化學概念
任何一門科學都離不開概念，化學作為一門基礎性科學當然也不例外。化學中有許許多多的概念，其中有些概念適用於化學的各個學科，有些概念隻適用於化學的某一學科，我們將前者稱為化學中的基本概念，將後者稱為非基本概念。
研究化學概念可有不同角度。例如，從曆史的角度，研究化學概念的產生和發展；從化學和認識論角度，研究化學概念的實質；從邏輯學角度，研究化學概念的分類、內涵和外延等。這一章，我們試圖以化學基本概念的曆史演變為基礎，對化學基本概念從多種角度及其相互結合上進行一些分析，以便揭示化學概念的辯證內容，更深入地認識化學概念，特別是化學基本概念的實質。
化學基本概念的曆史演變
1.從元素到分子
元素概念是化學中的第一個基本概念。元素概念的產生可以追溯到遙遠的古代。元素這個詞源於古希臘的“δτoιχει”一詞，意思是原始物質或原初物質、始基。古代自然哲學家把一種或幾種可直接感覺到的自然物，如水、氣、土、火等視為組成萬物的本原，後來亞裏士多德進一步區分了原性（原始性質、原始品性）和元素。煉金術士繼承了這些思想，進而把原性也視為獨立的、具體的要素，與元素分離，並被看作根本的東西；但是在金屬的構成上，又將原性和元素結合，統一到硫、汞上。化學醫療派的化學家，加上了一種新元素——鹽，形成了汞、硫、鹽三元素說。汞、硫、鹽既是元素又是原性，是二者的統一。從古代自然哲學到化學醫療派，在元素概念上盡管有所不同，但其基本思想是一脈相承的，這個基本思想就是認為元素是組成各種各樣物體的本原、基礎或基本要素。
1661年，波義耳在《懷疑派的化學家》一書中對過去的元素概念提出了懷疑，他基於實驗進行論證，說明亞裏士多德的四元素（土、水、氣、火）和後來的三要素（汞、硫、鹽）都不是真正的元素或要素，理由很簡單，它們都不能從金屬中提煉出來。波義耳以一種行之有效的方式把元素定義為不能分解為更加簡單的物質的物質，兩種或多種元素可以結合成一種複合物，複合物又可以重新分解。波義耳的元素概念具有權宜性質，假如一種物質能夠分解成為更簡單的物質，它就不是元素，在化學家未找到一種方法把簡單物質分解成更加簡單的物質之前，就可以將它看作元素。不過，在波義耳看來，元素應當具有確定的數目，這個數目到底是多少，理論和實驗尚未能提供有力的確證。波義耳的元素概念具有方法論意義，它啟示人們不應當局限於僅僅用元素去解釋現象，更為重要是去發現新元素，從實驗和理論上弄清楚哪些物質是簡單的、不能分解的物質，也就是哪些物質是構成其他物質的基本要素。但是，在當時的條件下，波義耳的元素概念，與其說是行動的指南，勿寧說隻是一種看法，因為哪些物質能夠分解，哪些物質不能分解，在當時是個難以確定的問題，與此相聯係，哪些物質是元素，哪些物質是由元素構成的化合物，也就是個難以確定的問題。要確定這些問題，在很大程度上隻有依靠個人經驗，帶有主觀經驗性質，而這種主觀經驗又是與分析、分解相聯係的。因此，前蘇聯著名哲學家凱德洛夫把這種元素概念叫做經驗分析的元素概念。
在波義耳之後，許多化學家都在不同程度上討論過元素問題。其中，拉瓦錫在1789年出版的《化學教程》中，專門討論了元素概念。拉瓦錫在元素概念上的貢獻，主要表現在兩個方麵。在他之前，有些化學家，如波義耳、羅蒙諾索夫等，僅僅一般地討論什麼是元素，而沒有指出哪些是元素；有些化學家在實際上認定哪些是元素，具體研究了某種或某些元素及其性質，卻沒有說明元素概念的含義。拉瓦錫則第一次研究了這兩個方麵，並把這兩個方麵結合了起來。他一方麵給元素概念下了一個明確的定義，“如果我們把分析所達到的最終界限的觀念與元素或物體基元的名稱聯係起來，那麼，對於我們來說，所有還不能用任何方法分解的物質都是元素”；另一方麵，他總結前人的成果提出了第一張元素表。表中列出了33種元素，並分成四類：第一類，光、熱、氧、氮、氫；第二類，硫、磷、碳、鹽酸基、氫氟酸基、硼酸基；第三類，銻、銀、砷、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢、鋅；第四類，石灰、苦土、重土、礬土、矽土。
