第讲近代化学的建立.pptx

,*,第十一讲 近代化学建立,1/26,本讲线索,炼金术,化学哲学家：帕尔苏尔塞斯、海尔蒙特,机械论化学：玻意耳,近代化学建立：拉瓦锡,2/26,一、炼金术,炼金术：把普通金属变成黄金、白银等珍贵金属方法。,第一次炼金术高潮,希腊化时期，埃及亚历山大里亚,第二次炼金术高潮,阿拉伯炼金术,贾比尔（约公元721-815）,金属 硫、汞 两组分理论,阿尔.拉兹（约公元850-925）,金属 硫、汞、盐 三组分理论,3/26,二、文艺复兴时期,化学论哲学,帕拉塞尔苏斯,1493年生于瑞士，父亲是乡村医生,1500年搬到在奥地利费拉赫，在富格尔矿山当学徒,年轻时在著名修道院院长、炼金术士门下求学,14岁开始离家求学，并取得医学学位。一直在欧洲四处游历，一边写作，一边行医。因为脾气急躁，对大学及其学术圈极其轻蔑，言辞激烈。,1541年逝世,1550年之后开始被广泛重视，人们开始搜集其手稿，到16世纪末，大量手稿被印刷出来，影响巨大,4/26,化学论哲学,新柏拉图主义+赫尔墨斯神秘主义,对数学重视：试验室称重和测量,反对亚里士多德，反对“逻辑-数学”抽象方法,人类能够在两本神圣书中寻求真理,一本是神启示书圣经,一本是神创世书自然,必须经过搜集、观察并在试验室里不停研究，亦即只有经过炼金术或者化学，才能了解自然,5/26,化学论宇宙,创世诠释：,上帝就像一个神圣炼金术士，他把地球上生物和物体以及天穹与未成形原始物质分离开来，,创世完全是一个“化学提取、分离、升华和结合”过程,要素理论,盐、硫、汞三组分：适合用于一切物质而不但仅限于金属,广泛应用,气象学：雷电是硫气与硝气结合,农业：溶解盐与施肥一样能促使土地肥沃,地质学：地球就像一个大化学试验室,6/26,化学论医学,人体小宇宙与大宇宙类比,人是其周围大宇宙一件微小复制品，其内表达了宇宙全部部分,解释疾病,致病物质经过空气或食物进入躯体寄宿在某一器官中，引发机体功效异常。而人体内各个器官生命力，就像试验室炼金术士一样，能够从废物中分离出纯净物质，把体内杂质排除。假如这些生命力完全不能起作用时候，疾病就产生了。,医药化学利用,与亚里士多德-盖伦学派论战,化学分析程序发展,定量方法、溶解性测试、结晶学、火焰试验、猩红布（“红-蓝”区分碱酸）,7/26,海尔蒙特,1577年生于比利时，炼金术向化学过渡时期主要人物。,早期著作：,鼓吹大宇宙-小宇宙相同性、帕拉塞尔苏斯及其三元素，认为巫术是“最深奥先天知识”被宗教法庭起诉为异端，遭受软禁。没有教会允许，他不得出版任何作品,后期工作：,对元素了解：三要素是实用，但不是基本，自然钥匙将在新观察中发觉,对定量了解：按照试验室重量和测量，坚持物质不变与化学改变中重量守恒,“柳树试验”、测量相同体积尿液重量来了解疾病,8/26,三、机械论化学,医药化学衰退,医药化学传统只对化学反应和化合物制备进行分类，却完全不能将各种事实组织成一致而有用结论,机械论兴起：用机械论解释化学,莱默里：酸由尖锐尖粒子组成，酸尖又名针。碱则由多孔粒子组成，这些多孔粒子又名针垫，各种酸尖能插入其内。针扎在针垫上而且被中和，针垫亦可因其上小孔插满了针而被中和,17世纪上半叶，一流化学家都是帕拉塞尔苏斯主义者，17世纪下半叶，一流化学家都是机械论者,9/26,玻意耳：机械论与化学联姻,1627年1月25日生于爱尔兰一个贵族家庭,是一位神童，八岁时候已经能讲希腊文和拉丁文,11岁随家庭教师周游欧洲，读到了伽利略和笛卡尔著作,1646年，利用父亲留下遗产在伦敦家中修建了试验室。