第二章_化学的确立和长足进步课件_42页.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节,:,化学的确立和长足进步,一、科学化学的形成,二、原子,分子学说的诞生,三、有机化学与结构化学的起步,四、元素周期律的发现,本节教学目的和要求,1.,了解近代资本主义大工业的建立对近代化学的推动作用；,2.,把握近代以来关于物质结构认识的发展线索，弄清道尔顿原子学说与阿伏伽德罗分子学说之争的来龙去脉；,3.,了解有机化学建立的基本过程及其对近代有机合成工业产生的重要意义；,4.,把握化学元素周期律发现的基本过程，重点掌握门捷列夫元素周期律在化学史上的重要地位和影响。,一、科学化学的形成,1.,从炼金术向化学的过渡,赫尔蒙特（,1577,1644,），比利时贵族出身，医学博士，自称,“,火术哲学家,”,（,1,）区分了,“,空气,”,(air),与,“,气体,”,（,gas),给出粗略的气体分类。,（,2,）用实验证明,“,土源于水,”,。烧瓶实验。,（,3,）用实验证明,“,木源于水,”,。,（,4,）开辟了定量研究的思路,2.,波义尔把化学确立为科学,波,义,尔（,1627,1691,），爱尔兰贵族后代，周游列国，,1644,年回到英国，接受一大笔遗产,1668,年移居伦敦，建立了一家私人实验室,1661,年,怀疑的化学家,，开始了近代化学的历程,波义尔,2.,波义尔把化学确立为科学,化学元素概念：,“,我所说的元素是指某些原初的和单纯的即丝毫没混合过的物体，它们不由别的物体组成，而一切物体由它们所组成，而且最终分解成它们。,燃烧研究。在真空中做燃烧实验，发现空气而且只是一部分空气对于燃烧是必要的。,3.,燃素说,近代化学是从研究燃烧现象开始的。,波义耳等英国化学家进行了大量的燃烧、焙烧实验，积累了大量实验资料。,但是对燃烧现象的解释还不够成功。,3.,燃素说,燃素说对燃烧现象的解释：,一切可燃物质都包含一种可燃元素，它在燃烧、焙烧和呼吸过程中被释放出，并为周围空气吸收。,燃素说的持有者,奠基人：德国化学家柏克尔和斯塔耳,支持者：舍勒、普利斯特列、马凯、卡文迪许、迈耶尔,布莱克也曾一度相信燃素说,燃素说解释金属的焙烧和冶炼,当金属焙烧时，它们释出所包含的燃素，被周围空气吸收。,当用木炭加热矿石使之变为金属时，它们吸收木炭所释出的燃素。,木炭被认为是几乎纯粹的燃素。,自由空气的作用,为进行燃烧过程，必须导入自由空气,但空气只是为了吸收燃烧过程中释出的燃素,因为不排除燃素，就不可能进行燃烧过程，而没有自由空气来吸收燃素，燃素就不可能离开物体。,燃素具有负重量？,问题：在焙烧过程中燃素损失了，可为什么事实上金属灰比原来的金属还重？,一些化学家给出解释说，因为燃素具有负重量。凡是包含燃素的物质重量都会减轻，当燃素由于加热而被排出时，这种物质变重了。,但是这种解释也是含糊不清的，不能对所有的燃烧现象作出一致的解释。,英国化学家普利斯特列（,1733,1804,）青年时期是位自由主义人文学者，,1766,年遇富兰克林之后，对实验科学发生兴趣。,1767,年出版,电学史,1774,年，普利斯特列收集到一种新的气体，它使火焰剧烈燃烧，使老鼠活得更长，使人吸入后感到舒畅。但他相信燃素说，将该气体命名为,“,脱燃素空气,”,。,4.,氧化燃烧学说,拉瓦锡,1743,年出生在一个富裕的家庭，从小就是才华出众的学生。,父亲是律师，原本希望儿子继承他的职业，但年青的拉瓦锡在听了一堂天文学课程后对科学产生了兴趣。,拉瓦锡,把钱用于化学研究,拉瓦锡把钱用于化学研究，他建立起一座规模宏大的私人实验室，法国科学界的精英们常在他的实验室聚会。,然而拉瓦锡为了赚钱用于化学研究，于,1768,年在,“,包税局,”,投资了,50,万法郎，作为税农每年从中赚取,100,000,法郎。