化学的形成和发展课件

1、第三章化学的形成和发展 /music/c.asp?w=%C8%FD%B9%FA%D1%DD%D2%E5%C6%AC%CD%B7%C7%FA&t=2滚滚长江东逝水 (三国演义片头曲) 演唱：杨洪基 / 词：杨慎 / 作曲：谷建芬 滚滚长江东逝水浪花淘尽英雄是非成败转头空青山依旧在几度夕阳红白发渔樵江楮上惯看秋月春风一壶浊酒喜相逢古今多少事都付笑谈中 /m?gate=1&ct=134217728&tn=baidumt,三国演义片尾曲%20%20历史的天空&word=mp3,/stu/0512/29tanjiu/sg/songs/mZumqKSosJeknaw0.mp3,%C8%FD%B9%FA%D

2、1%DD%D2%E5%C6%AC%CE%B2%C7%FA&si=%C8%FD%B9%FA%D1%DD%D2%E5%C6%AC%CE%B2%C7%FA;%C3%AB%B0%A2%C3%F4;0;6026&lm=16777216历史的天空 (三国演义片尾曲)演唱：毛阿敏 / 词：王建 / 作曲：谷建芬 暗淡了刀光剑影远去了鼓角铮鸣眼前飞扬着一个个鲜活的面容湮没了黄尘古道荒芜了烽火边城荒芜了烽火边城岁月啊你带不走那一串串熟悉的姓名兴亡谁人定啊盛衰岂无凭啊一页风云散啊变幻了时空变幻了时空聚散皆是缘哪离合总关情啊担当生前事啊何计身后评 长江有意化作泪长江有情起歌声历史的天空闪烁几颗星人间一股英雄气 第三

3、章化学的形成和发展第一节：化学科学的形成及氧化说的建立第二节：化学基本定律的建立及道尔顿原子学说 第三节：分子学说的建立与早期原子量的测定 第四节：有机化学发展历程简介 第五节：无机化学的系统化 第六节：十九世纪化学工业的兴起和繁荣 第七节：物理化学的形成 4第一节：化学科学的形成及氧化说的建立 11波义耳化学元素概念的建立 12化学燃素说的建立 1. 3舍勒和普里斯特里发现氧气的制法 14拉瓦锡氧化学说的建立 11波义耳化学元素概念的建立波义耳简介 波义耳的学术成就 波义耳研究化学的科学方法 波义耳简介波义耳（R.Boyle，16271691）英国人，是17世纪最有成就的化学家和近代化学的奠

4、基人。1627年1月25日生于爱尔兰，出身贵族。波义尔生平精彩回顾自小受到良好的教育。他阅读过大量英文、法文、拉丁文的化学著作和其它科学书籍。 1644年建立了家庭实验室。 波义耳写了一部不朽的名著怀疑派化学家。 波义耳还是一位善于演讲的哲学家。他是英国皇家学会的栋梁，是一位多产的科学家和哲学家。1691年，这位被恩格斯誉为“把化学确立为科学”的科学家在伦敦因病逝世，终年64岁。 波义耳的学术成就一、正确地指出了研究化学的目的 研究化学的目的不是醉心于炼金术和医药，而是在于认识物质的本性。为此就需要进行专门的实验，收集所观察到的事实，使化学从炼金术和医药学中解放出来，发展成为一门专为探索自然界

5、本质的科学。 二、第一个科学的元素定义 “我指的元素应当是某些不同任何其他物质所构成的原始的和简单的物质或完全纯净的物质”，“是具有一定确定的、实在的、可觉察到的实物，他们应是同一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物。”这是世界上第一个科学的元素定义。 三、发展了古代的微粒说 波义耳研究化学的科学方法一、把科学实验作为研究化学的基本方法 二、重视对实验的理论分析 三、重视假设的研究方法 思考：回顾我们的学习方法。一、把科学实验作为研究化学的基本方法 不能停留在对自然界作偶然的观察而要主动地向自然进攻。要作系统的而且往往是人为的调整自然界，调整物理世界，以使在非常不同的条件下观察它，也就是，通

6、过有目的的实验去观察自然现象。实验和观察的方法是形成科学思想的基础，化学必须依靠实验来确定自己的基本定律。 波义耳把比较严密的实验方法引入化学研究，为使化学成为一门实验科学打下基础。比亚里士多德学派更经常地留心考究经验；不要满足于自然界自然地产生的现象，当人们需要找出经验时，他们渴望通过有目的地装备起来的试验去扩大他们的经验。”可见波义耳不仅要求科学工作者要注意实验，而且要主动地实验，从实验中总结经验。 一、把科学实验作为研究化学的基本方法波义耳明确指出：“化学，为了完成其光荣而庄严的使命，就不能认为目前为止的研究方法是正确的。是必须抛弃古代传统的思辨方法”，只有这样，化学才能象“已经觉醒了的

7、天文学、物理学那样，立足于严密的实验基础之上。”他勉励科学工作者说：“人之所以能效力于世界者，莫过于勤在实验上做功夫。”这也是波义耳取得成功的重要科学方法，也是学习科学的重要科学方法。 二、重视对实验的理论分析波义耳认为实验材料毫无疑问是非常重要的，因为没有材料的理论是没有根据的，也就是虚伪的理论。但是他也不相信科学原理、定律或规律是从实验材料中现成地得出来的。他认为实验材料是理论家用来进行思维加工的，用这些材料作研究的依据从中提出科学的见解，去对历史上发生的事件或现象作出因果性的解释。可见，波义耳重视实验，并没有忽视理论思维。 不仅重视以实验为基础的归纳法，而且也注意用笛卡儿的演绎法。对实验

