化學(xué)史第三章

第三章

近代化學(xué)在中國的傳播與發(fā)展歷史背景19世紀(jì)工業(yè)革命的催生了紡織工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了有機(jī)合成的發(fā)展人們對有機(jī)物的發(fā)展積累了大量的知識材料，有必要進(jìn)行系統(tǒng)分析和整理，這是19世紀(jì)整個自然科學(xué)發(fā)展的一個特點，有機(jī)化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。

第一節(jié)

近代有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、近代有機(jī)化學(xué)的創(chuàng)立“有機(jī)化學(xué)”這一名詞于1806年首次由貝采利烏斯提出。當(dāng)時是作為“無機(jī)化學(xué)”的對立物而命名的。19世紀(jì)初，許多化學(xué)家相信，在生物體內(nèi)由于存在所謂“生命力”，才能產(chǎn)生有機(jī)化合物，而在實驗室里是不能由無機(jī)化合物合成的。1、有機(jī)化合物的提純《本草綱目》：燒酒的制備（P85）尿素的分離（1773年）從鴉片中分離出嗎啡（1805年）從動物脂肪中分離出膽固醇（1815年）從馬尿中分離出馬尿酸（1829年）等等燃素說時期：物質(zhì)被劃分為礦物、植物、動物（法國勒梅里1675年提出），是對有機(jī)物和無機(jī)物的初步分類；但是把有機(jī)物醋酸列入礦物部分。我國化學(xué)家徐壽，《化學(xué)鑒原續(xù)編》是專講有機(jī)化學(xué)圖書。2、有機(jī)元素的分析

(1)拉瓦錫：1781年，將有機(jī)物完全燃燒，用鉀堿液吸收生成的氣體，發(fā)現(xiàn)燃燒后生成的都是二氧化碳和水。為有機(jī)化學(xué)分析做了奠基性工作。但有機(jī)物定量分析結(jié)果較粗糙。

(2)蓋·呂薩克和泰勒：改進(jìn)了拉瓦錫有機(jī)分析方法，將有機(jī)化合物與氯酸鉀混合，做成小丸，干燥后放在硬質(zhì)玻璃管中，加強(qiáng)熱使其燃燒，生成的氣體收集倒置在汞面上的玻璃瓶中，測量體積，較為準(zhǔn)確地分析了有機(jī)物的成分。

(3)貝采里烏斯：進(jìn)一步改進(jìn)分析方法。因蓋·呂薩克和泰勒的方法不適用于揮發(fā)的有機(jī)物，而且有機(jī)物與氯酸鉀作用有時會發(fā)生爆炸，不夠安全。1814年用苛性鉀吸收碳酸氣，用氯化鈣吸收水蒸氣，以此分析生成的碳酸氣和水蒸氣。改進(jìn)了前人的分析方法，在氯酸鉀中加入食鹽，避免爆炸危險。他還通過分析的方法測定了有機(jī)酸的化學(xué)式。1830年，分析了葡萄糖和酒石酸的組成，發(fā)現(xiàn)了同分異構(gòu)現(xiàn)象。(4)李比希：德意志化學(xué)家。1803年5月12日生于達(dá)姆施塔特，1873年4月18日卒于慕尼黑。使有機(jī)化學(xué)成為精確系統(tǒng)的定量分析技術(shù)。集上述研究者分析方法之所長，形成了有機(jī)化學(xué)中至今使用的常規(guī)分析標(biāo)準(zhǔn)。譽(yù)為德國一代化學(xué)宗師。李比希的有機(jī)分析方法

(1)創(chuàng)立了有機(jī)化學(xué)（2）開創(chuàng)性地建立了學(xué)生普通實驗室（3）發(fā)現(xiàn)了氮對于植物營養(yǎng)的重要性（4）影響他的人：洪堡蓋·呂薩克、維勒

(5)被他影響的人：霍夫曼、武慈、凱庫勒利用有機(jī)物的蒸氣與紅熱的氧化銅接觸可以完全燃燒得特點，把樣品放在一根裝有氧化銅的硬質(zhì)玻璃管中，加熱使其燃燒。燃燒產(chǎn)物先通過裝有氯化鈣的管子，吸收生成的水蒸氣，再通過裝有苛性鉀濃溶液的玻璃瓶吸收生成的碳酸氣，最后通過裝有固體苛性鉀的玻璃管吸收參與的碳酸氣和從苛性鉀溶液帶出的水分。分別對各個吸收管稱重，就可以算出有機(jī)物中碳和氫的含量了。如果碳?xì)淇偤坎坏?00%，又沒有檢出其他元素，那么其差數(shù)就是氧的百分含量。

后來杜馬又發(fā)明測定有機(jī)氮的好方法，這樣就形成了完整的有機(jī)分析體系。吉森這個小地方也成為當(dāng)時世界的化學(xué)中心，對19世紀(jì)德國成為化學(xué)強(qiáng)國起著重要作用。李比希在吉森建立一個現(xiàn)代化的實驗室，為實驗室教學(xué)編制了一個全新的教學(xué)大綱，它規(guī)定：開始，學(xué)生在學(xué)習(xí)講義的同時還要做實驗，先使用已知化合物進(jìn)行定性分析和定量分析，然后從天然物質(zhì)中提純和鑒定新化合物以及進(jìn)行無機(jī)合成和有機(jī)合成；學(xué)完這一課程后，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行獨立的研究作為畢業(yè)論文項目；最后通過鑒定獲得博士學(xué)位。李比希這種讓學(xué)生在實驗室中從系統(tǒng)訓(xùn)練逐步轉(zhuǎn)入獨立研究的教學(xué)體制，在他之前并未被人們認(rèn)識到，而它為近代化學(xué)教育體制奠定了基礎(chǔ)。

李比希曾因偶然的疏忽大意而把一種新元素當(dāng)作氯化碘，失去了發(fā)現(xiàn)溴元素的機(jī)會。在他的實驗室中，有一個專門的“錯誤之柜”，上面存放著所有的“失誤瓶”，其中就包括令他無限遺憾、裝有氯化碘和溴的瓶子。（5）杜馬對含氮量的分析方法用氧化銅把有機(jī)物氧化，樣品中的氮變成氮氣與產(chǎn)物碳酸氣一起溢出，碳酸氣被吸收后，剩下的氮氣的體積就可以直接測出了。

有機(jī)分析的發(fā)展路徑重量分析→容量分析常量分析→微量定量分析

有機(jī)和無機(jī)之分隨著有機(jī)物的研究手段的不斷提高和完善，人們對有機(jī)物的性質(zhì)有了更深刻了解。拉瓦錫：“我已觀察到，在礦物界中幾乎一切可氧化的和成酸的根都是單質(zhì)；反之，在植物界中，尤其是在動物中，沒有一種根不是至少由兩種物質(zhì)—氫和碳所組成，這些跟常有氮和磷與之結(jié)合，結(jié)果形成四元根。”對無機(jī)物和有機(jī)物之間區(qū)別有了一定認(rèn)識，但是對根與基的觀念片面。格曼（瑞典化學(xué)家）：1780年第一次明確提出有機(jī)物。把物質(zhì)劃分為有機(jī)、無機(jī)和介于二者之間的混合物。18世紀(jì)末。瑞士葛倫給有機(jī)物下了定義：有機(jī)物就是那些只由有限數(shù)目的元素按照多種比例構(gòu)成，而不能由人工制取的動植物體中的直接組成。錯誤之處在于包含了“活力論”。3、有機(jī)合成的發(fā)展整個19世紀(jì)初期，在生物學(xué)和有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中，廣泛流行著一種“生命力論”學(xué)說?！渡φ摗氛J(rèn)為：動、植物有機(jī)體具有一種生命力（又稱活力），只有依賴這種生命力，才能制造出有機(jī)物質(zhì)。在實驗室里，在釀造啤酒或葡萄酒的作坊里，這種有機(jī)化合物能夠變成其他化合物，但不能用組成它的元素人工合成。

活力論產(chǎn)生原因發(fā)現(xiàn)大多數(shù)有機(jī)物不符合定比和倍比定律。原因在于：（1）當(dāng)時人們對有機(jī)化合物認(rèn)識有限，無論從數(shù)量和種類都是有限；（2）當(dāng)時所能得到的有機(jī)化合物幾乎全部來自于有生命的動植物體內(nèi)，而許多無機(jī)物已經(jīng)可以從單招或其他化合物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制的。

“生命力論”在一定程度上把有機(jī)物質(zhì)神秘化，使有機(jī)與無機(jī)化合物之間，人為地造成了一條不可逾越的界線，這對有機(jī)化合物的發(fā)展顯然是不利的。到了1828年，“生命力論”受到法國化學(xué)家維勒嚴(yán)重的一擊。

1800年7月31日，出生于法蘭克福附近的Eschersheim，父親是當(dāng)?shù)匾晃挥忻尼t(yī)生。

1820年——1822年，在馬爾堡大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。

1822年——1823年，在海德堡大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)，同時跟隨利奧波德·格麥林學(xué)習(xí)化學(xué)。(一說1821年開始)

1823年9月2日，完成了在海德堡大學(xué)的學(xué)業(yè)，獲得外科學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，被導(dǎo)師格麥林推薦到位于瑞典斯德哥爾摩的貝采里烏斯的實驗室工作。

1825年——1831年，在德國柏林理工學(xué)校教授化學(xué)課程。

1831年——1836年，在德國卡塞爾高等理工學(xué)校教授化學(xué)課程。

1836年——1882年，在哥廷根大學(xué)任化學(xué)正教授。

1882年9月23日，去世于哥廷根。維勒合成尿素

當(dāng)時，維勒正埋頭研究制取氰酸銨的最簡便的方法。他首先讓氰酸和氨氣這兩種無機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果使他感到意外，生成物不是氰酸銨，而是草酸。他多次重復(fù)這一實驗，結(jié)果仍然一樣。于是改用氰酸與氨水進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，企圖制得氰酸銨，結(jié)果他注意到“形成了草酸及一種肯定不是氰酸銨的白色結(jié)晶物”。他分析了這種白色物質(zhì)，證明它確實不是氰酸銨。因為它與苛性鉀反應(yīng)，并不放出氨，它與酸反應(yīng)，也不能產(chǎn)生氰酸。維勒自1824年起研究氰酸銨的合成，但是他發(fā)現(xiàn)在氰酸中加入氨水后蒸干得到的白色晶體并不是銨鹽，到了1828年他終于證明出這個實驗的產(chǎn)物是尿素。維勒由于偶然的發(fā)現(xiàn)了從無機(jī)物合成有機(jī)物的方法，而被認(rèn)為是有機(jī)化學(xué)研究的先鋒。在此之前，人們普遍認(rèn)為：有機(jī)物只能依靠一種生命力在動物或植物體內(nèi)產(chǎn)生；人工只能合成無機(jī)物而不能合成有機(jī)物。維勒的老師貝采里烏斯當(dāng)時也支持生命力學(xué)說，他寫信給維勒問他能不能在實驗室里“制造出一個小孩來”。

