第二讲近代化学的建立.pptx

,*,第二讲 近代化学创建,1/26,近代化学孕育过程,近代化学建立,2/26,一、近代自然科学革命,二、化学元素概念,三、燃素说,四、主要气体发觉,五、分析化学进展,近代化学孕育过程,3/26,14世纪以后，欧洲城市商品经济发展加速了封建经济解体，促进了手工工场出现，它,标志着欧洲资本主义生产方式诞生,。这种生产方式又推进了生产技术改进，提出了技术革新和使用机器要求,于是各种机械装置纷纷出现,促进了工业生产发展。中国印刷术传入也促进了科学发展和新思想传输。工业发展强烈地冲击各种旧意识形态和自然观，1416世纪文艺复兴运动，不但造成了欧洲近代文学和艺术繁荣，也促进了科学解放，鼓舞了知识界摆脱传统神学观念，提出自由探讨学术问题强烈要求，造成了近代自然科学革命。,一、近代自然科学革命,4/26,近代自然科学革命中，天文学、医学和物理学等领域新学说从根本上动摇了神学基础。这时自然科学逐步从哲学中分化出来，形成了分别研究某一类自然现象和运动形式分支学科，强调理论与实践统一，对种种看法、学说以及理论，要求,经过试验加以检验,，而不像古代哲学那样只靠逻辑推理和思辨进行猜测。这就促使科学研究进入了试验室，联络生产实践，创造了一整套自然科学研究方法。各国科学研究机构和学术团体建立以及科学专业期刊出版也促进了近代自然科学革命。,一、近代自然科学革命,5/26,英国科学家R.玻意耳首先冲破亚里士多德以来旧思想牢笼，迈出决定性一步。,1627年1月25日生于爱尔兰一个贵族家庭,是一位神童，八岁时候已经能讲希腊文和拉丁文,二、化学元素概念,11岁随家庭教师周游欧洲，读到了伽利略和笛卡尔著作,1646年，利用父亲留下遗产在伦敦家中修建了试验室。,1654年移居牛津，并认识了胡克并收为助手,1661年出版最主要化学著作怀疑化学家,1666年出版形式和质料起源，依据微粒哲学,6/26,怀疑化学家,传统元素概念,我现在所谈元素，如同那些谈吐最为明确化学家们所谈要素，是指一些原始、简单物体，或者说是完全没有混杂物体，它们因为既不能由其它任何物体混成，也不能由它们本身相互混成，所以它们只能是我们所说完全结合物组分，是它们直接复合成完全结合物，而完全结合物最终也将分解成它们：,然而，在全部那些被说成是元素物体当中，是否总能够找出一个这么物体，则是我现在所要怀疑事情。,不论是古希腊哲学家四元素说，还是三要素说都不足以解释很多现象,7/26,形式和质料起源，依据微粒哲学,微粒哲学,微粒哲学基础是普遍质料，这是一个“广延、可分、不可穿透”物质，物质是运动，运动乃是上帝赋予。,“物质和运动”是全部东西基本属性,“物体两个最伟大、最普遍原理”。,物质由大小、形状和运动各异粒子组成。,任何物体现象和性质，均取决于微粒及其运动，并能够用微粒及其运动来解释。,波义耳在形式和质料起源中提出微粒哲学，牢靠地建立在试验基础之上，论证周密详尽，是彻底机械论.,8/26,他在化学中试图对各种化学反应进行机械论描述，把各种物质间相互作用与一架机器相比拟。他对物质在火作用下所产生都是元素旧观念，进行了令人信服驳斥。他在一系列新试验基础上作了总结，大大推进了分析化学发展。他在1661年为化学元素作出了科学而明确定义,“它们应该是某种不由任何其它物质所组成或是相互组成、原始和最简单物质”,“应该是一些含有确定性质、实在、可觉察到实物，用普通化学方法不能再分解为更简单一些实物”。,这个朴实科学定义,为人们研究自然界中各种物质组成指明了方向，为使化学逐步成为一门真正科学作出划时代贡献,。他依据气体可压缩性和物质溶解和挥发性，发展了物质微粒学说，并提出了火微粒说，认为金属煅烧加重是因为金属和火微粒结合。