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第二講近代化學(xué)創(chuàng)建1/26近代化學(xué)孕育過程近代化學(xué)建立2/26一、近代自然科學(xué)革命

二、化學(xué)元素概念

三、燃素說

四、主要氣體發(fā)覺

五、分析化學(xué)進展

近代化學(xué)孕育過程3/26

14世紀以后，歐洲城市商品經(jīng)濟發(fā)展加速了封建經(jīng)濟解體，促進了手工工場出現(xiàn)，它標志著歐洲資本主義生產(chǎn)方式誕生。這種生產(chǎn)方式又推進了生產(chǎn)技術(shù)改進，提出了技術(shù)革新和使用機器要求,于是各種機械裝置紛紛出現(xiàn),促進了工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。中國印刷術(shù)傳入也促進了科學(xué)發(fā)展和新思想傳輸。工業(yè)發(fā)展強烈地沖擊各種舊意識形態(tài)和自然觀，14～16世紀文藝復(fù)興運動，不但造成了歐洲近代文學(xué)和藝術(shù)繁榮，也促進了科學(xué)解放，鼓舞了知識界擺脫傳統(tǒng)神學(xué)觀念，提出自由探討學(xué)術(shù)問題強烈要求，造成了近代自然科學(xué)革命。一、近代自然科學(xué)革命

4/26近代自然科學(xué)革命中，天文學(xué)、醫(yī)學(xué)和物理學(xué)等領(lǐng)域新學(xué)說從根本上動搖了神學(xué)基礎(chǔ)。這時自然科學(xué)逐步從哲學(xué)中分化出來，形成了分別研究某一類自然現(xiàn)象和運動形式分支學(xué)科，強調(diào)理論與實踐統(tǒng)一，對種種看法、學(xué)說以及理論，要求經(jīng)過試驗加以檢驗，而不像古代哲學(xué)那樣只靠邏輯推理和思辨進行猜測。這就促使科學(xué)研究進入了試驗室，聯(lián)絡(luò)生產(chǎn)實踐，創(chuàng)造了一整套自然科學(xué)研究方法。各國科學(xué)研究機構(gòu)和學(xué)術(shù)團體建立以及科學(xué)專業(yè)期刊出版也促進了近代自然科學(xué)革命。

一、近代自然科學(xué)革命

5/26英國科學(xué)家R.玻意耳首先沖破亞里士多德以來舊思想牢籠，邁出決定性一步。1627年1月25日生于愛爾蘭一個貴族家庭是一位神童，八歲時候已經(jīng)能講希臘文和拉丁文二、化學(xué)元素概念

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室。1654年移居牛津，并認識了胡克并收為助手1661年出版最主要化學(xué)著作《懷疑化學(xué)家》1666年出版《形式和質(zhì)料起源，依據(jù)微粒哲學(xué)》

6/26《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、簡單物體，或者說是完全沒有混雜物體，它們因為既不能由其它任何物體混成，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中，是否總能夠找出一個這么物體，則是我現(xiàn)在所要懷疑事情。不論是古希臘哲學(xué)家四元素說，還是三要素說都不足以解釋很多現(xiàn)象7/26《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，這是一個“廣延、可分、不可穿透”物質(zhì)，物質(zhì)是運動，運動乃是上帝賦予。“物質(zhì)和運動”是全部東西基本屬性,“物體兩個最偉大、最普遍原理”。物質(zhì)由大小、形狀和運動各異粒子組成。任何物體現(xiàn)象和性質(zhì)，均取決于微粒及其運動，并能夠用微粒及其運動來解釋。波義耳在《形式和質(zhì)料起源》中提出微粒哲學(xué)，牢靠地建立在試驗基礎(chǔ)之上，論證周密詳盡，是徹底機械論.8/26他在化學(xué)中試圖對各種化學(xué)反應(yīng)進行機械論描述，把各種物質(zhì)間相互作用與一架機器相比擬。他對物質(zhì)在火作用下所產(chǎn)生都是元素舊觀念，進行了令人信服駁斥。他在一系列新試驗基礎(chǔ)上作了總結(jié)，大大推進了分析化學(xué)發(fā)展。他在1661年為化學(xué)元素作出了科學(xué)而明確定義“它們應(yīng)該是某種不由任何其它物質(zhì)所組成或是相互組成、原始和最簡單物質(zhì)”,“應(yīng)該是一些含有確定性質(zhì)、實在、可覺察到實物，用普通化學(xué)方法不能再分解為更簡單一些實物”。這個樸實科學(xué)定義為人們研究自然界中各種物質(zhì)組成指明了方向，為使化學(xué)逐步成為一門真正科學(xué)作出劃時代貢獻。他依據(jù)氣體可壓縮性和物質(zhì)溶解和揮發(fā)性，發(fā)展了物質(zhì)微粒學(xué)說，并提出了火微粒說，認為金屬煅燒加重是因為金屬和火微粒結(jié)合。

