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学科教育论文-化学的继往开来化学真正被确立成为一门科学大约在18世纪后期。工业革命推动社会生产的空前发展，给化学研究提供了必要的实验设备和研究课题。燃烧过程在生产中的普遍应用，促使人们开始研究燃烧反应的实质。最初，认为一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物质吸收或释放一种“燃素物质”的过程，而命名为燃素学说。它对当时已知的许多化学现象作出了定性的解释，但也还存在着许多的矛盾，如它不能解释金属煅烧时，燃素从中逸出后，质量反而增加的事实。18世纪后期，当发现氧气之后，法国科学家LavosierAL在实验的基础上，证实燃烧的实质是物质和空气中的氧气发生的化合反应。氧化燃烧理论代替了燃素说。Lavosier提出的化学元素的概念，并揭示了众所周知的质量守恒定律。因此Lavosier被公认为“化学之父”和化学科学奠基人。19世纪初，由于化学知识的积累和化学实验从定性研究到定量研究的发展，关于化合物的组成也初步得出了一些规律，如化合物定组成定律以及化合量定律。在这些实验的基础上，英国科学家DaltonJ开始孕育一种关于“原子”的新思想，他认为物质是由不能再分割的原子所组成，原子不能创造也不能消灭，每种元素当它与其他元素化合时都是以原子为代表的最小单位一份一份地进行。DaltonJ的原子论合理地解释了当时已知的一些化学定律，而且开始了原子量的测定工作，并得到了第一张原子量表，为化学的发展奠立了重要的基础。化学由此进入了以原子论为主线的新时期。Dalton的原子论对化学发展虽有重大贡献，但由于受当时科学技术发展水平的限制，受机械论、形而上学自然观的影响，因此它仍存在着一些缺点和错误。尤其是在揭示了原子内部结构之后，原子不可分割的论点明显需要进行修正和补充。另外，他未能区分原子和分子，因此，Dalton原子论与有些实验事实之间存在着一些矛盾。1808年GayLussac通过气体反应实验提出了气体化合体积定律：在同温同压下，气体反应中各气体体积互成简单的整数比。并且利用刚刚诞生的原子论加以解释，很自然地得出这样的结论：同温同压下的各种气体，相同体积内含有相同的原子数。根据这个观点就会得出“半个原子”的结论，例如由一体积氯气和一体积氢气生成了两体积氯化氢，每个氯化氢都只能是半个原子的氯和半个原子的氢所组成，这与原子不可分割的观点直接对立，此问题成为GayLussac与Dalton争论的焦点。为了解决这个矛盾，1811年意大利科学家Avogadro提出了分子的概念，认为气体分子可以由几个原子组成，例如H2，O2，Cl2都是双原子分子，并且指出：同温同压下，同体积气体所含分子数目相等。这样原子学说和气体化合体积定律统一起来了。但是，Avogadro的分子假说直到半个世纪以后才被公认。在1860年国际化学会议上关于原子量问题的激烈争论之际，CannizzaroS在他的论文中指出，只要接受50年前Avogadro提出的分子假说，测定原子量、确定化学式的困难就可以迎刃而解，半个世纪来化学领域中的混乱都可以一扫而清。他的论点条理清楚，论据充分，迅速得到各国化学家的赞同，原子分子论从此得以确定。它奠立了近化化学总体的理论基础。它指明：不同元素代表不同原子，原子按一定方式或结构结合成分子，分子的结构直接决定其性能，分子进一步组成物质。这个理论基础在化学的发展进程中不断深化和扩展。元素、原子、分子和原子量，是现代化学科学中最基本的几个概念。到1869年已有63种元素为科学家们所认识，测定原子量的工作也有了很大的进展，原子价的概念已得到明确，对各种元素的物理及化学性质的研究成果也越来越丰富。在此基础上，MendeleevDI和MeyevL深入研究了元素的物理和化学性能随原子量递变的关系，发现了元素性质按原子量从小到大的顺序周而复始地递变的周期关系，并把它表达成元素周期表的形式。元素周期律的发现对化学的发展，特别是对无机化学的系统化，起了决定性作用。