維勒將自己的發(fā)現(xiàn)和實驗過程寫成題為“論尿素的人工制成”的論文，發(fā)表在1828年《物理學(xué)和化學(xué)年鑒》第12卷上。他的論文詳盡記述了如何用氰酸與氨水或氯化銨與氰酸銀來制備純凈的尿素。隨著其他化學(xué)家對他的實驗的重現(xiàn)成功，人們認(rèn)識到有機(jī)物是可以在實驗室由人工合成的，這打破了多年來占據(jù)有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的生命力學(xué)說。隨后，乙酸、酒石酸等有機(jī)物相繼被合成出來，支持了維勒的觀點。人工合成尿素的偉大意義

（1)人工合成尿素又一次提供了同分異構(gòu)現(xiàn)象的早期事例，成為有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的實驗證明；

(2)這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈地沖擊了形而上學(xué)的生命力論，為辯證唯物主義自然觀的誕生提供了科學(xué)依據(jù)。

(3)人工合成尿素在化學(xué)史上開創(chuàng)了一個新興的研究領(lǐng)域?？梢哉f，維勒開創(chuàng)了一個有機(jī)合成的新時代。貝特羅合成有機(jī)化學(xué)奠基人之一，完成了乙醇、甲烷、甲醛、乙烯、冰片等的合成。提出“在舊的自然界旁邊再放進(jìn)一個新的自然界，并且新的自然界將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越舊的自然界”。二、有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展1、早期的有機(jī)化學(xué)理論

(1）電化二元論---基團(tuán)學(xué)說1832年維勒和李比希又提出了安息香基（苯甲酰基。李比希對“基”的定義：基是一系列化合物中不變的組成部分，基可以被其他簡單物質(zhì)取代，基與簡單物質(zhì)結(jié)合符合當(dāng)量定律基團(tuán)理論在當(dāng)時歸納了一些有機(jī)化學(xué)的事實，解釋了一些有機(jī)反應(yīng)，為有機(jī)化學(xué)的系統(tǒng)化起到了一定作用。不足：認(rèn)為堿性基團(tuán)帶正電，酸性基團(tuán)帶負(fù)電。不能解釋有些基中的原子可以被其他原子取代。

(2)一元論--取代學(xué)說1834年，杜馬發(fā)現(xiàn)，蠟燭用氯氣漂白時，氯置換了其中的部分氫，從而提出取代作用。杜馬的學(xué)生羅朗則更深刻地認(rèn)識到所謂負(fù)電性的鹵原子取代了有機(jī)基團(tuán)中的正電性氫原子后，居然化學(xué)性質(zhì)變化無幾。例如，乙酸和三氯乙酸、乙醛和氯乙醛、甲烷和三氯甲烷的化學(xué)性質(zhì)極為相似。

“蠟燭冒煙”事件1833年，在巴黎杜伊勒利宮的一次盛大舞會上，蠟燭中冒出了一股股刺鼻的煙氣，嗆走了賓客?；实勐芬住し屏ζ址浅Ｉ鷼?，責(zé)成科學(xué)顧問布隆尼爾調(diào)查此事。布隆尼爾便將此事交給了他的女婿，巴黎大學(xué)教授杜馬。杜馬經(jīng)過仔細(xì)分析，很快查明了所冒的煙是氯化氫氣體，原來所用的蠟燭是用經(jīng)過氯氣漂白的蜂蠟制成的，在漂白過程中，氯取代了蠟中的氫，每排出一個體積的氫（生成氯化氫），則吸收一個體積的氯。他在前人工作和自己實驗的基礎(chǔ)上提出了取代學(xué)說：①當(dāng)一種含氫有機(jī)物遇到氯、溴、碘、氧等的脫氫作用時，它每失去一個氫原子，就獲得一個氫原子或碘原子或半個氧原子。②即使化合物中含有氧，上述規(guī)則仍然成立。③如果含氫化合物中含有水，則鹵化時，水先失掉其氫，而其他含氫部分中的氫暫不被置換；其后，如果進(jìn)一步鹵化去氫，那么氫便會被置換。

杜馬的取代學(xué)說產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。他的學(xué)生，法國青年化學(xué)家羅朗，繼續(xù)研究杜馬的學(xué)說。他發(fā)現(xiàn)，用其他元素取代有機(jī)物中的氫元素后，可以得到與原始物性質(zhì)相似的新物質(zhì)。羅朗的取代說遭到貝采里烏斯、李比希和杜馬的激烈反對。后來，大量實驗事實證明，在有機(jī)取代反應(yīng)中，氯是可以取代氫的。電化二元論雖然能解釋大量無機(jī)化學(xué)事實，但卻不適用于有機(jī)化合物。這時羅朗的取代學(xué)說才逐步得到普遍的承認(rèn)。羅朗和日拉爾

19世紀(jì)40年代，化學(xué)界有兩位成績突出的青年科學(xué)家。一位是羅朗，另一位則是日拉爾。羅朗，1807年出生，1831年成為杜馬的助手，羅朗熱愛化學(xué)，畢生精力都獻(xiàn)給了科學(xué)。他的大半生在窮困中度過，因為沒有收入，迫使他到造幣廠當(dāng)化驗員。在羅朗輝煌的一生中，完成了萘及其衍生物的研究；發(fā)現(xiàn)了蒽氧化成蒽醌；他還發(fā)現(xiàn)了鄰苯二甲酸失水后成酸酐。

日拉爾出生在法國的斯特拉斯堡。父親是一位商人，但很愛好化學(xué)。日拉爾自幼受父親熏陶，也酷愛化學(xué)。日拉爾完成了有機(jī)化學(xué)的許多重要研究工作，其中最有名的是1852年對有機(jī)酸酐的研究。他寫了兩本教科書：《有機(jī)化學(xué)概要》和《有機(jī)化學(xué)概論》。日拉爾是一位很有獨特見解的思想家，不幸的是他的理論觀點與大多數(shù)權(quán)威存在分歧，特別是遭到杜馬的反對，致使他未能在巴黎找到適當(dāng)?shù)墓ぷ髀毼弧?848年，日拉爾與羅朗相識，從此兩人結(jié)下了深厚的友誼，并完成了許多極富成果的研究。兩人的工作是緊密聯(lián)系在一起的，各有所長，相互取長補(bǔ)短，正如一位化學(xué)家所說：“羅朗有分析才能，并善于將現(xiàn)象歸類，而日拉爾則具有高度的綜合能力。”2、有機(jī)化合物的分類(1)同系列的概念1843年，日拉爾提出主要觀點：有機(jī)化合物存在著多個系列，每一個系列都有自己的代數(shù)組成式，兩個化合物分子式之差為CH2或CH2的倍數(shù)。同系列中，各種化合物的化學(xué)性質(zhì)相似，各化合物的物理性質(zhì)有規(guī)律地變化(2)類型論1839年，杜馬提出有機(jī)化學(xué)中的類型說。1848年，德國化學(xué)家霍夫曼提出了氨類型1850年，英國化學(xué)家威廉遜提出了水類型1852年，法國化學(xué)家日拉爾提出氫類型氯化氫類型；1857年德國化學(xué)家凱庫勒提出了沼氣型。類型說的意義

類型說發(fā)展到了比較系統(tǒng)的高度，它把各種有機(jī)化合物加以系統(tǒng)化，有效地進(jìn)行了分類。如果已知某一有機(jī)物屬于哪一類，就有可能推測出其性質(zhì)和制備方法。在類型說的發(fā)展過程中，從取代基的概念逐步演化出了現(xiàn)代官能團(tuán)的概念。此外，類型說對原子價概念的形成有很大的啟示作用。3、有機(jī)物結(jié)構(gòu)理論的建立（1）、元素反應(yīng)之間的等當(dāng)數(shù)1840年，日拉爾和羅朗發(fā)現(xiàn)，原子之間反應(yīng)有一定的比例關(guān)系。鹵素原子之間等當(dāng)，氧硫硒碲原子之間等當(dāng)1850年，威廉遜發(fā)現(xiàn)乙基、甲基等與原子等當(dāng)1850年左右，弗蘭克蘭發(fā)現(xiàn)氮、砷、可以和3或5個原子相結(jié)合2、凱庫勒的原子價學(xué)說

1857年，凱庫勒提出了“原子數(shù)”的新概念，他指出：“化合物的分子由不同原子結(jié)合而成，與某一個原子相化合的其他元素的原子或基的數(shù)目取決于各成分的親和力值?！?、庫帕提出碳四價學(xué)說1858年，英國有機(jī)化學(xué)家?guī)炫烈蔡岢觯妓膬r學(xué)說以及碳原子間可以相連成鏈狀的學(xué)說，并用短線表示原子之間的親和力，寫出分子結(jié)構(gòu)式。4、“化學(xué)結(jié)構(gòu)”的概念

布特列洛夫是世界聞名的俄國化學(xué)家，他是化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的創(chuàng)立者之一。1953年，蘇聯(lián)政府在莫斯科羅蒙諾夫大學(xué)化學(xué)樓前，專門為布特列洛夫建立了紀(jì)念碑。1828年9月3日出生在一個退伍軍官的家庭中，卒于1886年8月5日，終年58歲。

1861年，布特列洛夫在德國召開的一次科學(xué)大會上做了一篇題為《論物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)》的報告。在報告中，他強(qiáng)調(diào)了“化學(xué)結(jié)構(gòu)”這個概念。他指出：“假定一個化學(xué)原子具有一定的和有限的化學(xué)親和力值，化學(xué)原子便借這種親和力來參加形成物質(zhì)。那么，我擬將這種化學(xué)關(guān)系，或者說在所組成的化合物中，各原子間的相互連接，用化學(xué)結(jié)構(gòu)這個詞來表示?！贝撕蟛痪茫M(jìn)一步論述化學(xué)結(jié)構(gòu)。他特別強(qiáng)調(diào)，一種化合物只能有一個表達(dá)式，不是像日拉爾和其他化學(xué)家那樣，根據(jù)化合物參加的反應(yīng)不同而使用不同的表達(dá)式。另一位著名化學(xué)家霍夫曼，也意識到結(jié)構(gòu)思想的重要性。在一次演講中，他用短棒和球棍模型來表達(dá)某些化合物，只可惜結(jié)構(gòu)模型是平面的，最終沒有得完全承認(rèn)。5、異構(gòu)現(xiàn)象的研究與碳四價等同的實驗證明卡爾·肖萊：1834-1892

