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(二)现代化学的主要分支

现代化学通过研究电子在分子、原子中的分布和运动规律,更深刻地提示了物质的性质和化学变化,导致了一系列新兴分支学科和边缘学科的形成。主要有四个分支,它们是无机化学、有机化学、分析化学和物理化学。

(1)无机化学

 十八世纪七十年代,瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯里分别发现并制得了氧气;法国化学家锡并1774年拉瓦锡(A.L.Lavoisier)最早用天平和为研究化学的工具,提出元素概念推翻了燃素学说;1748年俄国化学家罗蒙诺索夫建立了质量守恒定律。

道尔顿于1803年提出原子学说,指出:

  化学元素由微小的不可分、不生不灭的原子组成。

  不同原子属性不同,其质量是特征性质。

  不同元素的原子以简单比例结合形成“复杂原子”,其质量为所含各原子质量之和。

1811年意大利科学家阿佛加德罗提出了分子的概念。在0℃、压强为760mmHg时,1摩尔任何气体的体积都接近于22.4升,人们由此换算出:1摩尔任何物质都含有6.02205x l023个分子,这一常数被人们命名为阿佛加德罗常数。

1869年2月,俄国化学家门捷列夫将当时已发现的63种元素列成元素周期表,并留下一些空格,预示着这些元素的性质。在元素周期表的指导下,人们“按因索骥”找出了这些元素。元素周期律的发现,把原来认为是彼此孤立的各种元素的大量知识综合起来,形成统一的体系,奠定了现代化学的基础。

  化学元素符号的首倡者为贝采里乌斯(J.J.Berzelius,1779一1848)他提出,用化学元素的拉丁文名表示元素。如果第一个字母相同,就用前两个字母加以区别。例如: Na与Ne、Ca与Cd、Au与A1……等。    

(2)有机化学

有机化学是研究有机化合物(碳氢化合物及其衍生物)的科学。

贝采里乌斯是“电化二元论”的提出者。他发现了“同分异构”现象并首先提出了“催化”概念。他首先使用“有机化学”概念并认为他的“电化二元论”对有机化合物也适用。有机化学之父当是德国的李比希(L.V.Liebig,1803-1873),他创立了有机基团理论和有机酸理论。1828年德国化学家维勒(F.Wohler,1800-1882)用蒸发氰酸铵溶液制得尿素,第一次证明有机物可用普通的无机物制得。1834年法国杜马(J.B.A.Dumas,1800-1884)建立了取代反应理论。1874年荷兰范德霍夫(J.H.Van’t Hoff,1852-1911)和勒贝尔同时分别提出碳原子的四面体构型学说。1890年德国化学家凯库勒(V.S.A.Kekule,1829-1896)提出了苯分子的结构式。

(3)分析化学

分析化学是研究物质化学组成的分析方法及有关理论。按其分析对象可分为有机分析和无机分析。按其测定原理和操作方法的不同可分为化学分析和仪器分析两大类。化学分析包括重量分析和容量分析。仪器分析包括光谱分析法、原子吸收分光光度法、分子吸收分光光度法、荧光分析法、电化学分析法及色谱分析法。

海德尔堡大学化学教授本生是(R.W.Bunsen,1811-1899)一位杰出的化学分析专家。他完成了好多种伟大的发现,发明过好多种有价值的仪器和试验装置。本生最大的发现,乃是他“发现”了基尔霍夫。本生和基尔霍夫认为,光谱分析法能够测定天体和地球上物质的化学组成,还能够用来发现地壳中含量非常少的新元素。他们首先分析了当时已知元素的光谱,给各种元素做了光谱档案。这就像人的指纹,各不相同。                   

(4)物理化学

物理化学是从化学和物理学的联系入手研究化学变化的学科。                 

化学和物理学的联系,如果把拉瓦锡时代算做第一期,本生时代列为第二期的话,那么到范德霍夫时代则可以说是第三期的开始。到第三期时,物理化学已经具备了科学体系。
    奥斯特瓦尔德和范德霍夫(J.H.Van’t Hoff,1852-1911)应该共享物理化学创建者的荣誉。1887年出版了经典式的标准教科书并创办了专业刊物《物理化学杂志》。所谓经典式的标准教科书是指奥斯特瓦尔德撰写的《化学总论教科书》,是由上、下两卷(后改订为三卷)组成的巨著,上卷是关于化学量的理论,下卷是关于亲和力的理论。这是一部系统地概括了过去的有关成果,指出了物理化学的研究方法和范围,以及将来的发展方向的标准著作。范霍夫在阿姆斯特丹建立了学派,奥斯特瓦尔德在莱比锡培养了大批专家,双方并列为这门新兴科学的两大中心,可以认为是这个时代的创举。

物理化学有四个分支。

①化学热力学: 美国吉布斯引出了化学势概念,导出了相平衡的基本定律。1888年法国化学家勒沙特列提出了化学平衡移动原理。

量子化学:主要是研究分子中有关化学键的问题,根据量子力学的基本方程——薜

谔方程,来计算分子内电子的运动规律。

③化学动力学:研究浓度、压力、温度催化剂等对反应速率的影响。

结构化学:研究晶体和其它化学物质的结构及各种化学物质的结构与性能的关系。