《近代化学萌芽期》PPT课件.ppt

2020 4 1 第二章近代前期化学 第一节波义耳将化学确立为科学第二节拉瓦锡与化学革命 2020 4 1 第一节波义耳将化学确立为科学 近代自然科学革命 波义耳将化学确立为科学 元素论与微粒学说 燃素学说 燃素说时期的气体化学 2020 4 1 从炼金术到化学 炼金术的实用化导致了医药化学和矿物学的发展 而实用化学知识的增长促成化学作为一门理论科学的诞生 帕拉塞尔苏斯 阿格利科拉 近代矿物学之父 赫尔蒙特 波义耳是从炼金术向化学转化过程中的重要人物 文艺复兴时期 炼金术分成三个走向 一是继续传统的点石成金术 二是将炼金术知识用于医药方面 形成所谓的医药化学运动 帕拉塞尔苏斯是医药化学运动的始祖 三是将炼金术知识用于矿物冶炼方面 形成了早期的矿物学 2020 4 1 一 近代自然科学革命社会背景 在中世纪的欧洲 天主教会占据着封建统治阶梯上的最高宝座 无论是文学 艺术 科学和哲学都处于神学婢女的可悲境地 人们只能以 圣经 的教义和教会所许诺的几种学说解释一切事物 因此科学长期被禁锢着 进展极为缓慢 愚昧 迷信 穷困 疾病 战争的暗影笼罩在那里 即使所谓的 大著作家 也不过是些大僧侣 以宗教为职业 把 圣经 中的迷信作为人间的真理 十五世纪以后 欧洲的社会开始发生变革 商品生产的发展加速了封建经济的解体 促进了手工工场的出现 它标志着欧洲资本主义生产方式的诞生 这种生产方式是以雇佣劳动为特点 开展自由竞争 极大地推动了生产技术的改进 2020 4 1 近代自然科学组成之一 实验科学 近代自然科学建立在科学实验的基础上 这里有两层含义 第一 它强调理论与实验的统一 科学家们对自然界提出种种见解 学说以及理论都要求通过实验加以验证 必须经得起实践的检验 同时自然科学家对所研究的自然现象和通过实验所观察到的事实都要努力提出理论上的解释和说明 有一种科学比其他科学都完善 要证明其他科学 就需要它 那便是实验科学 实验科学胜过各种依靠论证的科学 因为推理无论如何有力 这些科学都不可能提供确定性 除非有实验证明它们的结论 只有实验科学才能决定自然可以造成什么效果 人可以造成什么效果 欺骗又可以造成什么效果 十三世纪英国的伟大的思想家罗吉尔 培根 ROGERBACON 约1220 1292 2020 4 1 第二 实验科学不再象古代工匠那样仅仅追求某种眼前的实际目标 例如取得某种产品 改造某项技艺 要追求对自然界的理解 为了获取知识 了解自然 为揭示现象背后的根本规律 它就必须把自然现象从实际生产过程和技术实践中抽提出来 并加以必要的简化 甚至理想化 创造 控制各种条件进行系统研究 这种研究方法在人类的认识史上以及对自然科学的发展 具有重大而深远的意义 是近代自然科学革命的重要组成部分 科学研究进入了实验室 或者说使实验室从手工场中独立了出来 并开创了一整套自然科学的实验方法 2020 4 1 自由讨论在十七世纪 欧洲各国的科学研究机构和学术团体纷纷成立 最早的是意大利的罗马林切学院和佛罗隆萨齐门托学院 1651 1667 其后 1662年 英国伦敦成立了皇家学会 于1666年法国创立了巴黎科学院 1700年普鲁士成立柏林科学院 这些组织最初都是起源于一些对新思想 新科学有兴趣的朋友间的非正式集会 近代自然科学革命 成功重大原因 2020 4 1 他们的最初主旨不过是要呼吸自由的空气 并且安静地彼此交谈 而不参与那个沉闷时代的各种激动和疯狂 就算满足了 通过这种办法就为下一代培养一辈青年 他们的心灵从集会的成员获得清醒而丰富的知识 不可动摇地武装起来 免于受到狂热的一切迷惑 它绝不会把人们分成不共戴天的敌对党派 它让人们有不同意见的余地 而不致于彼此怀有故意 它更允许人们对它提出相反的想法 