至于元素的发现及原子量的准确测定则归功于经典化学分析的建立和完善，也可以说它们是发现周期律的实验基础。18世纪末到19世纪中叶，随着采矿、冶金工业的发展，定性化学分析的系统化、重量分析法、滴定分析法等逐步完善。最享盛誉的分析化学家BerzeliusJJ的名著化学教程（1841年）记载着当时所用实验仪器设备和分离测定方法，已初具今日化学分析的端倪。尤其是滴定分析法（如银量法、碘量法、高锰酸钾法等）至今仍有广泛的实用价值。现代的仪器分析法虽具有快速灵敏等优点，但试样的预处理及测定结果的相对标准等仍是与经典化学分析法相辅相成。1858年KekuléFA总结出碳原子是四价。这时，关于有机化合物分子中价键的饱和性已经比较清楚了。不久碳原子的四面体向价键的方向性也被揭示出来。价键的饱和性和方向性的发现，奠定了有机立体化学。这样，有机合成就可以做到按图索骥而用不着单凭经验摸索了。这对有机化学的发展是非常重要的，至今它仍然是有机化学最基本的概念之一。在19世纪前期，化学研究与物理学、数学的发展存在一定的脱离，阻碍了前进的步伐。而自19世纪中叶开始，运用物理学的定律研究化学体系，阐明化学反应进行的方向、程度和速率等基本问题，取得了可喜的成效，这使人们看到了物理和化学结合的重要意义，逐步形成了物理化学分支学科。到本世纪初化学家对物质的认识虽已经达到分子和原子的层次，同时总结出元素周期律，创立了研究分子立体构型的立体化学。但是，要进一步深入发展，认识化学键、元素周期律以及价键饱和性和方向性等本质问题，则有待于揭开原子结构的奥秘。在19世纪、20世纪之交，物理学有了一系列的重大发现（如电子、放射性和X射线等），揭示了原子的内部结构和微观世界波粒二象性的普遍性，使经典力学上升为量子力学。量子力学为化学提供了分析原子和分子的电子结构的理论方法。1927年HeitlerW和LondonFW应用量子力学方法成功地处理了氢分子中电子的运动，阐明了共价键以及它的饱和性和方向性的本质。量子力学在化学键理论研究上的应用，逐步认识了化学键的本质，对原子结合成分子的方式、依据和规律方面的研究已日趋深入和系统。近代物理学对化学的发展不论在理论上和实验上都提供了巨大的支持和有力的手段。在实验上，各种衍射和光谱等研究原子、分子和晶体结构的新方法层出不穷，为化学家认识原子、分子结构和性能积累了大量的实验资料及一系列有指导意义的原则。因此化学学科进入了一个全新的发展阶段。借助于近代物理学的进展，化学得到了如虎添翼般地迅速发展。不仅自然界中存在的“未知元素”逐一被发现，而且还在实验室中人工合成了自然界尚不存在的元素。有机化学也得到了长足的发展，在实验室中不仅分离和提取了一系列天然有机产物，而且还合成了一些自然界未曾发现的化合物，并逐步兴起了有机合成化学工业，尤其以染料和制药工业最为突出，煤焦油和石油等各种天然资源的开发和综合利用也相继向前推进。到了20世纪30年代，随着有机化学和有机合成工业的发展，世界进入了人工合成高分子材料的新时代，合成橡胶、合成纤维和合成塑料等新材料的成批生产，都是化学家的卓越贡献。化学学科长久的任务是整理天然产物和耕耘周期系，不断发现和合成新的化合物，并弄清它们的结构和性能的关系，深入研究化学反应理论和寻找反应的最佳过程。这个化学学科的传统特色，肯定还要继续发展下去。另一方面，当今化学发展的一个特点是积极向一些与国民经济和人民生活关系密切的学科渗透，最突出的是与能源科学、环境科学、生命科学和材料科学的相互渗透。化学面临着新的需求和挑战，同时随着结构理论和化学反应理论以及计算机、激光、磁共振和重组DNA技术等新技术的发展，化学对分子水平的掌握日益得心应手，剪裁分子之说应运而生，即按照某种特定需要，在分子水平上来设计结构和进行制备，化学的研究对象也不局限于单个化合物，而要把重点放在复杂一些的体系上，这样必然会促使化学更重视贯通性能、结构和制备三者之间关系的理论，增强功能意识。这就形成了化学发展的一个新方向分子工程学。现在，化学在材料科学和生命科学中的作用和地位越来越显著，下面仅从这两个方面举例介绍一些化学前沿的动向和进展。