,玻意耳：机械论与化学联姻,9/26,17世纪到18世纪中期，很多化学家和医学、生理学家曾广泛地研究了燃烧和呼吸现象，并对这种现象提出了各种学说，其中，以德意志医生兼化学家G.E.施塔尔为主提出“燃素说”影响最为深远。,他认为一切可燃物质中都含有一个气态要素，即所谓燃素，它在燃烧过程中从可燃物中飞散出来，与空气结合，从而发光发烧；而且把一切化学改变，甚至物质化学性质乃至颜色、气味改变都归结为物质释放燃素或吸收燃素过程。,这一学说当然把当初所知大多数化学现象作了统一解释，帮助人们摆脱、结束了炼金术思想统治，,促使化学得到解放，起到了主动作用,。不过当人们对化学反应进行了更多定量研究之后，它便陷入了自相矛盾困境。,三、燃素说,10/26,17-18世纪,化学家们发觉并区分了碳酸气、氢气、氮气、氧气、氯气以及氧化氮、硫化氢、笑气、氨、氯化氢、氧化硫、氟化氢等等气体。即使许多人并未能正确地解释它们，但,认识了空气复杂性和气体多样性,，积累了一些化学知识。英国化学家J.梅奥、J.布莱克、H.卡文迪什、J.普里斯特利，瑞典化学家C.W.舍勒等为此作出了卓越贡献。,四、主要气体发觉,11/26,这一时期，不但在矿物检验中吹管分析和熔珠试验得到广泛应用，而且兴起了水溶液检验，发觉了一系列溶液中定性分析反应。18世纪后期，重量分析法出现，使分析化学迈入了定量分析时代。德意志矿物学家A.S.马格拉夫和M.H.克拉普罗特、瑞典化学家T.O.贝格曼、英国化学家R.柯万等对重量分析法创建都有重大贡献。这就,促使化学深入向定量研究方向前进,，过渡到,近代化学,发展时期。,五、分析化学进展,12/26,一、近代自然科学革命,二、化学元素概念,三、燃素说,四、主要气体发觉,五、分析化学进展,近代化学孕育过程,13/26,近代化学建立,14/26,近代化学建立,近代化学之父拉瓦锡,1743年生于法国巴黎,1765年完成了第一篇学术论文，并在法国科学院宣读,1768年成为法国科学院最年轻一名院士,1789年法国大革命中作为革命对象，被送上了断头台。,15/26,拉瓦锡十分勤奋，天天六点起床，从六点到八点进行试验研究，八点到下午七点从事火药局长或法国科学院院士工作，七点到晚上十点，又专心从事他科学研究。星期天不休息，专门进行一整天试验工作。,拉瓦锡28岁结婚时，他妻子只有14岁。他们一生没有孩子，但生活非常愉快。她帮助拉瓦锡试验，经常陪同在他身边。在拉瓦锡著作里，有很多插图都是他妻子画,。,近代化学之父拉瓦锡,16/26,1789年法国大革命暴发，三年后拉瓦锡被解除了火药局长职务。1793年11月，国民议会下令逮捕旧王朝包税官。拉瓦锡因为曾经担任过包税官而自首入狱。极左派马拉曾与拉瓦锡有过激烈科学争论，心存嫉恨，便诬陷拉瓦锡与法国敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日把他送上了断头台。对此，当初科学界很多人感到非常惋惜。著名法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们能够一瞬间把他头割下，而他那样头脑一百年可能长不出一个来。”,这时，拉瓦锡正当壮年，51岁。,近代化学之父拉瓦锡,17/26,近代化学之父拉瓦锡,对化学主要贡献：,1、使精密测量方法成为化学传统,2、建立氧化反应理论，推翻燃素说,3、促成化学反应中质量守恒定律建立,4、统一化学术语命名方法,5、构建近代化学体系,18/26,1、使精密测量方法成为化学传统,反驳水土互变说,在当初，许多人都相信亚里士多德“四元素说”中就有水土互变提法。,亚里士多德在发生和毁灭一书中论证物质结构时，以四种“原性”作为自然界最原始性质，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，然后组成了各种物质。世界由火、气、水、土，四大元素组成。