拉瓦錫讚同布萊克（J·Black）的熱質說，他認為熱質是不能分解的簡單物質，按照他提出的元素概念，熱質是元素；與此相似，光也被認為是一種簡單物質，因而也是元素。拉瓦錫認為，一切酸都是氧與另一種基相結合的產物，鹽酸是氧和鹽酸基的化合物，氫氟酸是氧和氫氟酸基的化合物，硼酸是氧和硼酸基的化合物，氧是元素，與氧結合的基不能分解，也是元素。元素表中的土，都是氧化物不是元素，但在19世紀以前，化學家們認為土是元素，況且這些土在當時是不能用任何方法分解的。拉瓦錫將元素概念應用於實際，元素概念成了判明哪些物質是元素的理論依據；元素表中列出的元素又是元素概念在實際元素中的體現。這兩個方麵的關係體現了概念和現實的關係，實際存在的元素成了元素概念在現實中的原型，元素概念則是對現實元素的抽象，在某種意義上可以說，它是現實存在的元素的模型。
拉瓦錫在元素表中所列的元素，其中有些在今天看來根本就不是元素；盡管如此，這張元素表的提出仍然是一個巨大進步，它表明元素不再是不可捉摸的東西，而是實實在在的物質形式。這是一個進步，同時又存在著矛盾：難道化學元素在化合物中真的以獨立的物質形式存在嗎？拉瓦錫或許已經意識到了這個矛盾，所以在他陳述化學元素定義之前還有一句話，他說：“如果用元素名稱來表示構成物體的簡單的、不可分的分子，那麼，我們也許會不認識它們……”拉瓦錫所說的分子指的是微粒、粒子。這個矛盾是存在著的，這個矛盾的解決還要等待曆史很久。
拉瓦錫的元素概念，正象波義耳的元素概念一樣，帶有經驗分析的性質。經驗分析的元素概念直接與分解方法相聯係，隨著分解方法和分析技術的進步，元素概念必然要隨之發生變遷。如果將拉瓦錫的元素概念應用於實際，所有未能分解的物質都是元素，那麼，在一個時期，元素的數目要超過真正的元素的數目；在另一個時期，如19世紀，一切原來不能分解暫時被認為是元素的化合物，一個一個地被排除了，剩下的是真正的化學元素；在下一個時期，如進入20世紀，放謝性元素和同位素的發現，人工核反應的實現，一切真正的元素都是可以分解的，依據拉瓦錫的定義，真正的元素也不再是元素，最後竟會是這樣，沒有一種元素能夠被稱為元素。可是，實踐告訴人們，元素是確實存在的，元素都排列在元素周期表中，它們各有各的性質，彼此之間有規律性的聯係。問題出在哪裏呢？顯然不在元素本身，而在元素概念上，具體地說，問題出在拉瓦錫提出的元素定義上。
拉瓦錫提出的元素概念的定義，隻是指出了元素是不能或未能分解的物質，違背了給概念下定義的邏輯規則，定義必須用肯定形式而不能用否定形式。與此密切相關，拉瓦錫提出的元素概念的定義，沒有指出元素這個概念所反映的對象的本質屬性，更確切地說，它沒有表明元素這個概念所反映的物質形式是什麼，而僅僅將未能分解的特征加到元素上，未能分解隻是我們分解物質的方法和分析技術所達到的界限，這個界限具有暫時性，因此，這種元素概念也具有暫時性。那麼，元素概念所反映的物質形式應當是什麼呢？
恩格斯曾經指出：“化學中的新時代是隨著原子論開始的（所以，近代化學之父不是拉瓦錫，而是道爾頓”。原子（atom）來自希臘的“ατoμoι”，意思是不可分。關於原子的概念，在古代自然哲學中業已產生，並獲得了初步的發展；在近代科學中，與力學相結合，形成了帶有機械論色彩的原子概念。無論是在自然哲學中還是在近代科學中，原子概念的基本含義都是不可分性，原子被看作不可再分的最基本的物質微粒。
