道尔顿与近代原子论
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近代化学之父——道尔顿新闻与传播学院 郭 超摘要:英国化学家约翰·道尔顿(John Dalton,1766-1844)有着敏锐的理论思维头脑.又具有卓越的实验才能,他在原子的研究和气象学研究等方面取得了非凡的成果。
被称为“近代化学之父”,成为近代化学的奠基人。
本文将从道尔顿的生平,科学成就等方面对他进行详细的介绍。
关键词:道尔顿近代化学原子论气体分压定律正文:“拉空,阿分,道尔原,电子汤”这样一段顺口溜至今难忘,这是我在初三化学刚刚启蒙时自己编的一段顺口溜,目的就在于记住各种物质被哪个科学家第一次提出,从而在考试中去填诸如:“空气是由______发现的”这样的题目,于是拉瓦锡之于空气,道尔顿之于原子,阿弗加德罗之于分子,汤姆生之于电子的意义令我至今难忘。
但是,在此之后似乎对于这些人也没有更多的了解,所以当我要写一篇关于道尔顿的介绍时,就需要我通过查询资料,检索信息,汇总出这样一篇介绍性文章,同时也让我对于道尔顿有了更多的了解,可以说也这也是个学习的过程。
一. 道尔顿生平道尔顿于1766年9月6日生于英国坎伯雷,1844年卒于曼彻斯特。
父亲是一位纺织工人。
当时正值第一次工业革命的初期,很多破产的农民沦为雇用工人。
道尔顿一家的生活十分困难。
道尔顿在童年根本没有读书的条件,只是勉强接受了一点点初等教育,十岁时,他就去给一个富有的教士当仆役,在教士家里他有读了一些书,积累了一些知识。
两年后,他被推举为本村小学的教师。
1781年,十五岁的道尔顿随哥哥到外地谋生。
不久后,他成为了肯达耳中学的教师。
在教学之余,他一边系统的自学科学知识,一边进行气象观察。
在这里他还结识了著名哲学家豪夫,他从豪夫那里学到了很多知识,教学水平迅速提高,四年以后,便成为了肯达耳中学的校长。
1793年,在豪夫的推荐下,道尔顿又受聘于曼彻斯特的一所新学院。
在这里他出版了自己的第一本科学著作——《气象观察与研究》。
第二年,他在罗伯特·欧文的推荐下成为曼彻斯特文学哲学会的会员。
道尔顿与近代原子论道尔顿与近代科学原子论摘要通过对近代科学原子论产生的考察,分析了道尔顿原子学说与以往哲学原子论的重大区别,探讨了道尔顿创立原子学说的思想和研究方法,阐明了科学的认识论和方法论对科学研究的重要指导作关键词道尔顿近代科学原子论区别科学思想研究方法正文原子是化学科学中最基本的概念,原子学说则是建构整个化学大厦的理论基石。
现代著名化学家鲍林说过t 在所有化学理论中,最为主要的就是原子学说,恩格斯也对近代科学原子论的创立给以高度评价,认为原子论是能给整个科学创造一个中心并给研究工作打下牢固基础的发现。
因此可以说,原子论在人类探索自然界奥秘的历史长河中构成了化学发展的主旋律,规定和指导着化学理论的基本走向和发展。
本文试图通过对近代原子学说创立过程的历史考察,阐明近代科学原子论产生的历史条件,探讨它与以往原子学说的本质区别,分析道尔顿的科学思想和研究方法上的特点,展示人类自然观和思维方式的变革,探讨科学认识发生和发展的基本规律,以期从中得到某些启示和教益。
1 近代科学原子论创立的历史背景任何科学理论的产生都不是偶然的,总有一定的时代背景和认识论的根源,是人类科学认识发展到一定阶段的必然产物。
追溯化学发展的历史,近代科学原子论的创立有以下几个方面为它作铺垫。
1.1 定量分析方法的广泛采用和一些化学经验定律的建立l8世纪末至l9世纪初,化学开始由以搜集材料为特征的经验描述阶段,逐步过渡到以整理材料、寻找事物的内在联系为特征的理论概括阶段。
由拉瓦锡掀起的化学革命不仅建立了化学理论的新秩序,而且在研究方法上给化学的发展注入了新的活力。
