1、第十一講 近代化學的建立1本講線索煉金術化學哲學家：帕爾蘇爾塞斯、海爾蒙特機械論化學：玻意耳近代化學的建立：拉瓦錫2一、煉金術煉金術：把普通金屬變成黃金、白銀等貴重金屬的方法。第一次煉金術高潮 希臘化時期，埃及的亞歷山大里亞第二次煉金術高潮 阿拉伯煉金術賈比爾（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、文藝復興時期的化學論哲學帕拉塞爾蘇斯1493年生于瑞士，父親是鄉村醫生1500年搬到在奧地利的費拉赫，在富格爾礦山當學徒年輕時在著名的修道院院長、煉金術士門下求學14歲開始離家求學，并獲得醫學學位。一直在歐洲四處游歷

2、，一邊寫作，一邊行醫。由于脾氣暴躁，對大學及其學術圈極其輕蔑，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世紀末，大量手稿被印刷出來，影響巨大4化學論哲學新柏拉圖主義+赫爾墨斯神秘主義對數學的重視：實驗室的稱重和測量反對亞里士多德，反對“邏輯-數學”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一本是神創世的書自然必須通過收集、觀察并在實驗室里不斷研究，亦即只有通過煉金術或者化學，才能理解自然5化學論宇宙創世詮釋：上帝就像一個神圣的煉金術士，他把地球上的生物和物體以及天穹與未成形的原始物質分離開來，創世完全是一個“化學提取、分離、升華和結合”

3、的過程要素理論鹽、硫、汞三組分：適用于一切物質而不僅僅限于金屬廣泛應用氣象學：雷電是硫氣與硝氣的結合農業：溶解鹽與施肥一樣能促使土地肥沃地質學：地球就像一個大的化學實驗室6化學論醫學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制品，其內體現了宇宙的所有部分解釋疾病致病物質通過空氣或食物進入軀體寄宿在某一器官中，引起機體功能異常。而人體內各個器官的生命力，就像實驗室的煉金術士一樣，能夠從廢物中分離出純凈的物質，把體內的雜質排除。如果這些生命力完全不能起作用的時候，疾病就產生了。醫藥化學的運用與亞里士多德-蓋倫學派的論戰化學分析程序的發展定量方法、溶解性測試、結晶學、火焰實驗、猩紅布（“紅

4、-藍”區分堿酸）7海爾蒙特1577年生于比利時，煉金術向化學的過渡時期的重要人物。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，認為巫術是“最深奧的先天知識”被宗教法庭起訴為異端，遭受軟禁。沒有教會的允許，他不得出版任何作品后期工作：對元素的理解：三要素是實用的，但不是基本的，自然的鑰匙將在新觀察中發現對定量的理解：按照實驗室的重量和測量，堅持物質不變與化學變化中的重量守恒 “柳樹實驗”、測量相同體積尿液的重量來了解疾病8三、機械論化學醫藥化學的衰退醫藥化學傳統只對化學反應和化合物制備進行分類，卻完全不能將各種事實組織成一致而有用的結論機械論的興起：用機械論解釋化學萊默里：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。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世紀上半葉，一流的化學家都是帕拉塞爾蘇斯主義者，17世紀下半葉，一流的化學家都是機械論者9玻意耳：機械論與化學的聯姻1627年1月25日生于愛爾蘭的一個貴族家庭是一位神童，八歲的時候已經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在倫敦家中修建了實驗室。1654年移居牛津，并結識了胡克并收為助手1661年出版最重要的化學著作懷疑的化學家1966年出版形式和質料的起源，根據微粒哲學 10

6、懷疑的化學家傳統的元素概念我現在所談的元素，如同那些談吐最為明確的化學家們所談的要素，是指某些原始的、簡單的物體，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合物的組分，是它們直接復合成完全結合物，而完全結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中，是否總可以找出一種這樣的物體，則是我現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派的的三要素說都不足以解釋諸多的現象11形式和質料的起源，根據微粒哲學 微粒哲學微粒哲學的基礎是普遍質料（universal matter），這是一種“廣延

7、的、可分的、不可穿透的”物質，物質是運動的，運動乃是上帝賦予的。 “物質和運動”是所有東西的基本屬性,“物體的兩個最偉大的、最普遍的原理”。物質由大小、形狀和運動各異的粒子構成。 任何物體的現象和性質，均取決于微粒及其運動，并可以微粒及其運動來解釋。(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合成物體，而無需借助于實體形式這種東西來解釋。 ) 波義耳在形式和質料的起源中提出的微粒哲學，牢固地建立在實驗的基礎之上，論證周密詳盡，是徹底的機械論12化學作為自然哲學把化學單獨劃為一門科學，并提出了它的任務和方法 化學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、自己的任務看作是制造藥物、提取和轉化金屬。我卻完全從另一個觀點看待化學：我不是作為醫生，也不是作為煉金家，而是作為哲學家來看待它的如果人們關心真正的科學成就較之個人利益為重，如果把自己的精力都獻給了做實驗，收集并觀察事實，那么他就很容易證明，他們在世界上建立了偉大的功勛。 化學對自然哲學是有用的，并嘗試利用化學來闡述自然哲學實驗和觀察的方法才是化學研究的基礎，而不是神秘的玄思13機械論化學機械論化學確實取得了一個成就。它把化學引進了自然科學的領域。十七世紀肇始時，化學一般不被看作是自然科學的一個部分。在最壞的情況下，它是玄妙的秘術；在最好的情況下，它是為醫藥服務的技藝。但是，在十七世紀結束之際

