化學(xué)與哲學(xué)PPT課件

1、太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 元素說(shuō)元素說(shuō)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)組成過(guò)程中是人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)組成過(guò)程中最早最早提出的學(xué)說(shuō)，是提出的學(xué)說(shuō)，是化學(xué)組成理論的基石?；瘜W(xué)組成理論的基石。11.1 化學(xué)組成化學(xué)組成 11.1.1 元素說(shuō)元素說(shuō) 自然界復(fù)雜繁多的萬(wàn)物是否由少數(shù)基本物質(zhì)即元素構(gòu)成？自然界復(fù)雜繁多的萬(wàn)物是否由少數(shù)基本物質(zhì)

2、即元素構(gòu)成？Thales：水生萬(wàn)物：水生萬(wàn)物萬(wàn)物統(tǒng)一于五行萬(wàn)物統(tǒng)一于五行Empedocles：“四元素四元素”說(shuō)說(shuō) 上述元素思想雖只是一種主觀臆測(cè)，但畢竟從物質(zhì)世界上述元素思想雖只是一種主觀臆測(cè)，但畢竟從物質(zhì)世界本身出發(fā)，具有樸素的唯物主義思想。本身出發(fā)，具有樸素的唯物主義思想。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)17世紀(jì)中葉，世紀(jì)中葉，Boyle R.依靠化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究了組成物質(zhì)的依靠化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究了組成物質(zhì)的元素，認(rèn)為元素是那些原始、簡(jiǎn)單的物質(zhì)，從而元素，認(rèn)為元素是那些原始、簡(jiǎn)單的物質(zhì)，從而第一次提出第一次提出具有科學(xué)性質(zhì)的

3、元素概念具有科學(xué)性質(zhì)的元素概念，這是近代化學(xué)科學(xué)誕生的標(biāo)志。，這是近代化學(xué)科學(xué)誕生的標(biāo)志。 a. 接受了當(dāng)時(shí)剛剛興起的微粒哲學(xué)，能夠用物質(zhì)接受了當(dāng)時(shí)剛剛興起的微粒哲學(xué)，能夠用物質(zhì)微粒及其運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)對(duì)化學(xué)現(xiàn)象做出解釋。微粒及其運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)對(duì)化學(xué)現(xiàn)象做出解釋。 b. 超出了古代哲學(xué)家的思維方式，依靠科學(xué)實(shí)驗(yàn)超出了古代哲學(xué)家的思維方式，依靠科學(xué)實(shí)驗(yàn)剖析物質(zhì)，進(jìn)而建立科學(xué)的元素觀。剖析物質(zhì)，進(jìn)而建立科學(xué)的元素觀。時(shí)代背景時(shí)代背景恩格斯說(shuō)：恩格斯說(shuō)：“Boyle R.把化學(xué)確立為科學(xué)把化學(xué)確立為科學(xué)” 。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與

4、社會(huì)18世紀(jì)中葉，世紀(jì)中葉，Lavosier A. L.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，確定了確定了Au、Ag、Cu、Fe、Sn等等33種簡(jiǎn)單物質(zhì)為化學(xué)元素，種簡(jiǎn)單物質(zhì)為化學(xué)元素，并并列出了化學(xué)上第一個(gè)元素系統(tǒng)分類(lèi)表列出了化學(xué)上第一個(gè)元素系統(tǒng)分類(lèi)表。 作用：作用：把把Boyle R.的抽象元素概念具體化了。的抽象元素概念具體化了。19世紀(jì)中葉，世紀(jì)中葉，Mendeleev依照原子量的變化，依照原子量的變化，發(fā)現(xiàn)了元發(fā)現(xiàn)了元素周期率素周期率，把化學(xué)元素及其相關(guān)知識(shí)納入到一個(gè)嚴(yán)整的自然，把化學(xué)元素及其相關(guān)知識(shí)納入到一個(gè)嚴(yán)整的自然體系，從理論上指導(dǎo)了化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)工作。體系，從理論上