8、进行理论分析，使实验和理论、归纳法和演绎法的关系能够有正确的理解。 重视汇集浩瀚的自然科学史料，搜集繁多的化学实验材料。他亲笔记载了许多有关物质的流动性、坚硬度、多孔性、颜色、凝聚、火焰、空气、液体、呼吸、人体血液、金属等实验材料。但搜集这些材料的目的，不是想机械地从中归纳出科学原理和定律，而是把它们作为理论家分析研究的原材料。所以 ，波义耳是把实验和理论结合起来研究的 ，这就发展了培根提出来的实验方法论。 三、重视假设的研究方法“恐怕很少有人比得上我对实验怀着深挚的爱和重视了，然而对我来说，如果有人提出某个有创造力的概念那么，我就会比他向我透露某个精巧的实验更加感激他。” 波义耳既重视实验又

9、重视假设的作用。他认为科学家孜孜不倦地进行科学实验，但却不要过早提出科学原理或公理，可以在提出原理或公理之前先提出猜测性的假设。看看所提出的假设是不是具有解释问题的能力，即使这样慎之又慎也还会有错误，但可以从错误中获得教益。之所以需要这样谨慎地对等科学，因为人们对待问题常常会被表面现象所迷惑，看不见事物的内在本质。假设有时可能不正确，只有对现象作出比较深刻的分析，才能确定假设是否具有真正的价值。 12化学燃素说的建立随着火焰的升腾，什么东西被带走了。 1723年，德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔出版了教科书化学基础。 化学基础是燃素说的代表作 。燃烧是分解过程：可燃物=灰烬+燃素金属=锻灰

10、+燃素 空气是带走燃素的必需媒介物。燃素和空气结合，充塞于天地之间。植物从空气中吸收燃素，动物又从植物中获得燃素。所以动植物易燃。 富含燃素的硫磺和白磷燃烧时，燃素逸去，变成了硫酸和磷酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮，磷酸（当时指P2O5）与木炭密闭加热，便会重新夺得燃素生成硫磺和白磷。而金属和酸反应时，金属失去燃素生成氢气，氢气极富燃素。铁、锌等金属溶于胆矾（CuSO45H2O）溶液置换出铜，是燃素转移到铜中的结果。 评价燃素说燃素说尽管错误，但它把大量的化学事实统一在一个概念之下，解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间，化学家为了解释各种现象，做了大量的实验，积累了丰富的感性材料

11、。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程，化学反应中物质守恒，这些观点奠定了近、现代化学思维的基础。我们现在学习的置换反应，是物质间相互交换成分的过程；氧化还原反应是电子得失的过程；而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其它原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说多么相似。 1.3舍勒和普里斯特里发现氧气的制法 舍勒生平小介绍发现氧气普里斯特里生平简介舍勒生平科学实践令后人尊敬的瑞典化学家舍勒的职业是药剂师 对于当时能见到的化学书籍里的实验，他都重做一遍。他所做的大量艰苦的实验，使他合成了许多新化合物，例如氧气、氯气、焦酒石酸、锰酸盐、高锰酸盐、尿酸、

12、硫化氢、升汞（氯化汞）、钼酸、乳酸、乙醚等等，他研究了不少物质的性质和成分，发现了白钨矿等。至今还在使用的绿色颜料舍勒绿（Scheeles green）,就是舍勒发明的亚砷酸氢铜（CuHAsO3）。舍勒与当时不少化学家的通信引人注目。通信中有十分宝贵的想法和实验过程，起到了互相交流和启发的作用。法国化学家拉瓦锡对舍勒十分推崇，使得舍勒在法国的声誉比在瑞典国内还高。 在舍勒与大学教师甘恩的通信中，人们发现，由于舍勒发现了骨灰里有磷，启发甘恩后来证明了骨头里面含有磷。在这之前，人们只知道尿里有磷。 1775年2月4日，33岁的舍勒当选为瑞典科学院院士。这时店主人已经去世，舍勒继承了药店，在他简陋的

13、实验室里继续科学实验。由于经常彻夜工作，加上寒冷和有害气体的侵蚀，舍勒得了哮喘病。他依然不顾危险经常品尝各种物质的味道他要掌握物质各方面的性质。他品尝氢氰酸的时候，还不知道氢氰酸有剧毒。1786年5月21日，为化学的进步辛劳了一生的舍勒不幸去世，终年只有44岁。 发现氧气舍勒发现氧气的两种制法是在1773年。第一种方法是分别将KNO3、Mg（NO3）2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加热分解放出氧气：2KNO3=2KNO2+O22Mg（NO3）2 = 2MgO+4NO2+O22Ag2CO3=4Ag+2CO2+O22HgCO3=2Hg+2CO2+O22HgO=2Hg+O2第二种方法是将软锰矿（

14、MnO2）与浓硫酸共热产生氧气：2MnO2+2H2SO4（浓）= 2MnSO4+2H2O+O2 舍勒研究了氧气的性质，他发现可燃物在这种气体中燃烧更为剧烈，燃烧后这种气体便消失了，因而他把氧气叫做“火气”。 舍勒是燃素说的信奉者，他认为燃烧是空气中的“火气”与可燃物中的燃素结合的过程，火焰是“火气”与燃素相结合形成的化合物。他将他的发现和观点写成论空气和火的化学。这篇论文拖延了4年直到1777年才发表。而英国化学家普里斯特里在1774年发现氧气后，很快就发表了论文。 普里斯特生平普里斯特里一生的大部分时间是在英国的利兹作牧师，业余爱好化学。1773年他结识了著名的美国科学家兼政治家富兰克林，他

