科学前沿与哲学第3讲

《科学前沿与哲学第3讲》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3讲探究宇宙与生命之谜的新征程一、化学的发展与分子生物学从某种意义上来说，炼金术构成了近代化学的起源。英国科学家波义耳（1627-1691）把元素定义为在化学反应中不能继续分解的要素，冲破了炼金术的“火，气，水，土”的四元素论。这是化学中的哥白尼革命。道尔顿：化学原子论1803年，英国化学家道尔顿（1766-1844）将希腊思辨的原子论改造成了化学原子论。1.化学元素是由非常微小的、不可再分的物质粒子即原子组成。2.原子是不可改变的。3.化合物是由分子组成，而分子是由几种原子化合而成，是化合物的最小粒子。4.同一元素的所有原子均相同，

2、不同元素的原子不同，主要表现在重量的不同。5.只有以整数比例的元素的原子相结合时，才会发生化合。6.在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会创生或消失。原子论：化学中的开普勒式突破1808年，道尔顿出版《化学哲学的新体系》。戴维说，道尔顿在化学中的贡献，犹如开普勒在天文学中的贡献，因为他把零碎的化学知识系统化了。气体化合体积定律1808年，法国的盖-吕萨克（1778-1850）提出，各种气体的在彼此起化学作用时常以简单的体积比相结合。这使他猜想，相同体积的不同气体所含原子数目可能都相同。他原以为这是对道尔顿原子论的支持，没想到，道尔顿坚

3、决反对这一设想。在道尔顿看来，不同元素的原子大小并不相同，同体积的不同气体的原子数不可能相等。水：H2O？比如，根据盖-吕萨克定律，2升氢同1升氧化合，产生2升水蒸气。在道尔顿看来，这就意味着2个水粒子是由2个氢原子与1个氧原子组成的，那1个水粒子就是由1个氢原子与半个氧原子组成的了，显然参加反应的不可能是半个原子。分子学说1811年，意大利的阿伏伽德罗（1776~1856）提出了分子学说，能够很好地覆盖盖-吕萨克定律。他认为，在同温同压下，气体元素及化合物或混合物在相同体积中包含相同数目的分子。原子是参加化学反应的最小质点，而分子是游

4、离状态下单质或化合物能独立存在的最小质点。分子是具有一定特性的物质的最小组成单位。分子由原子组成。单质的分子由相同元素的原子组成，化合物的分子由不同元素的原子组成。比如，2升氢同1升氧生成2升水蒸气，是2分子氢同1分子氧化合生成2分子水，1个水分子由1个氢分子与半个氧分子构成。阿伏加德罗化学元素的关系1789年，拉瓦锡列出了一张33个元素的元素表，把元素分为四类：能氧化和成酸的简单非金属物质，能氧化和成酸的简单金属物质，气态的简单物质，能成盐的简单土质。19世纪初，贝齐里乌斯从他的电化学观点出发，把元素分为负电性、正电性和过渡元素三类，

5、科学地改造了中世纪的“亲和力”思想。1815年，英国的普劳特（1785~1850）发现，若以氢的原子量作为一个单位，那所有元素的原子量恰为氢原子量的整数倍。由此他提出一切元素都是由氢原子组成的假说。但是，后来人们发现氯的原子量是35.45，所以这个假说未被人接受。化学元素表的先驱1829年，德国的德柏莱纳把15种元素分为5组：LiNaKCaSrBaPAsSbSSeTeClBrI每一组的三个元素相似，中间元素的原子量等于前后两元素原子量的平均值。1864年，德国的迈耶尔认为元素的性质是其原子量的函数，提出了包括29个元素的元素表。1866

6、年，英国的纽朗兹提出了“八音律”。他按原子量增加的次序来排列元素，发现第八个元素同第一个元素的性质相似，好象音乐里八音度的第八个音符一样。门捷列夫（1834-1907）1869年，俄国化学家门捷列夫发表了他关于元素周期性质的研究，提出了元素性质与其原子量之间存在着周期性变化的规律，并给出了第一张元素周期表。在《元素性质与原子量的关系》一文中提出了两个观点：1.元素按照原子量的大小排列后，呈现出明显的周期性；2.原子量的大小决定元素的特征。另外，原子价的大小会出现周期性。元素周期表核外电子排布和元素周期系预言新元素：经典化学革命的牛顿式综

7、合门捷列夫根据元素周期表预言了11种未知元素，后来陆续得到证实。他预言在铝与铟之间的空位是未知元素亚铝的位置，它的相对原子质量是68，密度5.9~6。1875年，法国的勒科克-布瓦保德朗在比利牛斯锌矿中发现了镓，计算其密度为4.7。门捷列夫指出其错误，后来反复计算，果然是5.9~6。1886年，瑞典的温克勒发现了Ge，正是门捷列夫预言的亚硅。门捷列夫对所预言的9种元素的原子量作了修改，到1940年都被证明是正确的。而且量子力学通过对电子轨道能级的研究，成功地解释了元素周期律，这是揭开微观世界美妙旋律的先声。基尔霍夫定律基尔霍夫让阳光通过

8、燃烧的金属火焰发现了暗线，而他的朋友本生发现金属得到的是明线，这意味着：太阳内部温度很高，发出连续光谱，太阳外围温度较低，这其中有什么元素，就会把连续光谱中相应的谱线吸收掉，产生吸收线。1859年，基尔霍夫