化学与哲学
化学论哲学
化学论哲学
化学论哲学是17-18 世纪在欧洲流行的一种哲学思潮,它强调化学在自然哲学中的重要性,并试图用化学原理来解释自然现象。
化学论哲学的主要代表人物包括英国化学家罗伯特·波义耳、法国化学家安托万·拉瓦锡等。
他们认为,化学是研究物质变化的科学,而物质的性质和变化是由其组成元素和化学结构决定的。
因此,化学原理可以用来解释自然界中的各种现象,如生命现象、气象现象等。
化学论哲学的影响不仅体现在哲学领域,还对后来的化学发展产生了深远的影响。
它推动了化学的实验研究和理论探索,促进了化学学科的发展。
同时,化学论哲学也对其他自然科学领域产生了影响,如生物学、地质学等。
然而,化学论哲学也存在一些局限性。
它过分强调化学原理的普遍性,忽视了其他自然科学领域的特殊性。
此外,化学论哲学的一些观点也存在着争议,如关于元素的本质和分类等问题。
化学论哲学是一种具有重要历史意义的哲学思潮,它对后来的化学和自然科学发展产生了深远的影响。
炼金术的化学与哲学.ppt
19世纪
炼金术不再为 人们所热衷, 但扔不时有炼 金术作品问世
20世纪·
署名福尔康纳利 的神秘人物发表 两部著作,引起 轰动。传说二战 时出现了一名用 炼金术治病的炼 金术士。
帕拉塞苏斯: 医学化学之父
罗伯特·波义耳: 《怀疑的化学家》
艾萨克·牛顿:
最后的炼金术大师
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荣格: 炼金术与心理学
9
2.炼金术的哲学思想
四大元素在炼金术上的发展远远超
过了物质的范畴,中世纪的炼金术士们 把四大元素和人体内部和外部、行星和 星座、几何形状以及人的个性品质等联 系在一起。一个名叫罗杰·弗鲁德 (Roger Fludd)的炼金术士认为,当所 有元素连在一起,并彼此和谐的时候, 炼金石/贤者之石就炼成了。阿拉伯炼金 术大师贾伯也依据传统的炼金术理论, 加入其均衡的概念,形成一套独特的炼 金术计算法。
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大宇宙和小宇宙
人体小宇宙
七大行星 七大金属 七大器官
by Kircher : Musurgia universalis
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四大元素
基于亚里士多德理论发展而来的炼金术四大元素理论,与第一原质理 论结合,支撑起了炼金术的整个世界。
亚里士多德认为,所有物质皆是以第一原质为根本,加上湿、干、 热、冷四大性质中的两种,就构成了四大元素。
从某种意义上说,炼金术是一种哲学思 想的传承。它是一种途径、一种方法、一种 实践哲学,通过对小小长颈瓶中发生的化学 反应的思索,来实现对宇宙“存在”的思索。
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第一原质(Prima Materia)
一即一切,一构成一切,一中有一切,若一不含一切,则 一亦是无——by 犹太女人玛利亚
在各种自然现象和万物中,有一种唯一重要的生命起因在 起作用,它是独一无二的,并通过动物、植物和矿物等无 数形式体现出来,这个物质就是第一原质。
高考化学渗透的哲学思想 你知道几个.doc
高考化学渗透的哲学思想你知道几个高考化学竟然渗透了一些哲学思想,你知道吗?化学中的学科思想的渗透和引入,对学生学习化学帮助很大。
高考化学渗透的哲学思想你知道几个学科思想是一个学科的核心和灵魂,它与知识,能力一起构成了学科体系的三个方面。
不同学科它所包含的学科思想也必然不同。
化学作为一门自然学科,它既抽象又具体,其学科思想的内容丰富多彩。
中学化学学科思想主要包括以下内容。
1、对立统一思想对立统一思想是哲学的重要内容,它在中学化学学科中无处不在。
这一思想所体现的相互对立的同一问题的两个方面的相互依从关系。
运用这一思想对化学知识的理解掌握及应用很有帮助。
高中化学中的氧化还原反应是这一思想的具体体现,氧化和还原是一个氧化还原反应的两个方面,既相互依从又相互对立。
换句话说,就是在一个氧化还原反应中既有电子的得失,又有化合价的升降,既有氧化剂又有还原剂,既有氧化产物又有还原产物,有氧化反应发生,必有还原反应发生等等。
这一思想的建立,对学生学习氧化还原反应颇有帮助。
另外在其他方面,如化学键的断裂与形成,元素的金属性与非金属性,电化学中的正负极和阴阳极,等等都包括对立统一思想。
2、量变与质变的思想哲学中明确告诉人们,物质量的积累必然会达到质的飞跃。
中学化学中涉及到的化学反应物的量的多少,如足量,适量,少量必然会引起生成物的改变。
石灰水中通入二氧化碳气体的多少,会引起生成物的改变。
另外,如碳和氧气,硫化氢和氧气,铁与硝酸,三氯化铝与氢氧化钠,偏铝酸钠和盐酸,浓硫酸和酒精制备乙烯气体时170℃和140℃会生成不同物质。
