1、第十一講 近代化學(xué)的建立1本講線索煉金術(shù)化學(xué)哲學(xué)家：帕爾蘇爾塞斯、海爾蒙特機(jī)械論化學(xué)：玻意耳近代化學(xué)的建立：拉瓦錫2一、煉金術(shù)煉金術(shù)：把普通金屬變成黃金、白銀等貴重金屬的方法。第一次煉金術(shù)高潮 希臘化時(shí)期，埃及的亞歷山大里亞第二次煉金術(shù)高潮 阿拉伯煉金術(shù)賈比爾（約公元721-815） 金屬的 硫、汞 兩組分理論阿爾.拉茲（約公元850-925） 金屬的 硫、汞、鹽 三組分理論3二、文藝復(fù)興時(shí)期的化學(xué)論哲學(xué)帕拉塞爾蘇斯1493年生于瑞士，父親是鄉(xiāng)村醫(yī)生1500年搬到在奧地利的費(fèi)拉赫，在富格爾礦山當(dāng)學(xué)徒年輕時(shí)在著名的修道院院長(zhǎng)、煉金術(shù)士門下求學(xué)14歲開始離家求學(xué)，并獲得醫(yī)學(xué)學(xué)位。一直在歐洲四處游歷

2、，一邊寫作，一邊行醫(yī)。由于脾氣暴躁，對(duì)大學(xué)及其學(xué)術(shù)圈極其輕蔑，言辭激烈。1541年逝世1550年之后開始被廣泛重視，人們開始收集其手稿，到16世紀(jì)末，大量手稿被印刷出來，影響巨大4化學(xué)論哲學(xué)新柏拉圖主義+赫爾墨斯神秘主義對(duì)數(shù)學(xué)的重視：實(shí)驗(yàn)室的稱重和測(cè)量反對(duì)亞里士多德，反對(duì)“邏輯-數(shù)學(xué)”的抽象方法人類可以在兩本神圣的書中尋求真理一本是神啟示的書圣經(jīng)一本是神創(chuàng)世的書自然必須通過收集、觀察并在實(shí)驗(yàn)室里不斷研究，亦即只有通過煉金術(shù)或者化學(xué)，才能理解自然5化學(xué)論宇宙創(chuàng)世詮釋：上帝就像一個(gè)神圣的煉金術(shù)士，他把地球上的生物和物體以及天穹與未成形的原始物質(zhì)分離開來，創(chuàng)世完全是一個(gè)“化學(xué)提取、分離、升華和結(jié)合”

3、的過程要素理論鹽、硫、汞三組分：適用于一切物質(zhì)而不僅僅限于金屬?gòu)V泛應(yīng)用氣象學(xué)：雷電是硫氣與硝氣的結(jié)合農(nóng)業(yè)：溶解鹽與施肥一樣能促使土地肥沃地質(zhì)學(xué)：地球就像一個(gè)大的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室6化學(xué)論醫(yī)學(xué)人體小宇宙與大宇宙的類比人是其周圍大宇宙的一件微小復(fù)制品，其內(nèi)體現(xiàn)了宇宙的所有部分解釋疾病致病物質(zhì)通過空氣或食物進(jìn)入軀體寄宿在某一器官中，引起機(jī)體功能異常。而人體內(nèi)各個(gè)器官的生命力，就像實(shí)驗(yàn)室的煉金術(shù)士一樣，能夠從廢物中分離出純凈的物質(zhì)，把體內(nèi)的雜質(zhì)排除。如果這些生命力完全不能起作用的時(shí)候，疾病就產(chǎn)生了。醫(yī)藥化學(xué)的運(yùn)用與亞里士多德-蓋倫學(xué)派的論戰(zhàn)化學(xué)分析程序的發(fā)展定量方法、溶解性測(cè)試、結(jié)晶學(xué)、火焰實(shí)驗(yàn)、猩紅布（“紅