玻意耳：機械論與化學(xué)聯(lián)姻9/26

17世紀到18世紀中期，很多化學(xué)家和醫(yī)學(xué)、生理學(xué)家曾廣泛地研究了燃燒和呼吸現(xiàn)象，并對這種現(xiàn)象提出了各種學(xué)說，其中，以德意志醫(yī)生兼化學(xué)家G.E.施塔爾為主提出“燃素說”影響最為深遠。

他認為一切可燃物質(zhì)中都含有一個氣態(tài)要素，即所謂燃素，它在燃燒過程中從可燃物中飛散出來，與空氣結(jié)合，從而發(fā)光發(fā)燒；而且把一切化學(xué)改變，甚至物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)乃至顏色、氣味改變都歸結(jié)為物質(zhì)釋放燃素或吸收燃素過程。

這一學(xué)說當然把當初所知大多數(shù)化學(xué)現(xiàn)象作了統(tǒng)一解釋，幫助人們擺脫、結(jié)束了煉金術(shù)思想統(tǒng)治，促使化學(xué)得到解放，起到了主動作用。不過當人們對化學(xué)反應(yīng)進行了更多定量研究之后，它便陷入了自相矛盾困境。

三、燃素說10/26

17-18世紀,化學(xué)家們發(fā)覺并區(qū)分了碳酸氣、氫氣、氮氣、氧氣、氯氣以及氧化氮、硫化氫、笑氣、氨、氯化氫、氧化硫、氟化氫等等氣體。即使許多人并未能正確地解釋它們，但認識了空氣復(fù)雜性和氣體多樣性，積累了一些化學(xué)知識。英國化學(xué)家J.梅奧、J.布萊克、H.卡文迪什、J.普里斯特利，瑞典化學(xué)家C.W.舍勒等為此作出了卓越貢獻。

四、主要氣體發(fā)覺11/26

這一時期，不但在礦物檢驗中吹管分析和熔珠試驗得到廣泛應(yīng)用，而且興起了水溶液檢驗，發(fā)覺了一系列溶液中定性分析反應(yīng)。18世紀后期，重量分析法出現(xiàn)，使分析化學(xué)邁入了定量分析時代。德意志礦物學(xué)家A.S.馬格拉夫和M.H.克拉普羅特、瑞典化學(xué)家T.O.貝格曼、英國化學(xué)家R.柯萬等對重量分析法創(chuàng)建都有重大貢獻。這就促使化學(xué)深入向定量研究方向前進，過渡到近代化學(xué)發(fā)展時期。

五、分析化學(xué)進展12/26一、近代自然科學(xué)革命

二、化學(xué)元素概念

三、燃素說

四、主要氣體發(fā)覺

五、分析化學(xué)進展

近代化學(xué)孕育過程13/26近代化學(xué)建立14/26近代化學(xué)建立近代化學(xué)之父——拉瓦錫1743年生于法國巴黎1765年完成了第一篇學(xué)術(shù)論文，并在法國科學(xué)院宣讀1768年成為法國科學(xué)院最年輕一名院士1789年法國大革命中作為革命對象，被送上了斷頭臺。15/26

