中外化学发展历史-近代化学史

英国皇家学会的元老
英国一批对科学感兴趣的人，其中包括教授、医生、神学家等， 从1644年起定期地在伦敦某一处聚会，讨论一些自然科学问题。 他们自称无形学院。波义耳1646年参加了无形学院的活动。 1654年，他迁牛津，建立了自己的实验室，聘用了一些很有才 华的学者作助手，形成了一个科学实验小组。波义耳的实验室 一度成为无形学院的集会活动场所。波义耳的一系列科研成果 都是在这里取得的，那本划时代的名著《怀疑派化学家》也是 在这里完成的。据统计，在1660－1666年的6年里，他写了10本 书，在《皇家学会学报》上发表了20篇论文。在牛津，波义耳 一直是无形学院的核心人物。当皇家学会在伦敦成立时，被任 命为首席干事之一。
燃素说是一种错误的理论，随着实践的发展，它使漏洞百出了。 18世纪末，人们发现了氧，揭示了燃烧的本质，从而燃素说让 位于氧化说。使倒立的化学正立过来。
3. 近代化学的实验基础---气体化学
3. 近代化学的实验基础---气体化学
17世纪中叶以前，人们对空气和气体的认识还是模糊的，多 数人认为只有一种气体，空气是惟一的气体元素。到了18世纪， 通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气 体的多样性和空气的复杂性。
英国化学家和物 理学家波义耳
巨人辈出时代的平凡经历
波义耳1627年生于爱尔兰的利兹莫城的一个贵族家庭。生活在 英国资产阶级革命时期，也是近代科学开始出现的时代，这是 一个巨人辈出的时代。物理学家牛顿比波义耳小16岁。意大利 的伽利略、德国的刻卜勒、法国的笛卡尔都生活在这一时期。
童年时，他并不显得特别聪明，但酷爱读书。波义耳在家里是 14个兄弟姊妹中最小的一个，从小体弱多病。有一次患病时， 由于医生开错了药而差点丧生，因此他怕医生甚于怕病，有了 病也不愿找医生。开始自修医学，到处寻找药方、偏方为自己 治病。17岁那年，他在伦敦结识了科学教育家哈特利帕，在哈 特利帕的建议下开始学习医学。当时的医生都是自己配制药物， 所以研究医学也必须研制药物和做实验，这就使波义耳对化学 实验发生了浓厚的兴趣，开始了自己献身于科学的生活以至于 完全沉浸于实验之中直到逝世。
象的氧化学说，为化学的进一步发展打开局面。 2. 化学的一些基本定律被发现。 3. 道尔顿(John Dalton 1766-1844)的化学原子说成为化学发
展中的一个里程碑。19世纪60年代原子-分子学说确立，成 为化学大步向前发展的新阶梯。
4. 19世纪，化学工业在欧洲繁荣发展，促进了化学上一系 列的发现和发明，为化学元素周期律的诞生提供了基础，也 为有机化学的产生和发展创造了条件。19世纪后期，物理化 学的发展显示出它的理论价值并初步显示出化学与物理学密 切的内在联系。
1755年，英国化学家布拉克(Joseph B1ack 1728-1799)发表了 他用定量方法研究碳酸气的论文。他通过煅烧石灰石，发现有 气体放出，这种气体可用石灰水吸收，而且生成的白色沉淀的 性质与石灰石相同。与此同时，燃烧后的石灰石的重量减轻了 44％。石头中有近一半的东西是气体。他把这种固定在石灰石 中的气体叫做“固定空气”。布拉克又用加热碱式碳酸镁和用 酸作用于石灰石的方法，制得了“固定空气”。
1766年，英国化学家卡文迪许(Heury Cavendish 1731-1810)。 在《人造空气的实验》的论文中公布了他的研究成果。他用盐 酸和稀硫酸分别作用于锌、铁和锡制得了“易燃空气”的氢气。 他发现用不同的酸与一定量的某种金属作用，得到的气体量总 是相同的。于是，他就误认为这种气体是由金属分解出来的， 而不是来自酸。
1673年左右，波义耳做了煅烧金属的实验，发现金属煅烧后的 煅灰总是比金属本身还重。他的解释是，在煅烧过程中，“火 微粒”穿过容器壁Biblioteka Baidu金属结合，形成比金属本身还重的煅灰。
