化学史

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1、2018/10/29,1,第五章 近代化学确立 的理论基础,2018/10/29,2,18世纪末至19世纪，化学从定性研究的方法或 观点向定量研究的方法或观点发展，以弄清物质的 组成及化学变化中反应物之间和反应物、生成物之 间量的关系为目的，由此建立了一些基本的化学定 律，如质量守恒定律、当量定律、定比定律和倍比 定律等。 为了进一步揭示这些基本定律之间的内在联系和本质，道尔顿提出了近代原子学说。,2018/10/29,3,第一节 化学基本定律的建立 第二节 原子论的提出 第三节 化学语言系统,2018/10/29,4,质量守恒定律 当量定律 定必定律 倍比定律,第一节 化学定律的建立,201

2、8/10/29,5,1756年，著名俄国化学家罗蒙诺索夫从大量实验中概括出质量守恒定律：即参加反应的全部物质的重量，常等于全部反应产物的重量。 1760年，罗蒙诺索夫在论物体的固性和液性一文中，进一步阐述了这个观点。他指出，“在自然界中发生的一切变化，是处在如下的状态：若某一物体的某种东西消耗若干，便有若干这种东西加到另一物体上。”,一、质量守恒定律,2018/10/29,6,拉瓦锡也得出了与罗蒙诺索夫相同的结论：在化学反应中，不仅物质的总质量在反应前后保持不变，而且物质中所含的任一元素的质量也保持不变。 质量守恒定律的建立具有重大的科学意义和哲学意义。,2018/10/29,7,要进行定量研

3、究就意味着把数学引入化学，使数学方法和化学研究相结合。 化学史上第一个把数学与化学相结合，并取得重大成果的人是德国化学家里希特,二、当量定律的发现,2018/10/29,8,在自然科学的各个分支中只有那些可以藉数学描述的学科才算得上真正的科学,德国，里希特（1762-1807） 著名哲学家康德的学生 化学元素测量术,提出了化学计算术语，创立了计算化学反应中各物质间质量比的方法。,2018/10/29,9,很多学者都在研究酸碱反应生成盐的变化，把酸碱反应的中和作用称为“饱和作用” ，中和点则称为“饱和点” 1766年，卡文迪许提出“当量”这一术语 里希特在前人研究的基础上，又进一步对酸碱反应进行

4、了研究,那么，达到饱和点，是否存在某种定量关系呢？,2018/10/29,10,2018/10/29,11,里希特在他的化学计算法纲要一书中，明确提出了以下的观点： (1)化合物都有确定的组成，化学反应中，反应物之间存在定量关系。 (2)两种物质发生化学反应，一定量的一种物质总是需要确定量的另一种物质，这种性质是恒定的。 （3）两种中性盐进行复分解反应时，生成物也是中性的。,2018/10/29,12,结论,提出了各物质相互化合时彼此之间存在着固定质量比的当量定律 实际上他还提出了组成化合物的元素在化合物中比例不变的定比定律,2018/10/29,13,1802年，费歇尔把里希特的数值表归并成

5、有着统一基础的数值表。,2018/10/29,14,定比定律的发现和提出 法国化学家普罗斯和贝托雷之争 定比定律确立的意义,三、定比定律的确立,2018/10/29,15,1、定比定律的发现和提出,当量定律的逻辑发展 当时化学家已承认有化合物固定组成 法国化学家普罗斯明确提出定比定律,2018/10/29,16,定比定律：每种化合物都有固定组成，在化学反应中，反应物与生成物之间也存在某种确定的比例关系。,2018/10/29,17,2、普罗斯和贝托雷之争,贝托雷认为，化合物在原则上不需要限定严格的比例，化合物的组成可以是任意的化合，以至于可以形成一系列连续的化合物。如铜、铅等金属在空气中加热可

6、连续吸收氧气，得到一系列氧化物。 普罗斯则证明，当金属与氧化合时，一般常见的只生成两种化合物，而且每种化合物都有确定的组成。上述系列氧化物是两种不同比例氧化物的混合物。,2018/10/29,18,普罗斯和贝托雷之争,贝托雷指出，某些化学反应是可逆的，反应物的质量决定了生成物的产率，这就说明化合物的组成在化学反应中是逐渐改变的。 普罗斯说，在化学反应中逐渐改变的是化合物的数量，而不是化合物的组成。,2018/10/29,19,普罗斯和贝托雷之争,贝托雷还认为，化合物的组成与生成时的物理条件有关。不同物理条件下生成的化合物，其组成也不相同。 普罗斯则用实验证明，天然化合物与人造化合物有相同的组成