當(dāng)肖萊馬還健在時，偉大的革命導(dǎo)師恩格斯這樣稱贊他：“這位朋友既是一位優(yōu)秀的共產(chǎn)主義者，又是一位優(yōu)秀的化學(xué)家?！痹谛とR馬逝世后，恩格斯特意為他寫了一篇傳記性的悼文，對他的一生作出了全面的評價。

今天我們對脂肪烴的有關(guān)知識，最初就是由肖萊馬提供的。為了了解和掌握脂肪烴的系統(tǒng)知識，肖萊馬不僅付出了辛勤的勞動，而且還是冒著很大的風(fēng)險的。由于各種脂肪烴的知識還是空白，實驗研究中發(fā)生爆炸事故是難以避免的。對此，恩格斯描繪肖萊馬時說：“那時候，他常常臉上帶著血斑和傷痕來看我。跟脂肪烴打交道可不是鬧著玩的；這些大部分還沒有被認(rèn)識的物質(zhì)，總是在他手上爆炸，這樣他就得到了不少光榮的傷痕。只是因為戴著眼鏡，他才沒有為此而喪失視力。”

1862-1864年里，他做了大量的相關(guān)實驗，證明碳原子四價的同一性，推翻了關(guān)于烷烴存在兩個結(jié)構(gòu)系列的假定，清楚地闡明正是因為碳原子以其等同的四價與其它碳原子作不同的排列，才呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生異構(gòu)現(xiàn)象。肖萊馬的這一工作對于化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的推廣發(fā)展起了積極作用。肖萊馬在弄清了異構(gòu)現(xiàn)象后，轉(zhuǎn)向了對同系物現(xiàn)象的研究。經(jīng)過扎實、細(xì)致的實驗研究，他發(fā)現(xiàn)了一條定律，恩格斯把它稱為“CnH2n+2系列碳?xì)浠衔锏姆悬c定律”。該定律指出烷烴分子隨著碳原子的增加，沸點逐步升高，直鏈烷烴與具有同樣碳原子數(shù)的支鏈烷烴相比，具有更高的沸點。這一定律清楚他說明有機(jī)物性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)之間存在內(nèi)在的聯(lián)系，即有機(jī)物的性質(zhì)受其化學(xué)結(jié)構(gòu)所制約。

作為化學(xué)家，肖萊馬有與眾不同之處，這就是他在研究化學(xué)時，能自覺地應(yīng)用唯物辯證觀點來觀察和思考。他用量變到質(zhì)變的規(guī)律去解釋烷烴中的同系物現(xiàn)象。他從有機(jī)合成的成就和發(fā)展趨勢預(yù)見了人工合成蛋白質(zhì)的未來遠(yuǎn)景。特別是他運(yùn)用了唯物史觀認(rèn)真地研究了化學(xué)史，他在1879年用英文發(fā)表的著作《有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展》就是他的一次嘗試和一項重要成果。該書1885年被譯成法文，1889年作者又出版了此書的德文版。此書的英文增訂版是作者逝世后的1894年出版的，由此可見該書深受歡迎。4、有機(jī)立體化學(xué)（1）有機(jī)化合物的旋光異構(gòu)現(xiàn)象1848年法國結(jié)晶化學(xué)家L.巴斯德在研究酒石酸鹽旋光性的過程中提出，它的半面晶態(tài)與旋光性之間存在一定的關(guān)系。1860年他進(jìn)一步認(rèn)為，溶液中化合物的旋光性是由于分子中各原子存在著一種非對稱的排布，有一個不能疊合的鏡面。1863年德意志化學(xué)家J.A.威斯利采努斯證明，肌肉乳酸和發(fā)酵乳酸有相同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)式,但前者為右旋物質(zhì),后者無旋光性，他認(rèn)為“這種差別只可能是由于原子在空間有不同的排布”。（2）碳的四面體結(jié)構(gòu)與旋光異構(gòu)1874年荷蘭化學(xué)家J.H.范霍夫和法國化學(xué)家J.-A.勒貝爾分別獨立地提出了碳原子四面體構(gòu)型學(xué)說。他們提出：化學(xué)結(jié)構(gòu)式還不足以全面體現(xiàn)出異構(gòu)現(xiàn)象的各個方面。范霍夫以甲烷的衍生物CH2R2和CR1R2R3R4的空間異構(gòu)體數(shù)目為基礎(chǔ),辨明碳原子的四個價鍵必然指向正四面體的頂點,而不是處在一個平面上。他把與四個不同基團(tuán)結(jié)合的碳原子稱作“不對稱碳原子”，并且指出：處在溶液中的含碳化合物若具有旋光性就必然有不對稱碳原子的存在，而且可以根據(jù)這種空間結(jié)構(gòu)和旋光性之間的關(guān)系來推測有機(jī)化合物的合理結(jié)構(gòu)式。例如，有旋光性的戊醇當(dāng)為異戊醇。（3）空間構(gòu)象概念的提出1885年德國化學(xué)家拜耳又根據(jù)碳原子的四面體構(gòu)型推斷出三元、四元、五元碳環(huán)化合物的不穩(wěn)定性,提出了“張力學(xué)說”。1890年U.薩克斯又針對六元碳環(huán)環(huán)己烷的穩(wěn)定性,提出無張力的船式構(gòu)象和椅式構(gòu)象的設(shè)想(直到1908年才由德國人E.莫爾所證實),進(jìn)一步提出了無張力環(huán)理論，推動了立體化學(xué)的發(fā)展。

5、苯的環(huán)形結(jié)構(gòu)學(xué)說

法拉第首先發(fā)現(xiàn)苯，凱庫勒提出苯環(huán)結(jié)構(gòu)。凱庫勒發(fā)現(xiàn)苯環(huán)結(jié)構(gòu)之謎

已知一個苯分子含有6個碳原子和6個氫原子，碳的化合價是4價，氫則是1價，有機(jī)物的碳原子互相連接形成碳鏈，那么在飽和狀態(tài)下每個碳原子還應(yīng)該與2個（在碳鏈中間）或3個（在碳鏈兩端）氫原子化合，算上去6個碳原子應(yīng)該和14個氫原子化合，比如己烷就是這樣的。苯分子只有6個氫原子，說明它的碳原子處于極不飽和狀態(tài)，化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該很活潑。但是苯的化學(xué)性質(zhì)卻非常穩(wěn)定，說明它和不飽和有機(jī)物的結(jié)構(gòu)不一樣。100年前的1890年3月10日，德國化學(xué)會為紀(jì)念凱庫勒教授提出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說25周年，舉行了隆重儀式，他以前的學(xué)生拜耳1835～1917）做了有關(guān)凱庫勒學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)的長篇發(fā)言。凱庫勒也做了有關(guān)他本人學(xué)術(shù)經(jīng)歷與生平的講演，向公眾第一次提到了他在近似夢幻的狀況下解決苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的情景。這一有趣的情節(jié)流傳下來，至今膾炙人口。三、有機(jī)合成的進(jìn)一步發(fā)展1、染料的合成

1868年，德國化學(xué)家格雷貝（1841-1927）和里伯曼（1842－1914）合作，研究茜素的結(jié)構(gòu)與合成，第一次合成了天然染料茜素，但這種合成方法因成本昂貴而難以投入生產(chǎn)。帕金于同一年研究出兩種生產(chǎn)茜素的新合成方法，都是以煤焦油產(chǎn)品蒽為原料，成本低廉。其中的一種方法是先將蒽醌磺化，然后與強(qiáng)堿熔融，就可得到產(chǎn)率較高的茜素。1865年，德國化學(xué)家拜耳開始了靛藍(lán)染料的研究工作，1878年合成了靛藍(lán)，1883年確定其結(jié)構(gòu)。2、藥品的合成

水楊酸水楊酸及其衍生物在醫(yī)藥上的應(yīng)用是很廣泛的，常用作消毒、防腐、解熱，治療風(fēng)濕、感冒等。1859年，柯爾森探索出制備水楊酸的方法阿司匹林阿司匹林是歷史悠久的解熱鎮(zhèn)痛藥，它誕生于1899年3月6日。早在1853年夏天，弗雷德里克·熱拉爾就用水楊酸與醋酐合成了乙酰水楊酸，但沒能引起人們的重視；1898年德國化學(xué)家菲霍夫曼又進(jìn)行了合成，并為他父親治療風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎，療效極好；1899年由德萊塞介紹到臨床，并取名為阿司匹林(Aspirin)。香料與糖精的合成1876年，法國人賴邁爾與蒂曼由水楊酸合成了香豆素1879年，美國人雷姆森合成了糖精炸藥的合成1846年，意大利人索布留羅將無水甘油慢慢地加入濃硝酸和濃硫酸混合物中，得到硝化甘油1875年，諾貝爾制得硝化棉1880年，諾貝爾制得了TNT(三硝基甲苯)阿爾弗雷德·伯恩哈德·諾貝爾（AlfredBernhardNobel）是瑞典的化學(xué)家、產(chǎn)業(yè)家、甘油炸藥的發(fā)明者，他用其巨額遺產(chǎn)（920萬美元）創(chuàng)立了舉世聞名的諾貝爾獎金。

2009年諾貝爾獎獲得者2009年諾貝爾化學(xué)獎：英美以三科學(xué)家因“對核糖體結(jié)構(gòu)和功能的研究”而獲獎。這三位科學(xué)家為英國的VenkatramanRamakrishnan、美國的ThomasA.Steitz及以色列的AdaE.Yonath。1901年范霍夫(JacobusHenricusvan‘tHoff，1852—1911)荷蘭人，研究化學(xué)動力學(xué)和溶液滲透壓的有關(guān)定律2009年光纖之父高錕李遠(yuǎn)哲：1936年生于臺灣，美籍華人，1986年諾貝爾獲化學(xué)獎，時年50歲；錢永?。?952年生于紐約，美籍華人，2008年諾貝爾化學(xué)獎，時年57歲

第二節(jié)：新元素的發(fā)現(xiàn)元素周期律發(fā)現(xiàn)之前（1869年），化學(xué)家共發(fā)現(xiàn)了63種元素，被譽(yù)為是分析方法進(jìn)步的勝利。具有幾個階段特征：一、感性直觀方法階段—到煉金術(shù)時期止