1674年，英国医生梅猷(John Mayow 1641-1679)在他的著作 中描述了他所做的一些实验。他分别将燃烧着的蜡烛和小鼠放 在倒置于水中的玻璃瓶罩内、发现瓶中的水面上升，证明一些 空气消失了，剩余的空气不能支持硫磺燃烧。他指出: 消失了 的那部分空气被燃烧和呼吸消耗掉了，梅酞还发现火药能在真 空及水下燃烧，因此他认为，在火药中的硝石里存在着那种空 气中的助燃成分，并称之为“硝气精”。梅献将金属锑燃烧， 得到比金属锑还重的缎灰，这种灰与硝酸和锑作用所得的固体
布拉克发现，加热时碳酸盐所失去的不是无重量或不可捉摸的 燃素，而是一种有重量并且可以分离和研究其性质的“固定空 气”。实验表明，“固定空气”可被苛性碱吸收；蜡烛在“固 定空气”中不能继续燃烧；小动物在“固定空气”中会死亡。 这些都与空气的性质不同，这使人们明确地认识到气体有多样 性，是对燃素说的一次有力冲击。
相同，由此认为，金属锑经焙烧增重，是由于“硝气精”固定 于金属锑上的结果。
上述关于燃烧的见解如果能继续深入，就会导致对燃烧现象 的认识取得重大突破。然而，这些见解在当时并没有引起人们 的注意。
17世纪下半叶，牛顿力学体系的成功，使人们以为用机械力学 的理论和方法可以解释所有的自然现象。他们用力的概念去解 释物质的种种现象与性质，如果这些解释不通，就举出某种人 所不知的东西。如光素、热素、电素等来加以解释。受这种思 想影响，化学家们提出了解释燃烧现象的学说－－燃素说。
法国医生雷伊(Jean Rey 1583－1630)通过铅和锡的煅烧实验， 注意到煅灰的重量增加了，他认为这是空气混进烧渣中的缘故， 正像干燥的沙吸收水分而变得更重一样。
1665年波义耳的助手，英国物理学家和化学家胡克(Robert Hooke 1635－1703) 在他的书中，论述了空气在燃烧中的作 用。他认为，空气是所有硫素物质(可燃物体)的万用溶剂， 溶解时产生大量的热，我们称之为火，溶解作用由空气中的 一种物质产生，这种物质与固定在硝石中的东西相似。
郑
化 人卫学 史
主 讲
有机化学学科组
“化学可以给人以知识， 化学史可以给人以智慧。”
傅鹰
傅鹰(1902-1979)：物理化学家和化 学教育家。中国胶体科学的主要奠 基人。
第三章 近代化学发展时期
第三章 近代化学发展时期
从17世纪中叶-19世纪90年代末为近代化学时期。 这个时期的化学，从一般的知识积累发展到系统整理阶段。 1. 法国化学家拉瓦锡(A.L. Lavoisier 1743-1794) 建立燃烧现
四、科学形态的化学形成
文艺复兴运动以来，西欧从封建社会逐步向资本主义社会过渡。 近代科学技术开始兴起。到了17世纪，随着冶金、化工生产和 科学实验发展，积累了大量关于物质变化的新知识，为化学科 学的建立和发展提供了丰富的材料。
著名哲学家弗兰西斯·培根从认识论和方法论角度揭示了实验科 学的意义。认为科学是实验的科学，科学就是用理性方法去整 理感性材料；“知识就是力量”。这种新哲学解放了人们的思 想，使得科学研究不再受亚里士多德和经院哲学的思想束缚。 所有这些，都为化学成为一门独立的学科做了准备。
至于自然界元素的数目，波义耳认为：作为万物之源的元素， 将不会是亚里士多德的“四种”也不会是医药化学家所说的三 种，而一定会有许多种。现在看来，波义耳的元素概念实质上 与单质的概念差不多。
现在元素的定义是：具有相同核电荷数的同一类原子的总称。 现在这种科学认识是波义耳之后，又经300多年的发展，直到 20世纪初才清楚的。
1、 化学形成的重要标志－波义耳化学观
“波义耳把化学确立为科学” 。 －－恩格斯《自然辨证法》
化学史家都把1661年作为近代化学的开始年 代，因为这一年有一本对化学发展产生重大 影响的著作出版问世，这本书就是《怀疑派 化学家》，作者是英国科学家罗伯特·波义耳。
波义耳是怎样一位科学家？在发展化学科 学上作出了哪些突出的贡献呢？
古希腊著名的唯心主义哲学家柏拉图最早提出元素这一概念， 柏拉图的学生亚里士多德则进一步明确提出构成万物的四元素 说：火、水、气、土。这一学说曾在两千年里被许多人视为真 理。后来医药化学家们提出的硫、汞、盐的三要素理论也风靡 一时。波义耳通过一系列实验，对这些传统的元素观产生了怀 疑。他指出：这些传统的元素，实际未必就是真正的元素。因 为许多物质，比如黄金就不含这些“元素”，也不能从黄金中 分解出硫、汞、盐等任何一种元素。恰恰相反，这些元素中的 盐却可被分解。那么，什么是元素? 波义耳认为：只有那些不 能用化学方法再分解的简单物质才是元素。例如黄金，虽然可 以同其它金属一起制成合金，或溶解于王水之中而隐蔽起来， 但是仍可设法恢复其原形，重新得到黄金。水银也是如此。