4、-藍(lán)”區(qū)分堿酸）7海爾蒙特1577年生于比利時(shí)，煉金術(shù)向化學(xué)的過渡時(shí)期的重要人物。早期著作：鼓吹大宇宙-小宇宙的相似性、帕拉塞爾蘇斯及其三元素，認(rèn)為巫術(shù)是“最深?yuàn)W的先天知識(shí)”被宗教法庭起訴為異端，遭受軟禁。沒有教會(huì)的允許，他不得出版任何作品后期工作：對(duì)元素的理解：三要素是實(shí)用的，但不是基本的，自然的鑰匙將在新觀察中發(fā)現(xiàn)對(duì)定量的理解：按照實(shí)驗(yàn)室的重量和測(cè)量，堅(jiān)持物質(zhì)不變與化學(xué)變化中的重量守恒 “柳樹實(shí)驗(yàn)”、測(cè)量相同體積尿液的重量來了解疾病8三、機(jī)械論化學(xué)醫(yī)藥化學(xué)的衰退醫(yī)藥化學(xué)傳統(tǒng)只對(duì)化學(xué)反應(yīng)和化合物制備進(jìn)行分類，卻完全不能將各種事實(shí)組織成一致而有用的結(jié)論機(jī)械論的興起：用機(jī)械論解釋化學(xué)萊默里：酸由

5、鋒利的尖粒子組成，酸尖又名針。堿則由多孔粒子組成，這些多孔粒子又名針墊，各種酸尖能插入其內(nèi)。針扎在針墊上并且被中和，針墊亦可因其上的小孔插滿了針而被中和17世紀(jì)上半葉，一流的化學(xué)家都是帕拉塞爾蘇斯主義者，17世紀(jì)下半葉，一流的化學(xué)家都是機(jī)械論者9玻意耳：機(jī)械論與化學(xué)的聯(lián)姻1627年1月25日生于愛爾蘭的一個(gè)貴族家庭是一位神童，八歲的時(shí)候已經(jīng)能講希臘文和拉丁文11歲隨家庭教師周游歐洲，讀到了伽利略和笛卡爾的著作1646年，利用父親留下的遺產(chǎn)在倫敦家中修建了實(shí)驗(yàn)室。1654年移居牛津，并結(jié)識(shí)了胡克并收為助手1661年出版最重要的化學(xué)著作懷疑的化學(xué)家1966年出版形式和質(zhì)料的起源，根據(jù)微粒哲學(xué) 10

6、懷疑的化學(xué)家傳統(tǒng)的元素概念我現(xiàn)在所談的元素，如同那些談吐最為明確的化學(xué)家們所談的要素，是指某些原始的、簡(jiǎn)單的物體，或者說是完全沒有混雜的物體，它們由于既不能由其他任何物體混成，也不能由它們自身相互混成，所以它們只能是我們所說的完全結(jié)合物的組分，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，在所有的那些被說成是元素的物體當(dāng)中，是否總可以找出一種這樣的物體，則是我現(xiàn)在所要懷疑的事情無論是亞里士多德的四元素，還是帕拉塞爾蘇斯學(xué)派的的三要素說都不足以解釋諸多的現(xiàn)象11形式和質(zhì)料的起源，根據(jù)微粒哲學(xué) 微粒哲學(xué)微粒哲學(xué)的基礎(chǔ)是普遍質(zhì)料（universal matter），這是一種“廣延

7、的、可分的、不可穿透的”物質(zhì)，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)乃是上帝賦予的。 “物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)”是所有東西的基本屬性,“物體的兩個(gè)最偉大的、最普遍的原理”。物質(zhì)由大小、形狀和運(yùn)動(dòng)各異的粒子構(gòu)成。 任何物體的現(xiàn)象和性質(zhì)，均取決于微粒及其運(yùn)動(dòng)，并可以微粒及其運(yùn)動(dòng)來解釋。(那些具有特定形狀的組分，它們拼接配置，這樣足以解釋它們何以結(jié)合成物體，而無需借助于實(shí)體形式這種東西來解釋。 ) 波義耳在形式和質(zhì)料的起源中提出的微粒哲學(xué)，牢固地建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，論證周密詳盡，是徹底的機(jī)械論12化學(xué)作為自然哲學(xué)把化學(xué)單獨(dú)劃為一門科學(xué)，并提出了它的任務(wù)和方法 化學(xué)家們至今遵循著過分狹隘的原則，這種原則不要求特別廣闊的視野，他們把

8、自己的任務(wù)看作是制造藥物、提取和轉(zhuǎn)化金屬。我卻完全從另一個(gè)觀點(diǎn)看待化學(xué)：我不是作為醫(yī)生，也不是作為煉金家，而是作為哲學(xué)家來看待它的如果人們關(guān)心真正的科學(xué)成就較之個(gè)人利益為重，如果把自己的精力都獻(xiàn)給了做實(shí)驗(yàn)，收集并觀察事實(shí)，那么他就很容易證明，他們?cè)谑澜缟辖⒘藗ゴ蟮墓住?化學(xué)對(duì)自然哲學(xué)是有用的，并嘗試?yán)没瘜W(xué)來闡述自然哲學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀察的方法才是化學(xué)研究的基礎(chǔ)，而不是神秘的玄思13機(jī)械論化學(xué)機(jī)械論化學(xué)確實(shí)取得了一個(gè)成就。它把化學(xué)引進(jìn)了自然科學(xué)的領(lǐng)域。十七世紀(jì)肇始時(shí)，化學(xué)一般不被看作是自然科學(xué)的一個(gè)部分。在最壞的情況下，它是玄妙的秘術(shù)；在最好的情況下，它是為醫(yī)藥服務(wù)的技藝。但是，在十七世紀(jì)結(jié)束之際

