科學(xué)前沿與哲學(xué)第3講

《科學(xué)前沿與哲學(xué)第3講》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第3講探究宇宙與生命之謎的新征程一、化學(xué)的發(fā)展與分子生物學(xué)從某種意義上來(lái)說(shuō)，煉金術(shù)構(gòu)成了近代化學(xué)的起源。英國(guó)科學(xué)家波義耳（1627-1691）把元素定義為在化學(xué)反應(yīng)中不能繼續(xù)分解的要素，沖破了煉金術(shù)的“火，氣，水，土”的四元素論。這是化學(xué)中的哥白尼革命。道爾頓：化學(xué)原子論1803年，英國(guó)化學(xué)家道爾頓（1766-1844）將希臘思辨的原子論改造成了化學(xué)原子論。1.化學(xué)元素是由非常微小的、不可再分的物質(zhì)粒子即原子組成。2.原子是不可改變的。3.化合物是由分子組成，而分子是由幾種原子化合而成，是化合物的最小粒子。4.同一元素的所有原子均相同，不同元素的原子不同，主要表現(xiàn)在重量的不同。5.只有以

2、整數(shù)比例的元素的原子相結(jié)合時(shí)，才會(huì)發(fā)生化合。6.在化學(xué)反應(yīng)中，原子僅僅是重新排列，而不會(huì)創(chuàng)生或消失。原子論：化學(xué)中的開(kāi)普勒式突破1808年，道爾頓出版《化學(xué)哲學(xué)的新體系》。戴維說(shuō)，道爾頓在化學(xué)中的貢獻(xiàn)，猶如開(kāi)普勒在天文學(xué)中的貢獻(xiàn)，因?yàn)樗蚜闼榈幕瘜W(xué)知識(shí)系統(tǒng)化了。氣體化合體積定律1808年，法國(guó)的蓋-呂薩克（1778-1850）提出，各種氣體的在彼此起化學(xué)作用時(shí)常以簡(jiǎn)單的體積比相結(jié)合。這使他猜想，相同體積的不同氣體所含原子數(shù)目可能都相同。他原以為這是對(duì)道爾頓原子論的支持，沒(méi)想到，道爾頓堅(jiān)決反對(duì)這一設(shè)想。在道爾頓看來(lái)，不同元素的原子大小并不相同，同體積的不同氣體的原子數(shù)不可能相等。水：H2O

3、？比如，根據(jù)蓋-呂薩克定律，2升氫同1升氧化合，產(chǎn)生2升水蒸氣。在道爾頓看來(lái)，這就意味著2個(gè)水粒子是由2個(gè)氫原子與1個(gè)氧原子組成的，那1個(gè)水粒子就是由1個(gè)氫原子與半個(gè)氧原子組成的了，顯然參加反應(yīng)的不可能是半個(gè)原子。分子學(xué)說(shuō)1811年，意大利的阿伏伽德羅（1776~1856）提出了分子學(xué)說(shuō)，能夠很好地覆蓋蓋-呂薩克定律。他認(rèn)為，在同溫同壓下，氣體元素及化合物或混合物在相同體積中包含相同數(shù)目的分子。原子是參加化學(xué)反應(yīng)的最小質(zhì)點(diǎn)，而分子是游離狀態(tài)下單質(zhì)或化合物能獨(dú)立存在的最小質(zhì)點(diǎn)。分子是具有一定特性的物質(zhì)的最小組成單位。分子由原子組成。單質(zhì)的分子由相同元素的原子組成，化合物的分子由不同元素的原