特别是定量方法的广臣采用,使化学家们搞清了许多物质的组成及化学变化中各物质量的关系1789年,拉瓦锡首先用精确定量的实验证明了质量守恒定律,它作为自然界的一条最基本的规律,成为人们从事化学研究的基本依据;1791年,里希特根据大量定量实验发现了酸碱反应的当量关系;1802年,费歇尔在里希特工作的基础上进一步明确阐述了当量定律;1799年,昔罗斯特根据一系列化学定量分析提出了定量组成定律,大大促进了人们对物质组成的认识;1803年,道尔道在思考原子学说的过程中,根据自己的实验归纳,推导出了倍比定律这些化学基本定律都是从实验中归纳总结出来的经验规律,它促使化学家进一步思考;为什么化合物在生成时,各物质之间存在着如此严格的定量关系?为什么反应前后的质量总是保持不变呢?为什么同种化合物的组成总是固定不变?是否有一些不变的看不见的质点在化学反应中操纵着这些规律?由实验中提出的一系列的问题要求化学家给予理论上的解释,正是这些化学经验定律的建立,成为化学理论产生和发展的必要前提,为科学原子论的产生奠定了牢固的实验基础1.2 古代原子论的广泛传播关于物质的组成和结构问题是一个古老的话题.很早就引起了哲学家们的广泛关注。
道尔顿的“原子论”与现代“原子—分子理论”的比较研究【摘要】本文从两个理论提出的时代背景、研究方法,缺陷性以及进步性、对化学发展历史的贡献、对未来化学原子论发展的作用及畅想等方面进行了的比较研究,揭示了道尔顿的“原子论”与现代“原子-分子理论”的差别与联系,阐述原子论发展的过程及对化学发展突出贡献。
【关键词】原子论;原子分子论;比较一.时代背景比较19世纪化学发展迅速,法国哲学家伽桑狄受古希腊原子学说的影响,强调原子的大小和形状的原子论及机械哲学。
波义耳有机械论宇宙观,认为物质和运动是宇宙的基本质料。
通过大量化学实验,他深信万物是复杂的,不能用亚里士多德的“四元素”或医药化学家的“三元素”全部概括,自然界一定存在许多元素,结合生成各种复杂的物质,通过适当的分解方法,最后都变成元素。
波义耳明确阐述科学的元素概念,虽有局限性,但与之前元素说完全区别开来,一扫化学研究中的神秘主义,为近代化学的发展指明方向。
波义耳指出,实验和观察方法是形成科学思维的基础,化学应当阐明化学过程和物质结构,必须依靠实验来确定基本规律,他把严密的实验引入化学研究,使化学成为一门实验科学打下基础。
随后拉瓦锡确定了质量守恒定律,使化学从定性研究方法和观点向定量研究发展。
化学家们以弄清物质的组成及化学变化中反应物生成物之间量的关系为目的,将化学与数学方法结合,由此建立了一系列基本的化学定律,如当量定律、定比定律等。
进一步揭示这些定律之间的内在联系。
约翰.道尔顿研究的最值一提的是关于气体方面研究所得到的理论以及引发的一系列关于原子的理论。
做气体实验时遇到了难以用当时已有的理论或者规律解决的问题。
首先采用物理方法解释,解释不了混合气体研究内容呈现的规律和结论。
其次运用古代原子论也无法解释。
在大量实验事实基础上,大胆地猜想并且提出了轰动全世界的“道尔顿原子论”,震撼整个化学界,给化学界开创了新纪元,至今被奉为经典。
随着科学家们研究工作的开展,道尔顿原子论的缺陷日渐凸显,传播越发困难。
近代原子学说的奠基人:约翰·道尔顿臆测性的哲学原子说虽早在两千多年前就产生了,可是真正使原子学说成为科学理论的,却是在19世纪初,英国科学家道尔顿通过实验,经过严格的逻辑推导建立起来的。
1766年9月6日,约翰·道尔顿出生在英国西北部的一个农村。
父亲由于收入微薄,又有子女6人,家庭经济状况很是拮据。
道尔顿在农村小学里读了几年书,从12岁开始,他就办私塾教书、种田,以帮助家庭。
1781年,道尔顿15岁,他应表兄之邀到附近一个城市的寄宿学校担任助理教员。
从此,他离开了故乡,走上了边教课、边自学、边研究、边写作的道路。
他在这条道路上走了六十多年,直到1844年去世为止。
在担任助理教员期间,道尔顿努力自修拉丁文、希腊文、法文、数学和相当于后来的理化及生物学的“自然哲学”。