9、，化學家在歐洲科學組織中占有令人尊敬的席位。毫無疑問，機械論化學在這個轉變過程中發揮了重要的作用。機械論化學用科學共同體可以接受的術語講述化學，使化學獲得了前所未有的尊敬。 波義耳將機械論哲學應用到化學研究，創建了機械論化學，把化學帶到了自然哲學的領域，并隨著自然哲學向自然科學的轉型而成為科學。 14玻意耳的實驗傳統與機械論哲學例：廣泛使用化學鑒別實驗確實，既然有不止一種的性質屬于一確定種類的物體，而且，在大部分情形下，多種性質的共生，對于那種種類的物質來說是極為關鍵的，以至于缺少其中任何一種性質便足以將此物體從它所屬的那個種類中排除，因此，用不著做更多的事情就足以將任何一種物質與世界上不屬于

10、此種種類的所有物體區分開來。否定物體之作為比例的某種連續同一體的概念（比如金屬的區別不僅僅是含硫、汞、鹽要素比例不同，而根本上是不同的元素構成）否定了物質的無限可變性，而肯定了一定數目的、可用一系列精確實驗加以鑒別的物質的存在與機械論提示的物質的普遍可變性相沖突（玻意耳尚未意識到微粒論與自己的實驗原則的沖突）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，會損耗大量物質，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，為什么會出現兩種截然相反的現象呢？16燃素說的興起火是由大量的細小微粒組合在一起形成的。這些微粒既可以與其它元素結合在一起形成化合物，也可以

11、游離在空氣中單獨存在。這種微粒如果彌漫在空氣中，就會給人以熱的感覺；如果聚集在一起，就會形成明亮熾熱的火焰。這種微粒就叫燃素。物質中含的燃素越多，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。負重量：燃素具有負的或曰與重力相反的重量，這樣當燃素離開金屬之后，金屬就減少了負重量，其剩余的重量就增加了。17四、近代化學的建立近代化學之父拉瓦錫1743年生于法國巴黎1765年完成了第一篇學術論文，并在法國科學院宣讀1768年成為法國科學院最年輕的一名院士1789年法國大革命中作為革命的對象，被送上了斷頭臺。18近代化學之父拉瓦錫 對化學的主要貢獻：1、使精密測量方法成為化學的傳統2

12、、建立氧化反應理論，推翻燃素說3、促成化學反應中的質量守恒定律的建立4、統一化學術語命名方法5、構建近代化學體系191、使精密測量方法成為化學的傳統反駁水土互變說 在當時，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。 證據一：17世紀比利時化學家海爾蒙特曾以柳樹的實驗來支持這一觀點。其過程如下： 將一柳樹栽入一個事先經過烘干稱重的土盆中，除了經常給樹澆水之外，不給樹提供其他營養。5年后，柳樹長成大樹了，泥土經烘干，重量并沒有減少。可見柳樹長大所增加的重量，只能來源于水，水能轉變為土，并為樹所吸收。 證據二：人們也時常發現在容器中煮沸水，時間長了總會有沉淀物生成。 20

13、1、使精密測量方法成為化學的傳統拉瓦錫的實驗反駁 他采用一種歐洲煉金術中使用過的名為“鵜鶘”的蒸餾器（這種蒸餾器能使蒸餾物被反復蒸餾）他將蒸餾器稱重，然后加入一定重量的經3次蒸餾后的蒸餾水。密封后點火加熱，保持微熱，同時進行觀察。兩周過去了，水還是清的。第三周水中開始出現很小一點固體，隨后慢慢變大，第八周固體因增長而沉淀下來。就這樣連續加熱了100天，蒸餾器中的確產生了固體沉淀物。 冷卻后，他首先稱了總重量，發現總重量與加熱前相比沒有變化。他又分別對水、沉淀物、蒸餾器進行稱量，結果是水的重量沒變，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、反應理論，推翻燃素說1）燃燒金剛石，燃燒前后，連同金剛石在內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1)的實驗，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，而整個容器的總重量在加熱前后沒有變化。金屬燃燒后出現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果222、建立氧化反應理論，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驗的時候，收集到氧化汞

15、分解時釋放的氣體，并發現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：可燃物只有在氧氣存在時才能燃燒，可燃物燃燒的過程就是它與氧氣相結合的過程。233、化學反應中的質量守恒定律拉瓦錫實驗總結：在密封容器里面進行使用精密的天平進行測量考察實驗前后的容器連同實驗物品的總重量，結果發現每次實驗前后的總重量不變公設：物質總量守恒，既不創生也不消滅。質量守恒定律：因為人工或自然操作不可能無中生有地創造出任何物質，也不可能憑空消滅任何物質，所以在每一次化學操作中，操作前后存在的物質的總量保持不變，而且其中每一要素的質與量也保持不變糖變酒精的發酵等式：葡萄汁=碳酸+酒精化學中質量守恒定律的意義：促成精密定量測量方法在化學中的普及，化學