1..化學的來源:有兩個，
首先來源于傳統(tǒng)技藝，也就是人類利用化學手段來提高勞動技能、改善物質(zhì)生活條件開始(遠古時代，利用火100多萬年，溫暖、光明、熟食、武器到陶器、金屬、煉金術與煉丹術)
第二個追溯到古希臘的哲學家們 如影響力最大的Aristotle和柏拉圖Platon, 帕拉采爾蘇斯的醫(yī)學化學家們的“鹽、硫、汞三要素”學說，亞里士多德“四元素說”：提出全部自然界由四元素說組成，認為世界萬物都是由“水、土、火、空氣”組成，如樹枝的燃燒 突出了元素的基本屬性：冷、熱、干、濕，相鄰屬性 可以兩兩組合，對立面無法成對共存，每一種元素具有兩個相關的屬性。(插圖)此概念及其相關推理持續(xù)1000年以上，為煉金家們提供了理論基礎，影響了整個中世紀。
2..近代化學的孕育與創(chuàng)立
15世紀近代，歐洲工業(yè)革命的勝利，近代自然科學革命到來，17世紀，隨著理論與實驗的統(tǒng)一，古希臘人元素觀點得到進一步的發(fā)展英國科學家玻意耳(1627-1691)(Robert Boyle)用機械論方法研究化學，提出化學元素概念，他認為元素是具有確定的、實在的、可察覺到的實物，它們應該是用一般化學方法不能再分為某些簡單實體的實物。但當時全盤接受其實現(xiàn)只有牛頓。玻意耳為近代化學的奠基人之一這是因為他在化學學科和化學理論的發(fā)展上作出過重大貢獻，他是第一位闡述元素本性的科學家。他提出最重要的理論是化學元素概念。古希臘的亞里士多德早就提出四元素說。帕拉采爾蘇斯則提出三要素說。玻意耳認為他們都沒有涉及問題的本質(zhì)，他認為元素是具有確定的、實在的、可察覺到的實物，它們應該是用一般化學方法不能再分為某些簡單實體的實物。玻意耳第一次為化學元素下了明確的定義，使化學發(fā)展有了新的起點。玻意耳是第一位把各種天然植物的汁液用作指示劑的化學家。他也是第一位給酸和堿下定義的化學家，他指出能將藍色果汁變成紫紅色的物質(zhì)都是酸;顏色變化與此相反者則是堿。與此同時，他還研究很多檢驗方法 ，例如檢驗銅鹽、鑒定銀的存在等。玻意耳還研究了磷和磷酸的性質(zhì)。
玻意耳在物理學方面也有成就，研究得最多的對象是氣體，其研究成果以發(fā)現(xiàn)氣體的彈性(即可壓縮性)最為有名。玻意耳著有《懷疑派化學家》、《關于顏色的實驗和考察》、《天然礦泉水實驗室簡編》、《空氣發(fā)光》等。
18世紀初(1703年)，德國的哈雷大學教授施塔爾提出 燃素學說：燃素充塞于天地之間。物質(zhì)燃燒是因為其含有燃素，不含燃素的物質(zhì)不能燃燒，一切與燃燒有關的化學變化都可以歸結為物體吸收燃素和釋放燃素的過程，如硫黃燃燒時有火焰，說明燃素逸出，硫黃就變成硫酸。硫酸與富含燃素的松節(jié)油共煮，又會吸收燃素，重新變成硫黃。煤和木柴等物質(zhì)在加熱時并不能自動地釋放出燃素，而必須由空氣將燃素從這些物質(zhì)中吸取出來，所以這些物質(zhì)在燃燒時必須有空氣存在，燃素還能由一種物體轉(zhuǎn)移到另外一種物體。當時燃素說可以解釋許多冶金過程中的化學反應，解釋了金屬溶解于酸是由于酸奪取了金屬中的燃素;金屬置換反應是由于燃素從一種金屬轉(zhuǎn)移到另一種金屬的結果。但是受最大的責難是金屬煅燒后增重的事實。
燃素學說和施塔爾
燃燒現(xiàn)象是自然界發(fā)生的最重要的變化之一，因此人們，特別是化學家歷來都很重視物體在火中會發(fā)生什么變化。對火的觀察所得到的最明顯的現(xiàn)象是有些物質(zhì)在燃燒時能產(chǎn)生火焰，有機物質(zhì)燃燒以后留下了少量灰燼，其重量遠比原來的有機物輕，這似乎說明在燃燒時是損耗物質(zhì)的。于是，化學家開始猜想，在燃燒時是否有某種易燃的元素逃逸了。雖然，與此同時冶金化學家發(fā)現(xiàn)了一個與上述現(xiàn)象相反的事實，即金屬在加熱時變成了較重的粉末——金屬灰。但是他們只埋首于實際工作，對這樣的理論問題并不感興趣，也不去深究。
十八世紀初，比較全面地研究燃燒現(xiàn)象的化學家，當推施塔爾。他的老師德國化學家貝歇爾在1669年寫的《土質(zhì)物理》一書中論述了燃燒作用。貝歇爾繼承了帕拉塞斯的“三元素說”(認為物質(zhì)是由鹽、硫、汞三種元素按不同比例構成的)，他指出，物質(zhì)之所以千差萬別，是由于構成它們的“土”各不相同。他把土分成三類：“油狀土”、“玻璃狀土”、“流質(zhì)土”。玻璃狀土相當于三元素說中的鹽，能使物質(zhì)具有一定的形態(tài);流質(zhì)土相當于汞，能使物質(zhì)致密而具有金屬光澤;油狀土相當于硫，能使物質(zhì)易于燃燒。他認為燃燒是分解作用，不能分解的物質(zhì)是不會燃燒的。雖然貝歇爾并未提出“燃素”這一概念，但是他認為物質(zhì)燃燒時放出“油狀土”，因此，后人認為他是與施塔爾共同創(chuàng)立“燃素學說”的化學家。
貝歇爾的學生施塔爾是一位醫(yī)生兼化學家。于1660年10月21日生于德國的安斯巴赫，1734年5月4日在柏林逝世。施塔爾于1684年獲耶拿大學醫(yī)學士學位，1687年擔任薩克斯-魏馬公爵的醫(yī)生，1694年任哈雷大學醫(yī)學和化學教授，1716年任柏林普魯士王的御醫(yī)。
和貝歇爾的觀點一樣，施塔爾也認為在物質(zhì)燃燒時有易燃元素逸出，但施塔爾把這種易燃元素叫做“燃素”，而不稱“油狀土”。他認為物質(zhì)燃燒后，放出燃素，燃素隨即在空氣中消失，所以空氣是帶走燃素的必需媒介物，燃素是離不開空氣的。
燃素學說認為，燃素充塞于天地之間。植物能從空氣中吸收燃素，動物又從植物中獲得燃素，所以動植物中都含有大量燃素。這一學說還認為，一切與燃燒有關的化學變化都可以歸結為物體吸收燃素和釋放燃素的過程。例如金屬燃燒時，便有燃素逸出，金屬就變成了金屬灰，可見金屬比金屬灰含有更為復雜的成分。如果金屬灰與燃素重新結合，就會再變成金屬。油、蠟、木炭、煙炱都是從植物中來的的，植物具有從空氣中吸收燃素的功能，因此木炭等都是富含燃素的物質(zhì)。如果將木炭與金屬灰放在一起加熱，金屬灰就可以吸收木炭放出的燃素，于是金屬灰就重新變成金屬。這樣，燃素學說就可以解釋許多冶金過程中的化學反應。硫黃燃燒時有火焰，說明燃素逸出，硫黃就變成硫酸。硫酸與富含燃素的松節(jié)油共煮，又會吸收燃素，重新變成硫黃。
燃素學說還認為，煤和木柴等物質(zhì)在加熱時并不能自動地釋放出燃素，而必須由空氣將燃素從這些物質(zhì)中吸取出來，所以這些物質(zhì)在燃燒時必須有空氣存在。燃素還能由一種物體轉(zhuǎn)移到另外一種物體，燃素學說利用這一性質(zhì)解釋了金屬溶解于酸是由于酸奪取了金屬中的燃素;金屬置換反應是由于燃素從一種金屬轉(zhuǎn)移到另一種金屬的結果。
盡管燃素學說是錯誤的，“燃素”也是不存在的，盡管施塔爾對氧化還原反應(燃燒現(xiàn)象)作出的解釋與現(xiàn)代的觀點恰好完全相反，凡我們現(xiàn)在認為是與氧結合的反應(氧化反應)，施塔爾都認為是燃素被分離出來的反應。但是，施塔爾的觀點與現(xiàn)代化學理論卻存在著一個共同點，即化學反應發(fā)生時都有某種東西從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另外一種物質(zhì)，施塔爾認為是燃素從一種物質(zhì)向另一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移;而現(xiàn)代價鍵理論則認為氧化還原反應中發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移。燃素學說利用這種轉(zhuǎn)移的概念解釋了大量的化學現(xiàn)象和反應，把大量的化學事實統(tǒng)一在一個概念之下，這在一定程度上促進了化學的發(fā)展。在燃素學說流行的長達一百年間，化學家為了解釋各種現(xiàn)象，積累了相當豐富的感性材料，這些都是化學史寶庫中的珍貴資料，拉瓦錫和以后的化學家在一定程度上利用了燃素學說信奉者所做過的實驗(包括普利斯特里和舍勒制取氧氣的實驗)，推翻了燃素學說，建立了正確的燃燒理論。
毫無疑問，我們應該指出燃素學說的錯誤和“燃素”是不存在的，但是對于它起過的歷史作用，也須加以適當肯定
18世紀中葉拉 瓦 錫(Antoine-Laurent Lavoisier 1743-1794)法國化學家、現(xiàn)代化學創(chuàng)始人用實驗和理論多方面證明燃素說是錯誤的，并建立氧化說去代替錯誤的燃素說。
1743年8月26日生于巴黎律師之家，自小受良好的教育，父親希望他長大成為一名律師，1763年得法學學土學位，并取得開業(yè)律師證書。1764年21歲時，棄法從理，先從事地質(zhì)學研究，后在老師建議下，改學化學，成績卓著。1768年以研究石膏性質(zhì)而被巴黎科學院選為候補院士。1778年任國家火藥局長并升為教授，科學院院士。1796年因一度擔任征稅官而被革命法庭判處死刑送上斷頭臺。拉瓦錫是近代化學奠基人之一，在化學上主要的貢獻是：，他的主要貢獻是將許多實驗結果，加以綜合，使之成為完整的學說。通過實驗，他推翻了物質(zhì)不能互變的學說，并進一步證明了物質(zhì)不滅定律的正確性。他發(fā)現(xiàn)磷、硫在燃燒時，其重量的增加是由于同空氣的結合所產(chǎn)生的。他發(fā)現(xiàn)空氣中有1/5的物質(zhì)可以助燃，后來這種物質(zhì)定名為“氧”。這一發(fā)現(xiàn)推翻了當時占統(tǒng)治地位的“燃素”學說。1783年6月他宣告“水是氫和氧化合的產(chǎn)物”，他開創(chuàng)了定量的有機分析。