幸运的是他在学校附近结交的一位双目失明的学者豪夫,传授给他很多拉丁文、希腊文知识和科学知识。
道尔顿在这位盲学者的辅导与鼓励之下,开始对自然界进行观察,搜集动物、植物标本,特别是每天详细地记录气候变化。
为了获得气象方面的数据,只要有可能,他就到山区、林区和湖沼地带去旅行。
他连续亲自记录气象数据达56年之久,全部观测记录超过20万款目。
气象学在18世纪后期还是一门很薄弱的科学,很少有人进行这方面的研究工作。
1793年,道尔顿出版了他的第一部科学著作,书名《气象观测论文集》,初步总结了他的观测结果,对气象学的发展,起了一定的启蒙作用。
从此,这位青年教师引起了科学界的注意与重视,这时他才27岁。
就在这一年,由于这部论文集的出版,加上那位盲学者的推荐,道尔顿被曼彻斯特一所专科学校聘去担任讲师,讲授数学和自然科学。
从18世纪起,曼彻斯特就是英国的纺织业中心,交通便利,文化发达。
对道尔顿来说,在这里容易接触到科学新知识,加速了他在科学上的成长。
他经常利用公共图书馆,借出各种图书,阅读到深夜。
他在一封写给故乡亲友的信中,叙述自学的概况时说:“我的座右铭是:午夜方眠,黎明即起。
化学教材英国化学家道尔顿提出原子论
道尔顿是英国著名的化学家和物理学家,他于1808年提出了原
子论,这个理论对于现代化学的发展起到了至关重要的作用。
道尔顿认为,所有物质都是由微小的原子组成的,每种元素都有独特的原子结构。
他提出了一系列假设,包括原子是不可分割的、相同元素的原子是相似的、化合物的原子比可以用整数比例来表示等等。
这些假设为后来的化学研究提供了重要的方向和思路。
原子论的提出对化学知识体系的发展产生了深远的影响,它为化学家们提供了一个理论框架,使得他们能够更好地理解和解释化学现象。
在此基础上,化学家们不断地进行研究和实验,不断地发现新的化学现象和规律,从而促进了化学科学的不断发展。
- 1 -。
原子论和分子学说的创立奠定了近代化学的
基础
原子论和分子学说是近代化学的两大重要理论,其创立奠定了现
代化学的基础。
原子论和分子学说的提出不仅深刻影响了后来的化学
研究,也为化学技术的应用和化学产业的发展打下了坚实的基础。
17世纪末,英国化学家道尔顿首次提出了原子论,认为任何一种
物质都是由固定数量的原子组成的,每个原子具有自己的质量和大小,并且原子之间可以发生化学反应。
这一理论为诸多科学领域如物理学、化学、生物学的发展提供了基础,并为化学的实验研究提供了理论依据。
19世界初,法国分子学家阿沙朵·劳维西耶提出了分子学说,认
为化学反应是由分子之间的相互作用引起的,分子比原子更基本,不
同的化合物由不同数目、不同种类的原子按照一定的比例组合而成。
这一理论对于解释化学反应机理和分子结构以及分子之间的相互作用
都有着很大的影响。
原子论和分子学说的创立进一步推动了化学实验技术的进步和化学知识的发展。
化学研究的进步促进了人们对自然界的认识,推动了生产和科技的发展。
在工业生产中,化学技术的应用更是丰富了人们的生活,提高了生产效率。
而在医学和药学领域,新药的开发和制备离不开化学研究,原子论和分子学说的理论指导为这些研究提供了必要的理论依据和实践方法。
总之,原子论和分子学说的提出为化学领域的发展提供了重要的理论依据和实验指导,同时也为化学技术的应用和化学产业的发展奠定了坚实的基础。
它们的启示意义和实践价值将继续光芒四射,永不衰退。
原子论是道尔顿还是德谟克利特
严格来讲应该是德谟克利特,因为古希腊原子论是德谟克利特提出的。
近代原子论是道尔顿。
道尔顿提出了原子论,他的原子论是在德谟克利特哲学思想和牛顿的微粒说影响下提出的。
道尔顿
约翰·道尔顿(John Dalton,1766年9月6日—1844年7月27日),英国化学家、物理学家。
原子理论的提出者。
他所提供的关键的学说,使化学领域自那时以来有了巨大的进展。
道尔顿患有色盲症,这种病的症状引起了他的好奇心。