5、指導(dǎo)了化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)工作。到到19世紀(jì)末，人類(lèi)已發(fā)現(xiàn)世紀(jì)末，人類(lèi)已發(fā)現(xiàn)79種化學(xué)元素；截至種化學(xué)元素；截至20世紀(jì)世紀(jì)40年代，已發(fā)現(xiàn)了自然界中存在的全部年代，已發(fā)現(xiàn)了自然界中存在的全部92種化學(xué)元素；到種化學(xué)元素；到1996年，已發(fā)現(xiàn)的元素總數(shù)達(dá)年，已發(fā)現(xiàn)的元素總數(shù)達(dá)114種。種。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)哲學(xué)意義哲學(xué)意義 現(xiàn)代化學(xué)元素思想的形成和化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步證現(xiàn)代化學(xué)元素思想的形成和化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步證實(shí)了辯證唯物主義自然觀的科學(xué)性。實(shí)了辯證唯物主義自然觀的科學(xué)性。 自然界中任何物體都由化學(xué)元素組

6、成，這體現(xiàn)了辯證唯物主自然界中任何物體都由化學(xué)元素組成，這體現(xiàn)了辯證唯物主義的物質(zhì)統(tǒng)一觀。義的物質(zhì)統(tǒng)一觀。 化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)，使化學(xué)知識(shí)化繁為簡(jiǎn)?；瘜W(xué)元素的發(fā)現(xiàn)，使化學(xué)知識(shí)化繁為簡(jiǎn)。 火星的土壤由火星的土壤由Fe、Si、Ca、Al、S等化學(xué)元素組成。等化學(xué)元素組成。 各物質(zhì)中的元素組成和組成方式不同。各物質(zhì)中的元素組成和組成方式不同。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 11.1.2 原子分子論原子分子論 公元前公元前5世紀(jì)，世紀(jì)，Leucippus和和Demokritos提出萬(wàn)物都是以提出萬(wàn)物都是以間斷的、不可分的微粒，即原

7、子構(gòu)成，原子的結(jié)合和分離是間斷的、不可分的微粒，即原子構(gòu)成，原子的結(jié)合和分離是萬(wàn)物變化的根本原因。萬(wàn)物變化的根本原因。原子論原子論 元素是以何種方式組成萬(wàn)物的，是連續(xù)可分的方式，還元素是以何種方式組成萬(wàn)物的，是連續(xù)可分的方式，還是間斷的不可分的方式？是間斷的不可分的方式？ 古代原子論是在觀察自然現(xiàn)象的基礎(chǔ)上臆測(cè)出的學(xué)說(shuō)，古代原子論是在觀察自然現(xiàn)象的基礎(chǔ)上臆測(cè)出的學(xué)說(shuō)，缺乏實(shí)驗(yàn)依據(jù)。缺乏實(shí)驗(yàn)依據(jù)。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 創(chuàng)舉：創(chuàng)舉：以氫原子質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定了不可見(jiàn)的原子的相以氫原子質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定了不可見(jiàn)的原子的

8、相對(duì)質(zhì)量，即原子量，為科學(xué)原子論的確立奠定了基礎(chǔ)。對(duì)質(zhì)量，即原子量，為科學(xué)原子論的確立奠定了基礎(chǔ)。 19世紀(jì)初，世紀(jì)初，Dalton J.提出提出了近代了近代科學(xué)原子論科學(xué)原子論。氣體的擴(kuò)散性、滲透性和壓縮性氣體的擴(kuò)散性、滲透性和壓縮性原子微粒的存在原子微粒的存在各種元素化合時(shí)質(zhì)量比例關(guān)系的非連續(xù)性事實(shí)各種元素化合時(shí)質(zhì)量比例關(guān)系的非連續(xù)性事實(shí)具有間斷性微粒原子的存在具有間斷性微粒原子的存在a.b. 思想：思想：元素是以原子微粒的方式構(gòu)成的，化學(xué)反應(yīng)的實(shí)元素是以原子微粒的方式構(gòu)成的，化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子間的重新組合。質(zhì)是原子間的重新組合。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Nor

