靈敏度達(dá)0.03毫克的天平進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，把各種方法制取的銀按同等重量分別溶解，再用氯化鈉沉淀出氯化銀，他測(cè)得各個(gè)氯化鈉的用量，發(fā)現(xiàn)它們各個(gè)的數(shù)值相對(duì)于它們平均值誤差不超過(guò)0.002%，由此人們斷定定比定律極為準(zhǔn)確。 在普羅斯論證定比定律的時(shí)候，法國(guó)化學(xué)家費(fèi)歇爾領(lǐng)悟到里希特的表的化學(xué)意義，他對(duì)前人的研究成果加以整理和重新測(cè)定，于1802年得出一個(gè)精確的反應(yīng)物量的對(duì)應(yīng)表?，F(xiàn)將此表摘錄如下： 堿類(lèi)酸類(lèi) 氧化鋁525 氟酸427 氧化鎂615 碳酸577 石灰793 鹽酸712 鈉堿859 硫酸 1000 鉀堿1605硝酸 1405 氧化鋇2222草酸755 蟻酸988 醋酸1480 酒

13、石酸1694 此表中數(shù)字都是重量，單位一致。這個(gè)表的意義在于它表明了：右豎行中每種酸按其后面數(shù)字的量可以與左豎行每種酸按其后面數(shù)字的量完全中和，如525份氧化鋁與1000份硫酸完全中和為中性鹽（即硫酸鋁），793份石灰與755份草酸中和成中性鹽草酸鈣。這就是說(shuō)不同化合物之間若發(fā)生反應(yīng)也存在比例關(guān)系，這是后來(lái)才命名的當(dāng)量定律，也是道爾頓作為其原子學(xué)說(shuō)的重要依據(jù)。 定比定律和當(dāng)量定律是對(duì)道爾頓原子學(xué)說(shuō)的有力支持，道爾頓以原子學(xué)說(shuō)解釋了它們，并推導(dǎo)出倍比定律。當(dāng)原子學(xué)說(shuō)得到承認(rèn)時(shí)，這幾個(gè)定律也毫無(wú)疑義地舉世公認(rèn)了。 道爾頓（17661844）是個(gè)英國(guó)中學(xué)教師，出身于織布工人家庭，自學(xué)成才。他同時(shí)是個(gè)

14、物理學(xué)家，從21歲起堅(jiān)持氣象學(xué)研究57年。在道爾頓生活的時(shí)代，牛頓從力學(xué)角度提出的物質(zhì)由微粒構(gòu)成的學(xué)說(shuō)（牛頓認(rèn)為最小微粒是原子），已經(jīng)廣為人知，這個(gè)理論可以解釋很多物理現(xiàn)象。另一位科學(xué)家波義耳在他確定化學(xué)元素的定義，也提出自己的原子理論試圖解釋有關(guān)化學(xué)現(xiàn)象。由于二人的巨大影響，人們已經(jīng)普遍承認(rèn)物質(zhì)是由某種最小微粒構(gòu)成的理論，但當(dāng)時(shí)流行的原子論并沒(méi)有對(duì)原子作細(xì)致描述，更沒(méi)有涉及到原子有哪些種類(lèi)，有哪些性質(zhì)和特征，人們只是具有物質(zhì)由微粒構(gòu)成的這種定性概念。 道爾頓繼承了前人的原子思想，他在從事氣象學(xué)研究時(shí)，力圖用原子理論來(lái)解釋眾多的氣體性質(zhì)，并在此過(guò)程中，逐步形成自己的化學(xué)原子論。 道爾頓曾分析不

15、同地區(qū)的空氣組成，發(fā)現(xiàn)它們都是幾乎含79%的氮?dú)夂?1%的氧氣，水蒸氣的含量隨溫度不同而不同，于是他認(rèn)為空氣是由不同的微粒構(gòu)成的，大氣中的水也是以微粒形式存在，駁斥了拉瓦錫等人提出的水與空氣形成化合物而“溶解”于氣體中的說(shuō)法。這對(duì)他繼續(xù)正確地研究氣體性質(zhì)很有幫助。他在1801年提出了氣體分壓定律：混和氣體的總壓力等于各氣體成分各自分壓力之和。比如海平面上大氣壓力為1大氣壓，其中氮?dú)馑a(chǎn)生的分壓力約為0.79個(gè)大氣壓，氧氣的分壓力約為0.21個(gè)大氣壓，空氣中多種氣體分壓力之和就是1大氣壓。他由此推斷氣體中不同成分的微粒互相之間沒(méi)有干擾，既不相互吸引結(jié)合也不相互排斥，這可以解釋上述定律以及不同氣體

