第講近代化學(xué)的建立省公開課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第十一講近代化學(xué)建立1/26本講線索煉金術(shù)化學(xué)哲學(xué)家：帕爾蘇爾塞斯、海爾蒙特機(jī)械論化學(xué)：玻意耳近代化學(xué)建立：拉瓦錫2/26一、煉金術(shù)煉金術(shù)：把普通金屬變成黃金、白銀等珍貴金屬方法。第一次煉金術(shù)高潮希臘化時(shí)期，埃及亞歷山大里亞第二次煉金術(shù)高潮阿拉伯煉金術(shù)賈比爾（約公元721-815）金屬硫、汞兩組分理論阿爾.拉茲（約公元850-925）金屬硫、汞、鹽三組分理論3/26二、文藝復(fù)興時(shí)期化學(xué)論哲學(xué)帕拉塞爾蘇斯1493年生于瑞士，父親是鄉(xiāng)村醫(yī)生1500年搬到在奧地利費(fèi)拉赫，在富格爾礦山當(dāng)學(xué)徒年輕時(shí)在著名修道院院長(zhǎng)、煉金術(shù)士門下求學(xué)14歲開始離家求學(xué)，并取得醫(yī)學(xué)學(xué)位。一直在歐洲四處游歷，一邊寫作，一邊行醫(yī)。因?yàn)槠饧痹辏瑢?duì)大學(xué)及其學(xué)術(shù)圈極其輕蔑，言辭激烈。1541年逝世1550年之后開始被廣泛重視，人們開始搜集其手稿，到16世紀(jì)末，大量手稿被印刷出來，影響巨大4/26化學(xué)論哲學(xué)新柏拉圖主義+赫爾墨斯神秘主義對(duì)數(shù)學(xué)重視：試驗(yàn)室稱重和測(cè)量反對(duì)亞里士多德，反對(duì)“邏輯-數(shù)學(xué)”抽象方法人類能夠在兩本神圣書中尋求真理一本是神啟示書——《圣經(jīng)》一本是神創(chuàng)世書——自然必須經(jīng)過搜集、觀察并在試驗(yàn)室里不停研究，亦即只有經(jīng)過煉金術(shù)或者化學(xué)，才能了解自然5/26化學(xué)論宇宙創(chuàng)世詮釋：上帝就像一個(gè)神圣煉金術(shù)士，他把地球上生物和物體以及天穹與未成形原始物質(zhì)分離開來，創(chuàng)世完全是一個(gè)“化學(xué)提取、分離、升華和結(jié)合”過程要素理論鹽、硫、汞三組分：適合用于一切物質(zhì)而不但僅限于金屬?gòu)V泛應(yīng)用氣象學(xué)：雷電是硫氣與硝氣結(jié)合農(nóng)業(yè)：溶解鹽與施肥一樣能促使土地肥沃地質(zhì)學(xué)：地球就像一個(gè)大化學(xué)試驗(yàn)室6/26化學(xué)論醫(yī)學(xué)人體小宇宙與大宇宙類比人是其周圍大宇宙一件微小復(fù)制品，其內(nèi)表達(dá)了宇宙全部部分解釋疾病致病物質(zhì)經(jīng)過空氣或食物進(jìn)入軀體寄宿在某一器官中，引發(fā)機(jī)體功效異常。而人體內(nèi)各個(gè)器官生命力，就像試驗(yàn)室煉金術(shù)士一樣，能夠從廢物中分離出純凈物質(zhì)，把體內(nèi)雜質(zhì)排除。假如這些生命力完全不能起作用時(shí)候，疾病就產(chǎn)生了。醫(yī)藥化學(xué)利用與亞里士多德-蓋倫學(xué)派論戰(zhàn)化學(xué)分析程序發(fā)展定量方法、溶解性測(cè)試、結(jié)晶學(xué)、火焰試驗(yàn)、猩紅布（“紅-藍(lán)”區(qū)分堿酸）7/26海爾蒙特1577年生于比利時(shí)，煉金術(shù)向化學(xué)過渡時(shí)期主要人物。早期著作：鼓吹大宇宙-小宇宙相同性、帕拉塞爾蘇斯及其三元素，認(rèn)為巫術(shù)是“最深?yuàn)W先天知識(shí)”——被宗教法庭起訴為異端，遭受軟禁。沒有教會(huì)允許，他不得出版任何作品后期工作：對(duì)元素了解：三要素是實(shí)用，但不是基本，自然鑰匙將在新觀察中發(fā)覺對(duì)定量了解：按照試驗(yàn)室重量和測(cè)量，堅(jiān)持物質(zhì)不變與化學(xué)改變中重量守恒“柳樹試驗(yàn)”、測(cè)量相同體積尿液重量來了解疾病8/26三、機(jī)械論化學(xué)醫(yī)藥化學(xué)衰退醫(yī)藥化學(xué)傳統(tǒng)只對(duì)化學(xué)反應(yīng)和化合物制備進(jìn)行分類，卻完全不能將各種事實(shí)組織成一致而有用結(jié)論機(jī)械論興起：用機(jī)械論解釋化學(xué)萊默里：酸由尖銳尖粒子組成，酸尖又名針。