
第一章 研究的理论基础
第一节 化学学科的发展与特点
人类在创造和发展自然科学的同时不断孕育着科学观念,化学科学作为自然科学的主要分支,从其诞生伊始,人们的物质观、变化观等化学观念就伴随其中。
一、古代宏观水平
人类用火来烧制熟食、制作陶瓷、冶炼金属,并逐渐学会了酿造、染色等,通过生产和生活实践,了解物质之间能相互作用、发生变化。公元前2世纪,炼丹术在古代中国盛行,后来传入欧洲,演化为炼金术,成为近代化学的雏形。古代化学处于宏观水平、经验水平、定性水平,体现着物质转化、物质性质、物质分类的观念。
二、近代过渡时期
16世纪初,由于欧洲工业的兴起,使得炼金术走向实际运用,在元素概念建立之后,通过实验仪器对燃烧现象进行研究,建立了质量守恒定律和氧化定律,19世纪初,近代原子论的建立,随后分子学说的提出,使原子分子论得以确立,门捷列夫于1869年发现元素周期律,使化学学科具有了严密的体系,近代化学的主要的特点是在定性研究的基础上注重定量研究,研究水平由宏观向微观过渡。
三、现代微观水平
进入20世纪后,化学科学得到巨大发展,在认识物质组成、结构、合成、测试等方面都有很大进展,人们通过可见光谱、紫外光谱、核磁共振谱等谱学方法研究物质结构,通过电子显微镜观察微观结构,量子化学理论的发展,使人们对化学微观世界的研究日益深入。
纵观化学学科发展的进程,它有两条发展主线,其一是跌宕起伏、有声有色的化学史实,它是由古往今来的化学大师们上演的一幕幕生动感人的历史剧,其中有成功的喜悦,也有失败的迷茫,不妨称之为明线;其二则是隐藏在这些生动史实背后的化学哲学思想和科学方法的发展史,称之为隐线。
四、化学符号语言
化学符号的思想萌芽于古代希腊和中国,在几千年的漫长岁月里,化学符号随着化学学科的发展不断变化与完善,1813年瑞典化学家贝采里乌斯(J.Berzelius)在《哲学年鉴》发表了他定义的化学符号,这是化学符号演变过程中的一次巨大变化,这套符号为现代化学语言的形成奠定了基础,今天所用的化学符号已经是全世界通用的化学语言。
归纳化学学科的发展,可以看到化学科学在宏观水平、微观水平、符号语言水平不断向前发展,“宏观—微观—符号”是化学学科独具的特点。