16、能均勻混合等氣體性質(zhì)。為解釋氣體壓力在相同體積下隨溫度升高而升高等氣體性質(zhì)，他作出以下假設(shè)：氣體的最小微粒是原子，原子就像大大小小不同的小球一樣，每個(gè)原子周?chē)及粚印盁岱铡保盁岱铡笔沟萌魏蝺蓚€(gè)氣體原子之間不能完全靠攏，如果溫度升高，原子的“熱氛”也將相應(yīng)加強(qiáng)增多。于是他以初步形成的原子論較好地解釋清楚了氣體的許多性質(zhì)。此時(shí)英國(guó)化學(xué)家亨利對(duì)于氣體在不相作用的溶劑中的溶解總結(jié)出一條經(jīng)驗(yàn)定律：“在一定溫度和壓強(qiáng)下，一種氣體在液體里的溶解度與該氣體的平衡壓力成正比?！睂?duì)于空氣來(lái)說(shuō)，意味著不同氣體的分壓若發(fā)生變化也將影響到它在溶劑中的溶解度，這就是說(shuō)氣體的密度和微粒數(shù)目對(duì)溶解度有關(guān)系?？墒莾煞N氣

17、體在平衡壓力相等時(shí)的溶解度往往差異很大，這給了道爾頓極大的啟發(fā)，他清楚地意識(shí)到不同氣體原子的重量和復(fù)雜程度也不相同，并且正是這兩點(diǎn)對(duì)氣體的溶解度有根本影響，自然也在化學(xué)反應(yīng)中起著決定性作用。結(jié)合定比定律和當(dāng)量定律來(lái)分析，道爾頓終于抓住了化學(xué)原子論的核心：原子的重量及其復(fù)雜程度是原子根本特征，這決定了原子的反應(yīng)能力和諸多性質(zhì)。經(jīng)過(guò)艱苦探索，道爾頓在吸收他人研究成果基礎(chǔ)上進(jìn)一步獨(dú)創(chuàng)出自己的原子論。1803年，他在曼徹斯特的文哲會(huì)上首次宣讀他的有關(guān)原子論的論文。論文中包含如下幾個(gè)要點(diǎn)： （1）元素的最終組成稱(chēng)為簡(jiǎn)單原子，他們是不可見(jiàn)的，是既不能創(chuàng)造，也不能毀滅和不可分割的。他們?cè)谝磺谢瘜W(xué)變化中保持其

18、本性不變。 （2）同一元素的原子，其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都是相同的，不同元素的原子在形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)上則各不相同。每一種元素以其原子的質(zhì)量為其最基本的特征。（注意：這是道爾頓原子學(xué)說(shuō)的精華） （3）不同元素的原子以簡(jiǎn)單數(shù)目的比例相結(jié)合，就形成化學(xué)中的化合現(xiàn)象?；衔锏脑臃Q(chēng)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，其形狀、質(zhì)量和性質(zhì)也必然相同。 從這幾個(gè)要點(diǎn)可以看出，道爾頓的原子學(xué)說(shuō)與古代、近代原子論是有本質(zhì)區(qū)別的，他首次指出了不同元素原子之間是有區(qū)別的，指出原子的本質(zhì)特征是原子質(zhì)量。 道爾頓的原子論右以簡(jiǎn)單明了地解釋當(dāng)時(shí)已知的幾個(gè)化學(xué)基本定律，這些定律

19、在道爾頓之前只是經(jīng)驗(yàn)上的，并且總是有人懷疑其正確性。讀者朋友們不妨用它來(lái)解釋一下定比定律和當(dāng)量定律。道爾頓還從他原子論的第三點(diǎn)直接推導(dǎo)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”（道爾頓語(yǔ)）。這就是倍比定律。這是化學(xué)史上首次由理論推導(dǎo)出對(duì)實(shí)踐有正確指導(dǎo)意義的客觀規(guī)律，原子論使化學(xué)具有了科學(xué)的、定量的預(yù)見(jiàn)性。 原子論和倍比定律提出之后，瑞典化學(xué)家貝采里烏斯、比利時(shí)化學(xué)家斯達(dá)和法國(guó)化學(xué)家杜馬等許多人都先后以精密實(shí)驗(yàn)證明了倍比定律的正確性。斯達(dá)和杜馬在1840年測(cè)定出二氧化碳中碳與氧的重量比為27.26672.734，