用火冶煉、用碳還原，對元素的認(rèn)識停留在感性、直觀、定性階段，停留在對元素表面的宏觀性質(zhì)的粗淺認(rèn)識上。

發(fā)現(xiàn)元素：主要有：金、銀、銅、錫、鉛、鐵、汞、鋅、碳、硫、砷、磷等等。

煉金術(shù)時期共發(fā)現(xiàn)四種元素：砷、銻、鉍和磷。二、古典化學(xué)分析方法階段古典分析化學(xué)是由波義爾、普利斯特里、舍勒、拉瓦錫以及后來的貝采里烏斯等逐步創(chuàng)立，從17世紀(jì)下半葉到19世紀(jì)初，約100多年。特點是需要分析儀器和化學(xué)試劑，天平的使用使分析工作由定向走向定量。共發(fā)現(xiàn)14種元素：氫（H）、氮（N）、氧（O）、鈷（Co）錳（Mn）、氯（Cl）、鎳（Ni）、鉻（Cr）、鎢（W）、鉑（Pt）、碲（Te）鈹（Be）、鋯（Zr）、鉬（Mo）。三、電解法階段1799年伏打制成直流電源及伏打電堆，開創(chuàng)了新元素發(fā)現(xiàn)的高潮，44年間發(fā)現(xiàn)了31種新元素。四、光譜分析法—光譜儀的發(fā)明和使用階段1860年德國化學(xué)家基爾霍夫制成了第一臺光譜分析儀，開創(chuàng)了光譜分析的新時代。19世紀(jì)70年代前發(fā)現(xiàn)的新元素剪影

1、鋁（Al）和釩（V）的發(fā)現(xiàn)

鋁是德國化學(xué)家弗里德里希·維勒(FriedrichWöhler1800—1882)發(fā)現(xiàn)的。著名化學(xué)家貝采里烏斯(JonsJ.Berzelius)的學(xué)生。

1827年維勒用金屬鉀還原熔融的無水氯化鋁得到較純的金屬鋁單質(zhì)。維勒還用同樣的方法發(fā)現(xiàn)了鈹(1828年)、釔，并且命名了鈹。這時的鋁十分珍貴，據(jù)說在一次宴會上，法國皇帝拿破侖獨自用鋁制的刀叉，而其他人都用銀制的餐具。泰國當(dāng)時的國王曾用過鋁制的表鏈；1855年巴黎國際博覽會上，展出了一小塊鋁，標(biāo)簽上寫到：“來自粘土的白銀”，并將它放在最珍貴的珠寶旁邊。1889年，俄國沙皇賜給門捷列夫鋁制獎杯，以表彰其編制化學(xué)元素周期表的貢獻(xiàn)。1886年，美國的豪爾和法國的海朗特，分別獨立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁，奠定了今天大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎(chǔ)。釩的發(fā)現(xiàn)翻開元素周期表，我們發(fā)現(xiàn)，第23號元素是有色金屬釩。釩的發(fā)現(xiàn)者，是瑞典化學(xué)家塞夫斯德朗。塞夫斯德朗出生于1786年，長大后，他選擇了化學(xué)研究這條道路。幸運(yùn)的是，他成為當(dāng)時歐洲化學(xué)界權(quán)威、瑞典著名的化學(xué)家柏濟(jì)力阿斯的學(xué)生。不過，在發(fā)現(xiàn)釩之前，在國際化學(xué)界他還是個名不見經(jīng)傳的人物。

1830年，塞夫斯德朗正在研究一種鐵礦，這種鐵礦產(chǎn)于瑞典的斯馬蘭德。在研究中，他發(fā)現(xiàn)礦石中含有一些金屬化合物，而且這些金屬化合物表現(xiàn)為多種顏色，其中以紅色最為顯著。經(jīng)過貝采里烏斯的確證，這黑色的金屬粉末確實是一種新的元素。該給它取個什么名字呢?塞夫斯德朗采用希臘神話中女神“凡娜迪絲”的名字來給這種金屬元素命名——釩。塞夫斯德朗公布了發(fā)現(xiàn)釩的消息之后，世界化學(xué)界都為之鼓舞——化學(xué)元素大家庭中又添了一位新成員了。沒想到，不久之后，柏濟(jì)力阿斯收到他的另一位學(xué)生、德國化學(xué)家維勒寄來的一封信和一塊礦石。原來，維勒在1828年分析這種產(chǎn)自墨西哥的礦石時，已經(jīng)開始懷疑它含有某種新的元素，但他忙于手頭上的其他科研工作，沒有再深入研究下去?，F(xiàn)在，他從報上得知新發(fā)現(xiàn)的元素釩之后，覺得這塊礦石中很可能就含有釩?？赐陙硇藕螅貪?jì)力阿斯經(jīng)過分析，證明維勒寄來的這塊礦石中的確含有釩——可惜維勒當(dāng)年與它失之交臂!于是，柏濟(jì)力阿斯提筆給維勒寫了一封耐人尋味的信，信中說道：“在遙遠(yuǎn)的地方，有一位美麗的女神，叫凡娜迪絲。有一天，女神正在房里休息，她聽見了敲門聲。她心想：會是誰呢?女神沒有馬上起身開門。結(jié)果那敲門的人悄然離開了。女神很奇怪：是誰這么沒有耐心?她跑到窗前一看，哦，原來是維勒?！斑^了一陣，又有人來敲門了。這次，敲門聲持續(xù)了很久，終于把女神感動了，于是她開門迎納了這位耐心的敲門人。他就是塞夫斯德朗?！?、伏打電池的誕生伏打(AlessandroVlota1745～1827年)意大利物理學(xué)家。巴黎科學(xué)院國外院士。1745年2月18日生于科摩，1827年3月5日卒于同地。成年后出于好奇，才去研究自然現(xiàn)象。1774年伏打擔(dān)任科摩大學(xué)預(yù)科物理教授。同年發(fā)明了起電盤，這是靠靜電感應(yīng)原理提供電的裝置。伏打還研究了化學(xué)，進(jìn)行各種氣體的爆作試驗。1774～1779年任科莫大學(xué)預(yù)科物理學(xué)教授，1779年他擔(dān)任巴佛大學(xué)物理教授。1779～1815年任帕維亞大學(xué)實驗物理學(xué)教授，1815年任帕多瓦大學(xué)哲學(xué)系主任。1782年他成為法國科學(xué)學(xué)會的成員。1791年英國皇家學(xué)會聘請他為國外會員，3年后又因創(chuàng)立伽伐尼電的接觸學(xué)說被授予科普利獎?wù)隆?801年拿破侖一世召他到巴黎表演電堆實驗并授予他金質(zhì)獎?wù)潞筒舴Q號。伏打發(fā)明電堆時已經(jīng)50多歲了，他絕沒有想到持續(xù)電流對以后的影響會有那么大，他也沒有再作進(jìn)一步的研究，一直在巴佛大學(xué)任教。1819年伏打退休回到故鄉(xiāng)，于1827年3月5日逝世。

伏打電池的發(fā)明，使得科學(xué)家可以用比較大的持續(xù)電流來進(jìn)行各種電學(xué)研究，促使電學(xué)研究有一個巨大的進(jìn)展。伏打的成就受到各界普遍贊賞，科學(xué)界用他的姓氏命名電勢，電勢差（電壓）的單位，為“伏特”（就是伏打，音譯演變的），簡稱“伏”。

3、戴維用電解法發(fā)現(xiàn)6個金屬元素戴維研究電的化學(xué)作用問題。關(guān)于這個問題，戴維在克利夫頓有一定成果，他通過繼續(xù)研究寫出了《關(guān)于電的某些化學(xué)作用》一書。當(dāng)他以這份材料在皇家學(xué)會作了報告以后，聞所未聞的消息傳出來了——電在化學(xué)中會發(fā)生作用！戴維是位偉大的發(fā)明家。于是戴維以自己的成就贏得了更高的聲望。隨之戴維又在實驗中發(fā)現(xiàn)了兩種新的金屬。他發(fā)現(xiàn)新的金屬鉀和鈉非?；顫?，反應(yīng)能力極強(qiáng)。在多次反復(fù)的各種方式的實驗中，戴維不幸受傷，臉上的傷口結(jié)疤后，一只受傷的眼睛卻失明了。損失是慘重的，但已經(jīng)證實，從蘇打和碳酸鉀中可以提取兩種不同的金屬鉀和鈉。這兩種金屬都是柔軟的，比水輕，能同水發(fā)生激烈的反映，產(chǎn)生火焰。舉世聞名的偉大化學(xué)家漢弗里·戴維（H．Davy，1778－1829）發(fā)現(xiàn)了邁克爾·法拉第（M．Faraday，1791－1867）的才能，并將這位鐵匠之子、小書店的裝訂工招收到大研究機(jī)關(guān)——皇家學(xué)院做他的助手。戴維具有伯樂的慧眼，這已被人們作為科學(xué)史上的光輝范例，爭相傳頌。戴維自己也為發(fā)現(xiàn)了法拉第這位科學(xué)巨擘而自豪。他臨終前在醫(yī)院養(yǎng)病期間，一位朋友去看他，問他一生中最偉大的發(fā)現(xiàn)是什么，他絕口未提自己發(fā)現(xiàn)的眾多化學(xué)元素中的任何一個，卻說：“我最大的發(fā)現(xiàn)是一個人——法拉第！”4、鹵素元素的發(fā)現(xiàn)（1）碘的發(fā)現(xiàn)

1811年，法國的庫特爾，用硫酸處理海草灰母液時，發(fā)現(xiàn)了碘的存在。

18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，法國皇帝拿破侖發(fā)動戰(zhàn)爭，需要大量硝酸鉀制造火藥。當(dāng)時法國第戎(Dijon)的制造硝石商人、藥劑師庫爾圖瓦利用海草或海藻灰的溶液把天然的硝酸鈉或其他硝酸鹽轉(zhuǎn)變成硝酸鉀的方法生產(chǎn)著硝酸鉀。1811年，他發(fā)覺到盛裝海草灰溶液的銅制容器很快就遭腐蝕。他認(rèn)為是海草灰溶液含有一種不明物質(zhì)在與銅作用，于是他進(jìn)行了研究。他將硫酸倒進(jìn)海草灰溶液中，發(fā)現(xiàn)放出一股美麗的紫色氣體。這種氣體在冷凝后不形成液體，卻變成暗黑色帶有金屬光澤的結(jié)晶體。這，就是碘。（2）溴的發(fā)現(xiàn)1826年8月14日法國科學(xué)院審查了巴拉爾的新發(fā)現(xiàn)，對巴拉爾的發(fā)現(xiàn)給予很高的評價，并將這種元素命名為Bromine（中文譯名為溴），含義是惡臭。

（3）氟的發(fā)現(xiàn)