而无任何内战的危险 英国皇家学会的最早成员之一斯普拉特主教 ThomasSprat 1635 1713 科学家常常集中注意力来解决当时的一些令人感到迫切的科学技术课题 2020 4 1 广泛的学术交流1665年1月5日法国的科学家们在巴黎创办了 学者周刊 LeJournaldesScavans 同年5月 英国皇家学会创办了一种非常有名的期刊 皇家学会哲学汇刊 这是目前世界历史最悠久 一直延续至今的科技期刊 1778年 第一种专业期刊 化学杂志 ChemischesJournal 在德国创刊 到了十九世纪初差不多所有重要科学领域都有了自己的专业期刊 它们促近了科学的国际交流 有力推动了科学的发展 2020 4 1 为了适应新社会的需要 创立重视工业社会要求的科学技术教育 培养新型人才 对近代科学的发展显然是至关重要的大事 英国哲学大师Frans 培根 1561一1626 在1620年便提出了建立这种新型大学的模式 在这里设立数学馆 天文馆 光学馆 音响馆 机械馆 药局等许多研究设施 英国的格雷沙姆学院和爱丁堡学院 分别在1575年和1583年 设立了数学 天文学 自然哲学 物理 教授席 十七世纪初 牛津大学和剑桥大学时开始了这种教育改革 逐步开设了自然科学课程 1702年剑桥大学第一个设置了化学教授席 波义耳将化学确立为科学 一 十七世纪下半期科学中的新思想反映在杰出英国科学家波义耳 RobertBoyle1627 1691 的科学工作和观点中 近代化学的奠基者 波义耳 波义耳 1627 1691 生平 爱尔兰贵族出身 8岁入伊顿中学 游学欧洲5年 建立家庭实验室 迁居牛津 组建 无形的大学 invisiblecollege 英皇家学会前身 当选主席 但谢绝就职 巨额遗产捐赠教会1680年他被聘为皇家学会会长 研究领域 研究课题十分广泛 牵涉到宗教和科学的许多领域 在化学与物理学上卓有建树 更远及生理学和医学 2020 4 1 在英国历史上50多位首相中 有20位出自伊顿之门 伊顿中学 2020 4 1 牛津大学 牛津大学出了29位首相 主要贡献 1 明确化学的对象 为化学的发展指明了方向 化学到目前为止 还是认为只在制造医药学和工业品方面具有价值 但是他们所学的化学绝不是医学或者医药的婢女 又不应甘当工艺和冶金的奴仆 化学本身作为自然科学中的一个独立部分 是探索宇宙奥秘的一个方面 化学 必须是为真理的化学 见山冈望 化学史传 波义耳最重要的化学著作 怀疑的化学家 1661年 此书标志着近代化学从炼金术脱胎而出 从波义耳开始 化学被看作一门理论科学 它不只是制造重金属和有用药物的经验技艺 而是自然哲学的一个分支 主要从事对物质现象的理论解释 确立这样的化学概念 是他的第一个重要贡献 2020 4 1 2 科学的元素思想 波义耳在批判了亚里斯多德的 非实体原 冷 热 干 湿 和医药化学家的实体原 硫 汞 盐 元素观念的基础上第一次提出了一个科学的元素的概念 他指出 我所理解的元素 象有些化学家清楚说到的那样 是确定的 初始的 简单的 未混合的物体 他们不是彼此互相构成的 而是由他们构成一切所谓的混合物体 而这些混合物体归根结底可以分解为其他组成部分 即元素是 混合物 Mixedbodies 经过分解以后所得到的最后不能再分解的原始纯净物 PrimitivoandSimplebodies 至于自然界元素的数目他认为一定会有许多种 这就是说 波义耳不仅在元素的 质 上 而且在 量 上也批判了旧的元素思想 全面提出了一个新的科学的元素观 主要贡献 3 怀疑派化学家 的问世他能思考 化学是什么 这样一个大的问题 他认为化学实验不单是为了制造医药 而是对正在发展中的工业增加更加广泛有用的东西 1661年出版该书 他自称是 怀疑派化学家 