化學概念(1 / 3)

化學概念

化學的高級理性概念群

一、19世紀化學概念群的變革

初級理性概念群對化學的研究對象作出了較為明確的規定,化學從此走上了獨立發展的道路。到了19世紀,化學有了全麵而巨大的進步,依據經驗分析的化學概念群的變革是一個主要標誌。它們日益理論化、係統化,並且達到了邏輯上的空前統一。

“原子”概念的提出距今已有2500年左右。然而隻是在道爾頓的化學原子論產生以後,原子說才成為實證的科學學說。1803年,道爾頓用原子的運動來說明化學變化,並用形象化的符號來表征具體原子:○(氧)、◎(氫)、(氮)等。1814年,貝采裏烏斯用字母表示元素,化合物就用這些基本符號的組合來表示。概念的符號化,使化學開始成為一門具有嚴密邏輯體係的科學。阿佛加德羅在原子論的基礎上,對“整個分子”(分子)和“元素分子”(原子)作了區分,給分子下了第一個科學的定義。

新的“原子”概念為質量守恒和定組成定律提供了簡明而又令人信服的解釋,導致了倍比定律的發現。隨著原子概念的確立,一大批表示原子性質的概念(如原子量、化學鍵、原子價等)應運而生。顯然,原子概念取代了單質(元素——氧元素)概念在化學中的主導地位。“一切科學基本上都是從物質的原子性這個概念為基礎的。”

在無機化學領域,原子概念的提出使元素概念具體化了。另一個反映原子的量的規定的概念——原子量,是間接反應原子結構特征的一個重要概念。原子量概念的提出和原子量數值的測定,使人們發現了不同元素間聯係的跡象,從而圍繞原子量這一概念逐漸形成了周期律理論。1869年3月,俄國的門捷列夫在其論文“元素屬性和原子量的關係”中闡述了元素周期律的基本觀點。1871年他明確提出元素周期律,為化學奠定了一塊重要的理論基石。原子-分子學說、元素周期律、酸堿理論等內容構成無機化學的主要部分,它們是對整個化學領域都有意義的化學概念和理論。原子、分子、單質、化合物、化學性質等等概念被統一在無機化學領域並且得到了理論說明。顯然,在無機化學係統化的過程中,原子概念和原子量概念是舉足輕重的。

1780年,貝格曼就提出劃分無機物和有機物的標準。在貝采裏烏斯撰寫的化學教科書裏,已經有了“有機化學”一詞。但是,由於還沒有認識到有機物和有機化學反應的本質,具體地說就是沒有建立起有機化學概念群,有機化學難以成為一門係統的學科,甚至“有機化學”也沒有獲得確切的含義。

“生命力”概念曾經長期盤踞在有機化學中。直到1828年德國的維勒從無機物人工合成尿素,才動搖了“生命力”概念。此後,貝采裏烏斯於1830年引進了“同分異構體”概念,1837年李比希和杜馬提出了基團概念,在認識有機物組成方麵邁出了重要一步。再後,1839年杜馬用類型取代了基因概念;1843年日拉爾提出“同係列”概念;1842—1843年日拉爾和羅朗初步建立了有機物的分子概念;1859年凱庫勒給出了有機化學的意義,再加上有機合成領域的一係列成就,至此“生命力”概念才終於銷聲匿跡了。同時,在化學原子概念確立的前提下,凱庫勒提出了碳四價學說,1861年布特列洛夫給出了“化學結構”的明確定義,創立了有機化學結構理論。這樣,有關的化學現象和化學概念被納入到該理論框架之中,有機化學有了一套完整的概念群。有機化學概念群是化學概念群發展到一定階段後出現分化的產物,在化學概念群中處於亞層次地位,可稱之為亞概念群。有機化學亞概念群的建立,標誌著化學的一門分支學科——有機化學的獨立。

18世紀中葉,“物理化學”一詞就開始使用,但直到19世紀物理化學才得到係統發展。“電解”、“電泳”、“電解質”、“電極”、“離子”、“陽離子”、“陰離子”、“內能”、“熵”、“化學平衡”、“化學反應速度”、“活化分子”、“活化能”等概念和“質量作用定律”、“相律”等理論定律的相繼湧現,又組成了一個新的亞概念群——物理化學亞概念群。它既反映了物理化學的產生和發展,也反映了物理學對化學的滲透。

二、高級理性概念群及其特點

19世紀湧現出來的化學概念中不少概念是隨著理論定律一起出現的,如原子概念與質量守恒定律以及定組成定律,分子概念與阿佛加德羅定律,化學反應速度與質量作用定律,活化能與阿累尼烏斯定律等。概念間的邏輯關聯和相互製約比較明顯,並出現了亞概念群。亞概念群的產生,表明化學已進入“分支化”的發展階段。