P2O5与冷水和热水反应的产物不同等等。
这一思想的培养可以提高学生的智力水平,对学生能力的培养很有帮助。
3、矛盾的普遍性与特殊性的思想矛盾的特殊性与普遍性思想在化学学科中体现得更为具体和直观。
普遍性是事物发展的一般规律,而特殊性使学科内容多姿多彩。
化学中各主族元素原子结构,性质的相似性是一般规律,而其中所包含的许多特殊性更是不容忽视。
化学中的哲学思想2
化学中的哲学思想我们生活在物质的世界中,世界的本质是物质。
然而,究竟什么是物质呢?物质是标志客观实在的哲学范畴。
对于列宁的这一物质定义,处于青春期的中学生来说,理解起来确实不容易。
他们接触到的物质和理解上的物质是在客观上的、能看到的、能触摸到的实物。
这仅仅是物质世界的一部分。
对于微观的、看不到的、不可触摸的微观世界里的物质他们如何理解呢?首先能较全面的接触微观世界的学科就是化学。
化学研究的对象是物质,包括宏观和微观的物质的性质,当然,对于中学化学,虽然涉及到的物质不能全面准确地完全概述物质的定义但是这些也足够使他们能够较全面的看待我们生存的物质世界,能够较准确的理解物质的含义,同时也能够开发和培养他们认识问题的全面性。
我们可以从以下几个方面来理解化学中的哲学思想。
一运动是物质的根本属性与存在方式。
静者静动,非不动也。
从原子、分子、电子到宏观实物都处于永不停息的运动中。
但是,在中学生的感性认识中,往往看到的是:静止的楼房、地面,运动的汽车、火车,等等。
这些静止都是指物体未作机械运动和物体之间没有发生位置移动保持一定平衡而言。
那么,如何理解运动与静止的辨证唯物主义关系呢?构成物质的是原子、分子、离子等微观粒子,这些都处于永不停息的运动之中,所以物质在运动;其次,对于物质本身而言,它又是构成其它物质的的一分子。
比如,地球、银河系,这较大级的物质在不断运动,所以物质在运动。
平衡理论更能进一步地透视这一关系。
开始时,由于V正>V逆或V正<V逆。
所以,他们处于不断的运动。
随着时间的发展,V正=V逆后,体系达到平衡。
平衡后,这一运动并没有停止,而是在不断的继续,即体系存在,运动就存在。
平衡是运动的平衡。
理解运动的相对性,对于理解平衡的运动性是非常容易的,从而分析、处理平衡问题及理解平衡移动原理是相当简单的。
三相对性静止是相对的静止,同样,稳定是相对的稳定。
化学研究的主要是物质的化学性质。
从而可以根据其性质分析制造其产品来服务与我们人类的生活。
哲学与化工
这两个不同的方面,导致人们不断的追求具有良好增粘能力,而
且能抵抗地层剪切降粘的高分子。任何事物的内部都包含着对立 和统一的两个方面。
如古代“炼金术”企图用传统的化学方法由硫、汞、铅等物质炼
出真金,实践证明这种方法在科学上是不可实现的,但到了二十世 纪人们用人工核反应实现了汞变成金的“梦想”,这是对过去认定
物区别于其他事物的内在规定性。量是事物的规模、程度、速度
等可以用数量关系表示的规定性。 事物的量和质是统一的,量 和质的统一在度中得到体现。
事物的变化总是先从量变开始,当量变积累到一定程度就会发生
质变、从而又为新的量变做好了准备,事物就是这样不断地经过 由量变到质变、由简单到复杂、由低级到高级,循环往复、无穷 尽地向前发展。 量变是质变的前提,质变是量变的结果,质变
的“点石成金”不可实现的否定。这种否定之否定不是简单的重
复,而是化学科学向更高阶段的发展,是人类认识层次的提高。
5.对立和统一
对立统一规律是唯物辩证法的实质和核心,指客观事物
之间或事物内部存在的既相互排斥、相互否定,又相互 依存、相互渗透的关系。 化学反应器中有理想混合反应器同理想置换反应器,它 们是性质截然不同的两类反应器。在理想混合反应器中 各质点间瞬间就达到了完全的混合,而理想置换反应器 中,各质点间完全不发生混合。这两种反应器是对立的, 但这两个对立物又同处于反应器这个统一体中,所以它 们是对立的统一。
质量互变规律在化学科学中非常普遍。
• 如元素周期律。元素的性质取决于该元素的核外电子数,即核电
荷数。由于原子序数的递增,元素性质呈现周期性的变化 。 这 些性质包括原子半径、电离能、亲合能、电负性、金属性和非金 属性、氧化性、酸碱性等。
高三化学化学的哲学与思考
高三化学化学的哲学与思考化学是一门以物质的结构、性质、组成以及它们之间的相互作用为研究对象的科学。
然而,化学不仅仅是一门实验性的科学,它还涉及到一些哲学性的思考。
在高三学习化学的过程中,我们应当思考一些哲学性的问题,以更深刻地理解和应用化学知识。
本文将以这个角度展开讨论。
一、物质的本质和结构1.1 原子理论的哲学思考原子理论认为物质是由不可再分的最小单位——原子组成的。
这个理论启示我们对物质进行深刻的思考。
我们可以思考原子的存在形式以及其在物质变化中的作用。
进一步思考,我们可以探索原子背后的本质,即为什么存在这样的最小单位来构成物质。