波义耳还强调实验方法和对自然界的观察是科学思维的基础， 提出了化学发展的科学途径。强调：“化学，为了完成其光荣 而又庄严的使命，必须抛弃古代传统的思辨方法，而象物理学 那样，立足于严密的实验基础之上。”
实验和观察是一切的基础
在波义耳众多的科研成果中，还有几项不能磨灭的化学成就。 波义耳常说，“要想做好实验，就要敏于观察” 。这几项成 就都是实验中敏锐观察的结果
1.发明了实验中常用的酸碱试纸－－石蕊试纸。
2.发明了一种制取黑墨水的方法。
3.为后来人们把银盐用于照像术上，做了先导性工作。
2. 倒立的化学－－化学燃素说
2. 倒立的化学－－化学燃素说
燃烧是自然界发生的最重要的现象之一，自古以来就一直为 人们所关注，历史上出现过不少阐述燃烧现象的学说。
17世纪后，冶金、制陶、玻璃、肥皂等工业有了很大发展，这 些工业都与燃烧密切相关，化学家们的实验研究，几乎都离不 开燃烧和焙烧。工业和化学研究都需要从理论上阐明燃烧的机 理，因此，对燃烧现象的研究就成了当时以至整个18世纪化学 的中心课题。
那么富含燃素的物质在燃烧时为什么一定需要空气呢? 燃素说 的解释是，物质在燃烧时，燃素并不能自动分解出来，需要空 气将其中的燃素吸取出来，燃烧才能实现。
燃素说几乎解答了当时生产实际和化学实验中所提出的全部理 论问题．围而赢得了许多化学家的高度重视。它取代了炼金术 思想在化学中的统治地位。从这种意义上看，燃素说不仅是必 需的，而且在历史上起过积极的作用。甚至有人说，它是化学 领域中第一个把化学现象统一起来的伟大原理。相信燃素说的 化学家在近100年的化学发展过程中所积累起来的丰富的科学 实验材料，是近代化学建立的重要基础之一。
1669年，德国化学家贝歇尔(Johann Joachim Becher 16351682)在他的书中，对燃烧现象做了许多论述，提出了燃素说 的初步思想。
1703年，贝歇尔的学生，德国哈雷大学的医学与药理学教授 施塔尔(Georg Ernst Stahl 1660-1734)在著述《化学基础》中 发展了贝歇尔的学说。他总结了各种燃烧反应和观点，系统 阐述了燃素说。这个学说不但解释了燃烧现象，而且能对许 多化学现象做出说明。这种统一理论作为占统治地位的化学 思想，一直延续到18世纪末。
“化学到目前为止，还是认为只在制造医药和工业品方面具有 价值。但是，我们所学的化学，绝不是医学或药学的婢女，也 不应甘当工艺和冶金的奴仆，化学本身作为自然科学中的一个 独立部分，是探索宇宙奥秘的一个方面。化学，必须是为真理 而追求真理的化学”
为了确定科学的化学，波义耳考虑到首先要解决化学中一个最 基本的概念：元素。
燃素说认为：所有的可燃物都含有一种共同的元素－－燃素， 燃素在燃烧过程中释放出来，同时发光发热。燃烧是分解过程：
可燃物===灰烬+燃素
金属===锻灰+燃素 如果将金属锻灰和木炭混合加热，锻灰就吸收木炭中的燃素， 重新变为金属，同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡 都是富含燃素的物质，燃烧起来非常猛烈，而且燃烧后只剩下 很少的灰烬；石头、草木灰、黄金不能燃烧，是因为它们不含 燃素。酒精是燃素与水的结合物，酒精燃烧时失去燃素，便只 剩下了水。
杰出的成就，不朽的贡献
波义耳在科学研究上的兴趣是多方面的。他曾研究过气体物理 学、气象、热学、光学、电和磁、无机化学、分析化学、化学
工艺、物质结构理论以及哲学、神学。其中成就突出的主要是 化学。
在对气体的研究中，得出了气体体积随压强而改变的规律。即 著名的波义耳－马略特定律。
在化学研究中，主张化学研究的目的在于认识物体的本性，因 而需要进行专门的实验收集观察到的事实。这样就必须使化学 摆脱从属于炼金术或医药学的地位，发展成为一门专为探索自 然界本质的独立科学。