1、第二編近代化學發(fā)展時期1化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成第二編近代化學發(fā)展時期1化學史 第五章 科學形態(tài)從17世紀中葉，美國化學家波義耳（1627-1691）把呼吸確立為科學開始，到19世紀90年代末，微觀領域的三大發(fā)現前的二百幾十年，為近代化學時期。 這個時期的化學，出一般的知識積累發(fā)展到系統(tǒng)整理既然段。經過曲折的道路，法國化學家拉瓦錫（1743-1794）終于在科學的基礎上建立起關于燃燒現象的氧化學說，發(fā)起了化學史上的一場革命。2化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成從17世紀中葉，美國化學家波義耳（1627-1691）把呼吸 了化學史上的一場革命，為化學的進一步發(fā)展打開局面。接著化學的一些

2、基本定律被發(fā)現，道爾頓（1766-1844）的化學原子說成為化學發(fā)展中的一個里程碑。事物的發(fā)展往往是從模糊雜亂的現象中揭示出本質的聯系，從而走向條理化并產生理論。19世紀60年代化學的原子-分子學說正是這樣確立的，成為化學大步向前發(fā)展的新階梯。3化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 了化學史上的一場革命，為化學的進一步發(fā)展打開局面。接著這一時期，特別是19世紀，化學工業(yè)在歐洲繁榮起來，進一步促進了化學一系列的發(fā)現和發(fā)明，為化學元素周期律的誕生提供了基礎，為有機化學的產生和發(fā)展創(chuàng)造了條件。19世紀后期，物理化學的發(fā)展顯示出它的理論價值，滲透到無機化學、分析化學和有機化學等方面，并初步顯示出化學與物

3、理學密切的內在聯系。4化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成這一時期，特別是19世紀，化學工業(yè)在歐洲繁榮起來，進一步促進第五章 科學形態(tài)的化學形成背景：1、17世紀西歐的生產技術有了顯著的進步，隨著冶金、化工生產、科學實驗向廣度、深度發(fā)展，積累了大量關于物質變化的新知識。為華夏科學的建立和發(fā)展提供了豐富的材料。5化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成第五章 科學形態(tài)的化學形成背景：5化學史 第五章 2、資產階級出于自身的利益，大力支持科 學的發(fā)展 3、對科學研究的認識、科學研究方法的認識有提高，培根說： “知識就是力量”。6化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 2、資產階級出于自身的利益，大力支持科 學

4、的發(fā)展6化學史第一節(jié) 化學形態(tài)的重要標志 波義 耳化學觀一、波義耳的科研實踐 波義耳（英國）（16271691年），恩格斯稱“波義耳把化學確立為科學”。生于貴族（爵士）之家，其父占有廣大的莊園，兄弟姐妹十五人，排行十四，比克倫威 爾小28歲，比牛頓大16歲，平生不求富貴， 7化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成第一節(jié) 化學形態(tài)的重要標志 波義 以科研為志趣，青年時代去意大利、瑞士學習，歸國后在家建實驗室，進行大量而廣泛的科學實驗，涉及物理、化學、生物、醫(yī)學，積極參加科學家的新哲學討論會“無形的大學”，最終發(fā)展為皇家學會。8化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成以科研為志趣，青年時代去意大利、瑞士學習

5、，歸國后在家建實驗室 1663年，英國成立以“促進自然知識為宗旨的皇家學會”（其會徽上的 言為“對任何人的話，都不要信以為真” ），波義耳為學會的創(chuàng)始人之一，曾被選過會長，因體弱，討厭儀式拒任，他崇尚：“空談無濟于事，實驗決定一切”。 故事：酸堿指示劑的發(fā)現9化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 1663年，英國成立以“促進自然知識為宗旨的皇家學會”（其300多年前，年輕的科學家羅伯特波義耳在化學實驗中偶然捕捉到一種奇特的實驗現象，有一天清晨，波義耳正準備到實驗室去做實驗，一位花木工為他送來一籃非常鮮美的紫羅蘭，喜愛鮮花的波義耳隨手取下一塊帶進了實驗室，把鮮花放在實驗桌上開始了實驗 。 10化學

6、史 第五章 科學形態(tài)的化學形成300多年前，年輕的科學家羅伯特波義耳在化學實驗中偶然捕當他從大瓶里傾倒出鹽酸時，一股刺鼻的氣體從瓶口涌出，倒出的淡黃色液體冒著白霧，還有少許酸沫飛濺到鮮花上。他想“真可惜，鹽酸弄到鮮花上了”。為洗掉花上的酸沫，他把花用水沖了一下，一會兒發(fā)現紫羅蘭顏色變紅了， 11化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成當他從大瓶里傾倒出鹽酸時，一股刺鼻的11化學史 第五章當時波義耳感到既新奇又興奮，他認為，可能是鹽酸使紫羅蘭顏色變紅色，為進一步驗證這一現象，他立即返回住所，把那籃鮮花全部拿到實驗室，取了當時已知的幾種酸的稀溶液，把紫羅蘭花瓣分別放入這些稀酸中，結果現象完全相同，紫羅蘭