7、。即使是同一种天然矿物，无论它们产自何地，其组成也一定相同。,2018/10/29,20,普罗斯和贝托雷之争,贝托雷指出，溶液、金属合金、汞齐和玻璃等就是比例不确定的化合物。 普罗斯指出，溶液不是化合物，而是一种混合物。成为第一个正确区分化合物和混合物的化学家。,2018/10/29,21,3、定比定律确立的意义,它为近代原子学说的建立奠定了科学的基础，并提供了大量的实验材料。如果认为化合物的组成不是固定的，而是可变的话，那么，当时的化学家们就不会去测定化合物中元素的相对质量，近代原子学说也就不可能产生。 定比定律的确立还对当时的化学研究方向起了支配和定向的作用。,2018/10/29,22,

8、贝托雷的观点包含真理的颗粒,首先，他认为在可逆反应中，化学作用和亲和力以及反应物的质量成正比。 其次，贝托雷关于化合物的组成在一定范围内变化的思想也有合理之处。,2018/10/29,23,1800年戴维测定了三种氮的氧化物的重量组成 普罗斯认为，贝托雷一系列氧化物是两种氧化物的混合物,两种元素可以按照不同的比例生成不止一种的化合物,四、倍比定律,2018/10/29,24,1803年，道尔顿分析了碳的两种氧化物，发现这两种氧化物之间氧的重量比为1:2 道尔顿的思考 1804年，他分析了甲烷和乙烯的组成，得知与同量碳相化合的氢的重量比为2:1 明确提出了倍比定律,既然同种元素的原子质量都相同，

9、那么，由两种元素组成的不同化合物中原子数目发生了变化的元素之间的质量比，必定是简单的整数比,2018/10/29,25,倍比定律的现代表述是：当两种元素化合生成一种以上的化合物时，与一定质量某种元素化合的另一元素的质量之间成简单整数比。,2018/10/29,26,质量守恒定律,倍比定律,当量定律,定比定律,2018/10/29,27,道尔顿从1787年他21岁时，就开始 利用业余时间从事气象学的研究 研究发现，两种或两种以上的 气体可以均匀地混合，气体体 积随温度升高而膨胀。 1801年，发现了气体分压定律,他提出气体由微粒即原子组成。 气体原子有一个处于中心的硬核，其周围为一层“热氛”所笼

10、罩。由于热氛的存在，气体原子之间就相互产生一种排斥力。温度越高，热氛就越大，气体原子间的排斥力就越大。 同种物质的原子，其大小、重量都相同；不同物质的原子，其大小、重量都不相同。,第二节 原子学说的创立,2018/10/29,28,道尔顿推测不同元素化合生成化合物，可能是不同原子间的结合。 分析的碳的两种氧化物和甲烷、乙烯的组成，支持了他的观点。 提出化学物质是以原子为单位结合而成。,2018/10/29,29,近代原子学说，其基本点是： 化学元素由非常微小的、不可再分的物质粒子-原子组成。原子在所有化学变化中均保持自己的独特性质，原子既不能创造，又不能消灭。 同一元素的所有原子的性质，特别是

11、重量，完全相同。不同元素的原子的性质及重量不同。原子的重量是元素的根本特征。 不同元素的原子以简单数目的比例相结合，形成化合物。化合物原子称为复杂原子，它的质量为所含各种元素原子质量之和。同种化合物的复杂原子，其性质和重量也必然相同。,2018/10/29,30,道尔顿原子学说建立的意义,首先，它在理论上统一解释了一些化学基本定律和化学实验事实，揭示了质量守恒定律、当量定律、定比定律和倍比定律的内在联系。 其次，道尔顿原子学说的建立，标志着人类对物质结构的认识前进了一大步。,2018/10/29,31,所谓化学符号系统，是化学元素的符号、名称及化学式等的统称。 首先，这些符号可以表示化学元素、