用實驗和理論多方面證明燃素說是錯誤的，并建立氧化說去代替錯誤的燃素說。1774年10月，當普里斯特列來巴黎向拉瓦錫介紹氧化汞加熱后得到“脫燃素空氣
(氧氣)”后，拉瓦錫便設計一個劃時代的實驗，證明燃燒并非物質(zhì)放出燃素，而是和空氣中氧氣化合。1777年他向巴黎科學院提出《燃燒概論》的論文，闡明：(1)只有當氧氣存在時，物質(zhì)才能燃燒。(2)空氣是由氧氣和氮氣等氣體組成的混合物。(3)物質(zhì)燃燒是物質(zhì)和和氧氣化合，故物質(zhì)燃燒后重量增加，增加的重量等于吸收空氣中氧的重量。(4)物質(zhì)燃燒是劇烈氧化，從而放出光和熱。(5)呼吸是緩慢的氧化作用。
證明水是化合物，推翻自古以來認為水是元素的錯誤觀念。1783年拉瓦錫在巴黎
科學院進行著名的實驗表演，將水通過來福槍鐵管分解成氫和氧，證明水是由氫和氧
元隸組成的化合物。
用一系列實驗證圖化學反應前后的重量不變，從而確立物質(zhì)不滅定律。他用糖發(fā)酵這一復雜的化學反應證明物質(zhì)不滅，從而得到化學界的公認。支持并發(fā)展波義耳元素定義，開始對元素進行分類并對酸堿做了較科學的定義。拉瓦錫著作很多，代表作有《化學概要》、《物理學和化學的重量》等。在政治上，拉瓦錫不能說沒有錯誤，特別是擔任收稅宮和后來擁有大量土地的情況下，有錯誤是不可避免的。然而，他在化學上的功績并不因而磨滅。恩格斯給拉瓦錫以很高的評價，曾指出：拉瓦錫的學說，使過去燃素說形式上倒立的全部化學正立過來，從此化學家能夠按照物質(zhì)的本來面貌進行科學研究，使化學蓬勃地發(fā)展起來。18世紀70年代，許多化學家都曾研究過空氣的組成，普利斯特利是其中之一，他曾制得了氧氣這種能幫助燃燒的新氣體，可是仍然用“燃素”來解釋這種氣體助燃的原因。這激起了拉瓦錫的興趣，他不認為是這樣，于是把手頭工作放下來，開始了燃燒的實驗。
拉瓦錫在曲頸甑里放進一定量水銀，曲頸甑口同玻璃罩內(nèi)水銀面上的空氣相通。將甑放在火上焙燒，發(fā)現(xiàn)甑內(nèi)水銀面上生成紅色鱗斑狀的水銀燒渣。過了12天后，燒渣不再增多，于是，停止加熱。
這時候他發(fā)現(xiàn)甑內(nèi)空氣的數(shù)量減少了五分之一，而且甑里剩下的氣體，同空氣完全不同。他把一塊燃燒的木片放進去，結果火立即熄滅了。他又把蒼蠅放進去，結果蒼蠅很快就死掉了。
五分之一的氣體到哪兒去了?為了揭開這個謎，拉瓦錫把甑內(nèi)水銀燒渣收集起來加熱，結果又得到水銀和一種氣體。經(jīng)過測定，這種氣體的體積，同加熱水銀時消失的空氣體積相等，而且比一般空氣更有利于燃燒。
實驗證明，只有這種“火空氣”能支持燃燒，金屬在焙燒后變重，是“火空氣”化合到物質(zhì)中，而不是有什么“燃素”的緣故。 燃燒的木片怎么會熄滅?蒼蠅怎么又會死?為了解答這些問題，拉瓦錫又做了個實驗，他把麻雀放進玻璃罩下，里面是普通的空氣，結果這只麻雀55分鐘后就暈倒了。把麻雀從玻璃罩下取出來，過一會兒麻雀又蘇醒過來了。然后他又把老鼠、其他鳥兒放進麻雀呆過的玻璃罩里，結果也都很快窒息。
4.原子和分子學說的論證19世紀，1807年，英國化學家道爾頓(J.Dalton)提出了原子論，其基本要點是：①元素是由非常微小的、看不見的、不可再分割的原子組成，原子既不能創(chuàng)造，也不能毀滅，也不能轉(zhuǎn)變，所以在一切化學反應中都保持自己原有的性質(zhì);②同一種元素的原子的形狀、質(zhì)量之性質(zhì)相同，而不同元素的原子的形狀、質(zhì)量及性質(zhì)則各不相同，③原子的質(zhì)量是元素最基本的特征;不同元素的原子以簡單的數(shù)目比例相結合，形成化合物。④化合物的原子稱為復雜原子，它的質(zhì)量為所含各種元素原子質(zhì)量之總和。同種化合物的復雜原子，其性質(zhì)和質(zhì)量也必然相同。道爾頓的原子論為近代科學原子論的創(chuàng)立構建了新的框架，是繼拉瓦錫化學革命之后，化學發(fā)展史中又一座光輝燦爛的里程碑。它結束了元素說和原子說曠日持久的隔離狀態(tài)，第一次把他們?nèi)诤蠟橐粋�統(tǒng)一的理論體系。
貝采里烏斯(Jons Jakob Berzelius 1779一1848)
瓊斯.雅可比.貝采里烏斯1779年8月20日出生在瑞典南部的一個名為威菲松達的小鄉(xiāng)村里。他在發(fā)展化學中作出了重要貢獻，他接受并發(fā)展了道爾頓原子論，他以氧作標準測定了40多種元素的原子量，他第一次采用現(xiàn)代元素符號并公布了當時已知元素的原子量表，他發(fā)現(xiàn)和首次制取了硅、銑、硒等好兒種元素，他首先使用“有機化學”概念;他是“電化二元論”的提出者。他發(fā)現(xiàn)了“同分異構”現(xiàn)象并首先提出了“催化”概念。他的卓著成果，使他成為19世紀的一位赫赫有名的化學權威。
李比希生平
德國著名的化學家、化學教育家李比希(Justus von Liebig，1803-1873)李比希為奠定有機化學的基礎作出了卓越貢獻，主要有：研究成功簡單而又精確的有機化合物分析法;通過雷酸銀和苯甲�；难芯浚S勒一起證實了同分異構現(xiàn)象和提出了基因?qū)W說。1839年至1852年，李比希從純粹有機化學轉(zhuǎn)向應用有機化學，廣泛地開展了化學與農(nóng)業(yè)和生理學的關系的研究。發(fā)表的代表作有《化學在農(nóng)業(yè)和生理學上的應用》。此外，李比希還創(chuàng)辦了第一個化學學術定期期刊《化學年鑒》，延續(xù)至今，影響深遠。
出身于一個經(jīng)營藥物、染料及化學試劑的小商人家庭。兒童時代，李比希隨父親制造過家庭藥物和涂料，后來又當過藥劑師的徒弟。少年時代的李比希對當時德國學校正規(guī)化、公式化一套的陳舊教育感到乏味，但卻酷愛閱讀化學書籍和動手做化學試驗。1820年秋，李比希進入波恩大學，1821年隨師轉(zhuǎn)入艾爾蘭根大學學習化學并于1822年獲博士學位。學業(yè)有成后，李比希在黑森大公的公費資助下到巴黎深造，在法國著名化學家、物理學家蓋·呂薩克的實驗室工作，并結識了德國科學界泰斗洪堡。經(jīng)洪堡的推薦，1824 年，李比希被任命為德國吉森大學化學教授，時年僅21歲。李比希在吉森度過了一生中最為輝煌的20多年，直到1852年才受聘轉(zhuǎn)到慕尼黑大學。圖 04
1824年至1829年在古森大學的幾年里，李比希致力于化學教育方法的改革、發(fā)展和完善，創(chuàng)建了化學教學實驗室。它是現(xiàn)代實驗組織和教育相結合的開端，也是德國科學和工業(yè)振興的一個堅實而又光輝的起點。1829年至1839年，
創(chuàng)立高分子化學的施陶丁格
Hermann Staudinger 1881一1965
棉、麻、絲、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，從某種意義上來說，甚至連人本身也是一個復雜的高分子體系。在過去漫長的歲月中，人們雖然天天與天然高分子物質(zhì)打交道，對它們的本性卻一無所知�，F(xiàn)在我們已認識什么是高分子，并建立了頗具規(guī)模的高分子合成工業(yè)，生產(chǎn)出五光十色的塑料、美觀耐用的合成纖維、性能優(yōu)異的合成橡膠，致使高分子合成材料與金屬材料、無機非金屬材料并列構成材料世界的三大支柱。面對這一輝煌成就，我們不能不緬懷高分子科學的奠基人、德國化學家施陶丁格。
論文發(fā)表的背景
什么是高分子呢?它是由許多結構相同的單體聚合而成的，分子量往往是幾萬、兒十萬。結構的形狀也很特別，如果說普通分子象個小球，那未高分子由于單體彼此連接成長鏈，就象一根有50米長的麻繩。有些高分子長鏈之間又有短鏈相結而成網(wǎng)狀。又由于大分子與大分子之間存在引力，這些長鏈不但各自卷曲而且相互纏繞，形成了既有一定強度、又有不同程度彈性的固體。固為分子大，長鏈一頭受熱時，另一頭還不熱，故熔化前有個軟化過程，這就使它具有良好的可塑性，正是這種內(nèi)在結構，使它具有包括電絕緣在內(nèi)的許多特性，成為新型的優(yōu)質(zhì)材料。人們對它們的組成、結構的認識和合成方法的掌握經(jīng)歷了一個實踐——認識——實踐的曲折過程。
1812年，化學家在用酸水解木屑、樹皮、淀粉等植物的實驗中得到了葡萄糖，證明淀粉、纖維素都由葡萄糖組成。1826年，法拉第通過元素分析發(fā)現(xiàn)橡膠的單體分子是C5H8，后來人們測出C5H8的結構是異戊二烯。就這樣，人們逐步了解了構成某些天然高分子化合物的單體。
1839年，有個名叫古德意爾的美國人，偶然發(fā)現(xiàn)天然橡膠與硫磺共熱后明顯地改變了性能，使它從硬度較低、遇熱發(fā)粘軟化、遇冷發(fā)脆斷裂的不實用的性質(zhì)，變?yōu)楦挥袕椥�、可塑性的材料。這一發(fā)現(xiàn)的推廣應用促進了天然橡膠工業(yè)的建立。天然橡膠這一處理方法，在化學上叫作高分子的化學改性，在工業(yè)上叫作天然橡膠的硫化處理。
進一步試驗，化學家們將纖維素進行化學改性獲得了第一種人造塑料——賽璐珞和人造絲。1889年法國建成了最早的人造絲工廠，1900年英國建成了以木漿為原料的粘膠纖維工廠，天然高分子的化學改性，大大開闊了人們的視野。1907年，美國化學家在研究苯酚和甲醛的反應中制得了最早的合成塑料——酚醛樹脂，俗名電木。1909年德國化學家以熱引發(fā)聚合異戊二烯獲得成功。在這一實驗啟發(fā)下，德國化學家采用與異戊二烯結構相近的二甲基丁二烯為原料，在金屬鈉的催化下，合成了甲基橡膠，開創(chuàng)了合成橡膠的工業(yè)生產(chǎn)。