7、都變?yōu)榧t色。 12化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成當時波義耳感到既新奇又興奮，他認為，可能是鹽酸使紫羅蘭顏色變 由此他推斷，不僅鹽酸，而且其它各種酸都能使紫羅蘭變?yōu)榧t色。他想，這太重要了，以后只要把紫羅蘭花瓣放迸溶液，看它是不是變紅色，就可判別這種溶液是不是酸。 13化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成13化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 偶然的發(fā)現，激發(fā)了科學家的探求欲望，后來，他又弄來其它花瓣做試驗，并制成花瓣的水或酒精的浸液,用它來檢驗是不是酸，同時用它來檢驗一些堿溶液，也產生了一些變色現象。 14化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 偶然的發(fā)現，激發(fā)了科學家的探求欲望，后來，他又弄來其

8、它 他還采集了藥草、牽?；ǎμ\、月季花、樹皮和各種植物的根泡出了多種顏色的不同浸液，有些浸液遇酸變色，有些浸液遇堿變色，不過有趣的是，他從石蕊苔蘚中提取的紫色浸液，酸能使它變紅色，堿能使它變藍色，這就是最早的石蕊試液，波義耳把它稱作指示劑。 15化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 他還采集了藥草、牽?；?，苔蘚、月季花、樹皮和各種植物的 為使用方便，波義耳用一些浸液把紙浸透、烘干制成紙片，使用時只要將小紙片放入被檢測的溶液，紙片上就會發(fā)生顏色變化，從而顯示出溶液是酸性還是堿性。今天，我們使用的石蕊、酚酞試紙、pH試紙，就是根據波義耳的發(fā)現原理研制而成的。 16化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成

9、 為使用方便，波義耳用一些浸液把紙浸透、烘干制成紙片，使二、波義耳的學術成就（ 主要集中于3338歲間）1、化學元素說 名著懷疑的化學家 用自己的一套機械論宇宙觀，認為物質和運動才是宇宙的基本質料“微粒哲學”物質觀，否認亞里士多德的學說（四元素論）、醫(yī)學家的“三元素論”（水、硫磺、鹽），17化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成二、波義耳的學術成就（ 主要集中于3338歲間）17化學史 認為元素是物質分解的終極物，（但他的元素定義未脫離假說的、抽象的范疇），將單質、化合物、混合物區(qū)別開來。 18化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 認為元素是物質分解的終極物，（但他的元素定義未脫離假說2、強調實驗的

10、重要性 實驗和觀察方法是形成科學思維的基礎，化學必須依靠實驗來確定自己的基本定律。3、把化學當作純粹自然科學的一個分支，作為一門學科。他不單純?yōu)閷嵱?，而是為了追求真理，十七世紀科學家所共有的態(tài)度。19化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成2、強調實驗的重要性 實驗和觀察方法是形成科學思維的 然而，由于歷史原因，波義耳的新學說在當時并未被大多數人承認，直到一個世紀后，從拉瓦錫起才被明確接受。然而當時偉大的科學家牛頓全盤接受了波義耳的華夏思想，并在他自己的著作中發(fā)展了波義耳的微粒學說。20化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 然而，由于歷史原因，波義耳的新學說在當時并未被大多數人4、其它成就 波義耳定律

11、（PV=k），在1662年根據實驗結果提出：“在密閉容器中的定量氣體，在恒溫下，氣體的壓強和體積成反比關系?！狈Q之為波義耳定律。這是人類歷史上第一個被發(fā)現的“定律”。 21化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成4、其它成就21化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形 波義耳創(chuàng)建的理論波義耳定律，是第一 個描述氣體運動的數量公式，為氣體的量化 研究和化學分析奠定了基礎。該定律是學習 化學的基礎，學生在學習化學之初都要學習 它。定性分析、指示劑等。22化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 波義耳創(chuàng)建的理論波義耳定律，是第一22化學史 定性分析：1685年, R波義耳(Boyle, 1627-1691)編寫了一本

12、關于礦泉水的專著礦 泉的博物學考察,相當全面地概括總結了當時 已知的關于水溶液的各種檢驗方法和檢定反應。 23化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成定性分析：1685年, R波義耳(Boyle, 1627-波義耳在定性分析中的一項重要貢獻是用多種動、植物浸液來檢驗水的酸堿性。波義耳 還提出了“定性檢出極限”這一重要概念。 24化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成波義耳在定性分析中的一項重要貢獻是用多種動、植物浸液來檢驗水第二節(jié) 倒立的化學化學燃素說對燃燒現象的研究是1718世紀化學的中心課題，燃燒現象是自古以來人類普遍體驗的最為顯著的化學變化。在形成元素學說的過程中，總是起著重要的作用，要打破二千年