9、mal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與哲學(xué)意義化學(xué)與哲學(xué)意義 哲學(xué)方面：哲學(xué)方面：把古代哲學(xué)思辯的原子論思想賦予了可檢驗(yàn)的具把古代哲學(xué)思辯的原子論思想賦予了可檢驗(yàn)的具體屬性，使其得到科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，促進(jìn)了唯物主義哲學(xué)的發(fā)展；體屬性，使其得到科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，促進(jìn)了唯物主義哲學(xué)的發(fā)展； 它從原子量上的差異找到了元素質(zhì)的差異的根源，運(yùn)用了量它從原子量上的差異找到了元素質(zhì)的差異的根源，運(yùn)用了量質(zhì)互變辯證法；質(zhì)互變辯證法； 化學(xué)原子論是一種物質(zhì)觀，為哲學(xué)研究提供了新的認(rèn)識(shí)論和化學(xué)原子論是一種物質(zhì)觀，為哲學(xué)研究提供了新的認(rèn)識(shí)論和方法論：把復(fù)雜的宏觀現(xiàn)象歸結(jié)為微觀的簡(jiǎn)單要素的認(rèn)識(shí)方法。方法論：把

10、復(fù)雜的宏觀現(xiàn)象歸結(jié)為微觀的簡(jiǎn)單要素的認(rèn)識(shí)方法。 化學(xué)方面：化學(xué)方面：把元素和原子兩個(gè)基本概念聯(lián)系起來(lái)，合理解釋把元素和原子兩個(gè)基本概念聯(lián)系起來(lái)，合理解釋了當(dāng)時(shí)幾乎所有的化學(xué)現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)定律。了當(dāng)時(shí)幾乎所有的化學(xué)現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)定律。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 1811年，意大利化學(xué)家年，意大利化學(xué)家Avogadro A.大膽預(yù)言了原子復(fù)合大膽預(yù)言了原子復(fù)合體體分子的存在分子的存在，提出了，提出了阿佛加德羅分子假說(shuō)阿佛加德羅分子假說(shuō)。 思想：思想：包含在一個(gè)單位體積內(nèi)的氣體物質(zhì)，并不是獨(dú)立包含在一個(gè)單位體積內(nèi)的氣體物質(zhì)，并不

11、是獨(dú)立的原子，而是由原子構(gòu)成的復(fù)合體，即分子。的原子，而是由原子構(gòu)成的復(fù)合體，即分子。 該假說(shuō)缺乏實(shí)驗(yàn)證明，該假說(shuō)缺乏實(shí)驗(yàn)證明，19世紀(jì)中葉才被提升為分子論。世紀(jì)中葉才被提升為分子論。 意義：意義：闡明了原子和分子間的聯(lián)系和差別，認(rèn)識(shí)到原子闡明了原子和分子間的聯(lián)系和差別，認(rèn)識(shí)到原子在化學(xué)反應(yīng)中基本保持不變，即化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)主要是分子在化學(xué)反應(yīng)中基本保持不變，即化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)主要是分子的變化；體現(xiàn)了假說(shuō)方法的重要性，的變化；體現(xiàn)了假說(shuō)方法的重要性，假說(shuō)再經(jīng)純化、修正，假說(shuō)再經(jīng)純化、修正，就可構(gòu)成定律就可構(gòu)成定律。分子論分子論太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal Uni

12、versity化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 11.2.1 局部的有機(jī)物結(jié)構(gòu)局部的有機(jī)物結(jié)構(gòu)11.2 化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu) 化學(xué)結(jié)構(gòu)反映物質(zhì)分子內(nèi)部各元素原子的聯(lián)結(jié)方式和順化學(xué)結(jié)構(gòu)反映物質(zhì)分子內(nèi)部各元素原子的聯(lián)結(jié)方式和順序，是認(rèn)識(shí)和掌握物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)。序，是認(rèn)識(shí)和掌握物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)。 1861年，年， yTepoB A. M.提出提出有機(jī)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)有機(jī)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，指出：分，指出：分子的性質(zhì)不僅僅取決于其化學(xué)組成即原子的種類(lèi)和數(shù)目，而子的性質(zhì)不僅僅取決于其化學(xué)組成即原子的種類(lèi)和數(shù)目，而且取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)即原子的結(jié)合順序。且取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)即原子的結(jié)合順序。 意義：意義：闡明了化