1.2 元素周期表与宇宙的哲学联系元素周期表是化学中的重要工具,它将元素按照一定规律排列。
我们可以思考这个周期表与宇宙的联系。
宇宙中的元素丰度存在着一定的规律性,这是否能够与元素周期表的排列规律产生关联?通过思考这一点,我们可以更好地理解元素周期表的设计意义。
二、化学反应与能量的转化2.1 能量守恒定律与宇宙能量守恒定律是物理学的基本定律之一,但在化学反应中也有其重要性。
我们可以思考这个定律如何与宇宙的能量守恒联系起来。
宇宙中的能量是否也遵从能量守恒定律?这个问题能够引发我们对宇宙本身的探索。
2.2 化学反应速率与时间化学反应速率是描述反应进行快慢的一个指标。
我们可以思考反应速率与时间的哲学联系。
时间是否具有客观存在?化学反应速率是如何随着时间的推移而变化的?这些问题引导我们思考化学反应与时间这一哲学性的关联。
三、化学与社会3.1 化学应用的伦理问题在现实世界中,化学应用涉及到许多伦理问题。
例如,化学工业对环境的影响、化学品的安全性等等。
我们可以思考化学与社会的关系以及化学应用所带来的伦理问题。
通过这样的思考,我们可以更加深入地认识到化学对人类社会的影响。
3.2 化学的可持续发展与人类命运化学的可持续发展是当今世界亟待解决的问题之一。
我们可以思考可持续发展的哲学意义以及化学在可持续发展中的作用。
化学与哲学
化学与哲学化学的世界里,往往渗透着哲学的思想。
各种现象,各种规律,都体现出哲学的思想。
当我们把化学与哲学放在一起,奇妙的事情发生了,似乎每种化学规律和现象都有对应的哲学理论。
氧化反应是指失去电子的过程,还原反应是得到电子的过程。
得电子,失电子是完全对立的过程,却始终在一起同时发生。
有得必然有失。
氧化还原反应,体现出对立统一的哲学思想。
得与失,这两个对立的矛盾体谁也不可能独立存在。
如果没有一种物质失去电子,何来另一种物质得到电子?这让我想到我国道家的太极图阴阳鱼图案的寓意。
阴与阳,黑与白完全的对立,互不相容,却完美地结合在一起,它们用自己的盈余填补对方的亏缺,互补包容。
光与暗,正与邪,都是对立互不相容的,没有阴,黑,暗,邪的存在,就没有阳,白,光,正的存在。
这就体现了哲学中矛盾与统一的对立思想,而不论是原子核与电子,氧化与还原,电子得失,从宏观上来看,都是守恒的,呈中性的,这就体现了哲学中另一个思想:中庸。
当然,化学与哲学的联系远远不止这些,就说物质的组成吧,应该说我们目前的技术已经到了只要是物质,只要能够得到样品(甚至借助于光谱连样品都不用得到),我们的化学检验技术就能确认任意一种物质的元素组成!也就是说,在化学家看来,不管是什么,只要是看得到摸的着的物质,都逃不脱100多种元素的范围。
再说细一些:逃不出三种基本微粒:质子、中子、电子。
而起关键作用的是质子和电子。
再往深了说,也逃不出夸克等等的粒子。
从德谟克利特的古代原子论,到道尔顿的近代原子论;从老子的道德经中的阴阳理论,到现在的公认的原子核与电子的电性,无不闪烁着人类智慧的光辉。
当然,物质的本源还远远没有找到最终答案,物理学家们还在孜孜以求,穷追不舍。
其实早在2500年以前就有觉悟者这样说过:宇宙其大无外,灰尘其小无内。
一滴水中含有八万四千小虫,一粒沙中也含有一个大千世界。
我们期待着科学家能够取得更多的成就,更深入地揭示物质的本源。
就像中国古代的万物归宗,任何事物都是在几种简单的事物上建立起来的。
化学学科中的哲学思想
浅析化学学科中的哲学思想【关键词】化学;辩证;哲学0 前言自从有人类以来,化学知识就处于不断积累过程,但在各个历史阶段,其发展状况也不一样,史前时期人类掌握了对火的运用是人类开始化学实践活动的起点,化学史界普遍认为“金丹术”是“化学的萌芽”[1]。
1824 年,德国有机化学家维勒(f. woh ler)首先从无机物人工合成了有机物——尿素,尿素的合成,突破了有机化合物和无机化合物之间的绝对界限,为有机合成开辟了广阔的道路。
20世纪以来,化学迈入了现代化学发展时期,这个时期的化学开始由宏观领域进入到微观领域,把宏观的理论研究和微观的理论研究结合起来,更深刻地揭示了化学现象的本质[2]。
1 哲学原理在化学科学中的体现化学是研究世界的某一个方面,所揭示的化学规律只适用于一定特殊的学科范围,但在研究哲学的问题上也有重大意义,而哲学是在概括包含化学在内的具体科学成果、特殊规律的基础上所揭示的普遍的规律和原则[3]。
化学作为自然科学的基础学科之一,曾经促进了哲学的产生和发展,而今也在为辩证唯物主义的新发展作出贡献。
而哲学也正深刻影响着包括化学在内的自然科学的发展。
任何科学研究活动都必须运用理论思维,一切理论思维过程,不管从事理论思维的科学家们是否愿意承认,都要受到他们的世界观、认识论和方法论的影响[4]。
1.1 量变和质变规律任何事物的发展和变化都有一个量变到质变的过程。
量变是指事物数量的增减和场所的变更,而质变则是事物根本性质的变化。