在化學(xué)元素史上，參加人數(shù)最多、危險最大、工作最難的研究課題，莫過于氟元素的發(fā)現(xiàn)。自1768年德國化學(xué)家馬格拉夫（Marggraf,A.S.1709-1782）發(fā)現(xiàn)氫氟酸以后，到1886年法國化學(xué)家莫瓦桑（Moissan,H.1852－1907）制得單質(zhì)的氟，歷時118年之久。在這當(dāng)中不少化學(xué)家損害了健康，甚至獻(xiàn)出了生命，可以說是一段極其悲壯的化學(xué)元素史。弗雷米教授是當(dāng)時研究氟化物的化學(xué)家，莫瓦桑在他的門下不僅學(xué)到了化學(xué)物質(zhì)一般的變化規(guī)律，而且還學(xué)到了有關(guān)氟的化學(xué)知識和研究過程后來，莫瓦桑完成了這項偉大的事業(yè)。6、用分光鏡發(fā)現(xiàn)新元素（1）早期的焰色反應(yīng)焰色反應(yīng)是一種非常古老的定性分析法，早在中國南北朝時期，著名的煉丹家和醫(yī)藥大師陶弘景(456—563)在他的《本草經(jīng)集注》中就有這樣的記載“以火燒之，紫青煙起，云是真硝石(硝酸鉀)也”。由于當(dāng)時及以后的許多年里，生產(chǎn)力水平不高，這種方法一直沒有得到廣泛的應(yīng)用及發(fā)展。18世紀(jì)，德國人馬格拉夫(1709～1782)是這一時期的著名的定性分析化學(xué)家。他的一項重要的研究成果是觀察到了植物堿(草木灰，即碳酸鉀)與礦物堿(蘇打，即碳酸鈉)的區(qū)別。1762年他系統(tǒng)地對比了這2種堿轉(zhuǎn)化生成的各種鉀鹽與鈉鹽的晶形、潮解性和溶解度，并發(fā)現(xiàn)鈉鹽和鉀鹽可以分別使火焰著上各自特征的焰色。從此以后利用焰色反應(yīng)鑒別鉀、鈉鹽就成為常用手段了。19世紀(jì)中葉，德國著名化學(xué)家本生(1811～1899)設(shè)計制造了本生燈，它使煤氣燃燒時產(chǎn)生幾乎無色的火焰，溫度高達(dá)兩千多度。本生利用這種燈研究各種鹽類在火焰中呈現(xiàn)不同焰色的現(xiàn)象，根據(jù)火焰中的彩色信號來檢測各種元素。后來，本生在好友物理學(xué)家基爾霍夫的建議下，通過觀察光譜實現(xiàn)了對元素的定性檢驗，開創(chuàng)了分析化學(xué)的一個重要分支：光譜分析。（2）光譜學(xué)的創(chuàng)立光譜學(xué)是光學(xué)的一個分支學(xué)科，它主要研究各種物質(zhì)的光譜的產(chǎn)生及其同物質(zhì)之間的相互作用。光譜是電磁輻射按照波長的有序排列，根據(jù)實驗條件的不同，各個輻射波長都具有各自的特征強(qiáng)度。光譜學(xué)的研究已有一百多年的歷史了。1666年，牛頓把通過玻璃棱鏡的太陽光分解成了從紅光到紫光的各種顏色的光譜，他發(fā)現(xiàn)白光是由各種顏色的光組成的。這是可算是最早對光譜的研究。其后一直到1802年，渥拉斯頓觀察到了光譜線，其后在1814年夫瑯和費(fèi)也獨立地發(fā)現(xiàn)它。牛頓之所以沒有能觀察到光譜線，是因為他使太陽光通過了圓孔而不是通過狹縫。在1814～1815年之間，夫瑯和費(fèi)公布了太陽光譜中的許多條暗線，并以字母來命名，其中有些命名沿用至今。此后便把這些線稱為夫瑯和費(fèi)暗線。實用光譜學(xué)是由基爾霍夫與本生在19世紀(jì)60年代發(fā)展起來的；他們證明光譜學(xué)可以用作定性化學(xué)分析的新方法，并利用這種方法發(fā)現(xiàn)了幾種當(dāng)時還未知的元素，并且證明了太陽里也存在著多種已知的元素。從19世紀(jì)中葉起，氫原子光譜一直是光譜學(xué)研究的重要課題之一。在試圖說明氫原子光譜的過程中，所得到的各項成就對量子力學(xué)法則的建立起了很大促進(jìn)作用。這些法則不僅能夠應(yīng)用于氫原子，也能應(yīng)用于其他原子、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)。

氫原子光譜中最強(qiáng)的一條譜線是1853年由瑞典物理學(xué)家埃斯特朗探測出來的。此后的20年，在星體的光譜中觀測到了更多的氫原子譜線。1885年，從事天文測量的瑞士科學(xué)家巴耳末找到一個經(jīng)驗公式來說明已知的氫原子諾線的位置，此后便把這一組線稱為巴耳末系。繼巴耳末的成就之后，1889年，瑞典光譜學(xué)家里德伯發(fā)現(xiàn)了許多元素的線狀光譜系，其中最為明顯的為堿金屬原子的光譜系，它們也都能滿足一個簡單的公式。1852年到1862年約10年間入本生與羅斯合作研究光化學(xué)。他采用等體積的氫和氯在光熾下進(jìn)行反應(yīng)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，光照射化學(xué)物質(zhì)使之產(chǎn)生反應(yīng)的情況，與光的波長有關(guān)。如單獨照射預(yù)先放入反應(yīng)器中的氯氣。不會改變其反應(yīng)的誘導(dǎo)期，當(dāng)溫度在18°C一26°C時，反應(yīng)只有極小的進(jìn)展，但如果有氧存在。則氧顯示出明顯的催化作用。本生和羅斯通過研究，還估計出太陽的輻射能、指出太陽在一分鐘內(nèi)輻射出的光能，等于25X10^21立方米的氫氣和氯氣混和轉(zhuǎn)化為氯化氫所需要的能量。1859年，本生和物理學(xué)家基爾霍未開始共同探索通過辨別焰色進(jìn)行化學(xué)分析的方法。他們決定，制造一架能辨別光譜的儀器。他們把一架直筒望遠(yuǎn)鏡和三棱鏡連在一起，設(shè)法讓光線通過狹縫進(jìn)入三棱鏡分光。這就是第一臺光譜分析儀。“光譜儀”安裝好以后，他們就合作系統(tǒng)地分析各種物質(zhì)，本生在接物鏡一邊的燒各種化學(xué)物質(zhì)，基爾霍夫在接目鏡一邊進(jìn)行觀察、鑒別和記錄。他們發(fā)現(xiàn)用這種方法可以準(zhǔn)確地鑒別出各種物質(zhì)的成分。

1860年5月10日，本生和基爾霍夫用他們創(chuàng)立的光譜分析方法，在狄克海姆礦泉水中，發(fā)現(xiàn)了新元素銫；1861年2月23日，他們在分析云母礦時，又發(fā)現(xiàn)了新元素銣。此后，光譜分析法被廣泛采用。1861年，英國化學(xué)家克魯克斯用光譜法發(fā)現(xiàn)了鉈；1863年德國化學(xué)家賴希和李希特也是用光譜法發(fā)現(xiàn)了新元素銦，以后又發(fā)現(xiàn)了鎵、鈧、鍺等。第三節(jié)

化學(xué)元素周期律一、元素周期律發(fā)現(xiàn)的實踐基礎(chǔ)1.原子量測定的日益精確2.元素化合物性質(zhì)的研究3.元素發(fā)現(xiàn)的種類達(dá)63種4.原子化合價確定二、元素周期律發(fā)現(xiàn)的理論準(zhǔn)備1.拉瓦錫的分類

1789年，拉瓦錫出版的《化學(xué)大綱》中發(fā)表了人類歷史上第一張《元素表》，在該表中，他將當(dāng)時已知的33種元素分四類：氣體元素、非金屬、金屬、能成鹽的土質(zhì)。氣體物質(zhì)：光、熱、氧、氮、氫非金屬物質(zhì)：硫、磷、碳、鹽酸素、氟酸素、硼酸素等，其氧化物為酸。金屬物質(zhì)：銻、銀、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢、鋅等，被氧化后生成可以中和酸的鹽基。能成鹽土質(zhì)物質(zhì)：石灰、鎂土、鋇土、鋁土、硅土。2.德國人貝萊納的“三素組”

1829年，德國人貝萊納把當(dāng)時已知的54種元依據(jù)其性質(zhì)的相似性提出了“三素組”，每組包括性質(zhì)相似的三種元素，并發(fā)現(xiàn)三元素中，居于中間的元素的原子量近似等于兩端兩個元素原子量的平均值，對后人很有啟發(fā)。3.法國化學(xué)家尚古多的螺旋圖

他第一個從整體上提出元素性質(zhì)和原子量之間存在關(guān)系的思想，創(chuàng)造性地將當(dāng)時62種元素按原子量大小順序，標(biāo)記在繞著圓柱體上升的螺旋線上，并驚奇發(fā)現(xiàn)化學(xué)性質(zhì)相似的元素都出現(xiàn)在同一條母線上。初步提出了元素性質(zhì)的周期性。4.德國人邁爾的六元素表和《原子體積周期性圖解》

“六元素表”的基本內(nèi)容已經(jīng)反映了周期率的核心思想?！对芋w積周期性圖解》描繪出一條元素原子體積隨原子量的變化曲線，精彩的表現(xiàn)了化學(xué)元素性質(zhì)隨原子量變化出現(xiàn)的周期性。

5.英國人紐蘭茲的八音律

1865年，英國化學(xué)家紐蘭茲提出了“八音律”一說。將化學(xué)元素按照原子量遞增的順序排列起來，發(fā)現(xiàn)每隔8個元素，元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)就會出現(xiàn)重復(fù)，這一規(guī)律稱為八音律。雖然八音率存在許多漏洞，但是比起三素組，他確實前進(jìn)了一大步。三、周期律的發(fā)現(xiàn)門捷列夫的生平門捷列夫(1834-1970)

，俄國化學(xué)家。元素周期律的發(fā)現(xiàn)過程

1869年的一天，門捷列夫找來一些卡紙，在上面寫上元素相關(guān)信息。他先把常見的元素按照原子量遞增的順序拼在一起，之后是那些不常見的元素，最后只剩下稀土元素沒有全部“入座”，門捷列夫無奈地將它們放在邊上。仔細(xì)看“牌陣”，門捷列夫驚喜地發(fā)現(xiàn)，所有的已知元素都已按原子量遞增的順序排列起來，并且相似元素依一定的間隔出現(xiàn)。

第二天，門捷列夫?qū)⑺贸龅慕Y(jié)果制成一張表，這是人類歷史上第一張化學(xué)元素周期表。在這個表中，周期是橫行，族是縱行。在門捷列夫的周期表中，他大膽地為尚待發(fā)現(xiàn)的元素留出了位置，并且在其關(guān)于周期表的發(fā)現(xiàn)的論文中指出：按著原子量由小到大的順序排列各種元素，在原子量跳躍過大的地方會有新元素被發(fā)現(xiàn)，因此周期律可以預(yù)言尚待發(fā)現(xiàn)的元素。