,1654年移居牛津，并认识了胡克并收为助手,1661年出版最主要化学著作怀疑化学家,1966年出版,形式和质料起源，依据微粒哲学,10/26,怀疑化学家,传统元素概念,我现在所谈元素，如同那些谈吐最为明确化学家们所谈要素，是指一些原始、简单物体，或者说是完全没有混杂物体，它们因为既不能由其它任何物体混成，也不能由它们本身相互混成，所以它们只能是我们所说完全结合物组分，是它们直接复合成完全结合物，而完全结合物最终也将分解成它们：,然而，在全部那些被说成是元素物体当中，是否总能够找出一个这么物体，则是我现在所要怀疑事情,不论是亚里士多德四元素，还是帕拉塞尔苏斯学派三要素说都不足以解释很多现象,11/26,形式和质料起源，依据微粒哲学,微粒哲学,微粒哲学基础是普遍质料（universal matter），这是一个“广延、可分、不可穿透”物质，物质是运动，运动乃是上帝赋予。,“物质和运动”是全部东西基本属性,“物体两个最伟大、最普遍原理”。,物质由大小、形状和,运动,各异粒子组成。,任何物体现象和性质，均取决于微粒及其运动，并能够微粒及其运动来解释。(那些含有特定形状组分，它们拼接配置，这么足以解释它们何以结合成物体，而无需借助于实体形式这种东西来解释。),波义耳在形式和质料起源中提出微粒哲学，牢靠地建立在试验基础之上，论证周密详尽，是彻底机械论,12/26,化学作为自然哲学,把化学单独划为一门科学，并提出了它任务和方法,化学家们至今遵照着过分狭隘标准，这种标准不要求尤其辽阔视野，他们把自己任务看作是制造药品、提取和转化金属。我却完全从另一个观点对待化学：我不是作为医生，也不是作为炼金家，而是作为,哲学家,来对待它假如人们关心真正科学成就较之个人利益为重，假如把自己精力都献给了做试验，搜集并观察事实，那么他就很轻易证实，他们在世界上建立了伟大功勋,。,化学对自然哲学是有用，并尝试利用化学来阐述自然哲学,试验和观察方法才是化学研究基础，而不是神秘玄思,13/26,机械论化学,机械论化学确实取得了一个成就。它把化学引进了自然科学领域。十七世纪肇始时，化学普通不被看作是自然科学一个部分。在最坏情况下，它是玄妙秘术；在最好情况下，它是为医药服务技艺。不过，在十七世纪结束之际，化学家在欧洲科学组织中占有令人尊敬席位。毫无疑问，机械论化学在这个转变过程中发挥了主要作用。机械论化学用科学共同体能够接收术语讲述化学，使化学取得了前所未有尊敬。,波义耳将机械论哲学应用到化学研究，创建了机械论化学，把化学带到了自然哲学领域，并伴随自然哲学向自然科学转型而成为科学。,14/26,玻意耳试验传统与机械论哲学,例,：广泛使用化学判别试验,确实，既然有不止一个性质属于一确定种类物体，而且，在大部分情形下，各种性质共生，对于那种种类物质来说是极为关键，以至于缺乏其中任何一个性质便足以将此物体从它所属那个种类中排除，所以，用不着做更多事情就足以将任何一个物质与世界上不属于此种种类全部物体区分开来。,否定物体之作为百分比某种连续同一体概念（比如金属区分不但仅是含硫、汞、盐要素百分比不一样，而根本上是不一样元素组成）,否定了物质无限可变性，而必定了一定数目标、可用一系列准确试验加以判别物质存在,与机械论提醒物质普遍可变性相冲突（玻意耳还未意识到微粒论与自己试验标准冲突）,15/26,燃素说兴起,问题提出：,像煤炭、木材等绝大部分可燃物在燃烧时，会损耗大量物质，最终只剩下灰烬；而金属之类物体在燃烧后却增加了重量。一样燃烧，为何会出现两种截然相反现象呢？,16/26,燃素说兴起,火是由大量细小微粒组合在一起形成。这些微粒既能够与其它元素结合在一起形成化合物，也能够游离在空气中单独存在。这种微粒假如弥漫在空气中，就会给人以热感觉；假如聚集在一起，就会形成明亮炽热火焰。这种微粒就叫燃素。物质中含燃素越多，它就燃烧起来就越猛烈。可燃物燃烧过程就是向空气释放燃素过程。,负重量：燃素含有负或曰与重力相反重量，这么当燃素离开金属之后，金属就降低了负重量，其剩下重量就增加了。,17/26,四、近代化学建立,近代化学之父拉瓦锡,1743年生于法国巴黎,1765年完成了第一篇学术论文，并在法国科学院宣读,1768年成为法国科学院最年轻一名院士,1789年法国大革命中作为革命对象，被送上了断头台。