9、，化學(xué)家在歐洲科學(xué)組織中占有令人尊敬的席位。毫無疑問，機(jī)械論化學(xué)在這個(gè)轉(zhuǎn)變過程中發(fā)揮了重要的作用。機(jī)械論化學(xué)用科學(xué)共同體可以接受的術(shù)語(yǔ)講述化學(xué)，使化學(xué)獲得了前所未有的尊敬。 波義耳將機(jī)械論哲學(xué)應(yīng)用到化學(xué)研究，創(chuàng)建了機(jī)械論化學(xué)，把化學(xué)帶到了自然哲學(xué)的領(lǐng)域，并隨著自然哲學(xué)向自然科學(xué)的轉(zhuǎn)型而成為科學(xué)。 14玻意耳的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)與機(jī)械論哲學(xué)例：廣泛使用化學(xué)鑒別實(shí)驗(yàn)確實(shí)，既然有不止一種的性質(zhì)屬于一確定種類的物體，而且，在大部分情形下，多種性質(zhì)的共生，對(duì)于那種種類的物質(zhì)來說是極為關(guān)鍵的，以至于缺少其中任何一種性質(zhì)便足以將此物體從它所屬的那個(gè)種類中排除，因此，用不著做更多的事情就足以將任何一種物質(zhì)與世界上不屬于

10、此種種類的所有物體區(qū)分開來。否定物體之作為比例的某種連續(xù)同一體的概念（比如金屬的區(qū)別不僅僅是含硫、汞、鹽要素比例不同，而根本上是不同的元素構(gòu)成）否定了物質(zhì)的無限可變性，而肯定了一定數(shù)目的、可用一系列精確實(shí)驗(yàn)加以鑒別的物質(zhì)的存在與機(jī)械論提示的物質(zhì)的普遍可變性相沖突（玻意耳尚未意識(shí)到微粒論與自己的實(shí)驗(yàn)原則的沖突）15燃素說的興起 問題的提出： 像煤炭、木材等絕大部分可燃物在燃燒時(shí)，會(huì)損耗大量物質(zhì)，最后只剩下灰燼；而金屬之類物體在燃燒后卻增加了重量。同樣的燃燒，為什么會(huì)出現(xiàn)兩種截然相反的現(xiàn)象呢？16燃素說的興起火是由大量的細(xì)小微粒組合在一起形成的。這些微粒既可以與其它元素結(jié)合在一起形成化合物，也可以

11、游離在空氣中單獨(dú)存在。這種微粒如果彌漫在空氣中，就會(huì)給人以熱的感覺；如果聚集在一起，就會(huì)形成明亮熾熱的火焰。這種微粒就叫燃素。物質(zhì)中含的燃素越多，它就燃燒起來就越猛烈。可燃物的燃燒過程就是向空氣釋放燃素的過程。負(fù)重量：燃素具有負(fù)的或曰與重力相反的重量，這樣當(dāng)燃素離開金屬之后，金屬就減少了負(fù)重量，其剩余的重量就增加了。17四、近代化學(xué)的建立近代化學(xué)之父拉瓦錫1743年生于法國(guó)巴黎1765年完成了第一篇學(xué)術(shù)論文，并在法國(guó)科學(xué)院宣讀1768年成為法國(guó)科學(xué)院最年輕的一名院士1789年法國(guó)大革命中作為革命的對(duì)象，被送上了斷頭臺(tái)。18近代化學(xué)之父拉瓦錫 對(duì)化學(xué)的主要貢獻(xiàn)：1、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)的傳統(tǒng)2