上述對高分子化合物的單體分析，天然高分子的化學改住的實踐和在合成塑料、合成橡膠方面的探索，使人們深切地感到必須弄清高分子化合物的組成、結構及合成方法。對于這個基礎理論問題人們所知甚少，這一理論發(fā)展的緩慢與高分子本身的復雜特性有關�；瘜W家們一直搞不清它們的分子量究竟是多少，它為什么難于透過半透膜而有點象膠體，它為什么沒有固定的熔點和沸點，不易形成結晶?這些獨特的性質(zhì)以當時流行的化學觀來看是很難理解的。
早在1861年，膠體化學的奠基人，英國化學家格雷阿姆曾將高分子與膠體進行比較，認為高分于是由一些小的結晶分子所形成。并從高分子溶液具有膠體性質(zhì)著眼，提出了高分子的膠體理論。這理論在一定程度上解釋了某些高分子的特性，得到許多化學家的支持。盡管也有化學家提出了不同看法，但均未引起注意。我們將支持格雷阿姆的高分子膠體理論的稱為膠體論者。他們拿膠體化學的理論來套高分子物質(zhì)，認為纖維素是葡萄糖的締合體。所謂締合即小分子的物理集合。他們還因當時無法測出高分子的未端基團，而提出它們是環(huán)狀化合物。在當時只有德國有機化學家施陶丁格等少數(shù)兒個人不同意膠體論者的上述看法。施陶丁格發(fā)表了“關于聚合反應”的論文，他從研究甲醛和丙二烯的聚合反應出發(fā)，認為聚合不同于締合，它是分子靠正常的化學鍵結合起來。天然橡膠應該具有線性直鏈的價鍵結構式。這篇論文的發(fā)表;就象在一潭平靜的湖水中扔進一塊石頭，引起了一場激烈的論戰(zhàn)。
一場激烈而又嚴肅的學術爭論
1922年，施陶丁格進而提出了高分子是由長鏈大分子構成的觀點，動搖了傳統(tǒng)的膠體理論的基礎。膠體論者堅持認為，天然橡膠是通過部分價鍵締合起來的，這種締合歸結于異戊二烯的不飽和狀態(tài)。他們自信地預言：橡膠加氫將會破壞這種締合，得到的產(chǎn)物將是一種低沸點的低分子烷烴，針列這一點，施陶丁格研究了天然橡膠的加氫過程，結果得到的是加氫橡膠而不是低分子烷烴，而且加氫橡膠在性質(zhì)上與天然橡膠幾乎沒有什么區(qū)別。結論增強了他關于天然橡膠是由長鏈大分子構成的信念。隨后他又將研究成果推廣到多聚甲醛和聚苯乙烯，指出它們的結構同樣是由共價鍵結合形成的長鏈大分子。
施陶丁格的觀點繼續(xù)遭到膠體論者的激烈反對，有的學者曾勸告說：“離開大分子這個概念吧!根本不可能有大分子那樣的東西”但是施陶丁格沒有退卻;他更認真地開展有關課題的深入研究，堅信自己的理論是正確的。為此他先后在1924年及1926年召開的德國博物學及醫(yī)學會議上， 1925年召開的德國化學會的會議上詳細地介紹了自己的大分子理論，與膠體論者展開了面對面的辯論。
辯論主要圍繞著兩個問題：一是施陶了格認為測定高分子溶液的粘度可以換算出其分子量，分子量的多少就可以確定它是大分子還是小分子。膠體論者則認為粘度和分子量沒有直接的聯(lián)系，當時由于缺乏必要的實驗證明，施陶丁格顯得較被動，處于劣勢。施陶丁格沒有卻步，而是通過反復的研究，終于在粘度和分子量之間建立了定量關系式，這就是著名的施陶了格方程。辯論的另一個問題是高分子結構中晶胞與其分子的關系。雙方都使用X射線衍射法來觀測纖維素，都發(fā)現(xiàn)單體(小分子)與晶胞大小很接近。對此雙方的看法截然不同。膠體論者認為一個晶胞就是一個分子，晶胞通過晶格力相互締合，形成高分子。施陶丁格認為晶胞大小與高分子本身大小無關，一個高分子可以穿過許多晶胞。對同一實驗事實有不同解釋，可見正確的解釋與正確的實驗同佯是重要的。
科學的裁判是實驗事實。正當雙方觀點爭執(zhí)不下時， 1926年瑞典化學家斯維德貝格等人設計出一種超離心機，用它測量出蛋白質(zhì)的分子量：證明高分子的分子量的確是從幾萬到幾百萬。這一事實成為大分子理論的直接證據(jù)。
事實上，參加這場論戰(zhàn)的科學家都是嚴肅認真和熱烈友好的，他們?yōu)榱俗非罂茖W的真理，都投入了填密的實驗研究，都尊重客觀的實驗事實。當許多實驗逐漸證明施陶丁格的理論更符合事實時，支持施陶了格的隊伍也隨之壯大，到1926年的化學會上除一人持保留態(tài)度外，大分子的概念已得到與會者的一致公認。
在大分子理論被接受的過程中，最使人感動的是原先大分子理論的兩位主要反對者，晶胞學說的權威馬克和邁那在1928年公開地承認了自己的錯誤，同時高度評價了施陶了格的出色工作和堅韌不拔的精神，并且還具體地幫助施陶丁格完善和發(fā)展了大分子理論。這就是真正的科學精神。
1932年，施陶丁格總結了自己的大分子理論，出版了劃時代的巨著《高分子有機化臺物》成為高分子科學誕生的標志。認清了高分子的面目，合成高分子的研究就有了明確的方向，從此新的高分子被大量合成，高分子合成工業(yè)獲得了迅速的發(fā)展。為了表彰施陶丁格在建立高分子科學上的偉大貢獻， 1953年他被授予諾貝爾化學獎。
倡導分子主物學的建立
1881年3月23日，海爾曼·施陶丁格出生在德國的弗爾姆斯。他父親是新康德派的哲學家，所以他從小就受到各種新的哲學思想的熏陶，對新事物比較敏銳，在科學推理、思維中，能夠不受傳統(tǒng)觀念的束縛，善于從復雜的事物中，理出頭緒，發(fā)現(xiàn)關鍵之處。提出新的觀點。在中學時，他曾對植物學發(fā)生濃厚的興趣，所以中學畢業(yè)后，他考入哈勒大學學習植物學。這時有一位對科學發(fā)展頗有見地的朋友向他父母進言，最好先讓施陶了格打下雄厚的化學基礎后，再讓他進入植物學的領域。這一中肯的建議被采納了，借他父親轉(zhuǎn)到達姆一所大學任教的機會，施陶丁格也來到該城的工業(yè)大學改讀化學。從此施陶丁格與化學給下不解之緣。1903年，他完成了關于不飽和化合物丙二酸酯的畢業(yè)論文，從大學畢業(yè)。接著又來到施特拉斯堡，拜著名的有機化學家梯爾為師繼續(xù)深造。1907年，以他在實驗中發(fā)現(xiàn)的高活性烯酮為題完成了博士論文，獲得了博士學位。同年他被聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學的副教授。5年后他被楚利希聯(lián)邦工業(yè)大學聘任為化學教授。在這里他執(zhí)教了14年，這期間的教學和研究使他熟悉了化學，特別是有機化學的各個領域和一些新的理論，為他順利開展科學研究奠定了扎實的基礎。也在這期間，他投入了上述關于高分子組成、結構的學術論戰(zhàn)。1926年，他為了有更充裕的時間，進行更多的實驗來驗證他的大分子理論，他應聘來到布萊斯高的符來堡專心從事科學研究。在符來堡他度過了他的后半生，許多重要的科研成果都是在這里完成的。
施陶丁格在高分子科學研究中取得成功之后，他開始按照早年的設想，將研究的重點逐步轉(zhuǎn)入植物學領域。事實上，他選擇高分子課題時，就曾考慮到它與植物學的密切關系。在1926年他就預言大分子化合物在有生命的有機體中，特別是蛋白質(zhì)之類化合物中起重要的作用。他順理成章地將大分子的概念引人生物化學人和他的妻子、植物生理學家瑪格達·福特合作研究大分子與植物生理。
要證明大分子同樣存在于動、植物等有生命的生物體內(nèi)，他們認為最好能找到除了粘度法之外的其它方法，證明大分子的存在和存在的形式。經(jīng)過兩年多的努力，他們利用電子顯微鏡等現(xiàn)代實驗觀測手段，終于用事實證明了生物體內(nèi)存在著大分子�？上У氖沁@一項有重要意義的工作，圇希特勒法西斯的上臺和第二次世界大戰(zhàn)而被迫中斷，施陶丁格所在的研究所毀于戰(zhàn)火。第二次世界大戰(zhàn)一結束，施陶丁格立即總結了他前一段關于生物有機物中大分子的研究。1947年出版了著作《大分子化學及生物學》。在這一著作中，它嘗試地描繪了分子生物學的概貌，為分子生物學這一前沿學科的建立和發(fā)展奠定了基礎。為了配合高分子科學的發(fā)展， 1947年起他主持編輯了《高分子化學》這一專業(yè)雜志。他晚年的興趣主要在分子生物學的研究，由于年事已高，成旱不多，但是培養(yǎng)了許多高分子研究方面的人才，1965年9月8日，施陶丁格安然去世，享年84歲。
二十世紀的化學發(fā)展歷程
化學是一門建立在實驗基礎上的科學，實驗與理論一直是化學研究中相互依賴、彼此促進的兩個方面。進入20世紀以后，由于受到自然科學其他學科發(fā)展的影響，并廣泛地應用了當代科學的理論、技術和方法，化學在認識物質(zhì)的組成、結構、合成和測試等方面都有了長足的進展，而且在理論方面取得了許多重要成果。在無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大分支學科的基礎上產(chǎn)生了新的化學分支學科。近代物理的理論和技術、數(shù)學方法及計算機技術在化學中的應用，對現(xiàn)代化學的發(fā)展起了很大的推動作用。19世紀末，電子、X射現(xiàn)和放射性的發(fā)現(xiàn)為化學在20世紀的重大進展創(chuàng)造了條件。
在結構化學方面，由于電子的發(fā)現(xiàn)開始并確立的現(xiàn)代的有核原子模型，不僅豐富和深化了對元素周期表的認識，而且發(fā)展了分子理論。應用量子力學研究分子結構，產(chǎn)生了量子化學。
從氫分子結構的研究開始，逐步揭示了化學鍵的本質(zhì)，先后創(chuàng)立了價鍵理論、分子軌道理論和佩位場理論�；瘜W反應理論也隨著深入到微觀境界。應用X射現(xiàn)作為研究物質(zhì)結構的新分析手段，可以洞察物質(zhì)的晶體化學結構。測定化學立體結構的衍射方法，有X射線衍射、電子衍射和中子衍射等方法。其中以X射線衍射法的應用所積累的精密分子立體結構信息最多。