13、學(xué)現(xiàn)象與本質(zhì)，宏觀現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)間闡明了化學(xué)現(xiàn)象與本質(zhì)，宏觀現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)間的內(nèi)在聯(lián)系，促進(jìn)了化學(xué)理論的發(fā)展。的內(nèi)在聯(lián)系，促進(jìn)了化學(xué)理論的發(fā)展。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 1864年，年， 德國(guó)化學(xué)家德國(guó)化學(xué)家Kekul F. A.提出了苯提出了苯的結(jié)構(gòu)，指出苯中的結(jié)構(gòu)，指出苯中6個(gè)碳原子以單雙鍵交替結(jié)合個(gè)碳原子以單雙鍵交替結(jié)合成環(huán)。成環(huán)。 花絮：花絮：在夢(mèng)中夢(mèng)到了此結(jié)構(gòu)。在夢(mèng)中夢(mèng)到了此結(jié)構(gòu)。 哲學(xué)意義：哲學(xué)意義：這個(gè)夢(mèng)并非偶然，是認(rèn)識(shí)上的質(zhì)這個(gè)夢(mèng)并非偶然，是認(rèn)識(shí)上的質(zhì)的飛躍，是一種靈感、機(jī)遇，是必然中的偶然，的飛

14、躍，是一種靈感、機(jī)遇，是必然中的偶然，屬創(chuàng)造性思維方法。屬創(chuàng)造性思維方法。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 1916年，德國(guó)化學(xué)家年，德國(guó)化學(xué)家Kossel W.提出了提出了電價(jià)理論電價(jià)理論，認(rèn)為分子內(nèi)原子間由于發(fā)生電子轉(zhuǎn)移形成了陰、陽(yáng)離認(rèn)為分子內(nèi)原子間由于發(fā)生電子轉(zhuǎn)移形成了陰、陽(yáng)離子，并產(chǎn)生子，并產(chǎn)生靜電引力靜電引力而結(jié)合成分子。而結(jié)合成分子。 同年，美國(guó)化學(xué)家同年，美國(guó)化學(xué)家Lewis G. N.提出提出共價(jià)論共價(jià)論進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)行補(bǔ)充，指出分子內(nèi)原子也可以通過(guò)指出分子內(nèi)原子也可以通過(guò)共享電子對(duì)共享電子對(duì)結(jié)合，形成穩(wěn)結(jié)

15、合，形成穩(wěn)定分子。定分子。 弱點(diǎn)：弱點(diǎn)：把電子看成靜態(tài)，未能反映出動(dòng)態(tài)電子的把電子看成靜態(tài)，未能反映出動(dòng)態(tài)電子的化學(xué)鍵本質(zhì)，很難解釋共價(jià)鍵具有方向性等問(wèn)題?；瘜W(xué)鍵本質(zhì)，很難解釋共價(jià)鍵具有方向性等問(wèn)題。 11.2.2 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 1927年，英國(guó)化學(xué)家年，英國(guó)化學(xué)家Heitler W.和和London F. W.把量子把量子力學(xué)引進(jìn)化學(xué)，討論了氫分子結(jié)構(gòu)。力學(xué)引進(jìn)化學(xué)，討論了氫分子結(jié)構(gòu)。 成鍵原因：成鍵原因：氫原子上電子云分布集中在原子核之間，氫原子上電子云分布集中在原子核之間，電子云