质变是从量变开始的,只有当量的积累达到一定程度时,才会产生质的变化。
恩格斯说:“化学可以说是研究物体由于量的成分的变化而发生质变的科学。
”例如,有机化学中烃类物质的熔沸点生动体现了这一规律。
实验测定表明,在烃的各类同系物中,当碳数为4个以下时,通常为气态物质,碳数为5-16时为液态,当碳数超过16时,通常为固体。
可见,随着碳原子数增加,各类烃的同系物的熔沸点也递增,但在一定范围内状态一致,当其累计到一定数目时,其状态出现质的改变。
什么是化学哲学呢目前还没有一个明确的定义,有待国际学术界共同讨论
什么是化学哲学呢?目前还没有一个明确的定义,有待国际学术界共同讨论。
仅就中国学者的理解来说,通常认为是“以化学为研究对象的哲学”或是“以化学为研究对象的自然辩证法”①;或是“以化学领域中具有世界观与方法论意义的一般理论问题为主要研究对象”的学科①。
但是,也许主要是一门哲学的化学,即运用哲学原理来揭示化学运动规律的学科。
然而不管怎样说,就其性质来看总是一门处于化学和哲学之间的边缘学科,或者由化学和哲学相互渗透形成的交叉学科。
化学哲学的特征,在于它是以哲学为工具,而不是以数学、物理学或化学实验为工具来研究化学的学科,具体表现为以下几点:(1 )以联系的观点研究化学。
例如把物质与能量、结构与性能、速度与平衡、量变与质变对立的事物联系起来加以考察,以求认识得更为全面和深入;(2 )以发展的观点研究化学。
例如探讨化学发展的动力、化学概念的演化和理论的交替、化学革命的结构等动态表现,以求把握化学发展规律;(3 )以整体的观点研究化学。
例如考察化学内部的实验、理论、化学家等诸要素的关系,以及化学和其它科学、化学和生产、化学和经济、化学和政治、化学和环境、化学和教育以至和整个社会的关系,以便有效地推动化学的发展等。
这些特点体现了化学哲学同无机化学、有机化学和物理化学等一般化学学科的主要区别。
化学哲学的研究内容很为广泛,归纳起来主要有以下5 个方面:(1 )本体论的问题,主要是探讨化学运动的本质和特征、化学运动和其它运动的关系,以及化学的对象、特点、体系、职能等化学属性问题;(2 )认识论问题,主要是化学知识的积累、存储和传播的规律,包括化学教育、化学人才培养、化学发现或发明的规律等问题;(3 )方法论问题,主要是探讨化学的观察、实验、归纳、演绎、机遇、想象和抽象思维等化学研究中的思维规律等问题;(4 )矛盾论问题,主要是探讨诸如化合与分解、内因与外因、平衡与速度等一系列化学中对立事物的统一规律等问题;(5 )社会论问题,主要是探讨化学在社会中的地位、作用,化学同整个社会的关系等化学社会学问题。
哲学与化学的联系
哲学思想在化学中的体现哲学是什么?仁者见仁,智者见智,不同的人或许有不同的回答,其实哲学是帮助人们研究、认识和了解世界本源的科学,它是系统化、理论化的世界观和方法论的统一。
哲学的特征在于追问本质,不断反思。
内容上哲学的反思包罗万象;深度上,哲学的反思又是无穷无尽。
那么化学是什么?化学是自然科学的一大分支,是研究物质及物质性质组成结构以及随之产生能量变化的科学。
化学本身的特点决定了化学研究过程是一个极其复杂的过程,需要不断的探索与实践。
哲学与化学,看似不相关的两个词汇,其实化学与哲学有着千丝万缕的联系,哲学的思想在化学中无处不在。
哲学的研究对象是整个世界,而科学的研究对象是部分世界。
哲学作为一门科学知识,是关于整个世界一切领域的一般知识,是对自然知识、社会知识和思维知识的概括和抽象总结。
哲学与科学的关系是一般与个别的关系,科学是哲学的基础,而哲学又为科学提供理论指导,哲学犹如灯塔,为科学的航船指引着方向。
化学作为科学的一大分支,自然而然的与哲学脱不开关系,虽然化学与哲学形式上是分离的,他们的研究领域不同,但二者的关系并没有相互隔绝,而是相互交融彼此渗透相辅相成。
化学的研究与发展过程时刻都充满着哲学思想,化学的发展离不开哲学思想,正如恩格斯所指出的:“一个民族要站在科学的最高峰,就一刻也不能没有理论思维”。
在化学科学的产生和发展过程中始终贯穿着哲学思想。
我们从哲学的角度,以哲学的思想分析和了解化学,探究化学理论的哲学价值,那么我们就能更好的掌握化学,促进化学的进步。
唯物主义是哲学的一个重要派别,它主张世界是由物质组成的,即物质第一性,精神第二性,世界的本源是物质,精神是物质的产物和反应。
这与化学的思想不谋而合,从化学的角度看,世界是由物质组成的,而物质是由元素组成的,元素说是化学组成的理论基石。
中国古代哲学家提出五行之说,即金、木、水、火、土,以土与金、木、水、火杂而成百物,万物统一于五行。
古希腊哲学家又提出类似的四元素说,即火、土、水、气。
化学与哲学详解
19世纪中叶,俄罗斯化学家Mendeleev
元素周期律建立的重要意义
化学元素周期表把化学元素及其相关知 识纳入到一个严整的自然序列规律之中
1.