研究物質(zhì)結構的譜學方法也由可見光譜、紫外光譜、紅外光譜擴展到核磁共振譜、電子自選共振譜、光電子能譜、射線共振光譜、穆斯堡爾譜等，與計算機聯(lián)用后，積累大量物質(zhì)結構與性能相關的資料，正由經(jīng)驗向理論發(fā)展。電子顯微鏡放大倍數(shù)不斷提高，人們以可直接觀察分子的結構。
經(jīng)典的元素學說由于放射性的發(fā)現(xiàn)而產(chǎn)生深刻的變革。從放射性衰變理論的創(chuàng)立、同位素的發(fā)現(xiàn)到人工核反應和核裂變的實現(xiàn)、氘的發(fā)現(xiàn)、中子和正電子及其它基本粒子的發(fā)現(xiàn)，不僅是人類的認識深入到亞原子層次，而且創(chuàng)立了相應的實驗方法和理論;不僅實現(xiàn)了古代煉丹家轉(zhuǎn)變元素的思想，而且改變了人的宇宙觀。
作為20世紀的時代標志，人類開始掌握和使用核能。放射化學和核化學等分支學科相繼產(chǎn)生，并迅速發(fā)展;同位素地質(zhì)學、同位素宇宙化學等交叉學科接踵誕生。元素周期表擴充了，以有109號元素，并且正在探索超重元素以驗證元素“穩(wěn)定島假說”。與現(xiàn)代宇宙學相依存的元素起源學說和與演化學說密切相關的核素年齡測定等工作，都在不斷補充和更新元素的觀念。
在化學反應理論方面，由于對分子結構和化學鍵的認識的提高，經(jīng)典的、統(tǒng)計的反應理論以進一步深化，在過渡態(tài)理論建立后，逐漸向微觀的反應理論發(fā)展，用分子軌道理論研究微觀的反應機理，并逐漸建立了分子軌道對稱守恒定律和前線軌道理論。分子束、激光和等離子技術的應用，使得對不穩(wěn)定化學物種的檢測和研究成為現(xiàn)實，從而化學動力學已有可能從經(jīng)典的、統(tǒng)計的宏觀動力學深入到單個分子或原子水平的微觀反應動力學。
計算機技術的發(fā)展，使得分子、電子結構和化學反映的量子化學計算、化學統(tǒng)計、化學模式識別，以及大規(guī)模術技的處理和綜合等方面，都得到較大的進展，有的已經(jīng)逐步進入化學教育之中。關于催化作用的研究，以提出了各種模型和理論，從無機催化進入有機催化和僧物催化，開始從分子微觀結構和尺寸的角度核生物物理有機化學的角度，來研究酶類的作用和酶類的結構與其功能的關系。
分析方法和手段是化學研究的基本方法和手段。一方面，經(jīng)典的成分和組成分析方法仍在不斷改進，分析靈敏度從常量發(fā)展到微量、超微量、痕量;另一方面，發(fā)展初許多新的分析方法，可深入到進行結構分析，構象測定，同位素測定，各種活潑中間體如自由基、離子基、卡賓、氮賓、卡拜等的直接測定，以及對短壽命亞穩(wěn)態(tài)分子的檢測等。分離技術也不斷革新，離子交換、膜技術、色譜法等等。
合成各種物質(zhì)，是化學研究的目的之一。在無機合成方面，首先合成的是氨。氨的合成不僅開創(chuàng)了無機合成工業(yè)，而且?guī)恿舜呋瘜W，發(fā)展了化學熱力學和反應動力學。后來相繼合成的有紅寶石、人造水晶、硼氫化合物、金剛石、半導體、超導材料和二茂鐵等配位化合物。
在電子技術、核工業(yè)、航天技術等現(xiàn)代工業(yè)技術的推動下，各種超純物質(zhì)、新型化合物和特殊需要的材料的生產(chǎn)技術都得到了較大發(fā)展。稀有氣體化合物的合成成功又向化學家提出了新的挑戰(zhàn)，需要對零族元素的化學性質(zhì)重新加以研究。無機化學在與有機化學、生物化學、物理化學等學科相互滲透中產(chǎn)生了有
機金屬化學、生物無機化學、無機固體化學等新興學科。
酚醛樹脂的合成，開辟了高分子科學領域。20世紀30年代聚酰胺纖維的合成，使高分子的概念得到廣泛的確認。后來，高分子的合成、結構和性能研究、應用三方面保持互相配合和促進，使高分子化學得以迅速發(fā)展。
各種高分子材料合成和應用，為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事技術，以及人們衣食住行各方面，提供了多種性能優(yōu)異而成本較低的重要材料，成為現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要標志。高分子工業(yè)發(fā)展為化學工業(yè)的重要支柱。
20世紀是有機合成的黃金時代。化學的分離手段和結構分析方法已經(jīng)有了很大發(fā)展，許多天然有機化合物的結構問題紛紛獲得圓滿解決，還發(fā)現(xiàn)了許多新的重要的有機反應和專一性有機試劑，在此基礎上，精細有機合成，特別是在不對稱合成方面取得了很大進展。
一方面，合成了各種有特種結構和特種性能的有機化合物;另一方面，合成了從不穩(wěn)定的自由基到有生物活性的蛋白質(zhì)、核酸等生命基礎物質(zhì)。有機化學家還合成了有復雜結構的天然有機化合物和有特效的藥物。這些成就對促進科學的發(fā)展起了巨大的作用;為合成有高度生物活性的物質(zhì)，并與其他學科協(xié)同解決有生命物質(zhì)的合成問題及解決前生命物質(zhì)的化學問題等，提供了有利的條件。
20世紀以來，化學發(fā)展的趨勢可以歸納為：有宏觀向微觀、有定性向定量、有穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)定態(tài)發(fā)展，由經(jīng)驗逐漸上升到理論，再用于指導設計和開創(chuàng)新的研究。一方面，為生產(chǎn)和技術部門提供盡可能多的新物質(zhì)、新材料;另一方面，在與其它自然科學相互滲透的進程中不斷產(chǎn)生新學科，并向探索生命科學和宇宙起源的方向發(fā)展。
化學的學科分類
化學在發(fā)展過程中，依照所研究的分子類別和研究手段、目的、任務的不同，派生出不同層次的許多分支。在20世紀20年代以前，化學傳統(tǒng)地分為無機化學、有機化學、物理化學和分析化學四個分支。20年代以后，由于世界經(jīng)濟的高速發(fā)展，化學鍵的電子理論和量子力學的誕生、電子技術和計算機技術的興起，化學研究在理論上和實驗技術上都獲得了新的手段，導致這門學科從30年代以來飛躍發(fā)展，出現(xiàn)了嶄新的面貌�，F(xiàn)在把化學內(nèi)容一般分為生物化學、有機化學、高分子化學、應用化學和化學工程學、物理化學、無機化學等五大類共80項，實際包括了七大分支學科。
根據(jù)當今化學學科的發(fā)展以及它與天文學、物理學、數(shù)學、生物學、醫(yī)學、地學等學科相互滲透的情況，化學可作如下分類：
無機化學：元素化學、無機合成化學、無機固體化學、配位化學、生物無機化學、有機金屬化學等
有機化學：天有機化學、一般有機化學、有機合成化學、金屬和非金屬有機化學、物力有機化學、生物有機化學、有機分析化學。
物理化學：化學熱力學、結構化學、化學動力學、分門物理化學。
分析化學：化學分析、儀器和新技術分析。
高分子化學：天然高分子化學、高分子合成化學、高分子物理化學、高聚物應用、高分子物力。
核化學核放射性化學：放射性元素化學、放射分析化學、輻射化學、同位素化學、核化學。
生物化學：一般生物化學、酶類、微生物化學、植物化學、免疫化學、發(fā)酵和生物工程、食品化學等。
其它與化學有關的邊緣學科還有：地球化學、海洋化學、大氣化學、環(huán)境化學、宇宙化學、星際化學等。
玻意耳
玻意耳(1627-1691)(Robert Boyle)英國化學家和自然哲學家。倫敦皇家學會創(chuàng)始人之一，由于研究氣體性質(zhì)而聞名，是近代化學元素理論的先驅(qū)。
玻意耳出生于愛爾蘭的利斯莫爾。幼年就聰慧過人，有超人的記憶力和非凡的語言才能。當時他還經(jīng)常參加一些著名科學家的聚會，去聽他們就一些科學問題的討論，但他主張“實驗決定一切”。
1661年6月18日玻意耳公布了他的實驗結果--“空氣是可以壓縮的”。而且這種可壓縮性與加在氣體上的壓強成簡單的反比關系。這就是人們所熟知的玻意耳定律，這個定律因為在14年后又為法國科學家馬略特獨立的發(fā)現(xiàn)，故用他們兩個人的名字命名,稱為玻意耳-馬略特定律。
1657年當他聽到葛利克所做的實驗后，便著手設計他自己的抽氣泵。在精明強干的助手R.胡克的幫助下，他成功地制造了抽氣泵，得以進行了許多開拓性實驗。由這種空氣泵獲得的真空一度被叫做玻意耳真空。1668年后他移居倫敦，埋頭從事化學實驗和研究，取得了一系列成就。他是第一位收集氣體的化學家。此外，他在1662年發(fā)現(xiàn)：空氣不但可以壓縮，而且這種可壓縮性按一簡單的反比關系隨壓強而變化。如果將一定量的氣體置于兩倍壓強之下，則氣體的體積減少一半;如果壓強增大到3倍，氣體的體積就減少到三分之一。反之，如壓力減小，氣體則膨脹。這個反比關系被稱為玻意耳定律。
他改進了蓋利克發(fā)明的真空泵，利用它進行了一系列氣體性質(zhì)的開拓性實驗。例如，他曾將真空泵放在屋頂，水管放在地面的大水罐內(nèi)，發(fā)現(xiàn)當水銀氣壓計指示29英寸時，水不可能被提升到33英尺以上。1660年他將實驗結果匯編成冊，出版了他的第一部著作《涉及空氣彈性及其效果的新物理——力學實驗》。他用實驗論證了空氣是有重量和彈性(當時玻意耳稱之為彈力)的物質(zhì)。論證了空氣對于燃燒、呼吸和傳聲是必不可少的。論證了壓強對水的沸點的影響，指出當使周圍的空氣稀薄時熱水就能沸騰起來。論證了細管中液體的上升(即毛細現(xiàn)象)是和大氣壓力無關的，這與當時的觀點截然相反。論證了真空中虹吸失效。還研究了空氣的比重、折射率等等。這本書引起了耶穌教徒的詰難，認為其中有詐。玻意耳在助手R.湯利的協(xié)助下做了實驗，通過實驗不但證實了“空氣的彈性有能力作出遠遠超過我們需要歸之于它的事實”。
