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在1860年以前的近半個世紀里,由於不承認分子是單質或化合物在遊離狀態下獨立存在的最小質點,不承認分子是由原子組成的這一正確假說,世界各國化學家們對原子和分子的認識就很混亂。當時化學家們所倚重的測定原子量的工作也遇到了麻煩,常被當作測定元素原子量的相對標準的氧或氫,由於不承認它們是雙原子分子,那麼採用例如蒸汽密度法等物理方法來測定原子量,數值就難免產生成倍的偏差。原子量不能準確地測定,分子組成自然就無法測定了。直到1860年首次召開的國際化學會議后,分子假說才被各國化學家接受,並提升為分子學說。

1 原子-分子論 -簡介

1811年義大利物理學教授阿佛加德羅所提出的分子假說沒有引起重視,更沒有被承認。由此產生的嚴重後果,當時絕大多數化學家是沒有預見到的。

在1860年以前的近半個世紀里,由於不承認分子是單質或化合物在遊離狀態下獨立存在的最小質點,不承認分子是由原子組成的這一正確假說,世界各國化學家們對原子和分子的認識就很混亂。當時化學家們所倚重的測定原子量的工作也遇到了麻煩,常被當作測定元素原子量的相對標準的氧或氫,由於不承認它們是雙原子分子,那麼採用例如蒸汽密度法等物理方法來測定原子量,數值就難免產生成倍的偏差。原子量不能準確地測定,分子組成自然就無法測定了。每個化學家各有各的一套元素符號和化學式的寫法,以至於在著名化學家凱庫勒編寫的教科中,醋酸的化學式競達19個之多。這種混亂的情況使許多著名的化學家甚至懷疑原子量是否能測定,原子量究竟是否存在。這實際上是對原子論提出懷疑。如此混亂的化學怎麼能繼續向前發展。

為了結束這一混亂局面,統一大家對元素符號、原子量、化合價、化學式的認識,凱庫勒等人發起召開一次國際化學家大會。會議於1860年9月3日至5日在德國的卡爾斯魯厄舉行、主要來自歐洲各國的140名化學家出席了會議。會議經過了激烈的爭論,沒有取得統一的意見,只好不了了之,但在會議就要結束時,會下散發了一本名叫《化學哲學教程提要》的小冊子,就是這本小冊子使問題豁然明朗,很快統一了大家混亂不堪的認識。化學家們終於明白承認阿佛加德羅的分子假說是扭轉這一混亂局面的唯一鑰匙。這本小冊子的作者就是義大利化學家康尼查羅。

集科學家、革命家於一身

2 原子-分子論 -來源

康尼查羅1826年7月26日出生在義大利西西里島一個行政官員的家庭。在中學里他的學習很好,其中算術曾獲得過金質獎章。15歲時結束了中學教育,根據他當時的志趣進入巴勒摩大學醫學系。開始時他對各門功課都有興趣,後來,由於巴黎科學院院士、生物學教授弗德拉的影響,他迷上了生理學。在弗德拉的指導下。他研究的第一個課題是輸入神經與輸出神經間的區分。

在1845年拿不勒斯科學家代表大會上,他關於神經系統研究的論文受到了代表們的好評。當時研究生物學,必須進行化學實驗。然而醫學系的實驗條件極差,康尼查羅只好時常到老師家做實驗,還在自己的家裡構築了一個簡陋的實驗室。實驗不僅培養了他對化學的興趣,更重要的是使他發現了自己化學知識的不足,從此他的興趣又從生理學轉向到化學。

正在這時候,巴勒摩大學鬧學潮,康尼查羅是個積極分子,因而被迫離校,弗德拉對此很惋借,於是介紹康尼查羅到比薩大學繼續深造。在比薩大學,化學教授皮立亞是個很有學問和威望的教授。康尼查羅到校后不久,在實驗中就被皮立亞發現是個有才華的青年,任命他為自己實驗室的助手。為了獲得更多更系統的化學知識,康尼查羅一方面為皮立亞教授準備課堂實驗:一方面堅持聽皮立亞開設的無機化學和有機化學課程。實驗和聽課相得益彰,僅僅三年、有計劃有系統的訓練已經使康尼查羅成為一個基礎知識紮實,實驗技術精湛,學術思想潔躍的化學家。