他开始研究这个课题,最终发表了一篇第一篇有关色盲的论文。
后人为了纪念他,又把色盲症叫作道尔顿症。
1844年7月27日,道尔顿逝世。
道尔顿与近代化学原子论
道尔顿是近代化学原子论的先驱之一。
他在起草化学原子论时,构思了一个基本的观点,即认为每种元素都有其自己的原子,且这些原子拥有不同的属性和质量。
他还提出了化学反应中原子重组的概念。
由于道尔顿没有足够的实验数据来证实他的理论,因此他的化学原子论一度受到质疑。
但是在20世纪初,随着科学技术的发展,人们通过实验数据和更深入的研究,证实了道尔顿的原子论的正确性。
到了今天,化学原子论已经成为化学科学的基本理论之一。
它不仅帮助人们解释了化学反应的本质,还促进了新物质和新技术的发展。
因此,道尔顿的贡献被认为是化学科学发展史上的里程碑之一。
近代原子结构理论的发展物质的性质决定于物质的组成和结构。
近代原子结构量子力学模型理论的建立,大体上经历了以下四个重要阶段:▲道尔顿“原子说”、▲汤姆逊发现带负电荷的原子、▲卢瑟福“天体行星模型”、▲玻尔原子模型。
【道尔顿:“原子说”】1803年,英国的一所教会学校教师道尔顿(J.Dalton)建立了“原子说”,认为一切物质都是由不可再分割的原子组成。
【汤姆逊发现电子的存在】1897年,英国物理学家汤姆逊(J.J.Thomson)通过阴极射线向着静电计的电极偏转时,发现了带有负电荷的电子,从而打破了原子不可分割的观点。
人们对物质结构的认识开始进入了一个重要发展阶段。
汤姆逊(Thomson)最早测定了电子的荷质比(e/m),并发现电子普遍存在于原子中;由此提出原子的西瓜模型——认为电子处于在带正电荷的球内。
原子内正电荷均匀分布负电荷包罗于正电荷【卢瑟福的“天体行星模型”】1911年,英国物理学家卢瑟福(E.Rutherford)借助一个放射源,用α粒子轰击金箔的散射实验,证实原子中存在质量较大、带正电荷的原子核,从而提出了最早的有核原子模型,即“天体行星模型”:原子中央有一个体积非常小原子核,原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上;在原子核周围很大空间里带负电的电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
★★——卢瑟福的α粒子散射实验用α粒子轰击金箔,发现大多数α粒子直进,少数发生偏转,极少数发生大角度偏转,个别的发生反弹结论:原子是由带正电的原子核和一定数目绕核运动的电子构成。
*贡献——卢瑟福的含核原子模型为近代原子结构理论的研究奠定了基础,并在1908年获得诺贝尔化学奖。
*局限一——电子以极大的速度绕核运动,辐射能量(电磁波),则轨道半径越来越小,最后在非常短的时间内掉在原子核上,引起原子毁灭,称为“原子的塌陷”。
*局限二——它不能说明元素的线状光谱产生的原因。
据该原子模型,能量的释放应是不间断的,观察到的原子光谱应是连续的带状光谱,这与实验观察到的间隔的线状光谱不符。
道尔顿与原子论关于物质是由许多微小的、单个的粒子组成的论说,早在远古时代哲学家们就已经提出了。
公元前5世纪,我国著名哲学家墨翟就指出:物质到了没有一半的时候,就不能斫开它了。
物质如果没有可分的条件,那就不能分了。
一切物质都是由最小的单位“端”组成的。
同时,希腊哲学家德谟克利特认为:宇宙万物皆由大量的极微小的、硬的、不可穿透的、不可分割的粒子所组成。
他称这些粒子为原子。
18世纪末,随着工业革命的发展,对物质化学成分和化学反应过程的研究只有深入到物质结构领域,才能进一步获得成效。
英国科学家道尔顿(Dalten 1766—1844)把古代模糊的原子假说发展为科学的原子理论,为近代化学的发展奠定了重要的基础。
恩格斯曾誉称他为“近代化学之父”。
道尔顿一生勤奋好学,认真进行科学实验,自制简单的气压计、温度计等仪器,分析从乡村、城市、高山、深谷等地收集到的空气样品。