15、们后来成了经常书信往来的好朋友。普里斯特里受到好朋友多方的启发和鼓励。他在化学、电学、自然哲学、神学四个方面都有很多著述。1774年普里斯特里到欧洲大陆参观旅行。在巴黎，他与拉瓦锡交换了好多化学方面的看法。正直的普里斯特里同情法国大革命，曾在英国公开做了几次演讲。英国一批反对法国大革命的人烧毁了他的住宅和实验室。普里斯特里于1794年他六十一岁的时候不得已移居美国，在宾夕法尼亚大学任化学教授。美国化学会认为他是美国最早研究化学的学者之一。他住过的房子现在已建成纪念馆，以他的名字命名的普里斯特里奖章已成为美国化学界的最高荣誉。 14拉瓦锡氧化学说的建立141拉瓦锡和他的天平 142拉瓦锡制得氧气

16、之后143开创化学发展新纪元的拉瓦锡(自学) 拉瓦锡生平精彩瞬间从律师到化学家从质量不灭到磷的发现“反燃素化学” 路灯的发明科学院院士走上政治旅途财富和政治斗争的牺牲者物质不灭拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细测定了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。从此，他的老师鲁伊勒就开始使用“结晶水”这个名词了。这次成功使拉瓦锡开始经常使用天平，并总结出了质量守恒定律。质量守恒定律成为他的信念，成为他进行定量实验、思维和计算的基础。例如他曾经应用这一思想，把糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式：葡萄糖 = 碳酸（CO2）+ 酒

17、精这正是现代化学方程式的雏形。用等号而不用箭头表示变化过程，表明了他守恒的思想。 发现磷1772年秋天，拉瓦锡照习惯称量了一定质量的白磷使之燃烧，冷却后又称量了燃烧产物P2O5的质量，发现质量增加了！他又燃烧硫磺，同样发现燃烧产物的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。他于是又做了更细致的实验：将白磷放在水银面上，扣上一个钟罩，钟罩里留有一部分空气。加热水银到40时白磷就迅速燃烧，之后水银面上升。拉瓦锡描述道：“这表明部分空气被消耗，剩下的空气不能使白磷燃烧，并可使燃烧着的蜡烛熄灭；1盎司的白磷大约可得到2.7盎司的白色粉末（P2O5，应该是2.3盎司）。增加的重量和所消

18、耗的1/5容积的空气重量接近相同。” 反燃素说燃素说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质量轻。而拉瓦锡实验的结果却是截然相反。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。 1774年，拉瓦锡做了焙烧锡和铅的实验。拉瓦锡进一步想，如果设法从金属锻灰中直接分离出空气来，就更能说明问题。他曾经试图分解铁锻灰（即铁锈），但实验没有成功。 拉瓦锡制得氧气之后到了这年的10月，普里斯特里访问巴黎。在欢迎宴会上他谈到“从红色沉淀（HgO）和铅丹（Pb3O4）可得到脱燃素气”。对于正在无奈中的拉瓦锡来说，这条信息是很直接的启发。11月，拉瓦锡加热红色的汞灰制得了氧气。在舍勒

19、的启发下，拉瓦锡甚至制造了火车头大小的加热装置，其中心是聚光镜。平台下面是六个大轮子，以便跟着太阳随时转动。1775年，拉瓦锡的实验中心已从分解金属锻灰转移到了对氧气的研究。 与此同时，拉瓦锡还用动物实验，研究了呼吸作用，认为“是氧气在动物体内与碳化合，生成二氧化碳的同时放出热来。这和在实验室中燃烧有机物的情况完全一样。 空气中既然含有1/4的氧气(数据来自原文），就应该含有其余的气体，拉瓦锡将它称为“碳气”。 批判燃素说1777年，拉瓦锡明确地讥讽和批判了燃素说：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的，有时又没有重量；有时它是

20、自由之火，有时又说它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔，有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫，每时每刻都在改变它的面貌。”这年的9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的燃烧概论，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。 燃烧概论的意义化学自此切断了与古代炼丹术的联系，揭掉了神秘和臆测的面纱，代之以科学的实验和定量的研究。化学进入了定量化学（即近代化学）时期。所以我们说拉瓦锡是近代化学的奠基者。 舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气，但由于他们思维不够广阔，更多地只是关心具体物质的性质，没有能冲破燃素说的束缚。

21、与真理擦肩而过是很遗憾的。 物质观元素说拉瓦锡对化学的另一大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说，辨证地阐述了建立在科学实验基础上的化学元素的概念：“如果元素表示构成物质的最简单组分，那么目前我们可能难以判断什么是元素；如果相反，我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来，那么，我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质，对我们来说，就算是元素了。” 勤奋与身兼数职拉瓦锡十分勤奋，每天六点起床，从六点到八点进行实验研究，八点到下午七点从事火药局长或法国科学院院士的工作，七点到晚上十点，又专心从事他的科学研究。星期天不休息，专门进行一整天的实验工作。 巨星的陨落1789年法国大

22、革命爆发，三年后拉瓦锡被解除了火药局长的职务。1793年11月，国民议会下令逮捕旧王朝的包税官。拉瓦锡由于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的科学争论，心存嫉恨，便诬陷拉瓦锡与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日把他送上了断头台。对此，当时科学界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。” 第二节：化学基本定律的建立及道尔顿原子学说 21质量守恒定律与当量定律的建立22定比定律的确立23倍比定律与道尔顿原子学说24化学元素符号、名称、化学式21质量守恒定律与当量定律的建立