20、斯達(dá)又在1849年測(cè)定出一氧化碳中碳氧比為27.26636.374因此能夠算出相同碳量生成的一氧化碳與二氧化碳中，氧的重量比為36.37472.734=11.999=12，這證明倍比定律何等精確。1808年，英國(guó)醫(yī)生和化學(xué)家武拉斯頓也曾在實(shí)驗(yàn)中，在還不知道道爾頓倍比定律情況下，獨(dú)立由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出倍比定律。 在這里值得一提英國(guó)化學(xué)家息金斯，他早在1789年的著作燃素論與反燃素論觀點(diǎn)的比較中就明確闡述其原子思想：元素的終極粒子具有一定重量，在化合物中仍保持不變。但息金斯沒(méi)有去分析有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證他的思想，結(jié)果定比定律、倍比定律與原子論與他失之交臂，他也就只能說(shuō)是化學(xué)原子論的先驅(qū)。 道爾頓在他的

21、原子論孕育成熟之時(shí)，自然希望測(cè)定出不同元素原子的絕對(duì)重量，但當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)做不到這一點(diǎn)，于是他變通了測(cè)量方法，提出測(cè)定各原子的相對(duì)重量，即是測(cè)定原子量。好在當(dāng)時(shí)化學(xué)家們已經(jīng)測(cè)出了許多氣體化合物的重量組成，道爾頓利用其中一些較好的分析數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算他的原子量。他首先規(guī)定氫原子重量相比，得出另一種原子的相對(duì)質(zhì)量，再利用這些已獲得的原子量去計(jì)算其它元素原子量。道爾頓在此提出了原子量測(cè)定的歷史任務(wù)。 為計(jì)算化合物原子量之和，他把化合物分成幾類(lèi)：二元化合物（一個(gè)a原子與一個(gè)b原子）、三元化合物（兩個(gè)a原子與一個(gè)b原子，或是兩個(gè)b原子與一個(gè)a原子）、四元化合物（三個(gè)a原子與一個(gè)b原子，或是三個(gè)b原子與一個(gè)a原

22、子）等。由于當(dāng)時(shí)許多化合物的精確組成不清楚，他只好從“最簡(jiǎn)化原則”出發(fā)，主觀假定：“如果從兩種物質(zhì)只獲得一種化合物，就可以認(rèn)為這是二元化合物，除非有別的證據(jù)證明它不是?！崩鐨渑c氧只化合生成水，他就認(rèn)為水的“復(fù)雜原子”就是由一個(gè)氫原子與一個(gè)氧原子組成。同樣兩種元素若化合生成兩種化合物時(shí)，他就假定其中一個(gè)是二元的，另一個(gè)是三元的，道爾頓的這些毫無(wú)根據(jù)的假設(shè)，使它把許多元素原子量及某些化合物原子量之和計(jì)算錯(cuò)誤。他在正式發(fā)表原子論文章之前，就已經(jīng)計(jì)算了一些元素和化合物的原子量或原子量之和。1803年9月6日的日記中，他記錄了如下的原子量表： 名稱(chēng) 組成 相對(duì)質(zhì)量 簡(jiǎn)單原子 氫 1.0 氮 4.2 氧

23、 5.5 碳 4.3 化合物 水 氫1氧1 6.5 氨 氮1氫1 5.2 碳化氫 碳1氫1 8.2 一氧化氮 氮1氧1 9.3 道爾頓還設(shè)計(jì)了一套圖象鮮明的符號(hào)來(lái)表示各種原子，這有助于人們對(duì)其原子論的接受。本文僅舉數(shù)例： 這些符號(hào)因?yàn)闀?shū)寫(xiě)、印刷不夠方便，后來(lái)貝采里烏斯用字母替代了它們，仍然是一個(gè)符號(hào)代表一種元素原子，以后人們多次修改，才成為現(xiàn)在的元素符號(hào)和化學(xué)式。 1808年，道爾頓的化學(xué)哲學(xué)新體系出版，書(shū)中詳細(xì)敘述了他的原子論觀點(diǎn)及其諸多應(yīng)用，更新的原子量表和元素符號(hào)也同時(shí)發(fā)表。這部著作是化學(xué)史上的經(jīng)典著作。 化學(xué)原子論問(wèn)世之后，很快引起一些化學(xué)家的注意。英國(guó)化學(xué)家湯姆遜為詳細(xì)了解原子論，于