1871年12月，門捷列夫在第一張元素周期表的基礎(chǔ)上進(jìn)行增益，發(fā)表了第二張表。在該表中，改豎排為橫排，使用一族元素處于同一豎行中，更突出了元素性質(zhì)的周期性。至此，化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)工作已圓滿完成。門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律的主觀因素

1.從原子量去探索自然規(guī)律

2.大膽地校正了某些元素的原子量

3.大膽的預(yù)言了新元素門捷列夫預(yù)言的證實（1）原子量修正門捷列夫深信他所發(fā)現(xiàn)的周期律是正確的。他以周期律為依據(jù)，大膽指出某些元素公認(rèn)的原子量是不準(zhǔn)確的，應(yīng)重新測定。當(dāng)時門捷列夫修正了鋨、銥、鉑、金、鈾、銦、鑭、釔、鉺、鈰、釷的原子量，事實驗證了周期律的正確性。（2）預(yù)言的新元素被發(fā)現(xiàn)

1875年法國化學(xué)家布瓦博德朗把自己發(fā)現(xiàn)一種新元素命名為鎵，并把測得的關(guān)于鎵的主要性質(zhì)公布了。不久他收到了門捷列夫的來信，信中指出：鎵的比重不應(yīng)該是4.7，而是5.9-6.0。當(dāng)時布瓦博德朗很疑惑，并于1876年9月，對鎵重新測定，結(jié)果顯示稼的比重確實為5.94。

鎵的發(fā)現(xiàn)是化學(xué)史上第一個事先預(yù)言的新元素的發(fā)現(xiàn)，它雄辯地證明了門捷列夫元素周期律的科學(xué)性。

1880年瑞典的尼爾森發(fā)現(xiàn)的鈧和1885年德國的文克勒發(fā)現(xiàn)的鍺與門捷列夫預(yù)言的類硼、類硅也完全吻合，門捷列夫的元素周期律再次經(jīng)受了實踐的檢驗。元素周期律發(fā)現(xiàn)的意義

（1）周期律所反映出的物質(zhì)內(nèi)部本質(zhì)的聯(lián)系，證明了辯證唯物主義的正確性（2）周期律具有理論的預(yù)見性和創(chuàng)造性（3）奠定了無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)。四、周期率的新考驗--惰性氣體的發(fā)現(xiàn)

蘇格蘭化學(xué)家萊姆賽于1894先后發(fā)現(xiàn)了5中惰性，這對門捷列夫的元素周期表是一個考驗，當(dāng)時門捷列夫未排上這一族。但是門捷列夫在零族發(fā)現(xiàn)后尊重客觀事實，在元素周期表上排上了零族。

五、門捷列夫周期表中待解決的問題1、排列順序中3對元素原子量的顛倒問題這個問題的出現(xiàn)主要是因為同位素現(xiàn)象的存在。

2、元素周期律的本質(zhì)莫斯萊：（1887-1915）莫斯萊出生在英國賽特郡的維茅澤城，這是一個極為美麗幽靜的小鎮(zhèn)，出過許多名人。莫斯萊的家庭是一個科學(xué)世家，他的祖父是著名的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，父親是動物學(xué)家，他們都是知名教授，也是令人尊敬的英國皇家學(xué)會會員。

1909年，莫斯萊借大學(xué)放假的機(jī)會，到曼徹斯特拜訪了著名物理大師盧瑟福。盧瑟福熱情接待了他，在談話中，盧瑟福發(fā)現(xiàn)，莫斯萊基礎(chǔ)知識豐厚，思維清晰，很有培養(yǎng)前途，因此邀他畢業(yè)后去曼徹斯特盧瑟福實驗室工作。

1910年，莫斯萊畢業(yè)于牛津大學(xué)，獲碩士學(xué)位，應(yīng)盧瑟福之約，到曼徹斯特大學(xué)盧瑟福實驗室工作，很快他就成了大學(xué)的講師。

在盧瑟福實驗室中，莫斯萊工作極為出色，成就十分突出。于1913年12月，莫斯萊離開了曼徹斯特，到牛津大學(xué)工作，開始研究各種元素所產(chǎn)生的特征X射線的波長。經(jīng)過長期的實驗研究，他提出了各種元素的原子序數(shù)與其所產(chǎn)生的調(diào)射線波長之間的經(jīng)驗公式。根據(jù)莫斯萊的工作，化學(xué)家們對化學(xué)元素周期律作出了科學(xué)的解釋，引申出以下幾點結(jié)論。

1.元素的性質(zhì)不再只是原子量的周期函數(shù)，而是核電荷數(shù)的周期函數(shù)。

2．原子的核外存在著與原子序數(shù)數(shù)目相等的電子在運(yùn)動。

3．同一元素的各原子對應(yīng)的原子量可能不等，但核電荷數(shù)一定相等。

1914年8月，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)。莫斯萊應(yīng)征入武。盧瑟福出于惜才之心，特意給英國要人寫信，要求把莫斯萊從前線調(diào)回來，讓他從事科學(xué)工作，但沒有能成功。

1915年8月10日，在土耳其加利波利半島登陸戰(zhàn)役中，莫斯萊被一顆土耳其人的罪惡子彈擊中了頭部，頓時身亡，年僅27周歲。六、還存在的問題（1）氫在周期表中的位置（2）氦在周期表中的位置（3）對角線的相似性（4）其他元素的相似性七、現(xiàn)代各式元素周期表

化學(xué)元素周期表，又稱為化學(xué)元素系，是化學(xué)元素周期律的具體表現(xiàn)形式。塔式周期表和環(huán)形周期表螺旋時鐘式周期表和立體層式周期表第四節(jié)

物理化學(xué)的建立與發(fā)展早期的物理學(xué)家和化學(xué)家無明確分工；波義爾和牛頓互相重合。既是物理又是化學(xué)家的羅蒙諾索夫使用“物理化學(xué)”術(shù)語，吧提出了該學(xué)科的性質(zhì)和研究范圍。到19世紀(jì)下半葉逐漸形成第一門邊緣學(xué)科。早期思想古希臘：物質(zhì)變化和分解是“愛”和“憎”；煉金術(shù)士和早期化學(xué)家：反應(yīng)得以發(fā)生的力稱為化學(xué)“親和力”。并產(chǎn)生了兩個研究方向：一個方向是用反應(yīng)速率來定量測定親和力的嘗試，另一個方向是用反應(yīng)熱效應(yīng)來量度親和力。前者導(dǎo)致了質(zhì)量作用定律和動態(tài)平衡觀念的建立；后者導(dǎo)致了化學(xué)與熱力學(xué)結(jié)合。1775年化學(xué)親和力表（瑞典貝格曼）一、物理化學(xué)的建立

1887年《物理化學(xué)雜志》創(chuàng)刊，標(biāo)志著物理化學(xué)作為獨立的學(xué)科建立起來了。物理化學(xué)是運(yùn)用物理學(xué)的原理和方法研究化學(xué)運(yùn)動規(guī)律的學(xué)科，是物理學(xué)與化學(xué)最早交叉的學(xué)科，是化學(xué)科學(xué)的理論。物理化學(xué)三劍客

范特霍夫

J.H.Van’tHoff，1852-1911荷蘭奧斯特瓦爾德

W.F.Ostwald，1853-1932德國阿累尼烏斯

S.A.Arrhenius，1859-1927瑞典范特霍夫生于1852年，從代爾夫特技術(shù)學(xué)院畢業(yè)后，在波恩的凱庫勒教授那里做實習(xí)生。其后任阿姆斯特丹大學(xué)化學(xué)教授，并成為普魯士科學(xué)院院士。他又是俄國彼德堡科學(xué)院的國外通訊院士，以及其他許多科學(xué)院的院士。1.他向化學(xué)家們指出了怎樣把熱力學(xué)運(yùn)用于化學(xué)，尤其是怎樣把熱力學(xué)和親和力觀念聯(lián)系起來。2.他還發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)定律，雖有些局限性，但對物理化學(xué)的發(fā)展，起到了巨大的推動作用。3.范特霍是諾貝爾化學(xué)獎的第一位獲得者。主要貢獻(xiàn)阿累尼烏斯生于1859年，17歲時進(jìn)入瑞典烏普薩拉大學(xué)，主要研究物理學(xué)。1881年起在斯德哥爾摩科學(xué)院實驗室工作，在1882年，他開始獨自研究電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率問題。

1883年，他在進(jìn)行博士學(xué)位答辯時提出了電離學(xué)說，主要論點是電解質(zhì)溶解后立即離解，不管是否有電流通過，溶液中永遠(yuǎn)有離子存在。阿累尼烏斯還認(rèn)為，弱電解質(zhì)只有一部分發(fā)生離解，因而質(zhì)量作用定律可適用于這些物質(zhì)的溶液。但他的觀點不被當(dāng)時的人們所接受。主要貢獻(xiàn)當(dāng)時奧斯特瓦爾德正在研究醋酸甲脂的水解和蔗糖的轉(zhuǎn)化問題，以各種無機(jī)酸有機(jī)酸作為催化劑，他發(fā)現(xiàn)從電導(dǎo)測出的每種酸，對鹽酸的相對電導(dǎo)值和每種酸對鹽酸的相對催化速度比值是一致的，正好同阿累尼烏斯電離學(xué)說一致，而且又可以作為這一學(xué)說的旁證。他立即從俄國的里加到斯德哥爾摩看望阿累尼烏斯，兩人一起去拜訪了范特霍夫，并在他的實驗室進(jìn)行了冰點降低的實驗工作，以進(jìn)一步論證電離學(xué)說。從此，奧斯特瓦爾德、范特霍夫和阿累尼烏斯三人成了親密的朋友，成為當(dāng)時物理化學(xué)研究的中堅力量。阿累尼烏斯在解釋氣體反應(yīng)時，發(fā)揮了活化分子的理論，并提出了表達(dá)化學(xué)變化與活化分子數(shù)目關(guān)系的著名公式：

阿累厄烏斯后來還研究了其他一些各種各樣的問題，其中包括宇宙起源的假說，還研究過生物學(xué)，并寫了幾本科普著作。奧斯特瓦爾德奧斯特瓦爾德對電離學(xué)說的應(yīng)用和推廣做出了積極的貢獻(xiàn)。阿累尼烏斯的電離學(xué)說就是發(fā)表在由奧斯特瓦爾德主編的《物理化學(xué)》創(chuàng)刊號上。于1885年根據(jù)電離學(xué)說提出了著名的稀釋定律，給電離學(xué)說以支持。研究過催化作用，特別是用鉑催化劑將氨氧化的反應(yīng)。1909年獲得諾貝爾化學(xué)獎。他所在的萊比錫化學(xué)實驗室成為19世紀(jì)90年代物理化學(xué)研究的中心。