17、18世紀，隨著化學分析，特別是定量分析的發展，化學計量的經驗性定律陸續被發現。從邏輯上講，化學計量的經驗性定律應當成為道爾頓提出化學原子論的前提和基礎。但是，道爾頓的原子論卻不是直接通過考察這些經驗性定律而提出來的。
道爾頓在早期的研究中所關注的問題是物理學問題或者說是氣象學問題。他注意到大氣是均勻的，他對此感到疑惑，從而發生了研究興趣。1801年，道爾頓在英國皇家學院發表的演講中曾經指出，在對氣象進行觀察和對大氣的本性、成分進行研究過程中，有一個問題使他感到驚異，這個問題就是：一種混合的大氣，即兩種或兩種以上的彈性流體的混合，為什麼能夠形成均勻的氣體？在此之前，查理（J·A·charles）已經提出了氣體體積隨溫度升高而膨脹的定律，一切跡象表明，氣體具有微粒性，微粒之間的排斥力與熱有密切聯係。道爾頓提出了一種熱氛原子模型。他在筆記中記下了這樣的看法：物體最後原子乃是在氣體狀態時被熱圍繞之質點或核心。
道爾頓認為，原子有形狀、大小和重量，相同的原子，其形狀、大小和重量相同，不同的原子，其形狀、大小和重量不同，相同原子之間互相排斥，不同原子之間不相互排斥，當不同氣體原子混合後，它們彼此之間沒有什麼影響。基於這些看法，道爾頓合理地解釋了他提出的分壓定律。
道爾頓提出原子概念以後，提出了測定原子量的任務。他本人已經意識到，對原子相對重量的測定，是一個全新的課題。他曾經提出過一個假定：相同體積的不同氣體在相同條件下含有相同數目的原子。如果這個假定成立，隻要測出蒸氣的相對密度就可以求出原子的相對重量。但是，他注意到一些反應，產物的密度小於反應物的密度，這使他意識到，測定蒸氣密度的方法不能成為測定原子量的一般方法，道爾頓由此否定了上述假定。
正是在這種情況下，道爾頓轉向了化學方法。在他之前，許多化學家對氣體化合的重量組成進行了實驗研究，積累了許多定量分析資料。但是，要從這些實驗資料中計算原子量，首先需要確定“複雜原子”的組成式。為此，道爾頓不得不大膽地提出一些假定，即所謂化合的“最簡規則”：兩種元素A和B隻能得到一種化合物時，此化合物必為二元化合物（AB），若發現兩種元素A和B有兩種化合物時，則應認為一個是二元化合物（AB），另一個是三元化合物AB2或A2B，如此等等。這些假定，在道爾頓的思想中不是毫無根據的，因為在他看來，在一個“複雜原子”中，簡單原子的數目越少，體係就越穩定。AB最穩定，因為這個二元化合物中沒有排斥力。
誠然，無論如何，道爾頓提出的這些假定是帶有主觀任意性的，但是，這些假定把原子概念與化學組成、化學變化結合起來了，具有了化學特征。原子已經不再僅僅是一些具有力學性質的微粒，而成為組成“複雜原子”和參加化學變化的最基本的微粒。
道爾頓將化學元素（chemicalelements）和基本粒子（Vlti-mateparticles）看成是同一的，他所說的基本粒子就是原子，這樣，他就把元素和原子聯係起來了。依據道爾頓的思想，重量和形狀、大小等相同的原子，屬於同類原子，反之，則屬於不同類原子。同類或不同類，主要標誌是原子量。從這種觀點看，元素是具有相同原子量的一類原子。將元素和原子密切聯係起來，元素可以通過原子來規定，元素是具有相同原子量的一類原子的總稱，原子是元素的物質內容。
從古代自然哲學的元素概念到近代的經驗分析的元素概念，把元素視為構成萬物的本原或組成各種物體的基本成分或要素。經驗分析的元素概念提出了如何認識基本成分或要素（不能分解或未能分解），沒有提出、更沒有解決這個基本成分或基本要素是什麼的問題，道爾頓則初步解決了這個問題。這個基本成分或基本要素是什麼呢？回答是原子。