在书中提出了第一个科学的元素概念宣告了化学的独立 强调用化学实验方法和与此相联系的对自然界的观察方法是形成科学思维的基础 该书可以和伽利略的 对话 相媲美 他的主要贡献 4 建立科学的思维方法把严密的实验方法引进化学 并在此基础上进行理性的概括 这是作为近代化学奠基人的波义耳继提出新的化学观和元素观之后的第三大贡献 5 分析化学奠基人之一 把 分析 一词 英文为Analysis意为分解 引进化学中来 他为定性分析提供了几种试剂石灰生成白色沉淀鉴定硫酸 加硝酸银来鉴定盐酸 与氨作用生成兰色溶液来鉴定铜盐以及其他等等 还使用了一些指示剂 用吸墨纸来吸取指示剂液 2020 4 1 其他贡献1 指示剂的发明 第一位把各种植物的天然液汁用作指示剂的化学家 有的配成溶液 有的做成试纸 石蕊试纸即波义耳的发明 发明的方法至今仍在使用 石蕊试纸的偶然发现 纪念未婚妻 波义耳终身未娶 实验室放花 酸雾上升弄脏紫罗兰 水洗后插回 片刻变成 红罗兰 研究各种植物的天然液汁与酸碱作用 石蕊地衣中提取的色液最有意思 制成石蕊试纸使用2 波义耳定律 研究气体时发现波义耳定律 比马略特早十几年 2020 4 1 3 磷的化学研究 1669年德炼金家布兰德炼金而破产 异想天开 机体的生命活动产物含有哲人石 凡是黄色的东西都含有黄金 蒸馏人尿 残渣烤干 曲颈瓶内留下发光的粉末 认为是火素 实为磷 卖机密给J D 克拉夫特医生 欧洲宫廷巡回表演骗钱 波义耳研究后 公开了制磷的秘密 并首次系统地研究磷的化学 4 墨水的发明 Fe3 与苦味子酸反应 黑色溶液久不褪色 蓝黑墨水 该方法沿用了一个世纪 2020 4 1 寻找哲人石的炼金师发现磷 三 元素论与微粒学说探讨和确定自然界中各种物质的基本组成和结构是化学的根本任务之一 如果亚里斯多德关于万物组成的四元素说继续占据统治地位 或者帕拉切尔苏斯所倡导的三要说仍然束缚着科学家们的思想 那么化学就难以向前发展 成为一门真正的科学 十六至十七世纪的许多炼金术士 医药化学家 矿物学家都注意到这些学说缺乏实验根据 而当他们一旦认真地去寻找这些要素时 就越来越感到怀疑了 2020 4 1 帕拉切尔苏斯 Palaqie ersusi 1493 1541 文艺复兴时代反对古代医学权威最激烈的医学家 促进药物化学的发展 1493年10月14日生于瑞士艾因斯德伦 1541年9月24日卒于萨尔茨堡根 由于父亲行医 儿时经常随父出诊 曾学习冶金及化学 1507年离家到巴塞尔 维也纳 莱比锡 海德堡 费拉拉等多所大学求学 1510年在维也纳大学获医学学士学位 1516年获有革新精神的费拉拉大学医学博士学位 毕业后在欧洲及中东游历行医10年 广泛接触民间医生 积累了丰富的临床经验 大约在这个时期 他自己取名帕拉切尔苏斯 切尔苏斯 切尔苏斯是1世纪罗马名医 2020 4 1 1527年 因治好巴塞尔城一著名出版商的足部坏疽而医名大振 被推荐为巴塞尔大学医学教授 吸引了来自欧洲各地的学生 教学中积极宣传他的医学思想和治疗经验 反对体液学说和气质学说 并提出硫 汞 盐三元质的说法 认为人的疾病系由这三元质比例失调所致 他认为每个器官有自己的操纵者 如果它异常 硫 汞 盐就会失调 他有丰富的用药知识 主张努力寻找各种疾病的有针对性的药物 反对滥用复方 强调自然的治疗能力 反对有害的治疗方法 16世纪 随着古典文献的重视 许多医学家把医学知识当作文字上的学问 而忽视病人和临床经验 针对这种情况 他嘲笑经院哲学的医学家 主张医生 必须有丰富的经验 2020 4 1 他性格古怪 他用德语讲课 用极尖刻的语言攻击同时代医生和古代权威 绰号 大炮 甚至当着学生的面焚烧当时仍奉为医学经典的著述 这些行为引起了许多教授的反对 1528年 在敌手们的攻击声中离开巴塞尔 