主要貢獻(xiàn)二、熱學(xué)與熱化學(xué)1.熱學(xué)熱力學(xué)溫標(biāo)：1848年，湯姆生創(chuàng)立了絕對溫標(biāo)，這種溫標(biāo)以-2730C作為零度，用于熱力學(xué)計算，故成為熱力學(xué)溫標(biāo)。也稱為“開氏溫標(biāo)”。

2.熱化學(xué)熱化學(xué)是研究物理和化學(xué)過程中熱效應(yīng)規(guī)律的學(xué)科。它提供的各種熱力學(xué)數(shù)據(jù)不論是對工業(yè)生產(chǎn)還是對自然科學(xué)研究都具有重要意義。（1）拉瓦錫和拉普拉斯建立了熱化學(xué)

熱化學(xué)最早的研究者是拉瓦錫和拉普拉斯，他們用冰量熱計來量熱，以被融化的冰的質(zhì)量來計量燃燒熱。

（2）蓋斯定律內(nèi)容：在任何一個化學(xué)過程中，不論該化學(xué)過程是一步完成還是經(jīng)幾個步驟完成，它所發(fā)生的熱總量始終是相同的。蓋斯定律的理論意義在于它先于熱力學(xué)第一定律，從化學(xué)運(yùn)動與熱運(yùn)動間的關(guān)聯(lián)角度得出了能量轉(zhuǎn)化及守恒的結(jié)論。（3）基爾霍夫定律德國化學(xué)家基爾霍夫在1858年提出，從某一個溫度下的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)來計算另一溫度下該反應(yīng)的熱效應(yīng)的公式，稱為基爾霍夫定律。（4）貝羅特與湯姆生的熱判據(jù)貝特羅與湯姆生提出了用反應(yīng)熱來判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向的判據(jù)，認(rèn)為放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。這一判據(jù)后來證明是片面的。三、熱力學(xué)四大定律1.熱力學(xué)第一定律內(nèi)容熱能可以從一個物體傳遞給另一個物體，也可以和機(jī)械能或其它能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，能量總值保持不變。熱力學(xué)第一定律又稱為能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，三位化學(xué)家，邁爾、焦耳、格羅夫幾乎在同一時間總結(jié)出這個定律。

許多人企圖制造出一種不需要任何燃料的“永動機(jī)”，由于違背了能量守恒定律，因此，第一類永動機(jī)是永遠(yuǎn)造不出來的。2.熱力學(xué)第二定律（1）卡諾可逆熱機(jī)與卡諾循環(huán)法國科學(xué)家卡諾在分析蒸汽機(jī)作用基礎(chǔ)上，研究了獲得機(jī)械功的過程（卡諾循環(huán)），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有在發(fā)動機(jī)的加熱器與冷卻器之間存在著溫度差的情況下，才能做功。卡諾對蒸汽機(jī)的經(jīng)典研究，奠定了熱力學(xué)的基礎(chǔ)。

克拉佩隆發(fā)展了卡諾的結(jié)論，把它畫成了解析圖。今天我們熟悉的由兩絕對熱線和兩條等溫線組成的P—V圖，就是他提出來的。（2）熱力學(xué)定律的開爾文說法不可能從一熱源取熱使之完全變成有用的功而不產(chǎn)生其它影響。（3）熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說法不可能把熱從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體二不引起別的變化。后來被奧斯特瓦爾德敘述為“第二類永動機(jī)不可能造成”。（4）玻爾茲曼熵定律隨著分子運(yùn)動論的系統(tǒng)研究和統(tǒng)計力學(xué)的發(fā)展，1877年，奧地利物理學(xué)家玻爾茲曼發(fā)現(xiàn)了宏觀的熵與體系熱力學(xué)幾率的關(guān)系，并導(dǎo)出熵函數(shù)與熱力學(xué)幾率的關(guān)系式：S=k㏑Ω

3.熱力學(xué)第三定律

1911年普朗克提出了熱力學(xué)第三定律表述為：與任何等溫可逆過程相聯(lián)系的熵變，隨著溫度的趨近于零而趨近于零。或者表述為：各物質(zhì)的完美晶體在絕對零度時，熵等于零。4、熱力學(xué)第零定律內(nèi)容：兩個體系相接觸達(dá)到熱平衡時，其內(nèi)部的溫度是均勻分布的，并具有確定不變的溫度值，即兩個體系的溫度相同。四、化學(xué)熱力學(xué)1.溶液性質(zhì)的研究（1）溶液依數(shù)性發(fā)現(xiàn)及其研究化學(xué)家對溶液的深入研究，則是從溶液某些性質(zhì)的依數(shù)性的發(fā)現(xiàn)開始的。首先是關(guān)于溶液滲透壓的發(fā)現(xiàn)。最早觀察到滲透現(xiàn)象的是法國物理學(xué)家諾勒。諾勒做了下列實驗：把酒精裝滿一個玻璃圓筒，用豬膀胱密封住，然后把圓筒全部浸進(jìn)水中。他發(fā)現(xiàn)膀胱膜向外膨脹，即發(fā)現(xiàn)水通過膀胱膜滲透進(jìn)圓筒，最后膀胱竟被撐破。但他沒有意識到這就是滲透壓造成的。最早對滲透壓進(jìn)行半定量研究的，是法國生理學(xué)家杜特羅夏。他用一個鐘罩形的玻璃容器，下面用羊皮紙封住，從上面插進(jìn)一支長玻璃管，容器中分別放入各種不同濃度、不同物質(zhì)的溶液，然后把它浸入水中。于是觀察到玻璃管內(nèi)液面上升，發(fā)現(xiàn)其升高值同溶液的濃度成正比。他得出結(jié)論：此壓力是由于外面的水，通過羊皮紙向溶液方向遷移而生的。他給這種現(xiàn)象命名為“滲透作用”（內(nèi)滲和外滲）。德國科學(xué)家范特霍夫?qū)B透壓進(jìn)行理論探討，得出最后結(jié)論：在確定濃度下，滲透壓與絕對溫度成正比。這與蓋呂薩克律是一致的。滲透壓應(yīng)遵從以下公式：式中P是滲透壓，V是溶液的體積，T是當(dāng)時的絕對溫度，K是一個常數(shù)。法國的拉烏爾，首先研究了29種有機(jī)物質(zhì)，指出凝固點的降低與溶質(zhì)的分子濃度成正比。此后他又發(fā)現(xiàn)溶液的蒸汽壓降低也有類似的效應(yīng)。拉烏爾又研究了水溶液和非水溶液蒸汽壓降低的問題。他的研究引起了有機(jī)化學(xué)家的極大興趣，因為他們一直沒有找到測定不揮發(fā)性物質(zhì)分子量的可靠方法?，F(xiàn)在只要把它們?nèi)茉谶m當(dāng)?shù)娜軇┲?，測定其凝固點降低值或沸點升高值，就可以計算出其分子量了。（2）溶液電離理論的建立

瑞典青年化學(xué)家阿累尼烏斯，在一系列實驗結(jié)果及對鹽類水溶液導(dǎo)電性研究的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論：酸、堿、鹽溶液的粒子數(shù)增多，意味著這些溶質(zhì)分子在水溶液中發(fā)生了離解，猶如氯化銨在加熱時離解而顯示的蒸汽壓異常一樣。酸、堿、鹽這類物質(zhì)不但離解而又導(dǎo)電，這就說明離解了的微粒和帶電的顆粒有著某種聯(lián)系。五、電化學(xué)建立和發(fā)展

法拉第電解定律：法拉第通過各種實驗證明，所謂“昔通”電與伏打電、生物電、溫差電、磁電等都是本質(zhì)相同的電現(xiàn)象。他將這些點分別接到用硫酸鈉溶液濕潤的石蕊試紙或姜黃試紙以及含淀粉的碘化鉀試紙上，發(fā)現(xiàn)負(fù)極呈堿性，使試紙變色，并有還原做用；正極都呈酸性，有氧化作用，并且都能使電流計偏轉(zhuǎn)。六、膠體化學(xué)人們在古代就接觸和利用過很多膠體物質(zhì)，例如生活中常見的面團(tuán)、乳汁、油漆、土壤等都屬膠體的范圍。膠體具有一些神奇的性質(zhì)和特點。

（1）電泳現(xiàn)象：1809年，莫斯科大學(xué)的化學(xué)家列伊斯使用一支U型管，管底中部放一粘土塞子，盛水后通電。他觀察到粘土的懸浮粒子向陽極移動，而陰極一邊的水位則上升。這個實驗證明了粘土粒和水帶有相反的電荷，這種現(xiàn)象叫做“電泳”。

（2）布朗運(yùn)動：1827年，英國著名植物學(xué)家布朗將花粉灑在水中，然后在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這些粒子不僅會移動，而且還會不停地轉(zhuǎn)動。后來，人們就把膠體粒子所呈現(xiàn)的這個重要現(xiàn)象稱作“”。（3）丁達(dá)爾效應(yīng)：1857年，法拉第曾作過這樣的實驗：使一束光線通過一個玫瑰紅色的金溶膠，這個溶膠原來也像普通的溶液一樣是清澈的，但當(dāng)光線射過時，從側(cè)面可以看到在此溶膠中呈現(xiàn)出一條光路。后來英國自然哲學(xué)家丁達(dá)爾對此現(xiàn)象作了廣泛的研究，以后人們就把一現(xiàn)象叫做“丁達(dá)爾效應(yīng)”。整個19世紀(jì)，膠體化學(xué)的發(fā)展僅是積累事實材料和發(fā)現(xiàn)膠體的一些定性規(guī)律。只有到了20世紀(jì)，膠體化學(xué)才得到廣泛的發(fā)展和有了多種多樣的實際用途。七、化學(xué)動力學(xué)的發(fā)展1.質(zhì)量作用定律：

1863年，挪威科學(xué)家古德貝和瓦格在用挪威文發(fā)表的一本小冊子中，總結(jié)了300個實驗數(shù)據(jù)，全面研究固—液的非均相平衡體系，提出了日后成為現(xiàn)代化學(xué)重要基礎(chǔ)的質(zhì)量作用定律。他們認(rèn)識到反應(yīng)物的濃度，構(gòu)成決定正反應(yīng)和逆反應(yīng)能否趨于平衡的“有效質(zhì)量”。他們弄清楚了濃度的重要作用和動態(tài)平衡的巨大意義?；瘜W(xué)家們在研究高錳酸鉀和草酸時還發(fā)現(xiàn)，“一個化學(xué)反應(yīng)的速度與發(fā)生變比的物質(zhì)的量成正比”。2.溫度對化學(xué)反應(yīng)的影響