堿則由多孔粒子組成，這些多孔粒子又名針墊，各種酸尖能插入其內(nèi)。針扎在針墊上而且被中和，針墊亦可因其上小孔插滿了針而被中和17世紀(jì)上半葉，一流化學(xué)家都是帕拉塞爾蘇斯主義者，17世紀(jì)下半葉，一流化學(xué)家都是機(jī)械論者9/26玻意耳：機(jī)械論與化學(xué)聯(lián)姻1627年1月25日生于愛爾蘭一個(gè)貴族家庭是一位神童，八歲時(shí)候已經(jīng)能講希臘文和拉丁文11歲隨家庭教師周游歐洲，讀到了伽利略和笛卡爾著作1646年，利用父親留下遺產(chǎn)在倫敦家中修建了試驗(yàn)室。1654年移居牛津，并認(rèn)識(shí)了胡克并收為助手1661年出版最主要化學(xué)著作《懷疑化學(xué)家》1966年出版《形式和質(zhì)料起源，依據(jù)微粒哲學(xué)》10/26《懷疑化學(xué)家》傳統(tǒng)元素概念

我現(xiàn)在所談元素，如同那些談吐最為明確化學(xué)家們所談要素，是指一些原始、簡(jiǎn)單物體，或者說是完全沒有混雜物體，它們因?yàn)榧炔荒苡善渌魏挝矬w混成，也不能由它們本身相互混成，所以它們只能是我們所說完全結(jié)合物組分，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，在全部那些被說成是元素物體當(dāng)中，是否總能夠找出一個(gè)這么物體，則是我現(xiàn)在所要懷疑事情不論是亞里士多德四元素，還是帕拉塞爾蘇斯學(xué)派三要素說都不足以解釋很多現(xiàn)象11/26《形式和質(zhì)料起源，依據(jù)微粒哲學(xué)》微粒哲學(xué)微粒哲學(xué)基礎(chǔ)是普遍質(zhì)料（universalmatter），這是一個(gè)“廣延、可分、不可穿透”物質(zhì)，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)乃是上帝賦予。“物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)”是全部東西基本屬性,“物體兩個(gè)最偉大、最普遍原理”。物質(zhì)由大小、形狀和運(yùn)動(dòng)各異粒子組成。任何物體現(xiàn)象和性質(zhì)，均取決于微粒及其運(yùn)動(dòng)，并能夠微粒及其運(yùn)動(dòng)來解釋。(那些含有特定形狀組分，它們拼接配置，這么足以解釋它們何以結(jié)合成物體，而無需借助于實(shí)體形式這種東西來解釋。)波義耳在《形式和質(zhì)料起源》中提出微粒哲學(xué)，牢靠地建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，論證周密詳盡，是徹底機(jī)械論12/26化學(xué)作為自然哲學(xué)把化學(xué)單獨(dú)劃為一門科學(xué)，并提出了它任務(wù)和方法化學(xué)家們至今遵照著過分狹隘標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)不要求尤其遼闊視野，他們把自己任務(wù)看作是制造藥品、提取和轉(zhuǎn)化金屬。我卻完全從另一個(gè)觀點(diǎn)對(duì)待化學(xué)：我不是作為醫(yī)生，也不是作為煉金家，而是作為哲學(xué)家來對(duì)待它……假如人們關(guān)心真正科學(xué)成就較之個(gè)人利益為重，假如把自己精力都獻(xiàn)給了做試驗(yàn)，搜集并觀察事實(shí)，那么他就很輕易證實(shí)，他們?cè)谑澜缟辖⒘藗ゴ蠊?。