为新元素的发现提供理论指导,奠定了现 代无机化学的基础
2. 元素性质变化的过程是由量变到质变的过 程,与哲学的事物发展规律一致
3. 自然界的各种元素不是一个个彼此孤立、不 相依赖的偶然堆积,而是一个有内在联系的 统一体,自然界的一切物质都是由化学元素 组成的,体现了辩证唯物主义的物质统一观。
2.3
原子分子论
2.1
古代元素说
元素说
Boyle元素说
哲学分析
古代元素说—朴素唯物主义
最早提出元素这一概念的是古希腊一位 著名的唯心主义哲学家柏拉图,他用元素来 表示当时认为是万物之源的四种基本要素: 火、水、气、土,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和四 原性说,四元素是土、气、水、火,四原性
20世纪40年代,发现了自然界存在的全部92 种化学元素。同时,人们又开始用粒子高能加 速器来人工制造化学元素。这样到1996年已发 现的元素总数达到114种
Байду номын сангаас
思考题
2、试述Priestley发现氧而未推翻燃素 说的教训,对于你正确认识事物有何 借鉴? 3、从思想方法上看,Lavosier为什么能 实现一场化学革命?
思考题
1、 Boyle是运用何种哲学思想提出科 学元素概念的?
2.2 元素的发现及元素周期表的建立
Priestley的实验—氧的发现
Lavosier的发现 元素周期表的建立
Priestley的实验—氧的发现
1774年, Priestley J 把氧化汞放 置在玻璃钟罩内的水银面上,用火镜 将阳光聚集在氧化汞上。很快就发现 氧化汞被分解了,放出一种气体,将 玻璃罩内的水银排挤出来。这种气体 能使燃烧变旺,人的呼吸畅快。他把 这种气体(O2)叫做”脱燃素的空气”。
化学教学教案九十五:化学与哲学的关系
哲学思想对化学理论的研究方法和手段也有一定的影响,例如现代分析哲学 对科学方法的重视,促进了化学理论研究的规范化和科学化。
哲学思想对化学实验设计的影响
实验目的:探究物质性质和变化规律 实验原理:基于哲学思想的理论指导 实验方法:采用哲学思维进行实验设计和操作 实验结果:验证哲学思想在化学实验中的指导作用
提升人类文明:化学与 哲学关系的研究有助于 人类更深入地认识自己 和世界,提升人类文明 的水平。
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汇报人:XX
化学与哲学在方法论上的交融:化学研究中的实验方法和哲学研究中的思辨方法相互借鉴, 相互补充。
化学与哲学在科学伦理上的交融:化学研究的伦理原则和哲学研究的伦理原则相互呼应,共 同推动科学研究的健康发展。
化学与哲学在实践中的结合
化学实验中的哲学思考:实验设计、结果分析和解释中蕴含的哲学原理 化学与伦理学:化学实践中的伦理问题和决策,如环境保护、安全性和社会责任 化学与形而上学:探讨化学基本概念和原理的本质和意义,如原子、分子和化学键的本质
步和发展。
化学中的形而上学观点
化学中的原子论:认为物质是由不可分割 的原子构成的,这是对物质本质的深入探 究。
化学中的变化观:认为物质会发生变化, 但变化是有规律的,这是对事物发展变化 的哲学思考。
化学中的元素周期表:揭示了元素之间的 内在联系和规律,体现了哲学中的普遍联 系和规律性思想。
化学中的能量守恒定律:认为能量既不 会凭空产生也不会消失,只会从一种形 式转化为另一种形式,这是对能量守恒 思想的哲学思考。
引导深入探究:哲学思考能够引导学生深入探究化学现象的本质和意义,增强对化学 学科的理解和掌握。 培养人文精神:通过化学教学中的哲学思想,培养学生的审美意识和人文精神,促进 全面发展。
化学与哲学
哲学是干什么的?据说一百个哲学家有一百种回答。
哲学是帮助我们研究、认识和了解世界本源的科学。
哲学是科学研究的方法。
1.物质的组成:应该说我们目前的技术已经到了只要是物质,只要能够得到样品(甚至借助于光谱连样品都不用得到),我们的化学检验技术就能确认任意一种物质的元素组成!也就是说,在化学家看来,不管是什么,只要是看得到摸的着的物质,都逃不脱100多种元素的范围(看不到摸不着的物质不是化学研究的范围,属于物理研究的方向)。
再说细一些:逃不出三种基本微粒:质子、中子、电子。
而起关键作用的是质子和电子。