24、1804年就專(zhuān)程拜訪了道爾頓，并成為道爾頓原子論的熱情支持者和宣傳者，曾于1807年出版化學(xué)體系一書(shū)，介紹道爾頓的原子論觀點(diǎn)。由于湯姆遜的宣傳，歐洲許多化學(xué)家對(duì)原子論了如指掌，更由于原子論本身的魅力，使眾多化學(xué)家投入有關(guān)原子論的研究，原子論在化學(xué)界茁壯成長(zhǎng)，19世紀(jì)的化學(xué)成就，幾乎都源于原子論。 道爾頓原子論在化學(xué)史上意義重大。它提出了一些重要的新概念，清楚地闡明了人們以前并不很明朗的元素概念，使人們的原子觀念由模糊不清到定量認(rèn)識(shí)，對(duì)一些化學(xué)基本定律和化學(xué)現(xiàn)象作出了成功的解釋。特別是原子論中蘊(yùn)藏的原子量變化將導(dǎo)致原子性質(zhì)變化的思想，直接導(dǎo)致了后來(lái)元素周期律的發(fā)現(xiàn)。道爾頓提出以圖形一一表示原子及

25、原子的結(jié)合排列順序，也給后人很大的啟發(fā)。恩格斯評(píng)價(jià)道爾頓說(shuō)：“化學(xué)中的新時(shí)代是隨著原子論開(kāi)始的（所以，近代化學(xué)之父不是拉瓦錫，而是道爾頓）?！被瘜W(xué)原子論當(dāng)之無(wú)愧地成為近代化學(xué)的理論基礎(chǔ)。 當(dāng)然道爾頓的理論中也存在許多錯(cuò)誤，主要是有許多武斷死板的假設(shè)。這些錯(cuò)誤被后人一一糾正。早在1808年道爾頓推出他的力作之時(shí)，法國(guó)化學(xué)家蓋呂薩克從他的氣體研究中得出一條經(jīng)驗(yàn)定律：“各種氣體在彼此起化學(xué)作用時(shí)，常以簡(jiǎn)單的體積比相結(jié)合”，并指出氣體化合后體積的改變也與發(fā)生反應(yīng)的氣體體積呈簡(jiǎn)單的關(guān)系。如1體積氮?dú)馀c1體積氧氣相化合生成2體積一氧化氮，1體積氧氣與2體積一氧化碳生成2體積二氧化碳等。但他隨后導(dǎo)出一個(gè)錯(cuò)誤

26、的假說(shuō)：同溫同壓下，相同體積的不同氣體中無(wú)論是單質(zhì)還是化合物含有相同數(shù)目的的原子（他與道爾頓犯了同樣的錯(cuò)誤，把元素的簡(jiǎn)單原子與化合物的復(fù)雜原子統(tǒng)稱(chēng)為原子，頭腦中沒(méi)有分子概念）。這個(gè)畫(huà)蛇添足的假說(shuō)，反倒使他在后來(lái)與道爾頓的爭(zhēng)論中處于被動(dòng)。 蓋呂薩克的定律既是道爾頓原子論的有力佐證之一“不同元素原子以簡(jiǎn)單數(shù)目的比例相結(jié)合”，又與道爾頓的一些既定原則對(duì)立。道爾頓反駁蓋呂薩克的理由是：一，不同物質(zhì)原子大小一定不同，在相同體積下不同物質(zhì)不可能含有相同數(shù)目的原子（他萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)有想到，氣體中原子本身體積微乎其微，氣體體積主要取決微粒之間的距離）。二，按蓋呂薩克的假說(shuō)說(shuō)來(lái)，1體積氧氣與1體積氮?dú)馍?體積一氧化氮