此后一面行医 一面著书 他喜欢用德文写作 1536年发表 外科大全 重新得到名声和财富 1541年死于萨尔茨堡的客栈 原因不明 他别致的医学思想在当时和对后世有一定的影响 1530年著文讨论梅毒 指出口服汞剂有疗效 指出硅肺是吸入金属蒸汽所致 甲状腺肿与饮水中的金属 尤其是铅 有关 制备过多种含汞 硫 铁 或硫酸铜的药物 他也相信占星术 认为药用植物的外形决定其治疗作用 2020 4 1 元素论 当时人们普遍认为火能将各种物体分解为更简单的物质 最终会得到元素 也就是说 火是最主要的分析工具 这是由于大多数物质在火的作用下散发出浓烟 冒出炽火 剩余下少量的残渣和灰烬 因此把这一过程视为物质的分解作用在当时往往符合人们日常的生活经验 但那些实验却表明 无论是三元素还是四元素都不能与火的分析结果相符合 于是又提出了种种一元论和多元论 对这些新论点暂不论其正确与否 但与古代哲学家有一个根本的不同 即他们不能靠臆想和纯粹的思辩 而是凭借实验事实 范 海尔蒙特提出水是自然界的终极要素 就是一个范例 他指出 虽然三要素说确实有用 但它不是自然界的真理 物质被火分解为三要素的说法实际上是一种错觉 因为这三种东西在施行火分析以前根本就不存在于物质之中 2020 4 1 巴普蒂斯塔 范 海尔蒙特 1577年1月12日 1644年12月30日 比利时化学家 生物学家 医生 他在化学理论和实践上都有卓越贡献 从而成为炼金术向近代化学转变时期的代表人物 他所做的柳树实验也是生物研究上划时代的工作 海尔蒙特生于布鲁塞尔一个贵族家庭 在天主教鲁汶大学接受教育 在尝试了各种自然科学之后 他选择了医学 并于1599年拿到博士学位 随后几年他在瑞士 意大利 法国和英国游历 1605年比利时发生瘟疫 海尔蒙特回到祖国 在安特卫普参与救治 1609年他在维尔乌德举行盛大婚礼 此后定居于此进行化学研究与行医 2020 4 1 微粒论 为了解释各种物质的不同性质 包括物理性质和化学性质 十七世纪的唯理论者致力于发展原子论 他们力图以物质微粒的大小 形状和运动来解释物质的特性 而认为根本无从元素论出发 伽里略他认为原子的运动也决定原子的特性 其重要性不亚于原子的大小 法国科学家伽桑狄 HerreGassendi 1592一1625 提出的原子论和用机械论哲学解释自然界的尝试在当时产止了极大的影响 他力图用原子的形状和大小来说明物质的各种性质 例如热是由微小的圆形原子引起的 冷是带有锋利棱角的椎形原子产生的 所以严寒能处人产生刺痛感 固体是由彼此交错的钩子连结起来 他的这种观点在以后的很多年中引起许多化学家的重视 这些哲学家们都有一个总的目的 放弃各种神秘的超自然的或人格化的力 根据机械论的观点来解释自然界 其代表人物是波义耳 在古代 人们在利用火的同时产生过许多有关火的学说 例如我国的 五行说 金 木 水 火 土 中有 火 古希腊的 四元素说 的 水 土 火 气 中有 火 古印度 四大说 的 地 水 火 风 中也有 火 等等 都认为 火 是构成万物的本原物质之一 古希腊的赫拉克里特甚至把整个世界都看成是 一团永恒的活火 那时 火之所以被看成是万物之源 原因很多 草木之类及各种可燃物在燃烧时常有大量的火从中冒出来便是原因之一 而更重要的还在于火能促进物质的转化 似乎火能化育万物 总之 在古代人看来 火是一切事物中最积极 最活跃 最能动 最容易变化的东西 整个世界就在烈火中永恒不息地运动着 但由于科学技术条件的限制 那时难以再进一步追究火的本质 四燃烧现象本质的探讨 燃素学说 不同物质易燃烧的程度 产生温度的高低 鼓风对燃烧的影响以及金属煅烧后变为灰烬并会增加质量等问题 当然很自然地引起人们的重视和思考 迫切希望彻底弄清楚火及燃烧现象的本质 17世纪末人们对燃烧现象的各种解释达 