化學(xué)元素的由來
看看我們周圍的世界,從遙望無際的廣袤宇宙,到身邊的點(diǎn)點(diǎn)滴滴,所有這些自然界的物體不論形態(tài)如何,功能如何,它們都是由一些最簡單、最基本的物質(zhì)――化學(xué)元素組成;瘜W(xué)元素是構(gòu)成萬物的“基石”,這是公認(rèn)無疑的客觀事實(shí)。但是,你可知道,這個(gè)認(rèn)識(shí)卻是人們經(jīng)過許多世紀(jì)的努力才獲得的。
早在公元前12世紀(jì),即我國殷周之交的奴隸制全盛時(shí)期就產(chǎn)生了物質(zhì)是由金、木、水、火、土組成的所謂“五行”學(xué)說。五行學(xué)說認(rèn)為金、木、水、火、土可在一個(gè)永不終止的循環(huán)過程中巨變,它們之間有著錯(cuò)綜復(fù)雜的作用,這些作用的結(jié)果產(chǎn)生了世界上形形色色的物質(zhì)。
公元前5世紀(jì),古希臘哲學(xué)家留基伯和他的學(xué)生德漠克利特提出了“原子學(xué)說”。他們認(rèn)為,萬物都是由極小的不可再分的粒子組成的,這種粒子稱為原子,意即不可再分的原始粒子。到了公元前4世紀(jì),古希臘哲學(xué)家亞里士多德一方面繼承了古希臘的“四元素”(指土、空氣、水、火)學(xué)說,另一方面又提出了所謂“原性說”。他認(rèn)為“四元素”學(xué)說中的每一種元素都是由熱、冷、干、濕四種“原性”中的兩種所組成,其關(guān)系如圖。
直到17世紀(jì)中葉,隨著采礦、冶金、火藥等化學(xué)工藝的進(jìn)一步發(fā)展,人們積累了大量的科學(xué)資料,才為進(jìn)一步揭開物質(zhì)組成之謎打下了基礎(chǔ)。也就在這時(shí),產(chǎn)生了早期的樸素的化學(xué)元素理論。
1661年,被稱為化學(xué)之祖的英國科學(xué)家波義爾綜合分析了前人積累的資料,并反復(fù)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)后,擺脫了古老元素學(xué)說的束縛,指出:“元素是組成復(fù)雜物體的和在分解復(fù)雜物體時(shí)最后得到的那種簡單的物體”。他還指出:“化學(xué)的目的是認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu),而認(rèn)識(shí)的方法是分析,即把物質(zhì)分解為元素”。從此,波義爾糾正了古代錯(cuò)誤的“性質(zhì)”元素學(xué)說,第一次為元素確定了科學(xué)的概念,建立了唯物主義的“物質(zhì)”元素理論。
19世紀(jì),道爾頓的原子論、阿佛加德羅的分子論建立后,人們才認(rèn)識(shí)到一切物質(zhì)都是由原子通過不同方式結(jié)合而成的。于是,元素的概念被定義為“同種類的原子”。
19世紀(jì)末,20世紀(jì)初,電子的發(fā)現(xiàn)以及原子核組成的奧秘被揭開后,人們認(rèn)識(shí)到,同種元素的原子核里所含的質(zhì)子數(shù)目是相同的,但中子數(shù)可以不同。因?yàn)橹凶訑?shù)不同,所以同一元素可以有質(zhì)量不同的幾種原子。但決定元素化學(xué)性質(zhì)的主要因素不是原子的質(zhì)量而是原子核外的電子數(shù),而核外電子數(shù)又取決于核電荷數(shù)(即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)),所以質(zhì)子數(shù)相同的一類原子,其化學(xué)性質(zhì)是相同的。
根據(jù)現(xiàn)代的觀念,元素是原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同的一類原子的總稱。也就是說原子的核電荷(原子核中的質(zhì)子數(shù))是決定元素內(nèi)在聯(lián)系的關(guān)鍵。由同種元素組成的物質(zhì)稱為單質(zhì),如氧氣、鋁、鐵等;由不同種元素組成的物質(zhì)稱為化合物,如鹽、水、硫酸等。
現(xiàn)今為止,人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了109種化學(xué)元素,正是這一百余種“基石”組成了千奇百怪的物質(zhì)形態(tài)及功能,豐富和充實(shí)了我們的生活。
化學(xué)元素的由來