思鄉之情使康尼查羅告別了他敬愛的老師皮立亞,於1847年夏天回到了巴勒鼠此時西西里的革命運動正在蓬勃地發展。康尼羅查一回到巴勒摩就奮不顧身地投入革命運動,和他的老師弗德拉一樣成為革命運動的中堅分子。1848年之月西西里反對那不勒斯國王斐迪南二世的武裝起義正式爆發,這是波瀾壯闊的1848年歐洲革命的一部分。起義者們經過激戰,把斐迪南二世趕出了西西里島,建立了臨時的革命政府、一在戰鬥中,康尼查羅擔任炮兵指揮員贏得群眾的信任,被推選為西西里議會的眾議員,井被任命為眾議院的秘書。好景不長,那不勒斯國王糾集了周圍幾個封建王國的軍隊進行反撲,1349年4月攻丹了西西里全島,起義遭到失敗。康尼查羅參加了最後的抵抗后,不得不流亡到法國。復辟的王朝宣布判處包括康尼查羅在內的12名起義領導人死刑,康尼查羅暫時無法回到家鄉。

在法國流浪的半年中,他仍然抓緊時間考察了里昂等地的化工企業,學習了在課堂上學不到的許多知識后經皮立亞和法國化學家卡胡爾介紹,他來到法國化學教授謝福瑞的實驗室工作,在這裡,他認真地開展有機化學的實驗研究,對當時有機化學發展的新進展有了充分的認識。

當時的義大利分裂成八九個小國,康尼查羅雖然暫時不能回到家鄉西西里島,但是他還是想回到義大利,回到離家鄉近一點的地方。這時位於義大利北部有個叫皮埃蒙特的國家,在1848年曾支持西西里的起義,對康尼查羅等革命者十分尊重。1851年皮埃蒙特政府聘請康尼查羅到當地技術學院任物理、化學和數學教授。他到學院后的第一件事是建造化學實驗室。因為他已充分認識到,沒有化學實驗室是不能創造科學成果,也不能培養科學人才的。就在這個學院,他取得了有機化學的一個重要發現:芳香醛類和鹼液作用轉變為相應的酸和醇的反應。這在教科書上稱為康尼查羅反應。它無論在理論上還是在實際上都有重大意義。

1855年,皮埃蒙特最著名的大學——熱那亞大學聘請他為化學教授。在繁忙的教學之餘,他系統、深入地考察了理論化學的發展和問題,《化學哲學教程提要》就是他這一時期的科研成果。

1860年4月,西西里農民再度起義,包括康尼查羅在內的革命戰士紛紛返回西西里,斐迪南二世再次被趕出了西西里,康尼查羅回到闊別11年的故鄉,成為西西里國家的非常委員會成員,但是此時的康尼查羅沒有忘記他的科學事業,在革命工作十分繁忙的9月,仍然趕赴德園卡爾斯魯厄爾參加了第一次國際化學家代表大會。由於閱讀了他的《化學哲學教程提要》的小冊子,多數化學家從此理解並接受了阿佛加德羅的分子假說。34歲的康尼查羅也被公認為理論化學的權威。

康尼查羅從德國回來后不久,西西里的那不勒斯王國與皮埃蒙特王國合併成立了義大利王國,到1870年,義大利玉國又統一了義大利全境。在這場完成國家統一的革命中,康尼查羅在科研和教學之外,以極大的熱情從事社會政治活動。偉大的科學家也是當時一位傑出的政治活動家。