他最重要的化學著作是1661年發(fā)表的《懷疑的化學家》，此書標志著近代化學從煉金術中脫胎出來。從玻憊耳開始化學被看做是一門理論科學，它不再是經(jīng)驗記憶。因此，恩格斯說：“是玻意耳把化學確立為科學”。對舊的元素概念的清除，是玻意耳對近代化學的第二個貢獻。他認為無論是亞里士多德的“土、氣、火、水四元素”理論和帕拉采爾蘇斯的醫(yī)學化學家們的“鹽、硫、汞三要素”學說，都不能看做是化學元素，只有那些由復合物分解后，得到的最終產(chǎn)物才能被看成為元素。他還差一點成為化學元素磷的發(fā)現(xiàn)者，1680年，他從尿中提取了磷。但是在此之前大約5～10年問，布蘭德(Brand，H.1630～?，德國化學家〕先于玻意耳作出此項發(fā)現(xiàn)。究竟誰先發(fā)現(xiàn)了磷，發(fā)生了激烈爭論，這主要是因為研究者對其發(fā)現(xiàn)保密所致。玻意耳堅決主張一切實驗成果應該清楚而迅速地予以報道，以便讓其他人重做、證實和受益。從那以后，這一主張就成為一條公認的科學原則。玻意耳運用實驗主義的哲學來研究物質(zhì)以及使其所能發(fā)生的變化，從這個意義上講，玻意耳堪稱化學之父。然而,這項改革并不徹底，直到一個世紀后的拉瓦錫才徹底完成。
貝采里烏斯出身貧寒，自幼在逆境中生活與成長。貝采里烏斯從小就聰明過人，他沒有上學的優(yōu)越條件，卻能堅持刻苦自學。成年以后，他和弟弟一起來到了烏普薩拉，他們一邊干活謀生，一一邊堅持自學。他曾到醫(yī)院里去給醫(yī)生當助手，還給人補過課。節(jié)衣縮食、勤儉生活使他積蓄下了點錢。利用這點錢他進入烏普薩拉大學讀書。在大學里他學的是醫(yī)學專業(yè)，但在學習中對化學產(chǎn)生了特別的興趣。他有意地結識了該大學的著名化學家約翰?阿夫采利烏斯教授。貝采里烏斯強烈的求知欲和刻苦奮進的精神，深深地感動了這位名教授。他破例允許這名寒門弟子在實驗室里自由地做各種化學實驗。貝采里烏斯充分地利用老師提供的這一優(yōu)越條件，不僅做了電流對動物的作用的奇妙實驗，還重點地分析了礦泉水。
貝采里烏斯在化學領域中影幀大的勛，是他首先倡導以元素符號來代表各種化學元素。他提出，用化學元素的拉丁文名表示元素。如果第一個字母相同，就用前兩個字母加以區(qū)別。例如： Na與Ne、Ca與Cd、Au與A1……等。這就是一直沿用至今的化學元素符號系統(tǒng)。他的元素符號系統(tǒng)，公開發(fā)表在1813年由湯姆遜主編的《哲學年鑒》上。一年以后，在同一刊物上，他又撰文論述了化學式的書寫規(guī)則。他把各種原子的數(shù)目以數(shù)字標在元素符號的右上角。例如CO2、 SO2、H20……等等。貝采里烏斯關于元素符號及化學式的表示方法，遠比道爾頓等人以往用小圓圈表示的方法簡便、明確，因此，很快地就被科學界接受了。
貝采利烏斯(Berzelius，Jons Jacob，1779——1848) 瑞典的化學大師，十九世紀上半葉化學權威。1779年8月20口生于瑞典哥特蘭德省維斐蘇達。雙親早逝，由外祖父和姨母教養(yǎng)成人,十八歲進入烏普薩拉大學醫(yī)學系，半工半讀，業(yè)余攻讀化學，1802年獲得醫(yī)學博士學位。畢業(yè)后擔任斯德哥爾摩大學助教，同時從事電化學的研究。1807年被提升為教授。1808年當選為斯德哥爾摩科學院院士，1818年當選為科學院秘書。他又是英國皇家學會會員和被得堡科學院名譽院士。他的研究工作橫跨許多領域，他的目標是企圖在各領域中確立原子論和他的二元論。
他最早研究的是分析化學和礦物，并發(fā)明了定量濾紙。他相信道爾頓的原子論，并加以發(fā)展，用原子論作指導理論。他花費了很大的精力測定了元素的原子量。當時已知的49種元素中，他測定了45種，準確度較高。12年間提出了三張原子量表。貝采利烏斯改革了元素化學符號，道爾頓時代采用象形文字，不方便使用，他創(chuàng)造一套用元素的拉丁文名稱的字母表示元素的化學符號，既科學又方便。貝采利烏斯在1835年總結了不少化學變化，指出具有催化力的外加物質(zhì)都是催化劑，這是首次提出“催化劑”的術語。有機化學的名稱也是貝采利烏斯首先提出來的。他還是第一位提出同分異構現(xiàn)象的化學家，解決了維勒和李比希的疑問。改進了有機物的元素分析的方法。他是“生命力”論擁護者。同時也企圖把其二元論擴大到有機化學領域里來。他認為化合是一種正電性元素和一種負電性元素的相互電力吸引所致，結合之后，兩種對立的電荷就有部分被中和了，余下的電荷使這個化學族和另一組類似但電荷相反的化學族形成一個比較復雜比較松弛的化合物，更接近于中性。這就是稱之為化合物的二元論的觀點。他認為同樣的原子不可能結合在一起，和阿佛加德羅的假說是不相容的。他又認為所有有機物質(zhì)是復基的氧化物，植物物質(zhì)的基一般合有碳和氫，動物物質(zhì)的基一般合有碳、氫和氮。由于不符合事實，都失敗了，心情不佳，健康日益惡化。他實驗室的條件很好，許多有名的化學家都在那里工作過。他發(fā)現(xiàn)了元素硒(1818年，含義為月亮——Selene,表示該元素的性質(zhì)與碲相似，而碲的英文名稱為Tellurium，含義是地球)、硅(1823)和釷(1828)。
貝采里烏斯 (Jons Jakob Berzelius 1779一1848)
化學元素符號的首倡者瓊斯·雅可比·貝采里烏斯， 1779年8月20日出生在瑞典南部的一個名為威菲松達的小鄉(xiāng)村里。他在發(fā)展化學中作出了重要貢獻，他接受并發(fā)展了道爾頓原子論，他以氧作為標準測定了40多種元素的原子量，他第一次采用現(xiàn)代元素符號并公布了當時已知元素的原子量表，他發(fā)現(xiàn)和首次制取了硅、銑、硒等好兒種元素，他首先使用“有機化學”概念;他是“電化二元論”的提出者。他發(fā)現(xiàn)了“同分異構”現(xiàn)象并首先提出了“催化”概念。他的卓著成果，使他成為19世紀的一位赫赫有名的化學權威。(unfinished)
本 生 (Robert Wilhelm Bunsen 1811～1899)
德國化學家。 1811年3月31日生于格丁根一個知識分子家庭。從小受到良好的教育。1827年進路丁根大學學習。1830年獲得博士學位，接著便到法國、奧地利、瑞士等國作訪問學者，結識蓋·呂薩克、李比希等著名學者，學問大增。1833年回國后在格丁根、哥爾堡等大學任教。1838年被選為法國科學院士。1858年被選為英國皇家學會會員。1889年退休在家繼續(xù)從事研究工作。1809年8月16日在海德堡逝世，終年89歲。
本生多才多藝，早年曾從事有機化學研究工作，后來曾積極從事無機化學、分析化學、物理化學等方面的研究。主要成就有：在有機化學方面，他合成并分離出二甲砷氧，并研究它的化學性質(zhì)，測定它的化學式，用實驗證明二甲砷基(C4H12As)在許多反應中都保持基團的性質(zhì)，有力地支持了李比希的基團學說。在無機化學方面，制備了砷酸亞鐵等化合物，從而發(fā)現(xiàn)氫氧化鐵能作砷化物中毒的解毒藥。此外，還用較好的方法分別制備純凈的鉻、鎂、鋁、鋰、鈣、鍶、鋇、銻、鑭、鎘等單質(zhì)。在分析化學方面，他與基霍夫合作發(fā)明分光光譜儀并用于光譜分析。他們提出每一種化學元素都有特征的光譜線，為以后元素發(fā)射光譜分析奠定了基礎。他們曾研究太陽光譜，結論是太陽和地球上的元素基本相同，說明太陽系內(nèi)天體有同一性。此外，他們還借助分光鏡發(fā)現(xiàn)銫和銣元素，對火山進發(fā)巖漿進行分析，以成分不同對巖石進行了科學分類。在物理化學方面，他發(fā)明本生蓄電池，制造特殊的碳電極代替昂貴的鉑電極。本生電池由44個單元所組成，大大地提高了電解效率。他和他的學生羅斯科共同進行光化學研究，提出光化學吸收定律，為光化學發(fā)展鋪平了道路。本生發(fā)明的化學儀器頗多，迄今仍在化學實驗室里使用的本生燈(煤氣燈)就是由他發(fā)明的。此外，他還發(fā)明了比色計、冰量熱計、露光計、隙透儀、過濾器泵等數(shù)十種儀器。
本生的主要著作有《氣體測量方法》《光譜化學分析》《光化學研究》等，都被認為是劃時代的經(jīng)典著作。本生功績顯著，曾被授予科普利獎、戴維獎、艾伯特獎等。為了科學事業(yè)，他獨身一世，而且由于做實驗，致使他一目失明，但他孜孜不倦，全心致力于科學研究。他特別關心化學教育，培養(yǎng)出大批優(yōu)秀人才，如著名化學家柯爾伯、邁爾、拜耳等都是他的學生。
維勒(Friedrch Wohler 1800一1882 )
跨越鴻溝的時代巨人——人工合成尿素創(chuàng)造人維勒，德國法蘭克福。畢業(yè)于馬爾
堡大學，獲醫(yī)學博士學位。大學期間，他把業(yè)余時間都用在化學試驗上。1827年，他
發(fā)現(xiàn)了在現(xiàn)代生活中僅次于鐵的重要金屬鋁(Al)。次年又發(fā)現(xiàn)了鈹和釔。早在1825年
，維勒在實驗氰作用于氨水時發(fā)現(xiàn)除了生成草酸外，還有一種白色結晶，經(jīng)證明就是
有機物尿素。維勒用人工合成尿素有力地批判了活力論，并第一次證明了無機物也能
生成有機物。
革新化學教育的化學大師李比希
Justus von Liebig 1803—1873
1803年5月12日，李比希生于德國的達姆斯塔特(Darnistadt)。父親是一個染料制造商，家中有許多化學藥品。小小的李比希經(jīng)常自己動手做化學實驗，他對實驗和觀察有著濃厚的興趣。他把父親店鋪后邊的廚房改造成自己的實驗室，在閣樓上，自己偷偷做雷酸鹽的實驗。有一次他在做雷酸汞的實驗時。引起了爆炸，震動了整個樓房，屋頂?shù)囊唤且脖徽Я耍救藳]有受傷。對于這件事，李比希的父親并沒有責備他，反而說他有膽量、有追求精神。每當李比�；貞浲聲r，他都深有感觸他說：童年的化學實驗，激發(fā)了他的想象力和對化學的熱愛。