,18/26,近代化学之父拉瓦锡,对化学主要贡献：,1、使精密测量方法成为化学传统,2、建立氧化反应理论，推翻燃素说,3、促成化学反应中质量守恒定律建立,4、统一化学术语命名方法,5、构建近代化学体系,19/26,1、使精密测量方法成为化学传统,反驳水土互变说,在当初，许多人都相信水能变成土。亚里士多德“四元素说”中就有水土互变提法。,证据一：17世纪比利时化学家海尔蒙特曾以柳树试验来支持这一观点。其过程以下：,将一柳树栽入一个事先经过烘干称重土盆中，除了经常给树浇水之外，不给树提供其它营养。5年后，柳树长成大树了，泥土经烘干，重量并没有降低。可见柳树长大所增加重量，只能起源于水，水能转变为土，并为树所吸收。,证据二：人们也时常发觉在容器中煮沸水，时间长了总会有沉淀物生成。,20/26,1、使精密测量方法成为化学传统,拉瓦锡试验反驳,他采取一个欧洲炼金术中使用过名为“鹈鹕”蒸馏器（这种蒸馏器能使蒸馏物被重复蒸馏）他将蒸馏器称重，然后加入一定重量经3次蒸馏后蒸馏水。密封后点火加热，保持微热，同时进行观察。两周过去了，水还是清。第三周水中开始出现很小一点固体，随即慢慢变大，第八周固体因增加而沉淀下来。就这么连续加热了100天，蒸馏器中确实产生了固体沉淀物。,冷却后，他首先称了总重量，发觉总重量与加热前相比没有改变。他又分别对水、沉淀物、蒸馏器进行称量，结果是水重量没变，沉淀物重量恰好等于蒸馏器所降低重量。可见，水并没有变成土，沉淀物起源与蒸馏器。,21/26,2、建立氧化反应理论，推翻燃素说,1）燃烧金刚石，燃烧前后，连同金刚石在内容器总重量没有改变,“燃烧是可燃物向外释放燃素”说法不成立,2）用一个不怕火软膏将金刚石包裹起来重复1)试验，软膏包裹，使得金刚石与空气隔绝，不论怎样加热，金刚石都燃烧不起来。,没有空气，燃烧不能进行,3）在密封容器加热锡和铅，锡和铅被煅烧之后，其表面生长出一层金属灰，这层金属灰比它所置换那部分金属更重，而整个容器总重量在加热前后没有改变。,金属燃烧后出现金属灰不是金属损失了燃素之后残留物，而是金属和空气化合结果,22/26,2、建立氧化反应理论，推翻燃素说,4)普利斯特利“脱燃素气普利斯特利在加热氧化汞试验时候，搜集到氧化汞分解时释放气体，并发觉可燃物在这种气体中燃烧比普通在空气中更为激烈和快速,普利斯特利解释：这种气体非常需要燃素，它能使燃素从可燃物中快速逃逸。,5）制得“脱燃素气”，并用之重新和贡作用，结果又生成了汞灰。,拉瓦锡新解释：空气主要由两部分组成，一部分参加燃烧（氧），另一部分不参加燃烧,6）其它氧化过程：燃烧、呼吸,燃烧本质：,可燃物只有在氧气存在时才能燃烧，可燃物燃烧过程就是它与氧气相结合过程。,23/26,3、化学反应中质量守恒定律,拉瓦锡试验总结：,在密封容器里面进行,使用精密天平进行测量,考查试验前后容器连同试验物品总重量，结果发觉每次试验前后总重量不变,公设：物质总量守恒，既不创生也不毁灭。,质量守恒定律：因为人工或自然操作不可能无中生有地创造出任何物质，也不可能凭空毁灭任何物质，所以在每一次化学操作中，操作前后存在物质总量保持不变，而且其中每一要素质与量也保持不变,糖变酒精发酵等式：葡萄汁=碳酸+酒精,化学中质量守恒定律意义：促成精密定量测量方法在化学中普及，化学才开始赶上物理学,24/26,4、统一化学术语命名方法,4、统一化学术语命名方法,化学长久跟炼金术纠缠在一起，炼金术士经常物质起一套隐晦怪诞名字,化学命名法,每种物质应该只有一个名称，单质名称应该反应其化学特征，化合物名称应能反应其化学组成，碱酸类用其所含元素命名，盐类用组合成它们酸和碱表示,25/26,5、构建近代化学体系,小结：,1、适应化学学科发展研究方法,2、当初化学关键反应,3、研究化学反应所遵照基本规律,4、统一了化学术语命名方法,5,、构建近代化学体系：初等化学概论,新化学基本要素已经具备,26/26,