13、來存在的不科學的元素說，徹底追究燃燒現象的本質是不可缺少的條件。25化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成第二節(jié) 倒立的化學化學燃素說對燃燒現象的研究是1718一、燃燒現象的研究實踐1、波義耳（英國）1673年提出： 金屬+火微粒=煅灰2、雷伊（法國醫(yī)生）（15831630年） 的結論 ：空氣混進了燒渣中26化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成一、燃燒現象的研究實踐26化學史 第五章 科學形3、胡克（16351703年）：空氣是所有硫素物質（可燃物體）的萬用溶劑，溶解時產生大量的熱，我們稱之為火，溶解作用由空氣中的一種物質產生。27化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成3、胡克（16351703年）：空

14、氣是所有硫素物質（可燃物4、梅猷（英國醫(yī)生，16411679年） 火藥中的硝石里存在著那種空氣中的助燃成分，稱之為“硝氣精”。當時普遍感覺，燃燒時，好像某種東西從燃燒中逸出。28化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成28化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成二、燃素說的誕生1、背景 十七世紀下半葉，牛頓力學體系成功，人們機械套用重力、浮力、張力，（光素、熱素、電素）29化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成二、燃素說的誕生29化學史 第五章 科學形態(tài)的化2、貝歇爾 （得國化學家16351682年）1669年提出燃素說的初步思想：“氣、水、土”都是元素，土有分：固定土、油土、流質土。30化學史 第五章 科學

15、形態(tài)的化學形成2、貝歇爾 （得國化學家16351682年）1669年提3、施塔爾的論述 燃素說的系統(tǒng)闡述（1703年） 貝歇爾的學生，普魯士王御醫(yī)，得國化學家。 英國化學家帕延頓說：“施塔爾的理論把大量事實聯系在一起，組成一個首尾一貫、條理井然的錯誤學說，并建議進行新的實驗，把人們引到新的發(fā)現”。31化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成3、施塔爾的論述 燃素說的系統(tǒng)闡述（1703年）31化學史4、燃素說的得失、評價： 化學中第一個把化學現象統(tǒng)一起來的原理，虔信此原理的化學家在近一百年的化學發(fā)展中積累了豐富的科學實驗材料，是近代化學建立的重要基礎之一，是化學發(fā)展過程中不可逾越的歷史階段。但這是一個

16、錯誤的理論，漏洞百出。 32化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成4、燃素說的得失、評價： 化學中第一個把化學現象統(tǒng)一起來的原第三節(jié) 一些重要氣體的發(fā)現17世紀中葉以前，對空氣、氣體的認識模糊，18世紀，認識到氣體的多樣性、復雜 性。33化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成第三節(jié) 一些重要氣體的發(fā)現17世紀中葉以前，對空氣、氣體的1、黑爾斯的研究（16771761年，英國牧師）：制取多種氣體，定量不定性，發(fā)明了集氣槽，為各種氣體的發(fā)現作好了準備。34化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成1、黑爾斯的研究（16771761年，英國牧師）：制取多種2、布拉克（17281799年，英國化學家）1755年 “固

17、定空氣”CO2，認識到氣體有多樣性，是對燃素說的一次有力沖擊。35化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成2、布拉克（17281799年，英國化學家）1755年 3、卡文迪許（17311810年）1766年人造空氣的實驗（論文）發(fā)現氫氣，氫的發(fā)現可爭論進一步動搖了燃素說。36化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成3、卡文迪許（17311810年）1766年人造空氣的實4、盧瑟福（17491819年，英國化學家）1772年發(fā)現氮氣，氮氣的發(fā)現進一步表明空氣并非是一種單一的氣體元素。37化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成4、盧瑟福（17491819年，英國化學家）1772年發(fā)現5、普利斯特里（1733180

18、4年英國化學家）18世紀下半葉，氣體化學最著名的代表人物，制得了CO、SO2、HCl、NH3。1774年發(fā)現氧氣 （導致化學發(fā)生革命，但他未認識到，他堅信燃素說）38化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成5、普利斯特里（17331804年英國化學家）18世紀下半舍勒（17421786年瑞典）1773年指得氧氣，推翻燃素說的炸藥。但他真理碰到鼻尖時，卻未得到。39化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成舍勒（17421786年瑞典）1773年指得氧氣，推翻燃素第四節(jié) 拉瓦錫氧化學說的建立18世紀后半葉，法國化學家拉瓦錫掀起了一場化學革命。一、拉瓦錫其人（17431794年） 生于巴黎，其父為律師，獨子，1