27、時(shí)，每個(gè)一氧化氮原子中只有半個(gè)氧原子和半個(gè)氮?dú)?，這當(dāng)然不可能，“汝輩焉能分裂原子！”道爾頓在這里有他既定的假設(shè)為前提：氧氣也好，氮?dú)庖埠?，都是以原子的形狀分布在氣體中的。 可惜道爾頓此時(shí)固步自封，無(wú)視蓋呂薩克等人的大量氣體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，沒(méi)有改進(jìn)自己的原子論，反而指責(zé)蓋呂薩克實(shí)驗(yàn)不準(zhǔn)確。事實(shí)上他自己是個(gè)魯莽的實(shí)驗(yàn)家，技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及蓋呂薩克。 到1811年，意大利物理學(xué)家阿佛加德羅以蓋呂薩克的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引入分子的概念，才很好地解決了原子論與氣體實(shí)驗(yàn)定律的矛盾。他提出，原子是參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)的最小質(zhì)點(diǎn)，而單質(zhì)或化合物獨(dú)立存在的最小質(zhì)點(diǎn)是分子，分子是具有一定特性的物質(zhì)的最小組成單位。分子由原子組成，單質(zhì)的分

28、子由相同元素的原子組成，而化合物的分子則由不同元素的原子組成?；瘜W(xué)變化是不同物質(zhì)間分子中各原子的分裂重新結(jié)合。他把蓋呂薩克的假說(shuō)稍加改進(jìn)：“任何氣體所生成的化合物分子的數(shù)目在同體積下總是相當(dāng)?shù)?，在不同體積下，是不同的，但與體積成比例”，又進(jìn)一步描述成阿佛加德羅定律。法國(guó)科學(xué)家安培也提出過(guò)類(lèi)似的觀點(diǎn)。 但阿佛加德羅的假說(shuō)與當(dāng)時(shí)化學(xué)權(quán)威貝采里烏斯所提出的二元論相矛盾（二元論被后來(lái)有機(jī)化學(xué)的巨大發(fā)展批判動(dòng)搖），道爾頓也反對(duì)這一觀點(diǎn)，結(jié)果沒(méi)有在化學(xué)界引起廣泛關(guān)注。貝采里烏斯是個(gè)了不起的分析化學(xué)家和實(shí)驗(yàn)家，在原子量測(cè)定方面做了大量的工作，在當(dāng)時(shí)化學(xué)的所有分支都有杰出建樹(shù)。由于他以及繼他這后另外一位化學(xué)權(quán)

29、威杜馬的堅(jiān)決反對(duì)，阿佛加德羅的假說(shuō)自然也沒(méi)人相信，直至約50年后，才被意大利化學(xué)家康尼查羅重新提起并給予論證。 由于分子概念沒(méi)有確立，物質(zhì)的化學(xué)式當(dāng)然不能保證正確，再加上各種原因，原子量的測(cè)定陷入困境，各家有各家的說(shuō)法。化學(xué)符號(hào)的應(yīng)用與化學(xué)式的表示方法更是混亂不堪。因此，各國(guó)化學(xué)家希望召開(kāi)一個(gè)國(guó)際會(huì)議，在學(xué)術(shù)上對(duì)一些混亂的問(wèn)題作一個(gè)統(tǒng)一。1860年9月，該會(huì)在德國(guó)卡爾斯魯厄召開(kāi)，但沒(méi)得到期望的結(jié)果，倒是散會(huì)時(shí)康尼查羅散發(fā)的論證分子學(xué)說(shuō)的化學(xué)哲理課程大綱產(chǎn)生了意想不到的結(jié)果。康尼查羅在書(shū)中用阿佛加德羅及安培的分子理論找出了確定原子量的令人信服的途徑，列出了他的一些測(cè)定結(jié)果，對(duì)這位著名化學(xué)家的有關(guān)錯(cuò)誤給以澄清。他在書(shū)中寫(xiě)道：“從化學(xué)歷史的考察以及物理研究的結(jié)果，我斷然認(rèn)為要使全部化學(xué)無(wú)沖突地統(tǒng)一說(shuō)明，以及測(cè)定分子量及分子組成時(shí)，阿佛加德羅和安培的學(xué)說(shuō)必須充分加以利用。那么如此所得結(jié)果則與物理上和化學(xué)上已獲得之定律，可以完全一致?！彼倪@一著作迅速受到化學(xué)家們的贊賞，分子論終于確立。康尼查羅的貢獻(xiàn)就在于清除了原子一分子理論發(fā)展道路上的許多障礙，把這一理論系統(tǒng)地加以整理，并運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)中。 現(xiàn)在，我們看到了原子