其中每种元素都代表四种基本特征（干、湿、冷、热）中两种特征组合。土干冷；水湿+冷；气湿+热；火干+热。,19/26,17世纪比利时化学家海尔蒙特曾以柳树试验来支持这一观点。其过程以下：,将一柳树栽入一个事先经过烘干称重土盆中，除了经常给树浇水之外，不给树提供其它营养。5年后，柳树长成大树了，泥土经烘干，重量并没有降低。可见柳树长大所增加重量，只能起源于水，并为树所吸收。,证据一：,20/26,证据二：,人们时常发觉在容器中煮沸水，时间长了总会有沉淀物生成。,他采取一个欧洲炼金术中使用过名为“鹈鹕（th）”蒸馏器（这种蒸馏器能使蒸馏物被重复蒸馏）他将蒸馏器称重，然后加入一定重量经3次蒸馏后蒸馏水。密封后点火加热，保持微热，同时进行观察。两周过去了，水还是清。第三周水中开始出现很小一点固体，随即慢慢变大，第八周固体因增加而沉淀下来。就这么连续加热了100天，蒸馏器中确实产生了固体沉淀物。,冷却后，他首先称了总重量，发觉总重量与加热前相比没有改变。他又分别对水、沉淀物、蒸馏器进行称量，结果是水重量没变，沉淀物重量恰好等于蒸馏器所降低重量。可见，水并没有变成土，沉淀物起源于蒸馏器。,21/26,2、建立氧化反应理论，推翻燃素说,1）,燃烧金刚石，燃烧前后，连同金刚石在内容器总重量没有改变,“燃烧是可燃物向外释放燃素”说法不成立,2）,用一个不怕火软膏将金刚石包裹起来重复1)试验，软膏包裹，使得金刚石与空气隔绝，不论怎样加热，金刚石都燃烧不起来。,没有空气，燃烧不能进行,3）,在密封容器加热锡和铅，锡和铅被煅烧之后，其表面生长出一层金属灰，这层金属灰比它所置换那部分金属更重，而整个容器总重量在加热前后没有改变。,金属燃烧后出现金属灰不是金属损失了燃素之后残留物，而是金属和空气化合结果,22/26,2、建立氧化反应理论，推翻燃素说,4),普利斯特利“脱燃素气”,普利斯特利在加热氧化汞试验时候，搜集到氧化汞分解时释放气体，并发觉可燃物在这种气体中燃烧比普通在空气中更为激烈和快速,普利斯特利解释：这种气体非常需要燃素，它能使燃素从可燃物中快速逃逸。,5）,制得“脱燃素气”，并用之重新和汞作用，结果又生成了汞灰。,拉瓦锡新解释：空气主要由两部分组成，一部分参加燃烧（氧），另一部分不参加燃烧,6）,其它氧化过程：燃烧、呼吸,燃烧本质：可燃物只有在氧气存在时才能燃烧，可燃物燃烧过程就是它与氧气相结合过程。,23/26,3、化学反应中质量守恒定律,拉瓦锡试验总结：,在密封容器里面进行,使用精密天平进行测量,考查试验前后容器连同试验物品总重量，结果发觉每次试验前后总重量不变,物质总量守恒，既不创生也不毁灭。,质量守恒定律：因为人工或自然操作不可能无中生有地创造出任何物质，也不可能凭空毁灭任何物质，所以在每一次化学操作中，操作前后存在物质总量保持不变，而且其中每一要素质与量也保持不变,糖变酒精发酵等式：葡萄汁=碳酸+酒精,化学中质量守恒定律意义：促成精密定量测量方法在化学中普及，化学才开始赶上物理学,24/26,4、统一化学术语命名方法,化学命名法,1789年拉瓦锡在其化学概要著作中列出了第一张元素表，并把元素分为简单物质、金属物质、非金属物质和成盐土质四大类。,另外，他还以元素特征和化合物元素组成做为元素和化合物新命名标准。每种物质应该只有一个名称，单质名称应该反应其化学特征，化合物名称应能反应其化学组成，碱酸类用其所含元素命名，盐类用组合成它们酸和碱表示。,拉瓦锡一系列新思想很快为各国科学家普遍接收，从此，化学科学发展进入了新纪元。,25/26,5、构建近代化学体系,小结：,1、适应化学学科发展研究方法,2、当初化学关键反应,3、研究了化学反应所遵照基本规律,4、统一了化学术语命名方法,新化学基本要素已经具备,近代化学体系创建：初等化学概论,26/26,