12、、建立氧化反應(yīng)理論，推翻燃素說3、促成化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律的建立4、統(tǒng)一化學(xué)術(shù)語(yǔ)命名方法5、構(gòu)建近代化學(xué)體系191、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)的傳統(tǒng)反駁水土互變說 在當(dāng)時(shí)，許多人都相信水能變成土。亞里士多德的“四元素說”中就有水土互變的提法。 證據(jù)一：17世紀(jì)比利時(shí)化學(xué)家海爾蒙特曾以柳樹的實(shí)驗(yàn)來支持這一觀點(diǎn)。其過程如下： 將一柳樹栽入一個(gè)事先經(jīng)過烘干稱重的土盆中，除了經(jīng)常給樹澆水之外，不給樹提供其他營(yíng)養(yǎng)。5年后，柳樹長(zhǎng)成大樹了，泥土經(jīng)烘干，重量并沒有減少。可見柳樹長(zhǎng)大所增加的重量，只能來源于水，水能轉(zhuǎn)變?yōu)橥粒闃渌铡?證據(jù)二：人們也時(shí)常發(fā)現(xiàn)在容器中煮沸水，時(shí)間長(zhǎng)了總會(huì)有沉淀物生成。 20

13、1、使精密測(cè)量方法成為化學(xué)的傳統(tǒng)拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)反駁 他采用一種歐洲煉金術(shù)中使用過的名為“鵜鶘”的蒸餾器（這種蒸餾器能使蒸餾物被反復(fù)蒸餾）他將蒸餾器稱重，然后加入一定重量的經(jīng)3次蒸餾后的蒸餾水。密封后點(diǎn)火加熱，保持微熱，同時(shí)進(jìn)行觀察。兩周過去了，水還是清的。第三周水中開始出現(xiàn)很小一點(diǎn)固體，隨后慢慢變大，第八周固體因增長(zhǎng)而沉淀下來。就這樣連續(xù)加熱了100天，蒸餾器中的確產(chǎn)生了固體沉淀物。 冷卻后，他首先稱了總重量，發(fā)現(xiàn)總重量與加熱前相比沒有變化。他又分別對(duì)水、沉淀物、蒸餾器進(jìn)行稱量，結(jié)果是水的重量沒變，沉淀物的重量恰好等于蒸餾器所減少的重量。可見，水并沒有變成土，沉淀物來源與蒸餾器。212、建立氧化

14、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)的容器的總重量沒有變化“燃燒是可燃物向外釋放燃素”的說法不成立2）用一種不怕火的軟膏將金剛石包裹起來重復(fù)1)的實(shí)驗(yàn)，軟膏的包裹，使得金剛石與空氣隔絕，無論如何加熱，金剛石都燃燒不起來。沒有空氣，燃燒不能進(jìn)行3）在密封的容器加熱錫和鉛，錫和鉛被煅燒之后，其表面生長(zhǎng)出一層金屬灰，這層金屬灰比它所置換的那部分金屬更重，而整個(gè)容器的總重量在加熱前后沒有變化。金屬燃燒后出現(xiàn)的金屬灰不是金屬損失了燃素之后的殘留物，而是金屬和空氣化合的結(jié)果222、建立氧化反應(yīng)理論，推翻燃素說4)普利斯特利的“脫燃素氣”普利斯特利在加熱氧化汞實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，收集到氧化汞

15、分解時(shí)釋放的氣體，并發(fā)現(xiàn)可燃物在這種氣體中的燃燒比一般在空氣中更為激烈和迅速普利斯特利的解釋：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”，并用之重新和貢作用，結(jié)果又生成了汞灰。拉瓦錫的新解釋：空氣主要由兩部分組成，一部分參與燃燒（氧），另一部分不參與燃燒6）其它氧化過程：燃燒、呼吸燃燒的本質(zhì)：可燃物只有在氧氣存在時(shí)才能燃燒，可燃物燃燒的過程就是它與氧氣相結(jié)合的過程。233、化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律拉瓦錫實(shí)驗(yàn)總結(jié)：在密封容器里面進(jìn)行使用精密的天平進(jìn)行測(cè)量考察實(shí)驗(yàn)前后的容器連同實(shí)驗(yàn)物品的總重量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每次實(shí)驗(yàn)前后的總重量不變公設(shè)：物質(zhì)總量守恒，既不創(chuàng)生也不消滅。質(zhì)量守恒定律：因?yàn)槿斯せ蜃匀徊僮鞑豢赡軣o中生有地創(chuàng)造出任何物質(zhì)，也不可能憑空消滅任何物質(zhì)，所以在每一次化學(xué)操作中，操作前后存在的物質(zhì)的總量保持不變，而且其中每一要素的質(zhì)與量也保持不變糖變酒精的發(fā)酵等式：葡萄汁=碳酸+酒精化學(xué)中質(zhì)量守恒定律的意義：促成精密定量測(cè)量方法在化學(xué)中的普及，化學(xué)