二、创建近代化学理论
——探索物质结构
世界是由物质构成的，但是，物质又是由什么组成的呢？最早尝试
解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140
年)，他认为：
“易有太极，易生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”以阴阳八卦来解
释物质的组成。
约公元前1400
年，西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的
泰立斯认为水是万物之母；黑拉克里特斯认为，万物是由火生成的；亚
里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时，以四种“原性”作
为自然界最原始的性质，它们是热、冷、干、湿，把它们成对地组合起
来，便形成了四种“元素”，即火、气、水、土，然后构成了各种物质。
上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上，
是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出：“元素是
构成物质的基本，它可以与其他元素相结合，形成化合物。但是，如果
把元素从化合物中分离出来以后，它便不能再被分解为任何比它更简单
的东西了。”
波义耳还主张，不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从
事工艺的经验性技艺，而应把它看成一门科学。因此，波义耳被认为是
将化学确立为科学的人。
人类对物质结构的认识是永无止境的，物质是由元素构成的，那么，
元素又是由什么构成的呢？1803
年，英国化学家道尔顿创立的原子学说
进一步解答了这个问题。
原子学说的主要内容有三点：1．一切元素都是由不能再分割和不能
毁灭的微粒所组成，这种微粒称为原子；2．同一种元素的原子的性质和
质量都相同，不同元素的原子的性质和质量不同；3．一定数目的两种不
同元素化合以后，便形成化合物。
原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德
罗又于1811
年提出了分子学说，进一步补充和发展了道尔顿的原子学
说。他认为，许多物质往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式
存在，例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子，而化合物实际上都是分
子。从此以后，化学由宏观进入到微观的层次，使化学研究建立在原子
和分子水平的基础上。
三、现代化学的兴起
19
世纪末，物理学上出现了三大发现，即
X
射线、放射性和电子。
这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了
原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。
热力学等物理学理论引入化学以后，利用化学平衡和反应速度的概
念，可以判断化学反应中物质转化的方向和条件，从而开始建立了物理
化学，把化学从理论上提高到了一个新的水平。
在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结
合力)理论，使人类进一步了解了分子结构与性能的关系，大大地促进了
化学与材料科学的联系，为发展材料科学提供了理论依据。
化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和
思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源危机、
粮食问题、环境污染等。
化学与其他学科的相互交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物
化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电
子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。
化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证，在改善
人民生活，提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。
现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上，发展成为
多分支学科的科学，开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物
理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”
将运用善变之手，为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。
2．元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究
陕西省渭南师范专科学校化学系张文根
化学发展史上，从个人发现新元素的数量方面讲，出现过两次奇迹。
值得研究的是，两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。
1．戴维与新元素的发现
英国化学家戴维(HDavy，1778～1829)出生于木刻匠家庭，从小就
喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性，发
现其麻醉性，使医学外科手术发生了重大改途；他还发明了安全矿灯，
解决了因火焰引起的瓦斯爆炸，对19
世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有
益的贡献。但是，他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。
1799
年，意大利物理学家伏特(AVolta)发现了金属活动顺序，并
应用其发明了伏特电池。次年，英国化学家尼科尔森(W．Nicholson)和
卡里斯尔(ACarlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此，电在化学
研究中的应用引起了科学家的广泛关注。
1806
年，戴维对前人有关电的研究进行了总结，预言这种手段除可
以把水分解为氢气和氧气外，还可能分解其他物质，这一科学思想使他
把电与物质组成联系起来，从而导致了一系列新元素的发现。
1777
年之前，对于碱类和碱土类物质的化学成分，人们普遍认为具
有元素性质，是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(ALLavoisier)创
立氧化理论之后，则认为这两类物质都可能是氧化物。1807
年，戴维决
心用实验来证实拉瓦锡的见解，同时也想验证一下自己预言的正确性。
最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验，发现碱没有变化，只和
水电解结果一样。通过分析，他认为应该排除水这个干扰因素。于是改
用熔融苛性钾，结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰，说明
由于加热温度过高，分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾
并通以强电流，但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后，他
总结教训，在密闭坩埚内电解熔融苛性钾，终于拿到了一种银白色金属，
并进行性质实验，发现在水中能剧烈反应，出现淡紫色火焰，显然是该
金属与水作用放出氢气的结果。山此，戴维判断这是一种新金属，取名
为钾。不久，他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年，用同样方法，
他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了
新元素镁、钙、锶和钡。
1807
年12
月，尽管当时英法两国正进行着战争，法国皇帝拿破仑仍
然颁发勋章，以嘉奖戴维的卓越成就。但是，戴维并没有因此骄傲起来。
金属钾被发现以后，他由该金属可从水中分解出氢气受到后发，认为钾
也应该能够分解其他物质。于是在1808
年，他将钾与无水硼酸混合，在
铜管中加热，得到了青灰色的非金属硼。这样，不到两年，戴维就发现
了
7
种新元素。如果加上他1810
年和1813
年确定的氯元素和碘元素，
戴维一生发现和确认的元素就有
9
种。这一成就在他去逝之前的52
个元
素发现史上，无人能与其媲美。
2．西博格与新元素的合成
美国化学家西博格(G．T．Seeborg，1912～)的家庭境况和戴维差不
多。依靠打工，他读完了高中和大学，并以出色的学习成绩，获得了著
名科学家路易斯的赏识，随后便成为路易斯的得力助手和合作者，完成
了许多重要研究。他热爱化学和物理学，决心在核化学领域做出非凡成
绩。
本世纪初，电子、
X
射线和放射性的发现，打开了原子不可分的大门。
1929
年，美国物理学家劳伦斯(E．O．Lawrence)在加利福尼亚大学发明
■计出了回旋粒子加速器，从而取得了大大提高轰击粒子动能的手段，
使新元素不断被发现和合成，仅1934
年至1937
年就有二百多种人工放
射性同位素出现。到1939
年，在92
号铀元素之前，只剩下61
号和85
号两个空位了。所以，人们已不在关心元素周期表中的空格补缺，而将
精力转移到铀后面元素的发现和合成上。
3．金刚石的老知识和新知识
吴国庆