19、1歲進入名牌學校后升法政大學，21歲畢業(yè)， 40化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成第四節(jié) 拉瓦錫氧化學說的建立18世紀后半葉，法國化學家拉瓦原本繼承父業(yè)，但他熱心鉆研自然科學，興趣日深，決心做一名自然科學家，1768年拉瓦錫25歲，擔任征稅承包業(yè)主，同年，任命為皇家科學學士院會員， 41化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成原本繼承父業(yè)，但他熱心鉆研自然科學，興趣日深，決心做一名自然自此起，他的大部分時間用在賺錢上，科研反倒成了業(yè)余消遣（有唯利是圖的一面），但他不吝嗇，多次為非己目的拿出巨款，在科研方面，也有自私自制，不磊落的一面，“罕見的科研才華和資產階級劣根性二者兼?zhèn)洹薄?2化學史 第五章 科

20、學形態(tài)的化學形成自此起，他的大部分時間用在賺錢上，科研反倒成了業(yè)余消遣（有唯 28歲結婚，1778年（35歲）時，使燃燒理論發(fā)展到新階段，為新的反燃素理論奠定了基礎。43化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 28歲結婚，1778年（35歲）時，使燃燒理論發(fā)展到新階段 17891794年，法國大革命，1793年1月21日路易十六被處死刑，1793年8月10日，國民議會解散科學院，1793年11月逮捕征稅承包夜主，1794年5月，宣判死刑，拉瓦錫也被處死，死時50歲零8個月。 44化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成 17891794年，法國大革命，1793年1月21日路易處死第二天，數學家拉格朗日說

21、：“他們可以在一瞬間砍下他的頭顱，可他的腦袋也許一百年也長不出一個”，顯得很惋惜。45化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成處死第二天，數學家拉格朗日說：“他們可以在一瞬間砍下他的頭顱顯得很惋惜。二、拉瓦錫的著名實驗1774年4月（31歲），金屬煅燒實驗P80 Sn+O2、 Pb+O2、 Fe3O4一個實驗，兩個結論：質量守恒；否定燃素理論。46化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成顯得很惋惜。46化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形三、其它實驗 1774年10月普利斯特里訪問巴黎，告之自己的加熱HgO實驗有氣體生成。1777年 認識空氣的組成O2 、N2。47化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成三、其它實

22、驗47化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形四、燃燒概論1777年9月 論文燃燒概論，批判燃素說錯誤，建立燃燒氧化說，結束燃素理論一百年的統(tǒng)治。48化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成四、燃燒概論48化學史 第五章 科學形態(tài)的化燃燒氧化說要點： 1、燃燒時放出光和熱。 2、物質只有在氧存在時才能燃燒。3、空氣由兩種成分組成。 4、非金屬燃燒后通常變?yōu)樗?，氧是酸的本質，一切酸中都含有氧元素。金屬燃燒后變成煅灰，它們是金屬的氧化物。49化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成燃燒氧化說要點：49化學史 第五章 科學形態(tài)的化卡文迪許的實驗：氫氣和純氧2閉口玻璃瓶中，電火花引燃生成水，氫、氧的體積比是2：1（發(fā)表于

23、1784年），但他堅持水為一種元素。50化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成卡文迪許的實驗：氫氣和純氧2閉口玻璃瓶中，電火花引燃生成水，面對鋪天蓋地的燃素說，1772年秋天開始拉瓦錫對硫、錫和鉛在空氣中燃燒的現象進行研究。為了確定空氣是否參加反應，他設計了著名的鐘罩實驗。通過這一實驗，可以測量反應前后氣體體積的變化，得到參與反應的氣體體積。盡管實驗現象與燃素說支持者相同，但是拉瓦錫提出了另一種解釋，即認為物質的燃燒是可燃物與空氣中某種物質結合的結果，這樣可以同時解釋燃燒需要空氣和金屬燃燒后質量變重的問題。 51化學史 第五章 科學形態(tài)的化學形成面對鋪天蓋地的燃素說，1772年秋天開始拉瓦錫對硫、錫和鉛在1774年，他用錫和鉛做了著名的金屬煅燒實驗，他首先將實驗用的鉛和錫進行精確稱量，將它們放入曲勁瓶中，將瓶封閉后再準確稱量鉛、錫與瓶的總重量。準備就緒后，進行加熱，直到鉛、錫變?yōu)榛覡a。再稱量總重，與試驗前一樣。之后，當他把瓶子打開時發(fā)現空氣沖了進去，這時再對瓶及煅灰進行稱量，發(fā)現總生日重量增