化學(xué)對(duì)自然哲學(xué)是有用，并嘗試?yán)没瘜W(xué)來闡述自然哲學(xué)試驗(yàn)和觀察方法才是化學(xué)研究基礎(chǔ)，而不是神秘玄思13/26機(jī)械論化學(xué)機(jī)械論化學(xué)確實(shí)取得了一個(gè)成就。它把化學(xué)引進(jìn)了自然科學(xué)領(lǐng)域。十七世紀(jì)肇始時(shí)，化學(xué)普通不被看作是自然科學(xué)一個(gè)部分。在最壞情況下，它是玄妙秘術(shù)；在最好情況下，它是為醫(yī)藥服務(wù)技藝。不過，在十七世紀(jì)結(jié)束之際，化學(xué)家在歐洲科學(xué)組織中占有令人尊敬席位。毫無疑問，機(jī)械論化學(xué)在這個(gè)轉(zhuǎn)變過程中發(fā)揮了主要作用。機(jī)械論化學(xué)用科學(xué)共同體能夠接收術(shù)語講述化學(xué)，使化學(xué)取得了前所未有尊敬。

波義耳將機(jī)械論哲學(xué)應(yīng)用到化學(xué)研究，創(chuàng)建了機(jī)械論化學(xué)，把化學(xué)帶到了自然哲學(xué)領(lǐng)域，并伴隨自然哲學(xué)向自然科學(xué)轉(zhuǎn)型而成為科學(xué)。14/26玻意耳試驗(yàn)傳統(tǒng)與機(jī)械論哲學(xué)例：廣泛使用化學(xué)判別試驗(yàn)

確實(shí)，既然有不止一個(gè)性質(zhì)屬于一確定種類物體，而且，在大部分情形下，各種性質(zhì)共生，對(duì)于那種種類物質(zhì)來說是極為關(guān)鍵，以至于缺乏其中任何一個(gè)性質(zhì)便足以將此物體從它所屬那個(gè)種類中排除，所以，用不著做更多事情就足以將任何一個(gè)物質(zhì)與世界上不屬于此種種類全部物體區(qū)分開來。否定物體之作為百分比某種連續(xù)同一體概念（比如金屬區(qū)分不但僅是含硫、汞、鹽要素百分比不一樣，而根本上是不一樣元素組成）否定了物質(zhì)無限可變性，而必定了一定數(shù)目標(biāo)、可用一系列準(zhǔn)確試驗(yàn)加以判別物質(zhì)存在與機(jī)械論提醒物質(zhì)普遍可變性相沖突（玻意耳還未意識(shí)到微粒論與自己試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)沖突）15/26燃素說興起問題提出：像煤炭、木材等絕大部分可燃物在燃燒時(shí)，會(huì)損耗大量物質(zhì)，最終只剩下灰燼；而金屬之類物體在燃燒后卻增加了重量。一樣燃燒，為何會(huì)出現(xiàn)兩種截然相反現(xiàn)象呢？16/26燃素說興起火是由大量細(xì)小微粒組合在一起形成。這些微粒既能夠與其它元素結(jié)合在一起形成化合物，也能夠游離在空氣中單獨(dú)存在。這種微粒假如彌漫在空氣中，就會(huì)給人以熱感覺；假如聚集在一起，就會(huì)形成明亮熾熱火焰。這種微粒就叫燃素。物質(zhì)中含燃素越多，它就燃燒起來就越猛烈?？扇嘉锶紵^程就是向空氣釋放燃素過程。負(fù)重量：燃素含有負(fù)或曰與重力相反重量，這么當(dāng)燃素離開金屬之后，金屬就降低了負(fù)重量，其剩下重量就增加了。17/26四、近代化學(xué)建立近代化學(xué)之父——拉瓦錫1743年生于法國(guó)巴黎1765年完成了第一篇學(xué)術(shù)論文，并在法國(guó)科學(xué)院宣讀1768年成為法國(guó)科學(xué)院最年輕一名院士1789年法國(guó)大革命中作為革命對(duì)象，被送上了斷頭臺(tái)。18/26近代化學(xué)之父——拉瓦錫對(duì)化學(xué)主要貢獻(xiàn)：1、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)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)中質(zhì)量守恒定律建立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19/261、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)傳統(tǒng)反駁水土互變說在當(dāng)初，許多人都相信水能變成土。