怎么样,这个物质本源的问题解决得还可以吧?要知道,人类认识这个问题花了好几千年!从德谟克利特的古代原子论,到道尔顿的近代原子论;从老子的道德经中的阴阳理论,到现在的公认的原子核与电子的电性,无不闪烁着人类智慧的光辉。
当然,物质的本源还远远没有找到最终答案,物理学家们还在孜孜以求,穷追不舍。
其实早在2500年以前就有觉悟者这样说过:宇宙其大无外,灰尘其小无内。
一滴水中含有八万四千小虫,一粒沙中也含有一个大千世界。
我们期待着科学家能够取得更多的成就,更深入地揭示物质的本源。
2.物质的结构。
关于结构,我们目前能够明确的是主要是原子结构、分子结构、晶体结构三方面。
原子结构是所有结构的基础。
我们可以这样设想:原子结构相当于混凝土,分子结构相当于预制件,晶体结构就相当于建筑物,宏观物质相当于一座大型城市。
我们曾经多次说过,不同的物质不外乎是元素原子的不同组合。
我们还可以找到一个共同的作用力——电性引力(阴阳相吸本是物质世界的本能反应)。
原子结构中,是依靠原子核的正电与核外电子的负电吸引而形成;分子结构中的化学键,说到底是原子之间的电性作用。
回忆一下:什么叫离子键?什么叫共价键?什么叫金属键?什么时候形成离子键,什么时候形成共价键?什么时候形成金属键?晶体结构中涉及到第四种作用力范德华力(包括氢键)。
即使是分子间作用力其本质也是电性引力。
化学的哲学思考
化学的哲学思考化学作为一门自然科学,涵盖了分子的结构、物质的组成、性质及变化等方面的研究。
它不仅是一门实证性科学,更是一门充满哲学思考的学科。
从宏观到微观,从物质的基本单位至宇宙的起源,化学的哲学思考贯穿其中。
I. 物质的本质和本质属性哲学思考起源于对事物本质的探索。
化学作为研究物质的学科,不仅关注物质的外在形态,更深入探讨物质的本质和本质属性。
古希腊哲学家们认识到,物质无法永恒存在,它是多变的、永远在变化的。
然而,那时还缺乏对元素概念的认识,直到现代才有了元素周期表的发现。
通过对元素的研究,我们认识到物质是由极小的、不可再分的基本粒子构成的。
这种基本粒子不再是无尽的,它们有限且存在着不同的种类,诸如质子、中子和电子。
这一认识深化了我们对物质本质的思考。
物质的本质不仅在于其微观粒子构成,还在于其本质属性。
化学着眼于物质的性质和变化,不同的物质拥有不同的性质。
深入探讨物质的本质属性,化学发现了质量、电荷、能量等本质属性的存在与变化,这进一步拓宽了我们对于物质本质的理解。
II. 化学反应与能量转化哲学涉及到一切事物之间的关系和相互作用。
在化学中,反应是不可忽视的现象。
化学反应不仅包括物质的转化,更是能量的转化。
能量转化是宇宙万物存在的根本原因之一。
无论是生命的活动、物质的变化还是星系的形成,无不涉及能量的转化。
化学反应中能量的转化既表现为放热反应,也表现为吸热反应。
这种能量的转化过程,揭示了物质在发生变化时所蕴含的能量。
研究化学反应不仅是为了探究物质的性质变化,更是为了揭示宇宙的奥秘。
化学领域的研究也在推动着人们对于自然界运作规律的认识。
III. 化学的实用性和探索精神哲学思考不仅存在于理论层面,也透过实践来发现事物并推动社会进步。
化学作为自然科学的一支,直接面对物质的研究和实践应用。
由于化学的实用性,它在各行各业都起到了重要的作用。
化学提供了人们解决问题的思维模式,通过化学的研究和实践,我们可以改变物质的性质,从而应对生活中的一系列问题。
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化学这科学自身有着丰富的哲学内涵。因 此,我们还应当从哲学的角度来观察、 分析和认识化学,探讨化学理论和哲学 价值、化学研究中的思维与方法,从而 能更好地掌握化学,促进化学和哲学的 发展。这里,仅从物质的化学的组成、 结构和反应等三个方面的理论问题做一 哲学考察。
不对称结构及手性分子
• 空间排列的差别可以有许多方面,但是最有趣 的是手对称性或手性 • 当一个碳原子连接了四个不同的化学基团时, 有两种可以排列的方式。
分子结构
• Б yт и epoв AM的有机物结构学就,只是论述了有机 物分子结构,尚未涉及所有分子的结构。此外,它也 未能说明分子中化学键的本质,这就需要建立更具有 普遍性的分子结构理论。 自1897年发现电子,特别是发现电子二象性建立量子力 学,揭示了原子结构以后,人们逐步对化学键的本质有 了比较深刻的认识。1916年德国化学家KosselW提出了电 价理论,认为分子内原子间由于发生电子转移形成了阴、 阳离子,并产生了静电引力而结合成分子。这一理论很 好地解释了离子型化合物的结构与性质,但无法说明氢 气、氧气等相同的元素原子间的结合力。