阿累尼烏斯首先對反應(yīng)速度隨溫度變化的規(guī)律性作出解釋。他認(rèn)為，不能用溫度對反應(yīng)物分子的運(yùn)動速度、碰撞頻率、濃度和反應(yīng)體系的粘度等物理現(xiàn)象來解釋反應(yīng)速度的溫度體系。鑒于溫度不同時，反應(yīng)物的性質(zhì)并未發(fā)生顯著的質(zhì)的差別，所以他又假設(shè)，在一般實驗所及的溫度范圍內(nèi)，雖然活化分子隨溫度的升高而速度加快，但其總量與非活化分子相比，終究是微不足道的?？傊瘜W(xué)反應(yīng)是依靠反應(yīng)體系中那些數(shù)量極少，但能量很高的活化分子進(jìn)行的。反應(yīng)速度理論：雙分子碰撞理論有兩個前提：若要發(fā)生反應(yīng)，首先反應(yīng)物分子必須互相趨近——碰撞；其次，并非所有的碰撞都能發(fā)生反應(yīng)，只有那些足夠激烈的碰撞才能導(dǎo)致反應(yīng)的發(fā)生。

古德貝格和瓦格采用雙分子碰撞的觀點，得出了質(zhì)量作用定律的普遍公式：過渡態(tài)理論仍以有效碰撞為反應(yīng)發(fā)生的前提。不過，它的分子碰撞瞬間的過程，較為復(fù)雜和有趣。這個理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子進(jìn)行有效碰撞后，形成一個過渡態(tài)，然后分解，形成反應(yīng)的產(chǎn)物。如以原子交換反應(yīng)A＋C→AB＋C為例，此過程是：過渡態(tài)理論，闡明了活化能的實質(zhì)，為反應(yīng)速度的絕對值測定提供理論指導(dǎo)。因此，一旦知道了反應(yīng)體系的作用能，便可用統(tǒng)計學(xué)的方法計算反應(yīng)的速度。八、催化現(xiàn)象的認(rèn)識

19世紀(jì)40年代初，格林提出催化劑起著反應(yīng)物微粒載體的作用；墨而塞則把催化作用看成弱化學(xué)親合力的表現(xiàn)；凱庫勒認(rèn)為：催化劑使反應(yīng)微粒互相接近，因而削弱了反應(yīng)物本身原子間的結(jié)合。隨著催化現(xiàn)象的更多發(fā)現(xiàn)，化學(xué)家們逐漸擺脫了舊理念的束縛，掀起了催化理論研究的高潮。物理化學(xué)之父奧斯特瓦爾德，經(jīng)過長期的努力，終于提出了催化劑的現(xiàn)代觀點：“凡能改變化學(xué)反應(yīng)速度而不形成化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物，就叫做催化劑?！彼谐鏊姆N類型的催化作用：（1）過飽和物系中離析作用的催化；（2）均相混合物中的催化；（3）非均相催化；（4）酶的催化作用。奧斯特瓦爾德的催化學(xué)說，終于闡明了催化現(xiàn)象和化學(xué)動力學(xué)的關(guān)系。從那時起，催化過程變得日益重要起來，在工業(yè)生產(chǎn)中更是如此，可以舉出的輝煌成就有合成氨及氨氧化法制取硝酸。

第五節(jié)

近代化學(xué)傳入中國歐洲化學(xué)傳入中國

歐洲化學(xué)傳入中國，大致可以分為兩個階段。從明朝末年到鴉片戰(zhàn)爭為第一階段，傳入的是歐洲的舊化學(xué)；鴉片戰(zhàn)爭以后為第二階段，傳入的是新化學(xué)，即科學(xué)的化學(xué)。傳播的途徑主要有翻譯和教育兩個方面。在翻譯方面，最早且成績卓著的是上海江南制造局，突出的人物是中國化學(xué)啟蒙者徐壽。光緒年間，廢除了科舉制度，廣設(shè)各級學(xué)校，在這些學(xué)校的課程中就有化學(xué)。傳播化學(xué)知識刊物是一個重要的部分，所以要談?wù)勗缙诳锛暗禽d有關(guān)化學(xué)知識的情況?！恫┪镄戮帯窊?jù)現(xiàn)有史料來看，西方近代化學(xué)知識的傳入，當(dāng)以19世紀(jì)50年代英國醫(yī)生合信(B.Hobson，1816—1873）所編的《博物新編》(1855年）為最早。

《博物新編》內(nèi)容包括天文、氣象、物理、動物等各種西方近代科學(xué)知識。早期化學(xué)的啟蒙者——徐壽徐壽的生平江蘇無錫人。1818年出生于一個較殷實的家庭，5歲時其父就去世了。19世紀(jì)60年代，太平軍攻打到蘇州、無錫，建立了政權(quán)，徐壽不得不放棄應(yīng)考科舉的八股文，而改習(xí)所謂格致之學(xué)。1855年后的幾年，徐壽去上海從合信的《博物新編》中學(xué)到一些化學(xué)知識，并且做了一些化學(xué)實驗。1861年，由于徐壽“能曉制造與格致”而被吸收到曾國藩手下當(dāng)幕僚。1867年徐壽入上海江南制造局，對船炮、槍彈有所發(fā)明，能自制強(qiáng)水、棉花(即硝棉）、藥汞(雷汞）等等。但徐壽對近代中國科技發(fā)展的貢獻(xiàn)主要還在于譯書，前后達(dá)17年之久。徐壽天資聰穎，年青時效學(xué)會了一手工藝活，懂得古琴等樂器的演奏及修理，因此得到清道光舉人、同鄉(xiāng)華翼綸的賞識，并結(jié)識了其子華蘅芳。但要在那個時候?qū)W習(xí)科技非常困難，不僅沒有一所學(xué)校，就連最基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)書籍也都沒有。他和華蘅芳到上海，在傳教士開設(shè)的“墨海書館”買到一本由西方翻譯過來的《博物新編》，并得到當(dāng)時著名數(shù)學(xué)家李善蘭的指點，又去洋人開設(shè)的修理船舶的工場看機(jī)器設(shè)備，參觀停泊在黃浦江邊的洋人小火輪。據(jù)華蘅芳后來對著名思想家王韜說，徐壽當(dāng)時就說小火輪上的機(jī)器自己也完全能夠制造。還說，徐壽能夠造自鳴鐘和指南針，與歐洲制造的沒有兩樣。他還能鑄造墨西哥的銀元，鑄出的銀元使人難辨真假。

徐壽和華蘅芳回到無錫后，就在學(xué)習(xí)我國古代遺留下來的科技書籍基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)西方的自然科學(xué)，并采取當(dāng)時能夠做到的實驗方法來理解科學(xué)原理。比如，他們?yōu)榱伺夥制呱@一光學(xué)原理，沒有三棱鏡實驗儀器，就把水晶圖章磨成三角形來進(jìn)行實驗。又如，他們?yōu)榱伺畯椀赖膾佄锞€原理，沒有實驗設(shè)備，就用了許多竹竿，捉來一些麻雀系在竿梢，放在不同距離，從不同的角度射擊，觀看子彈運(yùn)行情況，記錄下各種數(shù)據(jù)，終于獲得理解。他們把研究成果，由徐壽繪畫，華蘅芳作文，寫成了《拋物線說》，引起了人們矚目。

徐壽和華蘅芳的科技才能，名聲愈傳愈遠(yuǎn)。曾國藩在安慶設(shè)立內(nèi)軍械所后，特地聘他們?nèi)氖录夹g(shù)工作。徐壽的第二個兒子徐建寅當(dāng)時只有17歲，也隨同前往。曾國藩要求他們制造出一艘用機(jī)器驅(qū)動的輪船。他們用自己制造的簡陋土機(jī)床和工具，經(jīng)過三個月夜以繼日的苦干，制成了一臺船用蒸汽機(jī)模型；接著，就造出了我國第一臺船用蒸汽機(jī)；又經(jīng)過近一年的奮戰(zhàn)，造出了一艘機(jī)動木質(zhì)輪船；再針對試航時不夠理想之處加以改進(jìn)，造成了我國第一艘機(jī)動輪船，在長江中試航獲得成功。該船由曾國藩長子、清末外交官曾紀(jì)澤命名為黃鵠號，寓意象傳說中的大鳥黃鵠一樣翱翔于江海。當(dāng)時上海英文報紙《字林西報》的記者特地趕去采訪，確認(rèn)船上機(jī)器直至螺帽螺釘均由徐壽父子率領(lǐng)工人手工制作，他在文章中說，這艘輪船的制造成功，顯示了中國人具有制造機(jī)器的天才。

徐壽作為科學(xué)家，懂得靠手工、土機(jī)床造輪船和槍炮只是權(quán)宜之計，最終還得要靠機(jī)器。因此他同華蘅芳、李善蘭等建議曾國藩派人去國外購買機(jī)器，在國內(nèi)開設(shè)兵工廠。曾國藩采納他們的建議，派人赴美國購得一批機(jī)器，在上海建立了江南制造局(今江南造船廠)，委派徐壽父子和華蘅芳襄辦局務(wù)。

買回來的大多是造船用的機(jī)器，徐氏父子和華蘅芳到上海后，按照機(jī)器的原理，設(shè)計制成了用于制造槍炮子彈的機(jī)器三十余臺，設(shè)立了船廠、槍廠、炮廠等等。經(jīng)過幾年的努力，造出了我國第一艘兵艦600噸的恬吉號；后來相繼造出了操江、測海、威靖等7艘兵艦；同時，造出了我國近代的火炮、步槍和子彈；運(yùn)用了當(dāng)時世界上最先進(jìn)的鉛室法生產(chǎn)出了硫酸，并在此基礎(chǔ)上研制成功了黑色火藥和栗色火藥，在龍華建立了火藥廠，打破了列強(qiáng)對我國火藥的封鎖。

徐壽在制造蒸氣機(jī)和輪船過程中，深感到我國科技人才的缺乏、他到了江南制造局后，就向曾國藩建議，要翻譯西書，將西方先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)盡快地引入我國。經(jīng)同意后，一面籌建翻譯館，一面即與英人傅蘭雅合譯外文書籍。徐壽與英國人傅蘭雅合作翻譯的書籍共13種，其中大多數(shù)是化學(xué)著作?！痘瘜W(xué)鑒原》(1877年）影響較廣，書中概述一些化學(xué)基本原理和重要元素的性質(zhì)，對西方近代化學(xué)知識在我國的傳播起了很大的作用。因為當(dāng)時譯書困難很多，有些名詞要自己擬定?！痘瘜W(xué)鑒原》中已有元素64種。徐壽提出了用西文名字第一音節(jié)造新字的命名原則，命名了鈾、錳、鎳、鈷、鋅、鎂等，這些命名后來也被中國化學(xué)家所接受，并一直沿用下來。