亞里士多德“四元素說”中就有水土互變提法。證據(jù)一：17世紀(jì)比利時(shí)化學(xué)家海爾蒙特曾以柳樹試驗(yàn)來支持這一觀點(diǎn)。其過程以下：將一柳樹栽入一個(gè)事先經(jīng)過烘干稱重土盆中，除了經(jīng)常給樹澆水之外，不給樹提供其它營(yíng)養(yǎng)。5年后，柳樹長(zhǎng)成大樹了，泥土經(jīng)烘干，重量并沒有降低?？梢娏鴺溟L(zhǎng)大所增加重量，只能起源于水，水能轉(zhuǎn)變?yōu)橥粒闃渌?。證據(jù)二：人們也時(shí)常發(fā)覺在容器中煮沸水，時(shí)間長(zhǎng)了總會(huì)有沉淀物生成。

20/261、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)傳統(tǒng)拉瓦錫試驗(yàn)反駁他采取一個(gè)歐洲煉金術(shù)中使用過名為“鵜鶘”蒸餾器（這種蒸餾器能使蒸餾物被重復(fù)蒸餾）他將蒸餾器稱重，然后加入一定重量經(jīng)3次蒸餾后蒸餾水。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。第三周水中開始出現(xiàn)很小一點(diǎn)固體，隨即慢慢變大，第八周固體因增加而沉淀下來。就這么連續(xù)加熱了100天，蒸餾器中確實(shí)產(chǎn)生了固體沉淀物。冷卻后，他首先稱了總重量，發(fā)覺總重量與加熱前相比沒有改變。他又分別對(duì)水、沉淀物、蒸餾器進(jìn)行稱量，結(jié)果是水重量沒變，沉淀物重量恰好等于蒸餾器所降低重量?？梢?，水并沒有變成土，沉淀物起源與蒸餾器。21/262、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)容器總重量沒有改變“燃燒是可燃物向外釋放燃素”說法不成立2）用一個(gè)不怕火軟膏將金剛石包裹起來重復(fù)1)試驗(yàn)，軟膏包裹，使得金剛石與空氣隔絕，不論怎樣加熱，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那部分金屬更重，而整個(gè)容器總重量在加熱前后沒有改變。金屬燃燒后出現(xiàn)金屬灰不是金屬損失了燃素之后殘留物，而是金屬和空氣化合結(jié)果22/262、建立氧化反應(yīng)理論，推翻燃素說4)普利斯特利“脫燃素氣”普利斯特利在加熱氧化汞試驗(yàn)時(shí)候，搜集到氧化汞分解時(shí)釋放氣體，并發(fā)覺可燃物在這種氣體中燃燒比普通在空氣中更為激烈和快速普利斯特利解釋：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”，并用之重新和貢作用，結(jié)果又生成了汞灰。拉瓦錫新解釋：空氣主要由兩部分組成，一部分參加燃燒（氧），另一部分不參加燃燒6）其它氧化過程：燃燒、呼吸……燃燒本質(zhì)：可燃物只有在氧氣存在時(shí)才能燃燒，可燃物燃燒過程就是它與氧氣相結(jié)合過程。23/263、化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒定律拉瓦錫試驗(yàn)總結(jié)：在密封容器里面進(jìn)行使用精密天平進(jìn)行測(cè)量考查試驗(yàn)前后容器連同試驗(yàn)物品總重量，結(jié)果發(fā)覺每次試驗(yàn)前后總重量不變公設(shè)：物質(zhì)總量守恒，既不創(chuàng)生也不毀滅。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)，也不可能憑空毀滅任何物質(zhì)，所以在每一次化學(xué)操作中，操作前后存在物質(zhì)總量保持不變，而且其中每一要素質(zhì)與量也保持不變糖變酒精發(fā)酵等式：葡萄汁=碳酸+酒精化學(xué)中質(zhì)量守恒定律意義：促成精密定量測(cè)量方法在化學(xué)中普及，化學(xué)才開始趕上物理學(xué)24/264、統(tǒng)