芬奇 燃烧需要空气1630年法国雷伊 金属铅和锡经火煅烧后重量都有所增加波义尔 火是由 火微粒 构成的 燃素说背景 2020 4 1 燃素说创始人 贝歇尔 1667年 德国化学家贝歇尔 JohannJoachimBecher 1635 1682 出版了他的 土质物理学 对燃烧问题做了一番系统的论述 并且反映了他对构成各种物质的初始元素的见解 2020 4 1 贝歇尔简介 JOHANNJOACHIMBECHER 1635 1682 贝歇尔 于1635年出生于德国的Speyer 在他19岁的时候就已经写了一本关于炼金术的小册子 其后 他继续写作 而其著作和他的生平一样 主要围绕着金子 他的第一本书 在他26岁的时候出版 使他被确立为冶金 炼金 化学家 他创立了燃素说的雏形 同时也是他的思想推动了现代热力学的发展 2020 4 1 化学家 炼金家 是人类社会中一个奇怪的阶级 几乎是由一批精神错乱的人为自己寻找开心的一时冲动 而在烟雾和蒸汽 煤灰和火焰 毒药和贫困中所推动 然而 我在这些魔鬼中的生活似乎是那么的甜美 贝歇尔最后 贝歇尔的学说并没有经得起时间的考验 然而 他却动摇了十七世纪的思想 他带领了我们走上新科学 新政府和新经济的路 2020 4 1 燃素说建立者 施塔尔 1703年 德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔 GeorgErnststahl 1660 1734 重版了贝歇尔的著述 并写了一篇很长序言 高度评价了作者在建立燃烧学说方面的功绩 以后在他的讲课中和数科书 化学基础 1723年 中大量传播贝歇尔的观点 并加以发挥而形成了一个解释燃烧现象甚至的完整 系统的学说 2020 4 1 燃素学说要点 火是由无数极小而活泼的微粒构成的 可燃的要素是一种气态的物质 它存在于一切可燃的物质中 他把这种要素称之为 燃素 它在燃烧的过程中从可燃物中飞散出来 与空气结合 从而发光发热 这就是火 所以他说 燃素是火的原质和火的要素 而非火本身 燃素充塞于天地之间 在地球上的动物 植物和矿物中都含有燃素 2020 4 1 油脂 蜡 木炭都是极富含燃素的物质 木炭几乎是纯粹的燃素 所以它们燃烧起来北常猛烈 而且燃烧后只剩下极少的灰烬 石头 木灰 黄金等不含燃素 所以不可能燃烧 一切化学变化 甚至物质的化学性质乃至颜色 气味的改变都可以归结为物体释放燃素或吸收燃素的过程 2020 4 1 燃素说实例解释 煅烧锌银 燃素从中退出 便生成为白色的锌灰和红色的铅灰 将锌灰或铅灰与木炭一起焙烧时 前者从木炭了吸收了燃素 金属从中重生了出来 燃烧富含燃素的硫磺和白磷 燃素逸出 放出大量的光和热 变成了硫酸和磷酸 如果硫酸与富含燃素的松节油一起煮 把磷酸 P2O5 与木炭一起密封加热 便会分别重新生出硫黄和白磷来 酸性也就消失了 2020 4 1 燃素说实例解释 石灰石与煤炭一起焙烧 从中吸收了燃素 于是具有了苛性 但苛性石灰与燃素的结合并不牢固 放在空气中燃素会慢慢跑掉 于是又恢复成了石灰石 苛性也消失了 酒精则是燃素与水的结合物 酒精燃烧后 仅剩下了水 金属锌 铁等溶于酸时是燃素被酸夺去的过程 铁 锌从胆矾溶液中置换出铜是燃素从锌 铁转移到溶液中的铜上的结果 煤炭 蜡烛燃烧为什么一定需要空气呢 施塔尔认为 这些物质在加热时燃素并不能自动分解出来 而必须借空气的吸收作用 显然 这是采纳了胡克的观点 所以上等空气会更强有力的吸收燃素 按施塔尔的意见 可以用下式表示 金属 燃素 金属灰 正因为燃素学说很有用处 解答 了一联串的问题 团此很快得到许多化学家的支持和采纳 从十八世纪初到世纪末流行了大约一百年 在化学史上常常称这段时期为燃素时期 2020 4 1 