16、發(fā)生重疊，體系能量降低，從而成鍵。電子云發(fā)生重疊，體系能量降低，從而成鍵。 量子化學(xué)的誕生把化學(xué)從經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)階段推量子化學(xué)的誕生把化學(xué)從經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)階段推進(jìn)到理論性的科學(xué)發(fā)展階段，同時(shí)也推進(jìn)了科學(xué)思維方法進(jìn)到理論性的科學(xué)發(fā)展階段，同時(shí)也推進(jìn)了科學(xué)思維方法的發(fā)展。的發(fā)展。化學(xué)移植法化學(xué)移植法 借助其他學(xué)科的理論與方法研究化學(xué)對(duì)象的一種思維借助其他學(xué)科的理論與方法研究化學(xué)對(duì)象的一種思維方法。方法。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)化學(xué)演繹法化學(xué)演繹法 從科學(xué)的一般性認(rèn)識(shí)到化學(xué)的個(gè)別性認(rèn)識(shí)的一種推從科學(xué)的一般性認(rèn)識(shí)

17、到化學(xué)的個(gè)別性認(rèn)識(shí)的一種推理形式，是由一般到特殊的思維方法。理形式，是由一般到特殊的思維方法。化學(xué)分析與綜合方法化學(xué)分析與綜合方法 先把化學(xué)事物的整體分解為部分、單元或要素，暫先把化學(xué)事物的整體分解為部分、單元或要素，暫時(shí)割裂開(kāi)來(lái)加以考察，然后再把化學(xué)分析的結(jié)果聯(lián)結(jié)起時(shí)割裂開(kāi)來(lái)加以考察，然后再把化學(xué)分析的結(jié)果聯(lián)結(jié)起來(lái)，復(fù)原為整體認(rèn)識(shí)的方法。來(lái)，復(fù)原為整體認(rèn)識(shí)的方法。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)11.3 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 11.3.1 燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng) 燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)是人類(lèi)最早認(rèn)識(shí)的一種化學(xué)反應(yīng)。是人類(lèi)最早認(rèn)識(shí)的一種

18、化學(xué)反應(yīng)。 初期：初期：燃素說(shuō)（燃素說(shuō)（17世紀(jì)中葉）。世紀(jì)中葉）。氧化說(shuō)的產(chǎn)生氧化說(shuō)的產(chǎn)生 背景：背景：1774年，年，Prisestley J.（英）用凸透鏡聚焦在三仙（英）用凸透鏡聚焦在三仙丹，發(fā)現(xiàn)一種使燃燒變旺、使人呼吸暢快的氣體丹，發(fā)現(xiàn)一種使燃燒變旺、使人呼吸暢快的氣體氧氣。氧氣。 1777年，年，Lavosier A. L.（法）進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)：（法）進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)：汞煅燒后增加的質(zhì)量汞煅燒后增加的質(zhì)量 = 汞渣分解后放出的質(zhì)量汞渣分解后放出的質(zhì)量太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 結(jié)論：結(jié)論：可燃物燃燒時(shí)

19、質(zhì)量的變化與可燃物燃燒時(shí)質(zhì)量的變化與“空氣空氣”有關(guān)，而與燃素有關(guān)，而與燃素?zé)o關(guān)。他把這種無(wú)關(guān)。他把這種“空氣空氣”命名為氧氣。命名為氧氣。 Lavosier A. L.是真正認(rèn)識(shí)氧氣的第一位科學(xué)家。是真正認(rèn)識(shí)氧氣的第一位科學(xué)家。 意義：意義：氧化說(shuō)氧化說(shuō)是化學(xué)學(xué)科中第一個(gè)科學(xué)的化學(xué)反應(yīng)理論，它是化學(xué)學(xué)科中第一個(gè)科學(xué)的化學(xué)反應(yīng)理論，它以科學(xué)實(shí)驗(yàn)第一次證明了質(zhì)量守恒定律，實(shí)現(xiàn)了一場(chǎng)深刻的化學(xué)以科學(xué)實(shí)驗(yàn)第一次證明了質(zhì)量守恒定律，實(shí)現(xiàn)了一場(chǎng)深刻的化學(xué)革命。革命。 原因：原因：a. 運(yùn)用了科學(xué)的思維方法。凡事要從觀察出發(fā)，通過(guò)運(yùn)用了科學(xué)的思維方法。凡事要從觀察出發(fā)，通過(guò)分析整理事實(shí)，再引出結(jié)論。任何情