12、化学原子及化合物的组成等内容。 其次，由这些符号组成的关系式可以表达化学反应过程，也可以反映化学理论和规律。 再者，它们是化学工作者进行理论思维和交流的工具。,第三节 化学语言系统,2018/10/29,32,化学符号系统发展过程 古代化学时期，人们就已经给当时发现的元素和化合物冠以不同的名称； 直至1782年，法国化学家得莫沃发表了一篇论文，论述了统一化学命名法； 1808年，道尔顿自行设计出一套符号来表示他的理论； 现代形式的元素符号是1813年，由贝采里乌斯提出的。,2018/10/29,33,建议采用每种元素的拉丁文名称的开头字母作为化学元素符号，例如O，即为oxygenium的开头字

13、母 ； 如果元素的第一个字母相同，就再加上下一个字母，如Co，即为cobaltum的前两个字母； 建议将化合物的化学式用元素符号表示，每一个元素符号在化学式中各代表一个原子 。,2018/10/29,34,第六章 从经验定律的发现 到分子假说的提出,2018/10/29,35,气体在相互化合时，参加反应的气体体积间，呈一个简单的比 将氢和氧混合物充入伏打量气筒，电火花生成水 氮和氢在化合生成氨时，体积比为100：300 氧与一氧化碳化合生成二氧化碳，体积比为100：200 氧和二氧化硫化合生成三氧化硫，体积比也是100：200,第一节 盖-吕萨克气体化合简比定律,2018/10/29,36,在

14、反应过程中，气体体积的收缩和膨胀与参加反应气体的体积之间也有一个简单比。 生成二氧化碳和参加反应的一氧化碳与氧之间，体积比是2：2：1 生成氨与参加反应的氢和氮之间，体积比为2：3：1,2018/10/29,37,气体反应定律,气体物质在相互化合时，其参加反应气体体积间，是有一个简单的整数比；在化合后生成的气体体积的收缩和膨胀与参加反应的气体也有一个简单整数比。在固体或液体中，则没有这种比例，若以重量论，也没有。,2018/10/29,38,道尔顿的原子学说：在化学反应中， 各种原子都以简单的整数比相化合,气体反应定律 ：参加反应气体 体积间，是有一个简单的整数比,2018/10/29,39,

15、提出了一个新的假说：在同温同压下， 相同体积的不同气体无论是单质还 是化合物中含有相同数目的原子。,那么不同气体的比重或 密度之比，就应等于它 们的原子量之比,测定原子量 和确定化合物 各原子的数目,2018/10/29,40,道尔顿的反对,首先，不同物质原子的大小是不同的，相同体积内不同物质不可能含有相同数目的原子； 其次，如果按盖-吕萨克的观点，相同体积中不同气体的原子数相同，那么需要把一个原子劈成两半。 为了维护原子学说，道尔顿甚至怀疑盖-吕萨克的实验是否准确。,2018/10/29,41,究竟应当怎样使道尔顿的原子学说同气体化合简比定律统一起来？,2018/10/29,42,1811年

16、，发表论测定物体中原子相对质量及其化合物中数目比例的一种方法 原子是参加化学反应的最小质点，而分子则是游离状态下单质或化合物能独立存在的最小质点。,第二节 阿伏伽德罗分子假说和电化二元论,2018/10/29,43,指出：“必须承认气体物质的体积和形成这些物质无论是单质还是化合物的分子数目之间也存在着一种简单关系。关于这一问题，首先出现的假说，甚至可说显然惟一可承认的假说，就是设想着对于相等体积的任何气体，其中所含的分子数目总是相等的，或者总是与它的体积成比例的。”,一、阿伏伽德罗分子假说,2018/10/29,44,一体积的氢和一体积氯相化合，生成两体积的氯化氢。 一个氢分子和一个氯分子相作用时，生成两个氯化氢分子。,2018/10/29,45,阿伏伽德罗假说,测定物质的相对质量,确定化合物分子中各 种原子的数目,2018/10/29,46,其一，主要是阿伏伽德罗还未能对这一假说提供充分的实验证据，特别是当时所知道的气体或容易气化的物质为数还不多，在实验条件上还有较大的局限性。 其二，主要是由于两大权威，道尔顿和贝采里乌斯的反对。,