税农们敲诈勒索无不用其极，有人称在十八世纪没有别的集团比这些税农们更可恨了。,水与土,当时一些人认为水和土是两种元素，并且可以相互转化。原因是长时间加热水之后，水可以变成土。,1768,年拉瓦锡用精确测量的实验证实水不会转变成土。,在密闭容器中加热金属,1774,年拉瓦锡为了证实上述想法，进行一系列实验。,他在有一定限量空气的密闭容器中加热锡和铅。,是空气失去了重量,两种金属的表面都生长了一层金属灰。,人们已经知道这些金属灰比它们所置换的金属重。,容器的总重量在加热前后并没有变化。这就意味着，金属如果获得重量，容器里的别处必然失去重量。,拉瓦锡证明,金属灰虽然重量增加了，但空气重量减少了。,普利斯特列访问巴黎报告发现,“,脱燃素空气,”,。拉瓦锡发现正是它加入了反应过程，称,“,最宜于呼吸的空气,”,。,英国普利斯特列和瑞典舍勒痛失发现氧化学说的重大机遇；,燃素说被推翻，一门真正现代意义上的化学学科建立了。,质量守恒定律,拉瓦锡还证明在化学变化过程中，质量不会增加和消失，只是从一个地方转移到另一个地方。,这就是质量守恒定律，是整个十九世纪化学的基石。,空气由两种气体组成,1778,年拉瓦锡第一个宣告空气由两种气体组成，其中一种气体能维持燃烧，而另一种不能。,1779,年他将前者称为,“,氧,”,（希腊语是,“,产生酸,”,的意思），后者为,“,硝,”,，,1790,年夏普塔尔改为氮，即现用名。,化学命名法,1787,年拉瓦锡和另外几位化学家合作出版了,化学命名法,确立了对每一种物质用组成它们的元素而定名的原则,其宗旨是名称应该表明其成分,这个命名体系是如此清晰和具有逻辑性，很快就被接受了，并一直成为化学命名法的基础。,初等化学概论,1789,年拉瓦锡出版,初等化学概论,，,Trait,l,mentaire,de,chemie,这是第一本现代化学教科书。,书中拉叙述了质量守恒定律,列出了当时已知的所有元素的表。,这个表的大部分是正确的，但拉瓦锡把热和光也列为元素,拉瓦锡的贡献,(1),建立化学研究中准确测量的规范,(2),推翻燃素说,(3),发现化学变化中质量守恒,(4),确立化学命名法,“,共和国不需要科学家,”,的牺牲品,1789,年法国大革命爆发，革命法庭宣称：,“,共和国不需要科学家！,”,拉瓦锡在,1794,年,5,月,8,日被推上断头台，时年,49,岁。,拉格朗日哀悼说：,“,砍掉他的头只要眨眼的工夫，可是生出一个象他这样的头大概一百年也不够。,”,原子,分子学说的诞生,1.,道尔顿原子论,英国化学家道尔顿（,1766,1844,）在前人的定组成定律、当量定律和他自己发现的倍比定律的基础上，于,1803,年公布了,原子论和原子量计算,一文，提出了原子论思想。,道尔顿原子论,道尔顿在,1808,年出版的,化学哲学新体系,中进一步系统地阐述原子论：,(1),化学元素由原子组成,(2),原子不可改变,(3),化合物由分子组成，分子由原子化合而成,(4),同一元素的原子相同，不同元素的原子重量不同,(5),只有以整数比的元素的原子相结合时，才会化合,(6),在化学反应中，原子只是重新排列，不会生灭,(7),明确地提出了原子量是元素的本质特征，开创了近代化学发展的新时代。,分子学说的建立,道尔顿原子论的最主要缺陷是没有分清原子和分子，由此引发了与提出气体定律的法国化学家,盖,吕萨克,之间的争论。,分子学说的创立者：阿伏加德罗,意大利化学家,阿伏加德罗,于,1811,年提出分子学说使问题得以解决，但分子学说在道尔顿的压制下被埋没，直到,1860,年经意大利化学家,康尼查罗,的努力才得以重见天日。,三、有机化学与结构化学的起步,合成尿素,1828,年德国化学家,沃勒,（,Fredrich,W,hler,1800-1882,）首次用无机物合成了一种有机物尿素后，人们认识到形形式式的有机物质与无机物质并没有本质上的差别。