20、況下都要讓推理經(jīng)受住實(shí)驗(yàn)分析整理事實(shí)，再引出結(jié)論。任何情況下都要讓推理經(jīng)受住實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)；的檢驗(yàn)；b. 確信自然規(guī)律的統(tǒng)一（物理規(guī)律與化學(xué)規(guī)律的統(tǒng)一，確信自然規(guī)律的統(tǒng)一（物理規(guī)律與化學(xué)規(guī)律的統(tǒng)一，質(zhì)與量的統(tǒng)一）。以量定質(zhì)思維方法，質(zhì)與量的統(tǒng)一）。以量定質(zhì)思維方法， 體現(xiàn)了辯證唯物論關(guān)于物體現(xiàn)了辯證唯物論關(guān)于物質(zhì)不滅與量質(zhì)統(tǒng)一的規(guī)律性。質(zhì)不滅與量質(zhì)統(tǒng)一的規(guī)律性。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 11.3.2 自組織化學(xué)反應(yīng)自組織化學(xué)反應(yīng) 對(duì)于一個(gè)開(kāi)放的、遠(yuǎn)離平衡的化學(xué)體系，在一定條件下對(duì)于一個(gè)開(kāi)放的、遠(yuǎn)離平衡的化學(xué)體系，在一

21、定條件下可自發(fā)地組織成時(shí)間和空間的可自發(fā)地組織成時(shí)間和空間的有序結(jié)構(gòu)有序結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)自組織現(xiàn)象。，呈現(xiàn)自組織現(xiàn)象?；瘜W(xué)振蕩現(xiàn)象化學(xué)振蕩現(xiàn)象 特點(diǎn)：特點(diǎn)：反應(yīng)中某些組分或中間產(chǎn)物的濃度會(huì)隨時(shí)間、空反應(yīng)中某些組分或中間產(chǎn)物的濃度會(huì)隨時(shí)間、空間發(fā)生有序的周期性變化。間發(fā)生有序的周期性變化。KBr + 檸檬酸檸檬酸硫酸鈰鹽催化劑硫酸鈰鹽催化劑25 oC，遠(yuǎn)離平衡態(tài)，遠(yuǎn)離平衡態(tài)溶液中溶液中Ce4+黃色時(shí)黃色時(shí)而出現(xiàn)，時(shí)而消失而出現(xiàn)，時(shí)而消失 保持遠(yuǎn)離平衡態(tài)的方式：保持遠(yuǎn)離平衡態(tài)的方式：不斷加入反應(yīng)物或排出生成物。不斷加入反應(yīng)物或排出生成物。 在均相和非均相體系中都會(huì)產(chǎn)生化學(xué)振蕩現(xiàn)象。在均相和非均相體系中都

22、會(huì)產(chǎn)生化學(xué)振蕩現(xiàn)象。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 化學(xué)振蕩反應(yīng)表現(xiàn)的宏觀有序現(xiàn)象是微觀分子運(yùn)動(dòng)化學(xué)振蕩反應(yīng)表現(xiàn)的宏觀有序現(xiàn)象是微觀分子運(yùn)動(dòng)有序的體現(xiàn)，是億萬(wàn)分子從無(wú)序自發(fā)地有序的體現(xiàn)，是億萬(wàn)分子從無(wú)序自發(fā)地“組織組織”起來(lái)協(xié)起來(lái)協(xié)同一致動(dòng)作的結(jié)果，它使一些組分的濃度能夠在特定時(shí)同一致動(dòng)作的結(jié)果，它使一些組分的濃度能夠在特定時(shí)空領(lǐng)域內(nèi)一致地增多或減少，形成宏觀有序結(jié)構(gòu)?？疹I(lǐng)域內(nèi)一致地增多或減少，形成宏觀有序結(jié)構(gòu)。自組織過(guò)程自組織過(guò)程 物質(zhì)世界的一切體系，不論有生命還是無(wú)生命，在由低物質(zhì)世界的一切體系，不論有生命還是無(wú)生