23、俄国著名化学家罗蒙诺索夫首先提出了：参加反映的全部物质的质量，常等于全部反应产物的重量。1774年，拉瓦锡用精确的定量实验研究了氧化汞的分解和合成中各物质量的变化关系。1912年，英国化学家曼莱（Manley）作了精确度很高的试验，其试验表明：倘若质量因反应而改变，这个改变将小于一千万分之一。意义：质量守恒定律的建立具有重大的科学意义和哲学意义。它是自然界最基本的定律之一，与能量守恒和转化定律具有同等的重要性。 当量守恒定律的提出一些化学家为了确定物质的亲和力大小，有的根据物质的反应能力，有的主要考虑酸碱中和能力，编制了一个又一个的各种物质的亲和力表。1766年，凯文迪许发现，用不同的碱中和同

24、一重量的某种酸，需要的重量不同，他把碱的这一重量称为 。德国化学家李希特通过大量的酸碱中和反应的测定，于1791年指出：因为元素的性质总是保持不变的，因此发生化合时，一定量的一种元素总是需要确定量的另一种元素，这种性质也是不变的。他提出了第一章当量表。当量当量定律的确定1802年，法国化学家费歇尔整整领悟了当量定律的含义，改进了李希特的当量表，涉它能深刻地体现出当量的意义。由此，当量定律很快得到了普遍的重视。22定比定律的确立明确提出定比定律的是法国化学家普罗斯，它是一位杰出的分析化学家。1799年，普罗斯发现天然碳酸铜和人造碳酸铜的组成成分完全一样，由此他指出“化合物生成时，又一只不可见的手

25、掌握着天平，化合物就是造物主制定了固定比例的物质。”1808年，几乎所有的化学家都承认了定比定律。19世纪中叶，贝采里乌斯根据精确的分析，证明此定律只有很小的偏差；1860年，比利时分析化学家斯达进行了及精密的试验，判定定比定律是极其准确的。定比定律的确立，对化学的发展具有重大的意义。他为近代原子学说的建立奠定了科学的基础，并提供了大量的实验材料。同时对当时的化学研究方向起了支配和定向作用。 23倍比定律与道尔顿原子学说道尔顿简介 倍比定律原子学说的确立 道尔顿简介道尔顿（J.Dalton，17661844）英国科学家。近代原子学说的奠基人。道尔顿与法拉第、布朗、歌德等同属一个时代。他从15岁

26、起就开始了边教课、边自学、边研究、边写作的道路。他的科学启 蒙 老师是一位双目失明的学者。 道尔顿的第一部科学著作是气象观测论文集。他曾经连续亲自记录气象数据达56年之久，全部观测记录超过22万条。 道尔顿一生勤奋、坚韧，他患有色盲症，但却从不妥协，而且把色盲症作为自己的一个研究课题。 。道尔顿一生著书50多部，其中最重要的是化学哲学新体系（中国科学院藏有此书）。为了纪念他，英国曼彻斯特大学于1853年设立了道尔顿奖学金。 倍比定律在化學上，倍比定律（Law of multiple proportions）和定比定律同為化學計量學的基本定律。倍比定律由英國化學家约翰道尔顿提出，故又名道爾頓定律

27、。 倍比定律內容：若兩元素可以生成兩種或兩種以上的化合物時，在這些化合物中，一元素的質量固定，則另一元素的質量成簡單整數比。 此定律說明了同一元素在不同的結合形式有兩種以上的化合量。舉例而言：一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）同是碳的氧化物。100克的碳和133克的氧反應以生成一氧化碳，和266克氧反應以生成二氧化碳。因此，可以和100克反應生成此二種碳氧化物的氧，其質量比是1:2（133:266），為簡單整數比。 道尔顿於1803年首次提出他觀察到的這個現象。在此之前幾年，法國化學家普勞斯特先提出了定比定律，指出元素由一定比例構成特定化合物。道尔顿以此為基礎提出倍比定律。這對於他之後提出的

28、原子論有深遠的影響，並且奠定了後世使用化學式的基礎。 原子学说的确立 最早尝试解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌（约公元前1140年），他认为：“易有太极，易生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”以阴阳八卦来解释物质的组成。 约公元前1400年，西方的自然哲学提出了物质结构的思想。 在化学发展的历史上，是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出：“元素是构成物质的基本，它可以与其他元素相结合，形成化合物。但是，如果把元素从化合物中分离出来以后，它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。” 1803年，英国化学家道尔顿创立的原子学说进一步解答了这个问题。原子学说的主要内容有三点：1.一切

29、元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成，这种微粒称为原子；2.同一种元素的原子的性质和质量都相同，不同元素的原子的性质和质量不同；3.一定数目的两种不同元素化合以后，便形成化合物。 原子学说的意义原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿伏加德罗又于1811年提出了分子学说，进一步补充和发展了道尔顿的原子学说。他认为，许多物质往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在，例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子，而化合物实际上都是分子。从此以后，化学由宏观进入到微观的层次，使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。 24化学元素符号、名称、化学式现代化学符号体系的奠基人是瑞典化学家贝采

30、里乌斯。他于1848年正式发表了论化学符号以及使用这些符号表示化学比例的方法一文，提出用元素的拉丁文名称开头的字母表示元素及该元素的相对原子量，用元素符号的组合作为化合物的符号。他所提出的元素符号体系延用至今。 第三节：分子学说的建立与早期原子量的测定 31化学领域中的探险者盖吕萨克(气体简比定律) 32阿佛加德罗分子假说及电化二元论33早期原子量的测定工作（道尔顿）31化学领域中的探险者盖吕萨克(气体简比定律) 法国的物理学、化学家盖吕萨克（Gay-Lussac,J.L.1778-1850），生于法国利摩日地区的圣雷奥纳尔镇。他的父亲是当时的检察官，家境比较富裕。盖吕萨克在家乡受初等教育后，