青年時代的李比希，不遠千里到波恩求學，他的第一個老師是卡斯特納。后來，李比希又轉(zhuǎn)到埃爾蘭根大學學習，并于1822年獲博士學位，博士論文的題目是《論雷酸汞的成分》。獲博士學位以后，他又到法國巴黎繼續(xù)深造。經(jīng)洪堡特(A。 Von Htmboldt，1769一1859)教授推薦，他進入了蓋·呂薩克實驗室進行研究工作。在1822一1824兩年的研究中，在探索各種有機化合物的同時，他系統(tǒng)地研究了雷酸鹽。找到了防止雷酸鹽爆炸的填充劑，發(fā)現(xiàn)用烘焙過的苦土(MgO)與雷酸鹽相混和，可以非常有效地防止雷酸鹽爆炸。李比希在1823年6月23日向科學院報告了他的研究成果。當時，會議主持人洪堡特教授對李比希說：“您的研究不僅本身具有重要意義，更重要的是這一成果使人們感到，您是一位有杰出才干的人。”
李比希1824年回到德國，擔任了吉森(Giessen)大學編外教授，兩年以后升為正式教授，當時他年僅23歲。
李比希在化學上建樹極多，除雷酸鹽的研究成果之外， 1829年發(fā)現(xiàn)了馬尿酸，18N年合成了氯醛和氯仿，1832年和維勒鑒定出苯乙�；�1834年提出乙醇、乙醚等，都可視為乙基的化合物，并命名了乙基(C2H5一)。
李比希和法國化學家杜馬合作，在1837年10月23日呈送法國科學院的論文中指出：“無機化學中的‘基’是簡單的多有機化學中的‘基’是化合物，這是二者的不同點。但是，在無機化學和有機化學中，化學的規(guī)律是一樣的。”1838年，李比希還給“基”下了如下的定義。
1.有機化學中的“基”是一系列化合物中不變的部分。
2.“基”在化合物中，可被元素置換。
3.置換“基”的元素，可以被其他元素所取代。
李比希認為，一個原子團滿足以上三個條件中的兩條就可以稱為“基”。從此，有機化學中“基”的概念就確定了。
1837年，李比希還提出了有關多元酸的理論，開展了對有機酸的研究，說明了酸和氫的內(nèi)在聯(lián)系。1839年，李比希研究了“發(fā)酵”和“腐敗”問題，對“發(fā)酵”和“腐敗”做了理論說明。同時，他還研究了尿酸的衍生物、生物堿、氨基酸、胱胺、肌酸等多種有機化合物的結構和性質(zhì)。
李比希對化學教學一貫盡心竭力，自1824年回國后，他發(fā)現(xiàn)德國的化學教育落后于法國，許多德國大學沒有化學教授，化學課由醫(yī)學博士講授�；瘜W實驗教學的條件就更差了，全國只有湯姆遜設立的一處實驗室，一些著名化學家的實驗室，都是私人性質(zhì)的。只能接受一兩名學生做專題研究。為了改變這種情況，李比希加強了對實驗室建設和化學教學法的研究，使化學教學真正具備了實驗科學的特色。他的努力得到了校方和國家的支持，經(jīng)過兩年努力，他在吉森大學建立了一個完善的實驗教學系統(tǒng)，他的實驗室可以同時容納22名學生做實驗，教室可以供120人聽講，講臺的兩側有各種實驗設備和儀器，可以方便地為聽講人做各種演示實驗。
李比希建立的實驗室后來被稱為“李比希實驗室”，由于這一實驗室培養(yǎng)出一大批第一流的化學人才，所以成了全世界化學化工工作者注目和向往的地方。李比希實驗室科研和教學的風格，很快傳遺了全世界。李比希還制造和改進了許多化學儀器，如有機分析燃燒儀。李比希冷凝球、玻璃冷凝管等等。這些儀器方便耐用，所以德國的儀器制造商紛紛大量仿制，向外國輸出。
為了發(fā)展化學教學，李比希還用新的體系編制了化學教學大綱。他認為，化學不僅是一門實驗科學，同時直接關系到國家的命運和人民的生活。所以他認為：“學習化學的真正中心，不在于講課，而在于實際工作。”他要求他的學生既會定性分析，又會定量分析，然后自行制備各種有機化合物。這樣就可以培養(yǎng)出較強的實際工作能力。
李比希一生為化學事業(yè)培養(yǎng)了一大批第一流的化學家，俄國的齊寧、法國的日拉爾、英國的威廉姆遜、德國的霍夫曼、凱庫勒，此外象富蘭克蘭、武茲等，都是李比希的學生。
李比希對無機化學、有機化學、生物化學、農(nóng)業(yè)化學都做出了卓越的貢獻。他發(fā)明和改進了有機分析的方法，準確地分析過大量的有機化合物，合成過氯仿(CHC13)、三氯乙醛(CCl3CHO)和多種有機酸，他還曾與他人合作，提出了化合物基團的概念以及多元酸的理論。李比希開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)化學的研究提出植物需要氮、磷，鉀等基本元素，研究了提高土壤肥力的問題，因此，他被農(nóng)學界稱為“農(nóng)業(yè)化學之父”。
李比希一生獲得過許多榮譽， 1860年被選為巴伐利亞科學院院長，還曾被選為德國。法國、英國、俄國、瑞典等國家科學院的院士或名譽院士。
1873年4月18日，李比希國感冒逝于德國的慕尼黑。李比希作為科學巨人，名震歐洲。但是，科學真理是無情的，她不屈從于權力，也不依附名家的威望，她只偏愛實事求是的人。在著名化學家因拉發(fā)現(xiàn)元素溴的前四年，李比希曾收到一瓶棕紅色的液體，這是一位德國商人給他的，據(jù)說是海藻灰的濾液。商人希望李比希能分析說明這瓶液體的成分。以當時李比希的實驗設備和實驗技術，完全有條件從這瓶液體中發(fā)現(xiàn)新元素溴。但是，李比希根本就沒有做認真的化學分析，只用肉眼看了看，就匆忙斷定，瓶中之物是“氯化碘”然后就把這瓶液體放在柜子里，一放就是四年。1826年8月14日，法國化學家巴拉宣布，發(fā)現(xiàn)了新元素溴這種元素性質(zhì)介于氯和碘之間，這一發(fā)現(xiàn)，震驚了化學界。李比�？吹搅税屠膱蟾嬉院�，頓時想起四年前他放到柜子里的那瓶“氯化碘”，他趕緊翻箱倒柜，找出了那瓶棕色液體，認真地進行了化學分析，分析結果使他激動又痛心。原來，那瓶棕色液體不含有氯，也不含有碘，更不是他猜測的“氯化碘”，其成分正是巴拉發(fā)現(xiàn)的新元素溴。如果四年前李比希采取嚴格的科學態(tài)度，認真分析那瓶棕色液體，那么發(fā)現(xiàn)元素溴的不是巴拉，而將是李比希。
一個重大的科學發(fā)現(xiàn)，李比希失之交臂，他懊悔極了，恨自己粗心大意，恨自己進行了大半輩子的化學研究，卻缺乏嚴格的科學態(tài)度。他為了警誡自己，特別把那瓶棕色液體放在原來的柜子里，并把柜子搬到大廳中，在上面貼上一個工整的字條：“錯誤之柜”。
李比希用“錯誤之柜”警惕自己，教育學生。李比希逝世后，學術界對他十分懷念。人們把吉森大學李比希工作過的地方，改為李比希紀念館，把李比�？闯捎袡C化學、生物化學和農(nóng)業(yè)化學的開路人。
化學園地的開拓者——李比希
培育化學家的搖籃——吉森化學教學實驗室
李比希從巴黎回國擔任了吉森大學的化學教授，立即著手實施一項前所未聞的計劃，那就是改革德國的傳統(tǒng)化學教育體制與教學方式，探索造就新一代化學家的方法。當時德國大學中的化學教育，通常是把化學知識混雜在自然哲學中講授，而且沒有專門的化學教學實驗室，學生得不到實驗操作的訓練。李比希深知，作為一個真正的化學家僅有哲學思辨是不夠的，化學知識只有從實驗中獲得。而這種實驗訓練在那時的
德國大學中還得不到。于是李比希下決心借鑒國外化學實驗室的經(jīng)驗，在吉森建立一個現(xiàn)代化的實驗室，讓一批又一批的青年人在那里得到訓練，從中培養(yǎng)出一代化學家。吉森實驗室是一座供化學教學使用的實驗室，它向全體學生開放，并在化學實驗過程的同時進行講授。
李比希為實驗室教學編制了一個全新的教學大綱，它規(guī)定：開始，學生在學習講義的同時還要做實驗，先使用已知化合物進行定性分析和定量分析，然后從天然物質(zhì)中提純和鑒定新化合物以及進行無機合成和有機合成;學完這一課程后，在導師指導下進行獨立的研究作為畢業(yè)論文項目;最后通過鑒定獲得博士學位。李比希這種讓學生在實驗室中從系統(tǒng)訓練逐步轉(zhuǎn)入獨立研究的教學體制，在他之前并未被人們認識到，而它為近代化學教育體制奠定了基礎。
李比希在教學中還堅持主張，教授化學是要教授作為科學的化學，而決不是單純地傳授應用技術。對于只是抱著學習應用技術目的而來的學生，他是斷然拒絕的;但對為了造福于人類而學習化學知識的學生，則始終是支持的。李比希本人就是這樣的表率。他認為這個問題不能本末倒置。他諄諄告誡學生們，應當首先為祖國和追求真理而努力，然后其余的東西才歸屬于自己。
吉森實驗室的創(chuàng)建、化學教學大綱的編制和李比希熱誠而嚴謹?shù)闹螌W，使得化學教育運動在德國比在其他任何地方以更大的勢頭和更深遠的影響發(fā)展起來，從而吸引著四面八方的學生擁向吉森大學，聚集于李比希門下。在李比希的精心指導下，通過實驗室中的系統(tǒng)訓練培養(yǎng)出了一大批聞名于世的化學家。其中名列前茅的有為染料化學和染料工業(yè)奠定基礎的霍夫曼、發(fā)現(xiàn)鹵代烷和金屬鈉作用制備烴的武慈、提出苯環(huán)狀結構學說為有機結構理論奠定堅實基礎而被譽為“化學建筑師”的凱庫勒，以及被門捷列夫譽為“俄國化學家之父”的沃斯克列先斯基等。值得指出的是這些學生還在本國仿效吉森的做法，建立了一批面向?qū)W生的教學實驗室，使吉森的化學教育模式在全世界得到積極推廣，培養(yǎng)出眾多著名的化學家，并形成了吉森一李比希學派，為世界化學發(fā)展作出了巨大貢獻。
吉森學派的支柱——集體精神