23、命，在由低級(jí)到高級(jí)的進(jìn)化、發(fā)展過(guò)程中都存在著這種自組織，這體現(xiàn)級(jí)到高級(jí)的進(jìn)化、發(fā)展過(guò)程中都存在著這種自組織，這體現(xiàn)了世界的統(tǒng)一性。了世界的統(tǒng)一性?；瘜W(xué)耗散結(jié)構(gòu)理論化學(xué)耗散結(jié)構(gòu)理論 背景：背景：1968年，比利時(shí)化學(xué)家年，比利時(shí)化學(xué)家Prigogine I. R.提出。提出。 內(nèi)容：內(nèi)容：一個(gè)一個(gè)開(kāi)放體系開(kāi)放體系在達(dá)到在達(dá)到遠(yuǎn)離平衡態(tài)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的的非線性區(qū)域非線性區(qū)域時(shí)，時(shí)，一旦體系某個(gè)參量達(dá)到一定閾值后，通過(guò)一旦體系某個(gè)參量達(dá)到一定閾值后，通過(guò)漲落漲落就可以使體系就可以使體系發(fā)生突變，從無(wú)序走向有序，產(chǎn)生化學(xué)振蕩等自組織現(xiàn)象。發(fā)生突變，從無(wú)序走向有序，產(chǎn)生化學(xué)振蕩等自組織現(xiàn)象。 產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu)的

24、四個(gè)必要條件：產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu)的四個(gè)必要條件： a. 開(kāi)放體系開(kāi)放體系 只有開(kāi)放才能與外界交換物質(zhì)、能量形成有序結(jié)構(gòu)。外只有開(kāi)放才能與外界交換物質(zhì)、能量形成有序結(jié)構(gòu)。外界向體系輸入反應(yīng)物，使體系的自由能或有效能不斷增大，界向體系輸入反應(yīng)物，使體系的自由能或有效能不斷增大，即有序度增大（輸入負(fù)熵）；從體系向外界輸出生成物，使即有序度增大（輸入負(fù)熵）；從體系向外界輸出生成物，使體系無(wú)效能降低，無(wú)序度即熵值降低（輸出正熵）。體系無(wú)效能降低，無(wú)序度即熵值降低（輸出正熵）。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 自組織有序結(jié)構(gòu)也稱(chēng)耗散結(jié)構(gòu)自

25、組織有序結(jié)構(gòu)也稱(chēng)耗散結(jié)構(gòu)。在非開(kāi)放體系中不可能。在非開(kāi)放體系中不可能形成耗散結(jié)構(gòu)。形成耗散結(jié)構(gòu)。 可使體系具有足夠的反應(yīng)推動(dòng)力，推動(dòng)無(wú)序轉(zhuǎn)化為有序，可使體系具有足夠的反應(yīng)推動(dòng)力，推動(dòng)無(wú)序轉(zhuǎn)化為有序，形成耗散結(jié)構(gòu)。利用體系存在的巨大濃度差可推進(jìn)化學(xué)振蕩形成耗散結(jié)構(gòu)。利用體系存在的巨大濃度差可推進(jìn)化學(xué)振蕩反應(yīng)的產(chǎn)生，使?jié)舛入S時(shí)間、空間發(fā)生周期性變化。反應(yīng)的產(chǎn)生，使?jié)舛入S時(shí)間、空間發(fā)生周期性變化。 b. 遠(yuǎn)離平衡態(tài)遠(yuǎn)離平衡態(tài) 非平衡是有序之源。非平衡是有序之源。 c. 非線性作用非線性作用 體系內(nèi)各要素之間具有超出整體線性疊加效果的作用，體系內(nèi)各要素之間具有超出整體線性疊加效果的作用，這可促使體系產(chǎn)