4、子組成。比如，2升氫同1升氧生成2升水蒸氣，是2分子氫同1分子氧化合生成2分子水，1個(gè)水分子由1個(gè)氫分子與半個(gè)氧分子構(gòu)成。阿伏加德羅化學(xué)元素的關(guān)系1789年，拉瓦錫列出了一張33個(gè)元素的元素表，把元素分為四類(lèi)：能氧化和成酸的簡(jiǎn)單非金屬物質(zhì)，能氧化和成酸的簡(jiǎn)單金屬物質(zhì)，氣態(tài)的簡(jiǎn)單物質(zhì)，能成鹽的簡(jiǎn)單土質(zhì)。19世紀(jì)初，貝齊里烏斯從他的電化學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，把元素分為負(fù)電性、正電性和過(guò)渡元素三類(lèi)，科學(xué)地改造了中世紀(jì)的“親和力”思想。1815年，英國(guó)的普勞特（1785~1850）發(fā)現(xiàn)，若以氫的原子量作為一個(gè)單位，那所有元素的原子量恰為氫原子量的整數(shù)倍。由此他提出一切元素都是由氫原子組成的假說(shuō)。但是，后來(lái)

5、人們發(fā)現(xiàn)氯的原子量是35.45，所以這個(gè)假說(shuō)未被人接受?；瘜W(xué)元素表的先驅(qū)1829年，德國(guó)的德柏萊納把15種元素分為5組：LiNaKCaSrBaPAsSbSSeTeClBrI每一組的三個(gè)元素相似，中間元素的原子量等于前后兩元素原子量的平均值。1864年，德國(guó)的邁耶爾認(rèn)為元素的性質(zhì)是其原子量的函數(shù)，提出了包括29個(gè)元素的元素表。1866年，英國(guó)的紐朗茲提出了“八音律”。他按原子量增加的次序來(lái)排列元素，發(fā)現(xiàn)第八個(gè)元素同第一個(gè)元素的性質(zhì)相似，好象音樂(lè)里八音度的第八個(gè)音符一樣。門(mén)捷列夫（1834-1907）1869年，俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫發(fā)表了他關(guān)于元素周期性質(zhì)的研究，提出了元素性質(zhì)與其原子量之間存

6、在著周期性變化的規(guī)律，并給出了第一張?jiān)刂芷诒怼Ｔ凇对匦再|(zhì)與原子量的關(guān)系》一文中提出了兩個(gè)觀點(diǎn)：1.元素按照原子量的大小排列后，呈現(xiàn)出明顯的周期性；2.原子量的大小決定元素的特征。另外，原子價(jià)的大小會(huì)出現(xiàn)周期性。元素周期表核外電子排布和元素周期系預(yù)言新元素：經(jīng)典化學(xué)革命的牛頓式綜合門(mén)捷列夫根據(jù)元素周期表預(yù)言了11種未知元素，后來(lái)陸續(xù)得到證實(shí)。他預(yù)言在鋁與銦之間的空位是未知元素亞鋁的位置，它的相對(duì)原子質(zhì)量是68，密度5.9~6。1875年，法國(guó)的勒科克-布瓦保德朗在比利牛斯鋅礦中發(fā)現(xiàn)了鎵，計(jì)算其密度為4.7。門(mén)捷列夫指出其錯(cuò)誤，后來(lái)反復(fù)計(jì)算，果然是5.9~6。1886年，瑞典的溫克勒發(fā)現(xiàn)

7、了Ge，正是門(mén)捷列夫預(yù)言的亞硅。門(mén)捷列夫?qū)λA(yù)言的9種元素的原子量作了修改，到1940年都被證明是正確的。而且量子力學(xué)通過(guò)對(duì)電子軌道能級(jí)的研究，成功地解釋了元素周期律，這是揭開(kāi)微觀世界美妙旋律的先聲?；鶢柣舴蚨苫鶢柣舴蜃岅?yáng)光通過(guò)燃燒的金屬火焰發(fā)現(xiàn)了暗線，而他的朋友本生發(fā)現(xiàn)金屬得到的是明線，這意味著：太陽(yáng)內(nèi)部溫度很高，發(fā)出連續(xù)光譜，太陽(yáng)外圍溫度較低，這其中有什么元素，就會(huì)把連續(xù)光譜中相應(yīng)的譜線吸收掉，產(chǎn)生吸收線。1859年，基爾霍夫