以李比希為帶頭人的吉森學派建立起了一種新型的師生關系，它不同于傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”的模式，也有別于當時英、法及瑞典等國的“導師十助手”的形式。在吉森學派中，導師和學生既是教與學的關系，也是集體從事科學研究的合作者。他們互相學習、共同研究;互相質(zhì)疑、共同討論。這樣，吉森學派的化學研究不再是化學家單槍匹馬的實驗工作，而是以李比希為核心的在實驗室中有組織計劃的集體勞動。對于這種集體研究的特點，李比希作過清晰的闡述：“我的學生們的進步主要依靠他們自己，我規(guī)定選題并監(jiān)督他們的完成情況。這樣，大家就像圓的半徑一樣都匯集到同一個中心來，并不存在什么狹義的指導。每天早晨我都要單獨聽取每個人的匯報——前一天他們做了什么以及對自己工作的見解。最后我對他們的匯報表示贊成或反對，并讓每個學生去尋找自己的出路。由于朝夕相處、交往甚密和一起工作，形成了一種人人教我、我教人人的關系。”
李比希及其學生志同道合，相互團結，為共同目標而努力。在吉森實驗室，他們夜以繼日地以高效率、勤奮而緊張的工作精神從事實驗研究。正如李比希所說：“我們從黎明一直工作到黃昏，浪費時間和玩忽職守在吉森是沒有的。常常聽到的唯一抱怨，就是管理員晚上要打掃實驗室時，無法把在里面工作的學生趕走……”李比希的學生們正是格守這種勤奮并發(fā)揮一種集體奮斗的精神。吉森實驗室的學生每年都在增加，特別是1835年擴建之后，實驗室內(nèi)總是擠滿了人，但卻充滿著愉快的氣氛，使每個新來的人都心情舒暢。成名后的霍夫曼深情地回憶說：“在老師的身邊，呼吸著科學的氣息是多么令人愉快!當剛剛聽過別人把一些枯燥無味的東西充填到你腦海里的講課之后，再走進老師的實驗室，就像是逃出了混亂之境而來到了一片綠色森林，看到了微風吹拂著嫩葉一般的痛快。”
李比希作為吉森學派的帶頭人還深謀遠慮地認識到，一個成功的研究學派，其導師不僅應在學生中間培養(yǎng)忠誠、凝聚力和集體精神，而且應激勵他們盡早獨立、自力更生和樹立雄心壯志，尤其要鼓勵他們在科學生涯的早期階段就主動發(fā)表論文。為此，李比希發(fā)揚民主作風讓學生自由選題并按自己的方式完成課題，最后在他主編的《化學年鑒》上以學生的名義發(fā)表。李比希指出：“現(xiàn)在獎勵年輕人的任何辦法都沒有比讓他們在出版物中看到自己的名字為好。……在我這里學習或工作的人都以自己的名字發(fā)表文章，即使他們得到了我的幫助。”
李比希在化學教學實驗室這塊化學園地里的辛勤耕耘，終于結出了豐碩之果。除了科研成果外，最杰出的就是培養(yǎng)和造就了一大批化學英才。以吉森學派培養(yǎng)的諾貝爾化學獎獲得者來說，人數(shù)之多、比例之大在世界上首屈一指。在1901年到1910年的10年中，70%的諾貝爾獎獲得者為吉森學派的學者，諸如：第一個榮獲諾貝爾化學獎的物理化學家范托夫，生物化學創(chuàng)始人費歇爾，電離學說創(chuàng)立者阿倫尼烏斯，第一個研究出靛藍性質(zhì)與結構的有機化學家拜爾以及提出關于催化劑現(xiàn)代觀點的物理化學家奧斯特瓦爾德等。
李比希無愧于化學園地教書育人的開拓者他所創(chuàng)建的吉森實驗室和化學教育結合起來的化學教學實驗室。他為近代化學的發(fā)展培育了新一代化學家從而開創(chuàng)了化學教育的新紀元�！∧� 斯 特(Walther Hermann Nernst 1864-1941)
德國物理化學家。1864年6月25日生于布里斯(今屬波蘭)。由于家庭原因，曾就讀
于瑞士蘇黎土大學，奧地利格拉維茨和維爾茨等大學，成績均十分優(yōu)異。1886年獲維爾茨堡大學博士，學位。1887年開始任萊比錫大學奧斯特瓦爾德教授助手;1892年任格丁根大學副教授。1894年升任該校第一任物理化學教授。1905年任柏林大學物理化學主任教授兼第二化學研究所所長，1924年還兼任實驗物理研究所長。1932年當選英國皇家學會會員。1934年退休。他在菜比錫大學設立貧苦學生獎學金，經(jīng)常和研究生們共度周末，以嚴謹?shù)膶W術作風影響他們。應特別一提的是，他曾以拒絕講學等方式抗議希特勒法酌西斯暴政，并斥責“希特勒一伙是摧毀和陰抗人類文明的暴徒”。19411年11月18日，他死于巴特穆斯考。能斯特一生心血傾注在科學研究和培養(yǎng)學生身上。人們紛紛紀念他，把他骨灰移葬到格丁根大學，使這位該校第一任物理化學教授安息在校園內(nèi)。
能斯特的主要成就有：發(fā)現(xiàn)熱力學第三定律：“絕對零度不能達到”，并應用這個定律解決了許多工業(yè)生產(chǎn)上的實際問題，如煉鐵爐設計、金剛石人工制造和合成氨生產(chǎn)以及直接計算平衡常數(shù)等。他還用量子論研究低溫下固體比熱(容)。用實驗證明，在絕對零度下理想固體的比熱(容)也是零。
與老師奧斯特瓦爾德共同研究溶液的沉淀和其平衡關系。提出溶度積等重要概念，用以解釋沉淀平衡等。同時，他還獨立地研究金屬和溶液界面的性質(zhì)。導出能斯特方程，開創(chuàng)用電化學方法來測定熱力學函數(shù)值。
提出光化學反應鏈式理論——光引發(fā)后以一個鍵一個鍵傳遞下去，直至鏈結束為止，并用它解釋氯氣和氫氣在光催化下的合成氯化氫反應。
發(fā)明新的白熱燈代替舊的碳精燈，即能使光能和熱能集中于一點的能斯特燈。
能斯特一生著作有14部，有關熱力學、電化學、光化學等方面論文157篇，代表作
是《物理化學》一生獲得包括1920年諾貝爾化學獎在內(nèi)的十多種獎賞。
創(chuàng)立高分子化學的施陶丁格
Hermann Staudinger 1881一1965
棉、麻、絲、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，從某種意義上來說，甚至連人本身也是一個復雜的高分子體系。在過去漫長的歲月中，人們雖然天天與天然高分子物質(zhì)打交道，對它們的本性卻一無所知�，F(xiàn)在我們已認識什么是高分子，并建立了頗具規(guī)模的高分子合成工業(yè)，生產(chǎn)出五光十色的塑料、美觀耐用的合成纖維、性能優(yōu)異的合成橡膠，致使高分子合成材料與金屬材料、無機非金屬材料并列構成材料世界的三大支柱。面對這一輝煌成就，我們不能不緬懷高分子科學的奠基人、德國化學家施陶丁格。
論文發(fā)表的背景
什么是高分子呢?它是由許多結構相同的單體聚合而成的，分子量往往是幾萬、兒十萬。結構的形狀也很特別，如果說普通分子象個小球，那未高分子由于單體彼此連接成長鏈，就象一根有50米長的麻繩。有些高分子長鏈之間又有短鏈相結而成網(wǎng)狀。又由于大分子與大分子之間存在引力，這些長鏈不但各自卷曲而且相互纏繞，形成了既有一定強度、又有不同程度彈性的固體。固為分子大，長鏈一頭受熱時，另一頭還不熱，故熔化前有個軟化過程，這就使它具有良好的可塑性，正是這種內(nèi)在結構，使它具有包括電絕緣在內(nèi)的許多特性，成為新型的優(yōu)質(zhì)材料。人們對它們的組成、結構的認識和合成方法的掌握經(jīng)歷了一個實踐——認識——實踐的曲折過程。
1812年，化學家在用酸水解木屑、樹皮、淀粉等植物的實驗中得到了葡萄糖，證明淀粉、纖維素都由葡萄糖組成。1826年，法拉第通過元素分析發(fā)現(xiàn)橡膠的單體分子是C5H8，后來人們測出C5H8的結構是異戊二烯。就這樣，人們逐步了解了構成某些天然高分子化合物的單體。
1839年，有個名叫古德意爾的美國人，偶然發(fā)現(xiàn)天然橡膠與硫磺共熱后明顯地改變了性能，使它從硬度較低、遇熱發(fā)粘軟化、遇冷發(fā)脆斷裂的不實用的性質(zhì)，變?yōu)楦挥袕椥�、可塑性的材料。這一發(fā)現(xiàn)的推廣應用促進了天然橡膠工業(yè)的建立。天然橡膠這一處理方法，在化學上叫作高分子的化學改性，在工業(yè)上叫作天然橡膠的硫化處理。
進一步試驗，化學家們將纖維素進行化學改性獲得了第一種人造塑料——賽璐珞和人造絲。1889年法國建成了最早的人造絲工廠，1900年英國建成了以木漿為原料的粘膠纖維工廠，天然高分子的化學改性，大大開闊了人們的視野。1907年，美國化學家在研究苯酚和甲醛的反應中制得了最早的合成塑料——酚醛樹脂，俗名電木。1909年德國化學家以熱引發(fā)聚合異戊二烯獲得成功。在這一實驗啟發(fā)下，德國化學家采用與異戊二烯結構相近的二甲基丁二烯為原料，在金屬鈉的催化下，合成了甲基橡膠，開創(chuàng)了合成橡膠的工業(yè)生產(chǎn)。
上述對高分子化合物的單體分析，天然高分子的化學改住的實踐和在合成塑料、合成橡膠方面的探索，使人們深切地感到必須弄清高分子化合物的組成、結構及合成方法。對于這個基礎理論問題人們所知甚少，這一理論發(fā)展的緩慢與高分子本身的復雜特性有關�；瘜W家們一直搞不清它們的分子量究竟是多少，它為什么難于透過半透膜而有點象膠體，它為什么沒有固定的熔點和沸點，不易形成結晶?這些獨特的性質(zhì)以當時流行的化學觀來看是很難理解的。
早在1861年，膠體化學的奠基人，英國化學家格雷阿姆曾將高分子與膠體進行比較，認為高分于是由一些小的結晶分子所形成。并從高分子溶液具有膠體性質(zhì)著眼，提出了高分子的膠體理論。這理論在一定程度上解釋了某些高分子的特性，得到許多化學家的支持。盡管也有化學家提出了不同看法，但均未引起注意。我們將支持格雷阿姆的高分子膠體理論的稱為膠體論者。他們拿膠體化學的理論來套高分子物質(zhì)，認為纖維素是葡萄糖的締合體。所謂締合即小分子的物理集合。他們還因當時無法測出高分子的未端基團，而提出它們是環(huán)狀化合物。在當時只有德國有機化學家施陶丁格等少數(shù)兒個人不同意膠體論者的上述看法。施陶丁格發(fā)表了“關于聚合反應”的論文，他從研究甲醛和丙二烯的聚合反應出發(fā)，認為聚合不同于締合，它是分子靠正常的化學鍵結合起來。天然橡膠應該具有線性直鏈的價鍵結構式。這篇論文的發(fā)表;就象在一潭平靜的湖水中扔進一塊石頭，引起了一場激烈的論戰(zhàn)。