26、生突變行為和協(xié)同動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)有序。這可促使體系產(chǎn)生突變行為和協(xié)同動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)有序。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 非線性作用主要體現(xiàn)在化學(xué)體系中反應(yīng)鏈上的非線性作用主要體現(xiàn)在化學(xué)體系中反應(yīng)鏈上的自催化自催化或或交叉催化交叉催化環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。 自催化：自催化：某些反應(yīng)物分子的一個(gè)生成物，正是它們自身某些反應(yīng)物分子的一個(gè)生成物，正是它們自身反應(yīng)所需的催化劑，這可促使反應(yīng)速率雪崩式加快。反應(yīng)所需的催化劑，這可促使反應(yīng)速率雪崩式加快。 交叉催化：交叉催化：兩個(gè)不同反應(yīng)鏈上的兩個(gè)產(chǎn)物彼此催化對(duì)方兩個(gè)不同反應(yīng)鏈上的兩個(gè)產(chǎn)物彼此催

27、化對(duì)方的反應(yīng)。的反應(yīng)。 結(jié)果：結(jié)果：產(chǎn)生一種難以控制的劇變行為。產(chǎn)生一種難以控制的劇變行為。 d. 漲落作用漲落作用 即體系中溫度、壓力、濃度等某個(gè)變量或行為與其平均即體系中溫度、壓力、濃度等某個(gè)變量或行為與其平均值發(fā)生偏差的作用。值發(fā)生偏差的作用。漲落能啟動(dòng)非線性相互作用，使體系離漲落能啟動(dòng)非線性相互作用，使體系離開(kāi)原來(lái)狀態(tài)，躍遷到一個(gè)新的有序態(tài)，從而形成耗散結(jié)構(gòu)。開(kāi)原來(lái)狀態(tài)，躍遷到一個(gè)新的有序態(tài)，從而形成耗散結(jié)構(gòu)。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì) 起因：起因：體系內(nèi)外一些難以控制的復(fù)雜干擾因素。體系內(nèi)外一些難以控制的

28、復(fù)雜干擾因素。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：帶有隨機(jī)的偶然性。帶有隨機(jī)的偶然性?？鐚W(xué)科的應(yīng)用跨學(xué)科的應(yīng)用 耗散結(jié)構(gòu)理論是一種橫跨化學(xué)學(xué)科及整個(gè)自然科學(xué)、社耗散結(jié)構(gòu)理論是一種橫跨化學(xué)學(xué)科及整個(gè)自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)的理論。會(huì)科學(xué)的理論。 化學(xué)方面：化學(xué)方面：使現(xiàn)代化學(xué)研究把注意力使現(xiàn)代化學(xué)研究把注意力從平衡態(tài)轉(zhuǎn)向非平衡從平衡態(tài)轉(zhuǎn)向非平衡態(tài)態(tài)，從從簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單的線性關(guān)系轉(zhuǎn)向線性關(guān)系轉(zhuǎn)向復(fù)雜的復(fù)雜的非線性關(guān)系非線性關(guān)系。 社會(huì)領(lǐng)域：社會(huì)領(lǐng)域：將社會(huì)中各個(gè)團(tuán)體、機(jī)構(gòu)看作是不同層次耗散將社會(huì)中各個(gè)團(tuán)體、機(jī)構(gòu)看作是不同層次耗散結(jié)構(gòu)的體系，然后再利用耗散結(jié)構(gòu)理論加以研究，通過(guò)形成結(jié)構(gòu)的體系，然后再利用耗散結(jié)構(gòu)理論加以研究，通過(guò)形成高度有效的自組織結(jié)構(gòu)，促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定和有序發(fā)展。高度有效的自組織結(jié)構(gòu)，促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定和有序發(fā)展。太原師范學(xué)院化學(xué)系太原師范學(xué)院化學(xué)系Taiyuan Normal University化學(xué)與社會(huì)化學(xué)與社會(huì)傳統(tǒng)觀念的突破傳統(tǒng)觀念的突破 物理學(xué)與生物學(xué)規(guī)律的統(tǒng)一物理學(xué)與生物學(xué)規(guī)律的統(tǒng)一 1）熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律進(jìn)化論進(jìn)化論孤立物理體系總趨于熵增加的方向，由有孤立物理體系總趨于熵增加的方向，由有序趨向無(wú)序，從高級(jí)趨向低級(jí)，不斷退化序趨