化学成为一门科学并开始较快发展的标志性起点,通常被认为是在18世纪末期,以安托万-洛朗·拉瓦锡的工作为标志。
以下是关键原因和背景:
1. 拉瓦锡的“化学革命”(约1770-1790年代):
推翻燃素说: 这是最关键的突破。拉瓦锡通过精密的定量实验(特别是利用天平),证明燃烧不是物质释放神秘“燃素”的过程,而是物质与氧气结合的过程。他彻底推翻了统治化学界近百年的错误理论。
确立质量守恒定律: 他的实验明确证明了化学反应中物质的总量是守恒的,这是化学定量研究的基础。
提出氧化学说: 他建立了以氧气为中心的燃烧、呼吸和酸形成的理论体系,为理解许多化学反应提供了正确的框架。
系统化化学命名法: 拉瓦锡与他人合作,制定了第一个系统、逻辑化的化学物质命名体系,结束了之前混乱不堪的局面,极大地促进了化学知识的交流和传播。
定义“元素”: 他提出了现代意义上的“化学元素”概念:无法再分解的物质。虽然他当时的元素列表有错误(如将石灰视为元素),但这个定义本身是革命性的,为后续元素研究和分类奠定了基础。
2. 拉瓦锡工作的深远影响:
奠定了现代化学的理论基础: 他的氧化学说、质量守恒定律和元素概念,为化学建立了第一个真正科学的理论框架。
确立了定量实验的核心地位: 他展示了精确测量在化学研究中的决定性作用,使化学从定性描述转向定量科学。
扫清了发展障碍: 推翻燃素说消除了阻碍化学发展的最大思想障碍。
提供了研究范式: 他的工作方法(理论提出、实验验证、系统化)成为后世化学研究的典范。
3. 此后的“较快发展”:
拉瓦锡之后,化学研究进入了一个快速发展的通道:
道尔顿的原子论(1803): 在拉瓦锡元素概念的基础上,提出了科学的原子学说。
阿伏伽德罗的分子假说(1811): 解决了道尔顿原子论与气体反应体积定律之间的矛盾。
元素周期律的发现(门捷列夫等,1869): 对已知元素进行了系统性分类和预测。
有机化学的兴起(19世纪): 维勒合成尿素(1828)打破了有机物“生命力”学说,凯库勒提出苯环结构(1865)等。
物理化学的诞生(19世纪末): 热力学、动力学、电化学等被引入化学研究。
新元素和化合物的发现速度大大加快。
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波义耳(17世纪): 虽然他的著作《怀疑的化学家》(1661)批判了亚里士多德的四元素说和炼金术思想,强调实验和元素概念(更接近现代定义),并被视为化学哲学的奠基人之一,但他的理论体系不够完善,未能完全摆脱旧思想的束缚,也未能提供一个统一的理论框架来取代旧体系。他更像是一位重要的先驱和奠基者。
炼金术: 尽管积累了大量实验技术和发现了许多物质,但其理论基于神秘主义和哲学思辨,缺乏科学的研究方法和验证标准。
结论:
虽然之前有重要的先驱者(如波义耳),但化学真正摆脱炼金术和哲学思辨的束缚,建立起以实验为基础、拥有系统理论和研究方法的现代科学体系,并由此进入快速发展期,始于18世纪末安托万-洛朗·拉瓦锡的革命性工作。 他被称为“现代化学之父”是实至名归的。他之后,化学才真正成为一门独立的、快速发展的科学学科。