拉瓦錫十分勤奮，天天六點起床，從六點到八點進行試驗研究，八點到下午七點從事火藥局長或法國科學(xué)院院士工作，七點到晚上十點，又專心從事他科學(xué)研究。星期天不休息，專門進行一整天試驗工作。拉瓦錫28歲結(jié)婚時，他妻子只有14歲。他們一生沒有孩子，但生活非常愉快。她幫助拉瓦錫試驗，經(jīng)常陪同在他身邊。在拉瓦錫著作里，有很多插圖都是他妻子畫。近代化學(xué)之父——拉瓦錫16/26

1789年法國大革命暴發(fā)，三年后拉瓦錫被解除了火藥局長職務(wù)。1793年11月，國民議會下令逮捕舊王朝包稅官。拉瓦錫因為曾經(jīng)擔任過包稅官而自首入獄。極左派馬拉曾與拉瓦錫有過激烈科學(xué)爭論，心存嫉恨，便誣陷拉瓦錫與法國敵人有來往，犯有叛國罪，于1794年5月8日把他送上了斷頭臺。對此，當初科學(xué)界很多人感到非常惋惜。著名法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日痛心地說：“他們能夠一瞬間把他頭割下，而他那樣頭腦一百年可能長不出一個來。”這時，拉瓦錫正當壯年，51歲。近代化學(xué)之父——拉瓦錫17/26近代化學(xué)之父——拉瓦錫對化學(xué)主要貢獻：1、使精密測量方法成為化學(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18/261、使精密測量方法成為化學(xué)傳統(tǒng)反駁水土互變說

在當初，許多人都相信亞里士多德“四元素說”中就有水土互變提法。亞里士多德在《發(fā)生和毀滅》一書中論證物質(zhì)結(jié)構(gòu)時，以四種“原性”作為自然界最原始性質(zhì)，它們是熱、冷、干、濕，把它們成對地組合起來，便形成了四種“元素”，即火、氣、水、土，然后組成了各種物質(zhì)。世界由火、氣、水、土，四大元素組成。其中每種元素都代表四種基本特征（干、濕、冷、熱）中兩種特征組合。土＝干＋冷；水＝濕+冷；氣＝濕+熱；火＝干+熱。19/26

17世紀比利時化學(xué)家海爾蒙特曾以柳樹試驗來支持這一觀點。其過程以下：將一柳樹栽入一個事先經(jīng)過烘干稱重土盆中，除了經(jīng)常給樹澆水之外，不給樹提供其它營養(yǎng)。5年后，柳樹長成大樹了，泥土經(jīng)烘干，重量并沒有降低?？梢娏鴺溟L大所增加重量，只能起源于水，并為樹所吸收。證據(jù)一：20/26證據(jù)二：人們時常發(fā)覺在容器中煮沸水，時間長了總會有沉淀物生成。

他采取一個歐洲煉金術(shù)中使用過名為“鵜鶘（tíhú）”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。密封后點火加熱，保持微熱，同時進行觀察。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。他又分別對水、沉淀物、蒸餾器進行稱量，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，沉淀物起源于蒸餾器。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）用一個不怕火軟膏將金剛石包裹起來重復(fù)1)試驗，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時候，搜集到氧化汞分解時釋放氣體，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”，并用之重新和汞作用，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總結(jié)：在密封容器里面進行使用精密天平進行測量考查試驗前后容器連同試驗物品總重量，結(jié)果發(fā)覺每次試驗前后總重量不變物質(zhì)總量守恒，既不創(chuàng)生也不毀滅。質(zhì)量守恒定律：因為人工或自然操作不可能無中生有地創(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)一化學(xué)術(shù)語命名方法《化學(xué)命名法》

1789年拉瓦錫在其《化學(xué)概要》著作中列出了第一張元素表，并把元素分為簡單物質(zhì)、金屬物質(zhì)、非金屬物質(zhì)和成鹽土質(zhì)四大類。另外，他還以元素特征和化合物元素組成做為元素和化