• 1774年英国化学家PriestleyJ用凸透镜把阳光聚在三仙 丹(氧化汞)上,发现有一种气体产生,能使燃烧变 旺,人的呼吸畅快,从而发现了具有重要理论和实际 价值的氧气。但是由于他长期受到燃素说思想的束缚, 使这个能发生化学革命的元素,在他手中非但没有引 起推翻燃素说的化学革命,反而为他所相信的燃素说 似乎找到了又一个论据。他认为氧气是由于能够脱除 物质中的燃素而助燃,从而把氧气命名为脱燃素空气。 结果就做了一件实践上和理论上的蠢事。 这就说明,在科学研究中不能只注重实验事实而忽视理论思 维。有时,理论思维要比一个具体更加重要。正如诺贝尔奖 获得者YukawaH所说,人们只在一个固定框架内思考问题, 就不会有创造力。这正是PriestleyJ所犯错误的根源。相 反,一切重大的创造都从打破这种固定框架开始,或是从改 变这种框架本身开始。推翻燃素说的氧化说正是这样建立起 来的。
• 化学演绎法
即从科学的一般性认识到化学的个别性认识的 一种推理形式或思维方法。既然量子力学是描 述微观粒子的一般性运动规律的理论,当然也 就可以用来描述化学中分子内微观粒子(核与 电子)的特殊性运动规律。从而在化学史上第 一次用量子力学理论阐明了两个氢原子构成氢 分子的化学键本质,显示了理论演绎的解释功 能,为认识分子结构开拓了道路。
一 、 化学组成 • 化学组成是反映物质内化学元素的质与 量的范畴,是人们认识化学结构和化学 反应的出发点。其基本理论主要是元素 说和原子分子论
元素说
• 元素说是人类认识物质组成过程中最早提出的 学说,是化学组成理论的基石,也是哲学探讨 的重要课题。
• 自然界复杂繁多的万物是否是由少数基本物质即元素 构成的,万物是否统一于少数几种元素?
元素是什么?
• 原子分子论:原子分子论是化学组成理论的又一
基石。它是历经了千百年由化学家和哲学家共同创立 的理论,现已成为化学和哲学研究的重要思想工具。
原子论 元素是以何种方式组成万物的,是连续的可分
的方式,还是间断的不可分的方式?这既是一个化学问题, 也一个哲学问题。
古代原子论:古希腊哲学家Leucippus和他的学生
恩格斯说:“Boyle R把化学确立为科学”。
法国化学家Lavosier A L
• 他在化学实验分析的基础上终于确定了Au, Ag, Cu, Fe, Sn, O, H, S, P, C等33种简单物质为化 学元素,并列出了化学上第一个元素系统分类 表。
•这些元素之间有无联系?
俄罗斯化学家Mendeleev
• 此外,分子论的建立了表明,假说方法,即在已知一 定科学基础上超出经验领域的认识,对未知现象做出 的假定性说明,是人们从经验到理论发展过程中不可 缺少的重要思维形式和科学方法,应当给予足够重视。 正如恩格斯所说,只要自然科学在思维着,它的发展 形式就是假说。然后进一步的观察材料会使这些假说 纯化,取消一些,修正一些,直到最后纯粹地构定规 律。
乙醇与二甲醚有相同的分子式,物理和化 学性质都不同? • 二、化学结构
• 化学结构是反映物质分子内部和元素原子的秩序,即 原子的联结方式和顺序的范畴,是认识和掌握物质化 学性质和化学反应规律的基础。这里拟从哲学角度并 结合化学家认识化学结构的历史过程做一讨论。
• 1861年,俄国化学家Б yт и epoв A M综合了当时化 学家在原子价、碳四价说、碳链说等理论成果的基础 上,形成了有机物结构学说。他指出,分子的性质不 仅仅取决于其化学组成即原子的种类和数目,而且了 取决于其化学结构即原子的结合顺序,从而首次强调 了化学结构概念。
• 同年,美国化学家LewisGN又提出 共价论进行了补充。他指出,分子 内原子也可以共享电子对结合,形 成稳定分子。至此,经典价键理论 的电子学说已经日臻成熟。但是其 弱点是把电子看成为静态,未能反 映出动态电子的化学键本质,因而 很难解释共价键具有方向性等问题。 这样,如何进一步深讨化学键的本 质,建立相应的化学理论,就成为 20世纪初期化学家面临的一个重要 任务。
• 1927年,英国化学家HeitlerW和LondonFW二人完成 了这一任务。他们把量子力学引进化学,讨论了化学 中最简单的氢分子结构,即氢分子中核电子相互作用 的体系,初步揭示了化学键的本质―氢分子中两个氢 原子成键是由于电子密度分布集中在两个原子核之间 使体系能量降低所致。或者说,由于电子云的分布是 集中在原子核之间并发生了重叠而形成了化学键所致。 由此可计算得到的破坏氢分子化学键所需要的能量为 454.8kJ· mol-1,核间距为0.74Å,同实验数值相差无几。 这样就使得在运用量子力学解决化学分子结构问题上 取得成功,并创立了新的化学理论―量子化学。