燃素说历史评价 虽然燃素说把把化学变化的公式颠例了 把化学现象的映象当成了原形 但在这一百年中 即使是虔诚的燃素学说的化学家 由于他们积极从事化学实验 积累起来了丰富的科学实验材料 它们对近代化学的创建极有价值 而且也为科学的燃烧理论的确立准备了条件 2020 4 1 J R 帕廷顿 J R Partington 1886 1965 出于大多数化学现象在燃素说的基础上得到了统一的解释 因此我们应该理解 在那个时代 为了使人们摆脱 结束炼金术思想的统治 使化学得到解放 燃素说不仅是必需的 而且在历史上起过积极作用 英国化学史家J R 帕廷顿说施塔尔的理论把大量事实联系在一起 组成一个首尾一贯 条理井然的错误学说 并建议进行新的实验 把人们引导到了新的发现 这一评价是公正的 所以在科学发展中 假说是绝对必要的 尽管它本身可能是错误的或不全面的 但它却能引导 启发人们去思考 争论 在实践 验证或修正它的过程中就有了新的发现 找到了新的方向和途径 达到了真理 燃素学说正是起到过这种作用 思格斯评价燃素说 正如思格斯所说 正是 借助了这些材料 拉瓦锡才能在普里斯特利制出的氧气中发现了幻想中的燃素的真实对立物 因而推翻了全部的燃素说 但是燃素说者的实验结果并未因此而完全被排除 相反地 这些实验结果仍然存在 只是它们的公式被倒过来了 从燃素说的语言翻译成了现今通用的化学的语言 因此他们还保持着自己的有效性 恩格斯自然辨证法 2020 4 1 燃素说的局限性与困难 关于金属煅烧增重问题金属煅烧逸出燃素 为何金属会增加呢 法国人文耐尔 燃素与灵气一样 具有负重量 与地心有相斥的性质 比林古乔 金属失去燃素 好比活着的人失去灵魂 失去灵魂死尸必火人还要重 这些论调又回到了神学碳酸气 CO2 的发现燃素真的找到了吗 卡文迪许认为 可燃空气 就是燃素 把可燃空气充入猪膀胱 这个 气球 徐徐上升 认为燃素真有负重量 通过精确测定 可燃空气有重量 为氢气 只是比空气轻 唯空气9 祈求上升是因为浮力的原因 燃素有重量 并非夫负重量 再一次动摇了燃素学说 2020 4 1 燃素说结局 当人们对化学反应进行了更多的定量研究后 燃素学说就更加陷入重量自相矛盾的困境 到十八世纪七十年代 氧气被发现了 燃烧本质终于真相大白 燃素说终于退出了舞台 化学从此沿着正确的航向行进 步入了近代发展时期 2020 4 1 五燃素说时期的气体化学 概述到了十八世纪 化学家和医生们对燃烧现象和呼吸作用进行了深入研究 逐步认识到了气体的多样性和空气的复杂性 随着氢气 氮气 氯气和氧气等的发现 以及氯化氢 水及碳酸气等化学组成的确定 使人们对空气的认识大为深化 说明气体既可以从化合物中分解出来 又可以参与化学反应成为化合物的一种成分 它们不仅有相似的物理性质 而且和固体和液体一样都有各自独特的化学个性 这样就为解开燃素之谜 纠正燃素说的错误 扫清了障碍 从而使拉瓦锡得以建立起他那光彩夺目的新思想 这就是十八世纪气体化学成就的深刻意义 2020 4 1 英国牧师 叫黑尔斯 1667一1761 他发明了排水和排汞集气法并没计了相应的气体收集装置 2020 4 1 1 碳酸气 CO2 的发现 前奏 十七世纪 比利时的医药化学家海尔蒙特现象 在一些洞穴中有一种可使燃烧的蜡烛熄灭的气体 这种气体也可以在木炭燃烧 谷物和葡萄发酵 石灰石与醋酸作用等情况下出现 猜测 空气应该是由几种气体组成的 只有这样 才能解释为什么在普通空气中燃烧的蜡烛放到山洞中会熄灭的现象 2020 4 1 布拉克与CO2 研究 1755年 英国爱丁堡大学的化学家布拉克 1728 1799 第一次提出 在爱丁堡哲学学会的年会上宣读了题为 关于镁石 石灰石及其它一些碱性物质的实验 的论文 是他的医学博士论文的化学部分 