虽然他不是一位分析化学家,但是他却从自己的实验结果中得出所有来自不同地方的空气组成都是一致的结论。
他向自己提出这样的问题:水和油混合后,油比较轻,浮在上层,水较重,沉在下面。
而为什么空气中不同轻重的气体能够均匀混合呢?他认为这是由于空气不停地流动,从一个地方流向另一个地方的缘故。
由此,他想到了古代自然哲学中物质组成的原子说。
经过他不断的实验探索,1803年提出原子论:①元素的最终组成称为简单原子,它们是不可见的,是既不能创造,也不能毁灭和不可再分割的。
②同一元素的原子,其形状、质量及各种性质都是相同,不同种元素的原子在形状、质量及各种性质上则各不相同。
每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征。
③不同元素原子以简单数目的比例相结合,就形成化学中的化合现象。
化合物的原子称为复杂原子。
复杂原子的质量为所含各种元素原子质量之总和。
同一化合物的复杂原子,其形状、质量和性质也必然相同。
尽管道尔顿的原子论的观点有多处不妥之处,但正是它使化学带入了一个新的时代。
重审道尔顿原子论的建立:1803还是1805道尔顿原子论是指由英国化学家约翰·道尔顿提出的原子学说,该学说认为一切物质都是由不可分割的小粒子——原子构成的。
这一学说在科学史上具有重要的地位,对后来的原子理论发展产生了深远影响。
关于道尔顿提出原子论的确切时间却一直存在争议,有学者认为是1803年,也有学者认为是1805年。
本文将重审道尔顿原子论的建立,讨论到底是1803年还是1805年。
我们需要了解一些背景知识。
约翰·道尔顿(John Dalton,1766年至1844年)是英国著名的化学家和气象学家,他对气体的研究成果为近代化学和气象学的发展做出了杰出的贡献。
在他的长期实验和理论研究之后,他于1803年发表了一篇名为《固体,液体和气体的性质》的文章,提出了原子学说的雏形。
在这篇文章中,他认为物质是由原子组成的,不同种类的原子具有不同的质量和性质。
这一理论成果在当时引起了一定的轰动,被认为是原子学说的先声。
在这两种观点之间,我们难以得出明确的结论,但可以肯定的是,道尔顿原子论的确立与发展并非一蹴而就,而是一个渐进的过程。
从1803年的文章到1805年的专著,道尔顿的原子学说经历了不断的修正和完善,最终形成了一个相对完整的理论体系。
我们可以认为道尔顿原子论的确立时间是一个相对模糊的概念,不应过分强调确切的年份。
无论是1803年还是1805年,道尔顿的原子学说对于后来的原子理论发展产生了重要的影响。
他的工作为后来化学家们提供了重要的启示,推动了原子理论的深入研究,为后来的科学发展奠定了重要的基础。
我们不妨更多地关注道尔顿原子论的理论内容和其在科学史上的地位,而不是过分纠结于确切的时间节点。
近代原子结构理论的发展物质的性质决定于物质的组成和结构。
近代原子结构量子力学模型理论的建立,大体上经历了以下四个重要阶段:▲道尔顿“原子说”、▲汤姆逊发现带负电荷的原子、▲卢瑟福“天体行星模型”、▲玻尔原子模型。
【道尔顿:“原子说”】1803年,英国的一所教会学校教师道尔顿(J.Dalton)建立了“原子说”,认为一切物质都是由不可再分割的原子组成。
【汤姆逊发现电子的存在】1897年,英国物理学家汤姆逊(J.J.Thomson)通过阴极射线向着静电计的电极偏转时,发现了带有负电荷的电子,从而打破了原子不可分割的观点。
人们对物质结构的认识开始进入了一个重要发展阶段。
汤姆逊(Thomson)最早测定了电子的荷质比(e/m),并发现电子普遍存在于原子中;由此提出原子的西瓜模型——认为电子处于在带正电荷的球内。