31、就进入巴黎工业学校学习。他热爱化学专业和实验技术，深得该校著名化学家贝托雷（Berthollet,C.L.1748-1822）的赏识。年毕业后，当贝托雷的助手。当时贝托雷正在同化学家普罗斯（Proust,J.L.1754-1826）争论有关定比定律问题。定比定律是普罗斯年提出来的，他认为，“两种或两种以上的元素相互化合成某一化合物时，其重量之比例是天然一定的，人力不能增减”。贝托雷对此结论坚决反对，要求盖吕萨克作实验论证自己的观点。盖吕萨克经过反复实验和分析研究，所记录的事实和所得的结论都证明贝托雷的反对是错误的。 友谊1盖吕萨克同法国物理学家彼欧（Boit,J.B.1774-1862）两人是

32、青年科学家又是好朋友。他们经常在一起研究大气现象和地磁现象，讨论新的想法和制定研究计划。他们很感兴趣的是：人怎样上升到空中研究高空大气层和测定地球的磁场强度。 友谊2洪得堡年月两位青年科学家动身前往南方考察。他们每行公里后，就停下来，搭起小帐篷开始工作，就这样边前进边研究到达了意大利的最南端。秋天来到时考察团出发去北方，经过奥地利到波罗地海。第二年，盖吕萨克同洪堡德回到了柏林。他们研究空气的成分，往空气中掺入氢气，将混合气体点燃，氧气和氢气化合成水而剩下了氮气。盖吕萨克发现氢气与氧化合时，氧气的体积总是氢气体积的一半。 在年，盖吕萨克综合各种实验结果，做了这样的结论：“各种气体在彼此起化学作用

33、时常以简单的体积比相结合。” 气体简比定律在年，盖吕萨克综合各种实验结果，做了这样的结论：“各种气体在彼此起化学作用时常以简单的体积比相结合。”他还进一步明确指出：不但气体的化合反应是以简单的体积比相作用，而且在化合后，气体体积的改变（收缩或膨胀）也与发生反应的气体体积有简单的关系。如体积的一氧化碳与体积的氧作用，生成体积的碳酸气，收缩体积；体积的氧与碳化合，生成体积的一氧化碳，膨胀体积；体积的氧与硫反应，生成体积的亚硫酸气，体积无变化。32阿佛加德罗分子假说及电化二元论自学问题：“阿佛加德罗分子假说”如何表述？它的提出有何意义？“电化二元论”如何表述？它的提出有何意义？33早期原子量的测定工

34、作（道尔顿）自学作业：总结道尔顿对早期原子量的测定做了哪些工作？道尔顿的工作在化学史上有何意义？第四节：有机化学发展历程简介 41人类对有机化合物的认识 42有机经典结构理论的建立 43生物化学与人类生命 （自学）概述有机化学作为一门科学产生于19世纪初。早期的有机化合物是从动物、植物有机体中提取分离而得到的。把从动植物各种器官中分泌出来的物质，称为有机物。18世纪后期，有机化合物的分离、提纯得到较快发展。 当时人们研究有机物的目的，不是为了知道有机物的组成和结构，而是为了生活和医药上的需要。到了19世纪，由于医学、炸药、染料和石油加工业的需要，对有机化学的发展起了促进作用。 41人类对有机化

35、合物的认识411有机元素分析 412关于“生命力论”的争论 413同分异构现象的发现 有机元素分析有机物的组成？如何分析？CHOSPCl411有机元素分析18世纪后期，从生物界已得到相当多的有机化合物，对一般有机化合物有了较明确认识的是拉瓦锡，他燃烧理论用到有机化合物的元素分析上，他通过大量的实验分析发现：几乎所有植物组织中都只含有碳、氢、氧，动物组织中除这三种元素外还含有氮和磷。 1810年，盖吕萨克与泰纳的有机元素分析结果已较准确，他们的分析结果证实了拉瓦锡关于碳水化合物、有机酸及油脂类中氢氧比例的结论，对蔗糖的成分分析结果见表31。 表3-1 碳 氢 氧实际测量值% 41.36 6.39

36、 51.41理论测量值% 42.10 6.44 51.46有机元素分析1815年，盖吕萨克用氧化铜代替氯酸钾，使有机氮全部转化为氮气，使分析结果更可靠。1831年，德国著名有机化学家李比希对碳氢化合物的燃烧分析做了重大改革，采用了一套五个相串联的玻璃泡作为吸收器，内装苛性钾溶液吸收二氧化碳。在吸收器前后分别装了无水氯化钙的干燥管。李比希这套分析仪很快成为常规分析仪，一直沿用至今。 1833年，杜马首创了一种测定有机物氮元素的方法。1883年，丹麦分析化学家基耶达发明了新的定氮法，用浓硫酸硝化试样，然后加入浓碱并加热，赶出氨，用盐酸标准溶液吸收，再用标准碱溶液回滴过量的盐酸。 412关于“生命力

37、论”的争论 一、19世纪初， “生命力论” 的起因。拉瓦锡认为，有机化学是化学整体的一部分，不能因为有机化合物是从生命体中直接或间解取得就断言仅与有生命的有机体有关。1806年，瑞典化学家贝采里乌斯把物质组成元素主要是氢、氧、氮作为有机化合物的特征，认为有机物是来自生物有机体的化合物，人工合成是不可能的。因为有机化合物虽然组成元素少、组成简单，但种类和性质的多样性是很难理解的。德国化学家格伦在他的化学基础一书中把有机化合物单独归为一章，他认为有机物只存在于动植物体内，是人工不能制造的。这种不确切的说法流行了几十年。 二、“生命力论”的摒弃1824年，德国化学家维勒用人工方法合成出了尿素，经过4