他采用了定量的方法来研究这种气体 实验现象 在石灰石煅烧前后分别称其重量 发现经燃烧后减少了44 讨论 他判断这是由于有气体从中逸出 他又进行了石灰石与酸作用的反应 发现也能放出一种气体 然后用石灰水来吸收该种气体 发现其重量与煅烧时放出气体的重量相等 而且发现这种气体与石灰水作用所生成的白色沉淀其性质和石灰石相同 命名 由于这种气体是固定在石灰石中的 于是就命名它为 固定空气 fixcdair 2020 4 1 对碳酸气进行了更深入研究的是英国著名的科学家凯文第旭 HenryCavendish 1731 1810 1766年 他用排汞集气法成功地收集到纯净的碳酸气 并证明它和动物呼出以及和木炭燃烧后产生的气体相同 具有学问的人中最富的 富人当中最有学问的人 一张1万英镑的支票 2020 4 1 CO2的发现 1772年 普里斯特利发现 当这种气体充满了空气后 后者便失去了助燃性 而放入植物却可以恢复其助燃性 同年 拉瓦锡用大透镜聚光加热放在汞槽上玻璃罩中的钻石 发现它会燃烧 而其产物居然是 固定空气 1774年 拉瓦锡进一步把木炭与氧化汞或氧气一起加热 证明产物即是 固定空气 这样终于辩明了这种空气是碳的氧化物 2020 4 1 2 氢的发现 研究 1781年 普里斯特利将氢气和空气放于闭口玻璃瓶中 用电火花引爆 发现瓶的内壁有露珠出现 同年凯文第旭也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项试验 确认这种露滴是纯净的水 发现氢是水的一种成分 凯文第旭又用纯氧代替空气进行试验 不仅证明氢和氧化合成水 而且确认大约2份体积的氢与1份体积的氧恰相化合成水 发表于1784年 这些实验结果本来已经毫无疑义地证明了水是氢和氧的化合物 而不是一种元素 而凯文第旭却拒绝这种见解 还坚持水是一种元素 氧是失去燃素的水 2020 4 1 氢的发现 讨论 氢则是含有过多燃素的水 这就是说他把 易燃空气 的燃烧用以下公式表示 水 燃素 水 燃素 水易燃空气 氢 失燃素空气 氧 1782年 法国化学家拉瓦锡重复了他们的实验 并以红热的枪筒分解了水蒸汽 才明确提出正确的结论 水不是元素而是氢和氧的化合物 纠正了几千年来把水当做元素的错误概念 1787年 他命名这种气体为 Hydrogen 氢 意思是 产生水的 并确认它是一种元素物质 2020 4 1 2020 4 1 3 氮的发现 研究i 一七七五年 英国著名的化学家布拉克著名实验 在一个钟罩内 放进燃烧着的木炭 而燃烧一阵子后 木炭就熄灭了 布拉克认为木炭在钟罩内燃烧可以生成 固定空气 即二氧化碳气 当布拉克用氢氧化钾溶液吸收了二氧化碳气后 钟罩内仍有一定剩余气体留下来 这是什么气体 它具有什么性质 他无法回答 布拉克要求他的学生D 卢塞福继续研究这个问题 2020 4 1 1792年后 卢塞福研究 用动物重做这个实验 当他把老鼠放入这个密闭钟罩内时 老鼠会被闷死 而闷死后 气体的体积又缩小了十分之一 若将密闭器皿内的气体用碱液去吸收 发现气体的体积又继续失去十分之一 可是一个奇怪的现象吸引了卢塞福 在这老鼠也无法生活的气体里 居然可以点燃蜡烛 你可见到烛光隐现而当烛光熄灭以后 如果往密闭容器内投入磷少许 磷又可继续燃烧 探讨 卢塞福的实验使他明确了这样两个问题 一是人们很难从空气中把氧气全部除净 二是这种剩余的气体既不助燃 也无助于呼吸 它不能维持动物的生命 并具有灭火作用 这种气体在水和氢氧化钾液溶中也不溶解 卢塞福把这种气体称为 油气 或 毒气 2020 4 1 遗憾 由于传统观念的影响 卢塞福犯了一个极大的错误 他不承认 油气 是空气的一种成分 使得他在离真理只有一步远的地方停了下来 犯有同样错误的还有普利斯特列 他也做了上述实验 