統一后的義大利王國設首都於羅馬。新政權在羅馬建立一所全國最高級的學府一羅馬大學。這裡雲集了義大利一批最優秀的學者。康尼查羅當然是第一批被推舉的,1871年他來到了羅馬大學任化學教授。在羅馬,他一方面從事教學,為義大利培養了一批批優秀的化學家,一方面從事有機化學的研究,取得了突出的成就。此外他述是義大利王國的議員,副議長,國家教育委員會、國家財政委員會的成員,為建設統一后的義大利作出了傑出的貢獻。

3 原子-分子論 -問題


論證原子一分子學說

簡單他說,康尼查羅是通過研究化學史來論證原子一分子論的。他的方法充分地體現了邏輯與歷史的統一。康尼查羅在熱那亞講授理論化學時,發現了由於不承認阿佛加德羅分子假說所造成的混亂。面對這一困境,他首先研究了道爾頓的原子論、阿佛加德羅的分子假說及其實驗依據。通過這一歷史的考察,他認識到爭論的症緒。但是要解開這一癥結,還必須掌握更多的化學事實。為此他又考察了貝采里烏斯的電化二元論及杜馬對它的批判,總結了杜馬等許多化學家所作的與分子論相關的工作,沿著歷史的線索對化學理論和一些測定方法進行分析和總結,他解決了以下兒個大家所關心的問題:

1.強調地指出阿佛加德羅的分子假說是蓋·呂薩克氣體化合定律的自然結論,從而說明了分子假說是有根據的。

2.提出一些化學家不接受阿佛加德羅分子假說的一個重要原因是過分地信賴了貝采里烏斯的電化二元論。有機化學中的鹵素取代氫的實驗事實恰好證明電化二元論是不全面的。

3.說明了怎樣根據分子假說,運用蒸氣密度法來求分子量。同時他運用氣體密度怯測定了氫、氧、硫、氯、砷、汞、溴等單質和水、氯化氫、醋酸等化合物的分子量。

4.在測定分子量的基礎上,結合分析化學的資料,進而提出一個確定原子量的合理方法。還論證了阿佛加德羅假說與杜隆——珀替定律的關係。這一定律是法國物理學家杜隆和珀替在1818年由實驗推導出來的關於固態單質的物質熱容量與原子量的關係。

5.指出當量與原子量不同,它是原子參加化學反應的數量單位,當量和原子價的乘積就是原子量。

6.根據大量的實驗資料證明無論在無機化學還是在有機化學中,原子量只有一套。化學定律對無機化學、有機化學同樣適用。

7.確定了寫化學式的原則。

康尼查羅所解決的這些問題澄清了許多模糊乃至錯誤的認識,為原子——分子論的確定掃除了障礙。他的上述觀點正是《化學哲學教程提要》這一小冊子所陳述的主要內容。

康尼查羅的工作和他的小冊子一樣受到了同行們很高的評價。和門捷列夫一道發現化學元素周期律的德國化學家邁爾在結束卡爾斯魯厄會議的回家途中就閱讀了這本小冊子,他感慨他說:「這本篇幅不大的論文對於大家爭執中最重要的各點闡述得如此清楚,使我感到驚奇。眼前的屏障好象剝落下來,許多疑團煙消雲散……這應歸功於康尼查羅的小冊子。」

康尼查羅的合理闡述,把原子論和分子假說整理成一個協調的系統,原子一分子論因此才為廣大化學家們接受。原子一分子論的確立,直接導致化學元素周期律的發現和有機化學系統的建立。

康尼查羅對化學發展的巨大貢獻,使他在全世界享有很高的聲望。1862年英國皇家學會選他為會員。1872年英國皇家學會又授予他第一枚特製的法拉第獎章。1906年為了慶祝他80壽辰,在羅馬舉行了國際應用化學代表大會,在會上,授予康尼查羅一座象徵著傳遞真理的比立特之座像。1910年5月10日,84歲的康尼查羅因年高而去世。
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