Demokritos
• 近代原子论:英国化学家Dalton J
• 以氢原子的质量为标准,测定了不可见的、微小的原 子的相对质量,即原子量。
•由此他认为,元素是以原子微粒的方式构成的。化学反应的实 •不过是原子间的重新组合。
• 意义:
• 化学上看,它把元素和原子两个基本概念联系 在一起,使化学元素具有了同一类原子总称的 前所未有的明确概念。它合理地解释了当时几 乎所有的化学现象和经验定律,揭示了它们的 内在涵义。例如对于定比定律来说,由于不同 原子化合时所需要的原子数目一定,而各原子 又均有一定质量,所以化合物的组成也就不言 而喻地是有一定的质量比了。
三、化学反应
• 化学反应是物质分子的组成或结构的变化。掌 握化学反应规律是化学研究的根本任务,是研 究化学组成和化学结构的最后归宿。这里仅从 哲学角度对化学反应中的燃烧反应和自组织反 应两个具有代表性的化学反应做一讨论
燃烧反应
• 燃烧反应是人类最早认识的一种化学反应。燃烧反应 理论是化学家最早建立的一种能够统一解释化学现象 的化学理论。初期是在17世纪中叶出现了燃素说。它 引导化学家注意对化学反应过程的研究,导致了许多 化学发现。然而所谓燃素实际上是一种并不存在的臆 想出来的虚假物质,因而燃素说了是一种错误学说, 以致越来越阻碍化学的发展。起到18世纪中叶,在燃 素说统治化学达百年之久以后,终于被新兴的氧化说 所推翻,实现了一场化学革命。这一过程具有重要的 科学意义和哲学意义。
• 化学家把量子力学引入化学,成功地探讨了分子结构 并创立量子化学。从方法论的角度看,是运用了一系 列的科学思维方法。显然,量子化学正是借助物理学 科的量子力学理论与方法研究作为重要化学研究对象 的分子结构而形成和建立的,是化学移植法运用的结 果。其特点是能够为化学提供一个前所未有的认识化 学键的概率波、电子云的研究方法,深入地揭示了化 学运动的本质和规律,导致了新的边缘学科―量子化 学―的诞生,促进了化学发展。 运用这一移植法的客观依据是自然界物理运动和化学运 动形式之间的相互联系与统一。作为物理学研究对象的原 子结构和作为化学研究对象电子体系,尽管二者的复杂程 度有所不同,然而就其本质来说都是一种核-电子体系, 从而构成了量子力学移植于化学领域并取得成功的基础。 一般说来,研究较低级运动的学科理论与方法,都可以移 植于研究较高级运动形式的学科领域,以建立更精密、定 量化的理论。
• 化学分析与综合方法
即先把化学事物的整体分解为部分、单元或要素,暂 时割裂开来加以考察;然后再把化学分析的结果联结 起来,复原为整体认识的一种方法。量子化学在处理 分子中的多电子体系时就是这样,在描述一个电子时 暂时把其他电子“凝固”起来,并将它们按一定方式 “涂抹”成电子云,然后再把这一电子看成是在这种 电子的行为和核所形成的势场中运动,最后再通过叠 加过程,逐步把一个个电子的行为合成为一体。具体 方法是先求第一个电子的波函数,然后再求第二个电 子的波函数。可以看出,用量子化学方法处理分子的 过程体现了分析与综合的统一,化学分析方法与化学 综合方法的统一。
• 它反映了化学家对分子结构的认识已经深入到电子二 象性的层次,并使价键理论的观念、研究方法发生了 深刻变化。它对化学键的认识和牛顿的引力、 KekuleFA的亲和力,KosselW的静电引力、LewisGN的 静态电子对的观念不同,是以电子概率波的重叠来揭 示其本质的,并对各种化学键做出了统一的解释,实 现了一次辩证综合。量子化学的诞生,开始把化学从 经验或半经验的科学阶段推进到理论性科学的发展阶 段,成为一门更为严谨的学科。同时也推进了科学思 维方法的发展。
矛盾:化学反应中体积的变化,怎 样理解化学反应??
分子论
• 意大利化学家Avogadro
• 分子论的建立,阐明了原子和分子间的联系与 差别,认识到原子在化学反应中基本保持不变, 只是分子的拆开、破坏、变化,即化学反应的 实质主要是分子的“质”的变化。这样就使人 们在认识物质层次和化学反应的深度上有了新 的飞跃。同时也解决了长期以来在原子测定等 问题上出现的矛盾和混乱,推动了化学的迅速 发展。