他把上述剩余的气体称为 被燃素饱和了的空气 意思是说因为它吸足了燃素 所以它失去了助燃的能力 普利斯特列和卢塞福都是虔信燃素学说的人 因而无法摆脱传统观念的束缚 JosephPriestley1733 1804 英国人 对气体化学研究 发现氧气 2020 4 1 世界上认为氮是空气成分之一的第一个人是 瑞典化学家舍勒 1742 1786年 研究 他在1772年指出 这种气体较空气轻 它能灭火 其性质颇似固定空气 即二氧化碳气 不过其灭火效力没有固定空气显著 试验结果蜡烛在纯净的空气中燃烧可以维持约80秒针之久 若放在空气与固定空气之比为6 55的混和气体中 便立即熄灭 但在洁净空气与这种燃过的空气的等比混和气体中 大概可燃26秒钟左右 他称这种气体为 浊气 或者是 用过的的空气 舍勒的可贵之处 在于人类第一个承认氮是空气的组成部分 事隔几年以后 拉瓦锡在普利斯特列发现氧气后 将它定名为 氮 与此同时也就得出了氮气无益于生命的这个结论 2020 4 1 第二节拉瓦锡与化学革命 拉瓦锡生平拉瓦锡的评价 拉瓦锡与化学革命 对燃烧作用做了全面而周密的研究 令人佩服地彻底抨击了燃素学说的错误 建立起燃烧的氧学说的人则是法国杰出的化学大师拉瓦锡 AntoineLaurentLavoisier 1743 1794 他建树化学史上的这一勋业 使近代科学革命在化学领域中取得了一场划时代的胜利 2020 4 1 一 拉瓦锡生平 1743 1794 拉瓦锡是一个巨富律师之子 其父亲是巴黎高等法院的律师 母亲是一位法国海军将领书记官的女儿 年轻时在麦哲林学院 CollegeMazarin 学习法律 但在那也听过著名教授拉 凯伊尔讲授的天文学 朱西厄 1699 1777 讲授的植物学 而G F 卢埃尔 1703 1770 所讲授的化学启发了拉瓦锡对这一学科的兴趣 1764年 由于他参加了亚尔萨斯 洛林的矿物勘查员 地质学家盖塔尔 Jean ErienneGuetttard 1715 1786 的活动 进一步激发了他对自然科学的追求 2020 4 1 拉瓦锡 这年他当上了包税官包敦 Baudon 的助理 1780年他又接任了这个职位 在当时 法国对于盐和烟草等实行由包税官代表政府征税的制度 那些包税官只向政府缴纳一定数量的税款 多征收的部分则可装入私囊 因此 几乎所有包税官无不横征暴敛 下层百姓和中产阶级对他们无不深恶病绝 1775年 拉瓦锡被任命为火药与硝石监督官 并移居阿森纳尔 AhsenaL 用父亲和姨母的遗产建造了设备良好的实验室 在那里他进行了15年紧张的研究工作 1780年 法国大革命爆发 使得拉瓦锡中断了化学方面研究工作 1792年由于他与保皇党人有联系被解除了火药管理局的职务 拉瓦锡生平 这年 国民议会发布命令 取消包税制 次年11月又下令逮捕所有的包税官 于是拉瓦锡自首入狱 极左派J P 马拉诬陷他同法国的敌人有来往 犯有叛国罪 在1794年5月8日把他送上了断头台 拉瓦锡21岁时第一次在法国皇家科学院发表了科学论文 这是一篇分析石膏成分的化学论文 1768年进入科学院轰动了整个舆论界和社会 二 拉瓦锡的评价 拉瓦锡对化学发展得最大贡献就是推翻燃素理论建立氧化理论 引起了一场化学革命 思想和方法主要表现为 1 强调实验作为认识的基础拉瓦锡的科学座右铭是 不靠猜想 而要根据事实 2 重视在实践的基础上进行理论思维正如柏廷顿所说 拉瓦锡没有发现新物质 没有设计过真正是新的仪器 也没有改进过制备方法 他本质是上一个理论家 2020 4 1 他的伟大功绩在于 他能够把别人的实验工作承受下来 并用自己的定量实验补充加强 通过严格的合乎逻辑的步骤阐明所得结果的正确解释从中发掘出最本质和规律性的东西 所以美国化学家布兰德 1788 186