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19世纪化学概念群的变革是什么

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19世纪化学概念群的变革是什么

初级理性概念群对化学的研究对象作出了较为明确的规定,化学从此走上了独立发展的道路。到了19世纪,化学有了全面而巨大的进步,依据经验分析的化学概念群的变革是一个主要标志。它们日益理论化、系统化,并且达到了逻辑上的空前统一。“原子”概念的提出距今已有2500年左右。然而只是在道尔顿的化学原子论产生以后,原子说才成为实证的科学学说。1803年,道尔顿用原子的运动来说明化学变化,并用形象化的符号来表征具体原子:○(氧)、◎(氢)、①(氮)等。1814年,贝采里乌斯用字母表示元素,化合物就用这些基本符号的组合来表示。概念的符号化,使化学开始成为一门具有严密逻辑体系的科学。阿佛加德罗在原子论的基础上,对“整个分子”(分子)和“元素分子”(原子)作了区分,给分子下了第一个科学的定义。新的“原子”概念为质量守恒和定组成定律提供了简明而又令人信服的解释,导致了倍比定律的发现。随着原子概念的确立,一大批表示原子性质的概念(如原子量、化学键、原子价等)应运而生。显然,原子概念取代了单质(元素——氧元素)概念在化学中的主导地位。“一切科学基本上都是从物质的原子性这个概念为基础的。”①在无机化学领域,原子概念的提出使元素概念具体化了。

另一个反映原子的量的规定的概念——原子量,是间接反应原子结构特征的一个重要概念。原子量概念的提出和原子量数值的测定,使人们发现了不同元素间联系的迹象,从而围绕原子量这一概念逐渐形成了周期律理论。1869年3月,俄国的门捷列夫在其论文“元素属性和原子量的关系”中阐述了元素周期律的基本观点。1871年他明确提出元素周期律,为化学奠定了一块重要的理论基石。原子-分子学说、元素周期律、酸碱理论等内容构成无机化学的主要部分,它们是对整个化学领域都有意义的化学概念和理论。原子、分子、单质、化合物、化学性质等等概念被统一在无机化学领域并且得到了理论说明。显然,在无机化学系统化的过程中,原子概念和原子量概念是举足轻重的。1780年,贝格曼就提出划分无机物和有机物的标准。在贝采里乌斯撰写的化学教科书里,已经有了“有机化学”一词。但是,由于还没有认识到有机物和有机化学反应的本质,具体地说就是没有建立起有机化学概念群,有机化学难以成为一门系统的学科,甚至“有机化学”也没有获得确切的含义。“生命力”概念曾经长期盘踞在有机化学中。直到1828年德国的维勒从无机物人工合成尿素,才动摇了“生命力”概念。此后,贝采里乌斯于1830年引进了“同分异构体”概念,1837年李比希和杜马提出了基团概念,在认识有机物组成方面迈出了重要一步。

再后,1839年杜马用类型取代了基因概念;1843年日拉尔提出“同系列”概念;1842—1843年日拉尔和罗朗初步建立了有机物的分子概念;1859年凯库勒给出了有机化学的意义,再加上有机合成领域的一系列成就,至此“生命力”概念才终于销声匿迹了。同时,在化学原子概念确立的前提下,凯库勒提出了碳四价学说,1861年布特列洛夫给出了“化学结构”的明确定义,创立了有机化学结构理论。这样,有关的化学现象和化学概念被纳入到该理论框架之中,有机化学有了一套完整的概念群。有机化学概念群是化学概念群发展到一定阶段后出现分化的产物,在化学概念群中处于亚层次地位,可称之为亚概念群。有机化学亚概念群的建立,标志着化学的一门分支学科——有机化学的独立。18世纪中叶,“物理化学”一词就开始使用,但直到19 世纪物理化学才得到系统发展。“电解”、“电泳”、“电解质”、“电极”、“离子”、“阳离子”、“阴离子”、“内能”、“熵”、“化学平衡”、“化学反应速度”、“活化分子”、“活化能”等概念和“质量作用定律”、“相律”等理论定律的相继涌现,又组成了一个新的亚概念群——物理化学亚概念群。它既反映了物理化学的产生和发展,也反映了物理学对化学的渗透。

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