38、年多的研究，1828年，发表了论尿素的人工合成，介绍了他的合成尿素的方法。 1845年，具有决定性意义的人工合成有机化合物的是德国的化学家柯尔柏，利用木炭、硫磺、氯及水为原料合成了醋酸，这是一个从单质出发实现的完全的有机合成，其过程可表示如下： C+ 2S CS2CS2 + 3Cl2 CCl4 + S2Cl2CCl2 = CCl2 + Cl2 CCl3-CCl3CCl3-CCl3 + 2H2O CCl3COOH + 3HClCCl3COOH + 2H2 CH3COOH + 3HCl随后，化学家又合成了葡萄糖、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸等一系列的有机酸。1860年，贝特罗写了合成有机化学，指出各种有

39、机化合物完全可能从碳、氢、氧、氮合成，从此，生命力论才被人们摒弃。 维勒简介1德国化学家 。1800年7月31日生于法兰克福 ，1882年9月23日卒于格丁根 。1820 年入马尔堡大学学习医学 ，1821年受L.格麦林的影响，开始对化学感兴趣，1823年获得医学博士学位后，他决定放弃医学，在斯德哥尔摩和J.J.贝采利乌斯一起工作一年。1825年维勒回国，在柏林化学和矿物学校和卡塞尔技术学校教化学 ，一直到1831 年。1836 年维勒任格丁根大学化学教授。 维勒简介2828 年维勒从无机化合物氰酸铵合成了尿素 ，第一次冲击了传统的生命力学说，这种学说认为尿素纯粹是动物的产物，是由生命力控制产

40、生的，不可能由无机物合成。他的这一项成就，被认为是推翻生命力学说的里程碑。维勒还鉴定出氰酸银 ，导致J.von李比希发现重要的同分异构现象 。1832年他和李比希共同发现了安息香基，1837年又共同发现了扁桃苷 。1848 年维勒发现氢醌 。在无机化学方面 ，维勒1828 年最早分离出元素铍并命名 。1842 年他制备了碳化钙，并证明它与水作用，放出乙炔。维勒翻译了许多贝采利乌斯的文章，自己也写了许多教科书，有无机化学平面图和有机化学平面图等。他曾和李比希合编纯粹与应用化学词典，还是当时最重要的杂志化学年鉴的编辑之一。他曾为许多科学学会的荣誉会员，获得了多种奖章和奖金。 维勒简介3维勒是一位化

41、学教育家。也为人类培育了许多化学良才，他的学生中有不少人后来成了著名的教授、工程师和化学工艺师。弗里德里希维勒，最终成为世界上赫赫有名的伟大化学家，他一生中取得了科学研究的累累硕果，但同时，他也有过重大失误。他曾因一时疏漏而失去了发现化学元素钒的机会。当时维勒正在斯德哥尔摩随贝采里乌斯从事研究工作，教授曾指定他分析墨西哥出产的黄铅矿石。在分析化验过程中，维勒曾发现过一种特殊的沉淀物，当对他认为这可能是铬的化合物、未去深究其真实面目，过后这一现象又被他的同学瑟夫斯特姆发现。后者却抓住这个现象不放，经过反复实验研究，终于发现那沉淀物是一种含有新元素的物质，这种元素就是钒。维勒得知后，在感到震惊的同

42、时，思想上也很苦闷、内疚和失望。为此，他受到了恩师贝采里乌斯及时的鼓励和教导，重新振作了起来，但这件事仍然令他终生难忘，他还常常以此为训去教育他的学生及子女。 413同分异构现象的发现 一、早期研究 1824年，维勒在合成尿素时就发现：尿素与氰酸铵的化学组成完全相同，性质截然不同。他还分析过氰酸银，所得结果为氧化银77.23，氰酸22.77。李比希分析了雷酸银，结果氧化银77.53，氰酸22.47。二者的化学成分几乎一致，但化学性质差别极大。盖吕萨克指出“这种性质上的差别应归于各种原子相互结合方式的可变性”。 1825年，法拉第从液化石油气中分离出了两种碳氢化合物，一种是苯(C6H6)，另一种

43、是丁烯(C4H8)。二、有机化学理论研究的开始19世纪30年代，化学家已充分认识到，对有机化合物来说，指出组成、写出化学式(各种元素的原子数)，并不能完整表达出是哪种物质，更不足以探讨它的生成机理。这就是有机化学理论研究的开始。三、同素异形体概念的提出 18世纪末，拉瓦锡已指出石墨和金刚石都是纯粹的碳元素构成的。1823年，米希尔里希观察到熔融的硫磺慢慢冷却时，生成的是针状单斜晶硫；将熔融的硫磺注入冷水中骤然冷却生成了弹性硫，硫磺的二硫化碳溶液蒸发后生成斜方晶硫。1841年，贝采里乌斯针对一种元素可生成不同结构类型的单质，提出了“同素异形体”的概念。 42有机经典结构理论的建立 421基团理论

44、的形成 422取代学说的形成 423类型理论的发展 424同系列概念的产生 425原子价学说的建立 426苯的化学结构 421基团理论的形成一、化学家研究有机化合物结构的原因：一是组成有机化合物的元素较少，但有机化合物的数目繁多；二是有机化合物的分子量比无机化合物大得多，道耳顿的原子结合最简原则几乎不适用于有机化学；三是同分异构现象的出现，促使人们研究原子的排布与连接方式。 二、基团理论的起源基团理论的形成起源于拉瓦锡，他研究酸的共性时，提出了这样的见解：酸都是某种酸基的氧化物。 在无机酸中，酸基是单基，由单一元素构成，例如硫、磷、碳、盐酸，有机酸的酸基是复合基，是由碳氢组成的原子基团。由于醋