原子内正电荷均匀分布负电荷包罗于正电荷【卢瑟福的“天体行星模型”】1911年,英国物理学家卢瑟福(E.Rutherford)借助一个放射源,用α粒子轰击金箔的散射实验,证实原子中存在质量较大、带正电荷的原子核,从而提出了最早的有核原子模型,即“天体行星模型”:原子中央有一个体积非常小原子核,原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上;在原子核周围很大空间里带负电的电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
★★——卢瑟福的α粒子散射实验用α粒子轰击金箔,发现大多数α粒子直进,少数发生偏转,极少数发生大角度偏转,个别的发生反弹结论:原子是由带正电的原子核和一定数目绕核运动的电子构成。
*贡献——卢瑟福的含核原子模型为近代原子结构理论的研究奠定了基础,并在1908年获得诺贝尔化学奖。
*局限一——电子以极大的速度绕核运动,辐射能量(电磁波),则轨道半径越来越小,最后在非常短的时间内掉在原子核上,引起原子毁灭,称为“原子的塌陷”。
*局限二——它不能说明元素的线状光谱产生的原因。
据该原子模型,能量的释放应是不间断的,观察到的原子光谱应是连续的带状光谱,这与实验观察到的间隔的线状光谱不符。
道尔顿与近代科学原子论摘要通过对近代科学原子论产生的考察,分析了道尔顿原子学说与以往哲学原子论的重大区别,探讨了道尔顿创立原子学说的思想和研究方法,阐明了科学的认识论和方法论对科学研究的重要指导作关键词道尔顿近代科学原子论区别科学思想研究方法正文原子是化学科学中最基本的概念,原子学说则是建构整个化学大厦的理论基石。
现代著名化学家鲍林说过t 在所有化学理论中,最为主要的就是原子学说,恩格斯也对近代科学原子论的创立给以高度评价,认为原子论是能给整个科学创造一个中心并给研究工作打下牢固基础的发现。
因此可以说,原子论在人类探索自然界奥秘的历史长河中构成了化学发展的主旋律,规定和指导着化学理论的基本走向和发展。
本文试图通过对近代原子学说创立过程的历史考察,阐明近代科学原子论产生的历史条件,探讨它与以往原子学说的本质区别,分析道尔顿的科学思想和研究方法上的特点,展示人类自然观和思维方式的变革,探讨科学认识发生和发展的基本规律,以期从中得到某些启示和教益。
1 近代科学原子论创立的历史背景任何科学理论的产生都不是偶然的,总有一定的时代背景和认识论的根源,是人类科学认识发展到一定阶段的必然产物。
追溯化学发展的历史,近代科学原子论的创立有以下几个方面为它作铺垫。
1.1 定量分析方法的广泛采用和一些化学经验定律的建立l8世纪末至l9世纪初,化学开始由以搜集材料为特征的经验描述阶段,逐步过渡到以整理材料、寻找事物的内在联系为特征的理论概括阶段。
由拉瓦锡掀起的化学革命不仅建立了化学理论的新秩序,而且在研究方法上给化学的发展注入了新的活力。
特别是定量方法的广臣采用,使化学家们搞清了许多物质的组成及化学变化中各物质量的关系1789年,拉瓦锡首先用精确定量的实验证明了质量守恒定律,它作为自然界的一条最基本的规律,成为人们从事化学研究的基本依据;1791年,里希特根据大量定量实验发现了酸碱反应的当量关系;1802年,费歇尔在里希特工作的基础上进一步明确阐述了当量定律;1799年,昔罗斯特根据一系列化学定量分析提出了定量组成定律,大大促进了人们对物质组成的认识;1803年,道尔道在思考原子学说的过程中,根据自己的实验归纳,推导出了倍比定律这些化学基本定律都是从实验中归纳总结出来的经验规律,它促使化学家进一步思考;为什么化合物在生成时,各物质之间存在着如此严格的定量关系?为什么反应前后的质量总是保持不变呢?为什么同种化合物的组成总是固定不变?是否有一些不变的看不见的质点在化学反应中操纵着这些规律?由实验中提出的一系列的问题要求化学家给予理论上的解释,正是这些化学经验定律的建立,成为化学理论产生和发展的必要前提,为科学原子论的产生奠定了牢固的实验基础1.2 古代原子论的广泛传播关于物质的组成和结构问题是一个古老的话题.很早就引起了哲学家们的广泛关注。