,有机化学与结构化学的起步,有机结构理论的建立,19,世纪初德国,李比希和维勒,提出,“,基团论,”,；法国化学家,杜马,1834,年提出,“,类型论,”,；德国化学家,凯库勒,1857,年提出,“,原子价,”,的概念和苯的六边形环式结构学说；俄国化学家,布特列诺夫,1861,年提出了系统的有机化学理论。,布特列诺夫,李比希,Justus von,Liebig,1803-1873,被称为有机化学之父的,李比希,确立了一套卓有成效的有机化合物的分析法，使得有机化学迅速发展。,四、元素周期律的发现,1789,年拉瓦锡制定最初的元素表。,1815,年英国人普劳特提出氢是基本元素的观点。他注意到很多元素的原子量都是氢原子的整数倍。这是最早试图把所有的元素用一定的秩序统一起来。,三兄弟元素说,1829,年德国人杜伯莱纳提出元素组学说,他的三兄弟元素说，如氯、溴、碘；锂、钠、钾；钙、锶、钡等等；指出性质十分相近的三个元素的原子量之间，存在以下关系式：,1/2,（,Cl+I,）,=Br,等等。,“,螺旋图,”,、,“,八音律,”,1850,年培吞柯菲尔指出相似元素的原子量具有算术级数的关系。,1862,年法国人尚库图瓦提出,“,螺旋图,”,，在圆柱的螺旋形上排列元素。,1864,年英国人纽兰兹提出元素的八音律。从某一个元素开始数到第八个元素，它与最初的元素具有相同的性质。依次他制成,8,个竖列,7,个横列的周期表。,门捷列夫元素周期律的发现,1869,年俄国人门捷列夫（,Dimitri,Ivanovitch,Mendeleev,1834-1907,）发表,元素属性和原子量的关系,的论文，,1871,年提出元素周期律。把已知的,63,种元素排列为,8,个竖列,12,个横列。,门捷列夫元素周期律的发现,门捷列夫,在,1869,年发表的,元素属性和原子量的关系,一文中，抓住原子量这个化学元素的基本特征，将元素按原子量大小顺序排列，阐明了元素周期律的基本观点，在元素周期律的确立上作出了决定性的贡献。,化学元素周期律的发现，把原先彼此孤立的各种化学元素的知识综合起来，形成为有内在联系的统一体系，完成了人类关于自然界知识的一次伟大综合。,空格元素,当时人们试图从杂乱无章的元素中理出个头绪来，但这种尝试普遍受到怀疑。,门捷列夫发表了他的元素周期表后，也没有引起人们的重视。,他的周期表跟前人不同的地方是，在他的表中留有一些空格，门捷列夫宣称这些空格代表没有发现的元素。,三个空格,门捷列夫挑选了其中三个空格，根据它们在表中上下方元素的特性来推断和描述了这些暂告缺如的元素应有的特性。,这一预言也受到相当大的怀疑。,预言的证实,(1)1875,年法国化学家布瓦博德兰发现一种新元素（镓），其性质完全与门捷列夫预言中的一种空格元素相同；,(2)1879,年瑞典化学家尼尔森发现的一种元素（钪）与门捷列夫的另一种空格元素的性质相同；,(3)1885,年德国化学家温克勒尔发现的一种新元素（锗）再次填补了门捷列夫预言的第三个空格。,钔,门捷列夫在政治上是个自由派，他反对政府迫害学生，因此不止一次受到申斥。并因而未能当选为俄罗斯帝国科学院院士。,1906,年他以一票之差没有获得诺贝尔奖。,1955,年新发现的第,101,号元素被命名为钔，就是追认门捷列夫在研究元素方面作出的重大贡献。,思考题,1.,道尔顿原子学说与阿伏伽德罗分子学说之争说明了什么？,2.,有机化学的建立对近代有机合成工业的产生有何重要意义？,3.,门捷列夫元素周期律的发现在化学史上的产生了怎样的作用和影响？,本节主要参考书,1.,李建珊,科技文化的起源与发展,第七章（南开大学出版社）,2.,匡华编著,107,种元素的发现,（北京出版社）,3.,郭保章等编著,化学史简明教程,（北京师范大学出版社）,