45、酸、苹果酸和酒石酸的基都是由同样的元素组成而性质不同，因此基团中的碳氢比例可能不同。 三、基团理论的发展盖吕萨克对氰的研究工作发展了基团理论。18111815年，通过研究发现，作为碳氮结合体的氰基在一系列的反应中与氯、碘极为相似，氰基实际上是一个整体。他明确指出，基团就是作为整体参加反应的原子团。 三、基团理论的形成1.同分异构体现象的认同19世纪20年代，化学界公认了同分异构现象，有机化学家必须明确在有机化学反应中哪些是在反应中不发生变化的复合基团，化合物中各基团间的相互联系，最终明确化合物中各种原子的连接方式。 2.李比希的贡献1832年维勒和李必希在关于苦杏仁油的研究一文对基团论提供了新

46、的根据。他们发现，在苦杏仁油、安息香酸、安息香氯、安息香酰氰、安息香酰胺等一系列的化合物中存在着一个共同的基安息香基，安息香基在一系列的化学反应中不发生变化，安息香基就是现在的苯甲酰基(C6H5CO)。他们认为有机化合物是有一系列的基团组成，这类稳定的基，是有机化合物的基础。到1838年提出的有机基团已经很多，甲基、十六烷基、肉桂基、二甲胂基等。3.李比希德研究结论1838年，李必希对基下了如下定义：基是一系列化合物中共同的稳定的组成部分。基可以与其他简单物结合。基与某简单物结合后，此简单物可被当量的其他简单物代替。四、基团理论形成的意义基团理论在当时起到了初步统一有机化学的事实、解释了一些有

47、机化学反应、促进有机化学发展的作用。基团概念是现代官能团概念的先声。随着有机取代反应的研究，发现在一些取代反应中有些基中的原子可以被其他原子取代，基团学说发生了动摇。422取代学说的形成 一、发端二、实验研究三、理论形成一、发端蜡烛冒烟事件较系统的研究取代反应是从1833年的“蜡烛冒烟”事件开始的，在这一年的法国巴黎的一次盛大宫廷舞会上，蜡烛冒出的一股股刺鼻的烟气呛走了来宾。当时的皇帝立即责成科学顾问调查此事。这一任务交给了巴黎大学教授杜马。杜马很快查出“烟”是氯化氢气。原来所用的蜡烛是用氯气漂白的蜂蜡制成的，在漂白的过程中氯取代了蜡中的氢，每排出一体积的氢(生成氯化氢)，就生成一体积的氯。二

48、、实验研究 1834年，杜马系统地研究了氯代反应，发现松节油、醋酸、乙醇中的氢都可被等体积的氯取代生成氯乙酸、氯乙醛和氯仿，同时都产生氯化氢。 盖吕萨克用氯气处理石蜡，法拉第、维勒、李必希所观察到的事实都说明氯具有从有机物质中逐个取代氢原子的能力。杜马 将这个过程称为“取代作用”。三、理论形成1838年，杜马将干燥的氯气与醋酸在日光照射下制出了三氯乙酸，并研究了他的各种化学性质及衍生物。他在关于某些有机体的构造和关于取代学说的报告中指出“氯代醋酸是与普通的醋酸十分相似的酸，醋酸中的氢部分被氯排出和取代后，醋酸只在物理性质上发生了很小的变化，一切根本的性质则仍然未变。”大量事实证明，在有机取代反

49、应中，氯是可以取代氢的，取代学说逐步得到了普遍的承认。 423类型理论的发展 一、发端二、研究积累三、评价423类型理论的发展发端1849年，德国化学家霍夫曼对一系列胺类化合物进行了大量研究，经过与氨的比较得出了“氨型”有机化合物。1850年英国化学家威廉逊通过对醇、醚的化合物的研究，与水的组成形式类比得出“水型”化合物。1852年日拉尔又引出了“氢型”和“氯化氢型”。 423类型理论的发展研究积累1856年日拉尔把各种有机物归类形成了一个比较系统的分类系统：氢型：包括碳氢化合物、醛、酮和金属有机化合物。氯化氢型：包括有机氯化物、溴化物、碘化物、氰化物、氟化物。水型：包括醇、醚、酸、酸酐、酯和

50、硫化物。氨型：包括胺、酰胺、亚酰胺、胂、膦，即有机氮化物、砷化物、磷化物。1857年德国化学家凯库勒提出了沼气型化合物。 423类型理论的发展评价类型理论对有机化合物的系统化起到了积极的作用，对于卤代烃、醇、胺这些较简单的化合物，这种分类的方法更接近现代官能团分类，如果已知某一有机化合物属于那种类型，就可以推知其性质与制备方法。另外，把有机化合物看成是四种无机物的衍生物，有助于找出无机化合物与有机化合物之间的联系和区别，有利于对有机化合物的认识；类型理论对化合价也起到了提示作用，从化学式就很容易看出：一个氯原子和一个氢原子结合，一个氧原子和两个氢原子结合，一个氮原子和三个氢原子结合，沼气类型对

51、原子价学说的建立起到了承上启下作用。但是类型理论对于多官能团的有机化合物，不能明确地指出类型的归属。随着有机合成的发展，新化合物的种类的增加这种弱点就越明显。 424同系列概念的产生 一、概念形成18411842年期间，法国化学家日拉尔提出了一个根据经验公式来分类有机化合物的方案，1843年他再次强调对各类化合物分类中的同系列的概念，即有机化合物的每个系列都有自己的代数组成式。在同一系列中，相邻的两个化合物分子之差为CH2，任意两个化合物的分子之差为CH2的整数倍。他举出了同系列化合物的实例，其中有烷烃系列、醇系列、脂肪酸系列： 二、评价对脂肪类化合物的分类，日拉尔的分类与现代有机化学的分类已