古希腊的留基伯和德谟克利特最早提出了原子学说,认为世界万物都是由微小的不可分割的原子组成的;原子永恒存在永不毁灭·宇宙中真实存在的只有原子和虚空。
德谟克利特还试图用自己的原子学说来解释宇宙万物的形成和自然界发生的各种变化。
古希腊的原子论开辟了人类解释自然界发展变化的可能性,充分体现了古人探索客观世界奥秘的唯物主义勇气和从理性的角度认识自然的能力。
但这种朴素的原子论只是一种笼统模糊的哲学思辨,缺乏实验依据,经不起科学的推敲。
以后虽然经过古希腊后期的伊壁鸠鲁和古罗马的卢克莱修的补充和发展,但直到欧洲文艺复前的1000多年问,原子学说无论是在哲学上还是在科学上都不占主导地位,而且长期遭受宗教神学说及其他学说的迫害和排斥。
但古代原子论的唯物主义性和真理性赋予了它顽强的生命力,虽长期处于逆境中,却始终未泯灭。
原子学说本身既是一个哲学问题.又是实证科学的核心问题.科学要发展,物质的组成和结构问题就不可回避。
所以17世纪以来随着科学的进步,更多的科学家成了原子论的信徒。
例如,伽利略、达芬奇、伽桑遗、笛卡儿、波义耳、牛顿等,特别是波义耳不满足仅仅关于原子的一般认识,力图用微粒哲学开辟化学发展的新局面。
这种机械原子论继承和发展了古代原子学说的光辉思想,不仅起到承上启下的桥梁作用,而且开始把哲学思考让位于科学的思考。
科学家根据当时物理学的成就,探讨原子的存在和相互作用,用纯机械论的观点来解释物质的组成和性质。
但直到18世纪末,人们仍然难以具体应用原子论解释化学反应,科学家亦然凭着各自的猜想,对原子的描述众说纷纭,未有形成统一严谨的理论体系,但在这一历史时期.原子论在科学界几乎家喻户晓,物质是由原子组成的思想已经深入人心。
道尔顿正是在牛顿的机械论微粒哲学启发下.通过对气体物理性质的详细研究,才创立了近代科学原子论。
1.3 科学元素学说的建立元素说和原子说酷似一对孪生姐妹,有着极为密切的亲缘关系可毫不夸张地说.没有科学的元素说,就不可能有科学的原子论的建立,元素就不可能找到自己真正要描述的对象,近代化学的理论体系也就不可能形成。
二者几乎同时产生,但长期以来却一直互相排斥,不相为谋。
元素和原子的矛盾困扰了人们2000多年,最后才由法国天才的化学家拉瓦锡首先找到了解决这一难题的突破口。
近代科学元素学说的建立,对道尔顿创立近代科学原子论具有十分重要的意义。
拉瓦锡并不赞成原子学说.在他的科学研究中一般不涉及原子的问题。
1789年,他在《化学纲要》一书中写道:如果用元素名称来表示构成物体的简单的、不可分割的分子(实际指原子),那么我们也许会不认识它们。
相反地.如果我们把分析所能达到的极限观念与元素的名称联系起来,那么对我们来说,所有还不能用任何方法分解的物质都是元素。
这也许正是拉瓦锡的高明之处,他认为把原子作为分析的授限,在当时是无法通过实验证明的。
他巧妙地回避了原子的概念,首先把宏观具体的、可用实验直接感知的单质作为分析的起点,即首先定义元素。
现在看来,拉瓦锡的思想路线是正确的,因为当时他还不能认清元素和原子的关系。
加上那时化学的一些经验定律还没有揭示出来,如果把元素和原子一起加以研究,只能使同题复杂化,甚至会误人歧途。
拉瓦锡的目的就是要首先搞清元素的内涵和外延,按照化学本身的逻辑顺序和人类的思维规律来研究化学。
道尔顿则完全接受了拉瓦锡的元素学说,并在此基础上提出了一种元素一类原子的观点,才使道尔顿的原子论具有了前所未有的明确性、系统性和科学性。
实际上,近代元素定义在整个19世纪一直保持成立,新元素的发现和鉴别仍然离不开经验分析的方法。
随着元素发现数目的增多,原子的种类也相应增加,两者之间呈现一一对应的关系。
如果没有拉瓦锡的元素概念,人们就无法搞清物质的组成,道尔顿就无法对原子进行准确地分类和判别,原子相对质量也无法求算,原子学说也就不可能剥去哲学的外表,当然也就无法在化学中加以具体应用。
因此可以说,道尔顿的原子论是近代机械原子论与拉瓦锅的元素学说相结合的产物。
2 道尔顿的原子论何以称为科学的原子论近代科学原子论的创立完成了化学理论上第一次伟大的辩证综合,是继拉瓦锡化学革命之后,化学发展史上又一个光辉灿烂的里程碑。
为什么道尔顿的原子论被称为科学的原子论?或者说它与以往的原子论有什么本质的区别呢?第一,道尔顿的原子论彻底剥去了长期披在它身上的哲学外衣,把模糊的猜测变成了明确的、经得起科学实验检验的科学理论。
它圆满解释了各种化学实验事实,揭示了质量守恒定律、当量定律、定比组成定律和倍比定律的本质与内在联系,有着广泛的实验基础,并对以后整个实验科学的发展起着重大的指导作用。
因此它是立足于物理和化学实验之上的运用科学的推理和严谨的论证方法,完全合乎科学理论建立的逻辑程序。
第二,道尔顿的原子论不仅明确指出了原子具有重量的特征,而且进一步提出了测定原子量的历史任务,并第一次用化学的方法测定了多种元素的原子量。
从此,原子不再是一十抽象模糊的概念,具有了可以用实验直接测量的数量特征,原子量成为区别原子种类的基本标志,使化学研究走向精确化、定量化和系统化这是道尔顿原子论与以往各种原子学说的根据区别,也是道尔顿首创精神的具体表现。
第三,由于以往的原子论具有浓厚的思辨性质,因此它只能对物质的各种变化给子笼统解释和说明,但却无法在化学反应中加以具体操作。
既不能确定物质的组成t也不能准确地说明各种化学变化。
而道尔顿的原子论第一次明确地阐明了化学反应的实质,就是原子重新组合的过程。
而且通过原子量的求算.可以准确测定物质的组成和反应中各物质量的关系.使原子学说真正具有了可操作性,成为化学定量化的理论基础第四,道尔顿在接受拉瓦锡元素概念的基础上.第一次把元素和原子联系起来,统一在一个严谨的理论体系之中。
元素是同一类原子的总称,有多少种元素,就有多少种原子。
元素是对原子的抽象和概括,原子则是元素的具体存在形式,元素第一次真正找到了自己描述的对象。
不仅使人们对元素的认识提高到一个崭新的高度,而且使道尔顿的原子概念更加明确和具体,从而奠定了整个化学发展的理论基础。
19世纪后半叶以来,分子学说、化学键理论、化学结构理论、元素周期律等学说的形成和发展,以及2O世纪以来化学理论上所取得的许多重大突破,几乎都是建立在道尔顿原子论的基础之上这不仅大大丰富了近代科学原子论的内涵,而且进一步在更高的层次上确立了它的中心地位,毋庸置疑地证明了原子学说的科学真理性。
3 道尔顿的科学思想和研究方法道尔顿(1766~1844)出身贫苦,只受过不完全的初等教育,但他以顽强不息的奋斗精神,通过艰苦自学,终于成为一位知识渊博的学者,在自然科学研究中建立了不朽的功勋。
他在晚年总结自己的成功的经验时曾说:“如果我比其他人获得了较大成功的话,那主要是——不!完全是靠不断勤奋地学习钻研而来。
有的人能够远远地超越其他人,与其说他是天才,不如说是由于他专心致志地坚持学习,不达目的誓不罢休的那种不屈不挠的精神所致。
这是道尔顿不信东风唤不回的坚强毅力和追求真理的崇高精神的真实写照。
但只有刻苦努力是不够的,勤奋是获得成功的必要条件,但并不是与获得的成就成正比,还必须掌握科学的研究方法。
1 9世纪初,科学原子论产生历史条件已经接近成熟,不少科学家处于这一前沿领域的探索之中,但并非人人都能发现阿拉丁宝窟。
不同的性格修养、知识结构、成长过程和研究方法形成了科学家不同的研究风格。
就实验技术甚至化学知识而论,道尔顿并不比盖吕萨克以及当时一些计量化学家高明,而唯独他能够首先廓清千年迷雾,克服各种逻辑上和方法上的困难,首创科学原子论,完成了科学史上一项伟太的勋业,其重要原因在于道尔顿掌握了科学的思想方法和研究方法。
3.1 较高的哲学素养原子论本身既是一个科学问题,叉是一个哲学问题。
道尔顿洞察了以往原子学说的根本缺点,抓住了原子具有重量的基本特征,善于通过哲学的思考,不自觉地运用了量转化为质的规律,把原于量作为判别元素的标准。