52、经一致。同系列的概念在有机化学上非常重要。日拉尔的观点不到十年，得到了大多数化学家的承认，三十年之后得到了公认。 425原子价学说的建立 一、提出二、形成与发展三、评价一、提出原子价的概念是由英国化学家弗兰克兰在1852年论含金属的有机物新系列一文中提出来的，这是1850年他对有机金属化合物进行研究的最初结果。 二、形成与发展1凯库勒的研究2其他科学家的贡献1凯库勒的研究弗兰克兰的原子价的理论为凯库勒所发展，1858年，凯库勒提出了如下原理：“一种元素的原子或基团与另一种元素的原子相化合时，其数目由各组成部分的碱度或亲和力的大小来决定。”各种元素根据亲和力可以分成三个主要种类：1价的：例如，N

53、、Cl、Br、K；2价的：例如，O、S；3价的：例如，N、P、As；碳是四价。1859年，凯库勒把他的化合价的概念写入他的有机化学教科书，并指出：“各个原子在基团内部靠近的方法，像最简单化合物中原子结合的方法一样，都是由原子的本质化合价所决定的。” 2其他科学家的贡献1858年英国化学家库珀在他的论新的化学理论一文中提出元素的原子价是决定其化学性质的最重要的因素。有些元素(包括碳)能够具有不同的化合价。碳对氧有两种亲和力，一种是低的亲和力，如在一氧化碳中；另一种是高的亲和力，如在二氧化碳中。碳原子之间可以相连成链状。根据以上两点就可以解释所有的有机化合物。1864年，德国化学家迈尔建议以“原子

54、价”代替“原子数”或“原子亲和力单位”。至此，原子价学说基本定型。 三、评价原子价学说的建立揭示了各种元素化学性质的一个本质特征，阐明了各种元素在化合时数量上所遵循的规律，为化学元素周期律的发现提供了重要的依据。 426苯的化学结构 （自学）自学指导：1化学结构概念的提出2苯的化学结构的确定43生物化学与人类生命（自学） 自学提示：1酶的发现在生物化学发展史中的历史地位？2蛋白质研究在生物化学中的意义。3DNA双螺旋结构的发现在生物化学中的意义。第五节：无机化学的系统化 5.1化学元素大发现52化学元素周期律5.1化学元素大发现感性的直观方法：古典化学分析的方法：电解法：光谱分析法光谱仪的发明

55、和应用： 在元素周期律发现之前，化学家们发现了63种化学元素，按其发现方法，大体上可以分为以下几个阶段：感性的直观方法这个时期大约从人类懂得用或以后就逐步开始了，到炼金术时期为止。这段漫长的历史中，人类发现的元素有：金、银、铜、铁、锡、锌、汞、碳、硫等。到1669年止，共发现了四种元素：砷、锑、铋和磷。古典化学分析的方法古典化学分析是由波义耳、普里斯特立、舍勒、拉瓦锡以及后来的贝采里乌斯等人逐步创立的，这个时期从十七世纪下半夜到十九世纪初，经历了一百多年。这一是其发现了许多元素：钴、镍、锰；铂、氢、氮、氧、氯、铬、钨、铀、碲等。电解法1782年1800年间，元素发现经历了一个历史的低谷。179

56、9年伏打制成了直流电源后，1807年代为利用250对锌片和铜片组成的电对成功地电解了熔融的苛性碱得到了钾和钠。此后的四十四年间，发现了31种新的元素。光谱分析法光谱仪的发明和应用1844年钌发现之后，一直到1859年的十五年间，没有发现一种新元素，这表明仅用传统的化学分析方法和电化学方法已经显得不够了，需要改进方法，革新工具。1860年德国化学家本生和物理学家基尔霍夫合作制成了第一台光谱分析仪，开创了光谱分析的新时代。应用光谱分析，首先发现了铯和铷，紧接着又发现了铟和铊。利用光谱分析不仅发现了一大批新元素，同时还对过去已发现的元素进行了系统的验证。52化学元素周期律521化学元素周期律发现前的

57、准备工作522化学元素周期律的发现523化学元素周期律的证实及其意义521化学元素周期律发现前的准备工作拉瓦锡的研究十九世纪科学家的研究工作拉瓦锡的研究贡献：化学史上首先对化学元素进行分类研究的是拉瓦锡。在1789年出版的化学大纲中，对33种化学元素进行了分类，分为四类：气体元素：氧、氮、氢、光、热金属元素：银、锡、铜、砷、锑、铋、镍、金、钴、铁、钼、钨、锰、铂、铅、锌、汞非金属元素：硫、磷、碳、盐酸基、氟酸基、硼酸基能成盐的土质元素：石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。评价:拉瓦锡由于受时代的限制，把一些不是元素的东西都当成元素，此外把元素分为土质元素，这显然含有亚里士多德水、火、土、气四素说的思想痕迹。 十九世纪科学家的研究工作（一）德国化学家德贝莱纳研究了当时发现的54种化学元素，发现了几组元素，这些元素组，三个为一组具有相似的性质，成为“三元素组”：锂、钠、钾；钙、锶、钡；氯、溴、碘；硫、锡、碲；锰、铬、铁等。德国药物学家培顿科弗：性质相似的元素不一定只有三个；性质相似的元素的原子量之差往往是8或者8的倍数。1854年，美国化学家库克曾把化