一場激烈而又嚴肅的學術爭論
1922年，施陶丁格進而提出了高分子是由長鏈大分子構成的觀點，動搖了傳統(tǒng)的膠體理論的基礎。膠體論者堅持認為，天然橡膠是通過部分價鍵締合起來的，這種締合歸結于異戊二烯的不飽和狀態(tài)。他們自信地預言：橡膠加氫將會破壞這種締合，得到的產(chǎn)物將是一種低沸點的低分子烷烴，針列這一點，施陶丁格研究了天然橡膠的加氫過程，結果得到的是加氫橡膠而不是低分子烷烴，而且加氫橡膠在性質(zhì)上與天然橡膠幾乎沒有什么區(qū)別。結論增強了他關于天然橡膠是由長鏈大分子構成的信念。隨后他又將研究成果推廣到多聚甲醛和聚苯乙烯，指出它們的結構同樣是由共價鍵結合形成的長鏈大分子。
施陶丁格的觀點繼續(xù)遭到膠體論者的激烈反對，有的學者曾勸告說：“離開大分子這個概念吧!根本不可能有大分子那樣的東西”但是施陶丁格沒有退卻;他更認真地開展有關課題的深入研究，堅信自己的理論是正確的。為此他先后在1924年及1926年召開的德國博物學及醫(yī)學會議上， 1925年召開的德國化學會的會議上詳細地介紹了自己的大分子理論，與膠體論者展開了面對面的辯論。
辯論主要圍繞著兩個問題：一是施陶了格認為測定高分子溶液的粘度可以換算出其分子量，分子量的多少就可以確定它是大分子還是小分子。膠體論者則認為粘度和分子量沒有直接的聯(lián)系，當時由于缺乏必要的實驗證明，施陶丁格顯得較被動，處于劣勢。施陶丁格沒有卻步，而是通過反復的研究，終于在粘度和分子量之間建立了定量關系式，這就是著名的施陶了格方程。辯論的另一個問題是高分子結構中晶胞與其分子的關系。雙方都使用X射線衍射法來觀測纖維素，都發(fā)現(xiàn)單體(小分子)與晶胞大小很接近。對此雙方的看法截然不同。膠體論者認為一個晶胞就是一個分子，晶胞通過晶格力相互締合，形成高分子。施陶丁格認為晶胞大小與高分子本身大小無關，一個高分子可以穿過許多晶胞。對同一實驗事實有不同解釋，可見正確的解釋與正確的實驗同佯是重要的。
科學的裁判是實驗事實。正當雙方觀點爭執(zhí)不下時， 1926年瑞典化學家斯維德貝格等人設計出一種超離心機，用它測量出蛋白質(zhì)的分子量：證明高分子的分子量的確是從幾萬到幾百萬。這一事實成為大分子理論的直接證據(jù)。
事實上，參加這場論戰(zhàn)的科學家都是嚴肅認真和熱烈友好的，他們?yōu)榱俗非罂茖W的真理，都投入了填密的實驗研究，都尊重客觀的實驗事實。當許多實驗逐漸證明施陶丁格的理論更符合事實時，支持施陶了格的隊伍也隨之壯大，到1926年的化學會上除一人持保留態(tài)度外，大分子的概念已得到與會者的一致公認。
在大分子理論被接受的過程中，最使人感動的是原先大分子理論的兩位主要反對者，晶胞學說的權威馬克和邁那在1928年公開地承認了自己的錯誤，同時高度評價了施陶了格的出色工作和堅韌不拔的精神，并且還具體地幫助施陶丁格完善和發(fā)展了大分子理論。這就是真正的科學精神。
1932年，施陶丁格總結了自己的大分子理論，出版了劃時代的巨著《高分子有機化臺物》成為高分子科學誕生的標志。認清了高分子的面目，合成高分子的研究就有了明確的方向，從此新的高分子被大量合成，高分子合成工業(yè)獲得了迅速的發(fā)展。為了表彰施陶丁格在建立高分子科學上的偉大貢獻， 1953年他被授予諾貝爾化學獎。
倡導分子主物學的建立
1881年3月23日，海爾曼·施陶丁格出生在德國的弗爾姆斯。他父親是新康德派的哲學家，所以他從小就受到各種新的哲學思想的熏陶，對新事物比較敏銳，在科學推理、思維中，能夠不受傳統(tǒng)觀念的束縛，善于從復雜的事物中，理出頭緒，發(fā)現(xiàn)關鍵之處。提出新的觀點。在中學時，他曾對植物學發(fā)生濃厚的興趣，所以中學畢業(yè)后，他考入哈勒大學學習植物學。這時有一位對科學發(fā)展頗有見地的朋友向他父母進言，最好先讓施陶了格打下雄厚的化學基礎后，再讓他進入植物學的領域。這一中肯的建議被采納了，借他父親轉(zhuǎn)到達姆一所大學任教的機會，施陶丁格也來到該城的工業(yè)大學改讀化學。從此施陶丁格與化學給下不解之緣。1903年，他完成了關于不飽和化合物丙二酸酯的畢業(yè)論文，從大學畢業(yè)。接著又來到施特拉斯堡，拜著名的有機化學家梯爾為師繼續(xù)深造。1907年，以他在實驗中發(fā)現(xiàn)的高活性烯酮為題完成了博士論文，獲得了博士學位。同年他被聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學的副教授。5年后他被楚利希聯(lián)邦工業(yè)大學聘任為化學教授。在這里他執(zhí)教了14年，這期間的教學和研究使他熟悉了化學，特別是有機化學的各個領域和一些新的理論，為他順利開展科學研究奠定了扎實的基礎。也在這期間，他投入了上述關于高分子組成、結構的學術論戰(zhàn)。1926年，他為了有更充裕的時間，進行更多的實驗來驗證他的大分子理論，他應聘來到布萊斯高的符來堡專心從事科學研究。在符來堡他度過了他的后半生，許多重要的科研成果都是在這里完成的。
施陶丁格在高分子科學研究中取得成功之后，他開始按照早年的設想，將研究的重點逐步轉(zhuǎn)入植物學領域。事實上，他選擇高分子課題時，就曾考慮到它與植物學的密切關系。在1926年他就預言大分子化合物在有生命的有機體中，特別是蛋白質(zhì)之類化合物中起重要的作用。他順理成章地將大分子的概念引人生物化學人和他的妻子、植物生理學家瑪格達·福特合作研究大分子與植物生理。
要證明大分子同樣存在于動、植物等有生命的生物體內(nèi)，他們認為最好能找到除了粘度法之外的其它方法，證明大分子的存在和存在的形式。經(jīng)過兩年多的努力，他們利用電子顯微鏡等現(xiàn)代實驗觀測手段，終于用事實證明了生物體內(nèi)存在著大分子�？上У氖沁@一項有重要意義的工作，圇希特勒法西斯的上臺和第二次世界大戰(zhàn)而被迫中斷，施陶丁格所在的研究所毀于戰(zhàn)火。第二次世界大戰(zhàn)一結束，施陶丁格立即總結了他前一段關于生物有機物中大分子的研究。1947年出版了著作《大分子化學及生物學》。在這一著作中，它嘗試地描繪了分子生物學的概貌，為分子生物學這一前沿學科的建立和發(fā)展奠定了基礎。為了配合高分子科學的發(fā)展， 1947年起他主持編輯了《高分子化學》這一專業(yè)雜志。他晚年的興趣主要在分子生物學的研究，由于年事已高，成旱不多，但是培養(yǎng)了許多高
門捷列夫的成才之路
門捷列夫于1834年2月7日誕生在俄國西怕利亞的托波爾斯克市。他父親是位中學教師。在他出生后不久，父親雙眼固患白內(nèi)障而失明，一家的生活全仗著他母親經(jīng)營一個小玻璃廠而維持著。1847年雙目失明的父親又患肺給核而死去。意志堅強而能干的母親并沒有出生活艱難而低頭，她決心一定要讓門捷列夫象他父親那樣接受高等教育。
門捷列夫自幼有出眾的記憶力和數(shù)學才能，讀小學時，對數(shù)學、物理、歷史課程感興趣，對語文、尤其是拉丁語很討厭，因而成績不好。他特別喜愛大自然，曾同他的中學老師一起作長途旅行，搜集了不少巖石、花卉和昆蟲標本。他善于在實踐中學習，中學的學習成績有了明顯的提高。
中學畢業(yè)后，他母親變賣了工廠，親自送門捷列夫，經(jīng)過2千公里以上艱辛的馬車旅行來到莫斯科。因他不是出身于豪門貴族，又來自邊遠的西怕利亞，莫斯科、彼得堡的一些大學拒絕他入學。好不容易，門捷列夫考上了醫(yī)學外科學校。然而當他第一次觀看到尸體時，就暈了過去。只好改變志愿，通過父親的同學的幫忙，進入了亡父的母校——彼得堡高等師范學校物理數(shù)學系。母親看到門捷列夫終于實現(xiàn)了上大學的愿望，不久便帶著對他的祝福與世長辭了。舉目無親又無財產(chǎn)的門捷列夫把學校當作了自己的家，為了不辜負母親的期望，他發(fā)奮地學習。1855年以優(yōu)異的成績從學校畢業(yè)。畢業(yè)后，他先后到過辛菲羅波爾、敖德薩擔任中學教師。在教師的崗位上他并沒有放松自己的學習和研究。1857年他又以突出的成績通過化學學位的答辯。他刻苦學習的態(tài)度、鉆研的毅力以及淵博的知識得到老師們的贊賞，彼得堡大學破格地任命他為化學講師，當時他僅22歲。
在彼得堡大學，門捷列夫任教的頭兩門課程是理論化學和有機化學。當時流行的教科書幾乎都是大量關于元素和物質(zhì)的零散資料的雜亂堆積。怎樣才能講好課?門捷列大下決心考察和整理這些資料。1859年他獲準去德國海德堡本生實驗室進行深造。兩年中他集中精力研究了物理化學。他運用物理學的方法來觀察化學過程，又根據(jù)物質(zhì)的某些物理性質(zhì)來研究它的化學結構，這就使他探索元素間內(nèi)在聯(lián)系的基礎更寬闊和堅實。因為他恰好在德國，所以有幸和俄國化學家一起參加了在德國卡爾斯魯厄舉行的第一屆國際化學家會議。會上各國化學家的發(fā)言給門捷列夫以啟迪，特別是康尼查羅的發(fā)言和小冊子。門捷列夫是這樣說：“我的周期律的決定性時刻在1860年，我參加卡爾斯魯厄代表大會。在會上我聆聽了意大利化學家康尼查羅的演講，正是他發(fā)現(xiàn)的原子量給我的工作以必要的參考材料，而正是當時，一種元素的性質(zhì)隨原子量遞增而呈現(xiàn)周期性變化的基本思想沖擊了我。”從此他有了明確的科研目標，并為此付出了艱巨的勞動。
從1862年起，他對283種物質(zhì)逐個進行分析測定，這使他對許多物質(zhì)和元素的性質(zhì)有了更直觀的認識。他重新測定一些元素的原子量。因而對元素的這一基本特征有了深刻的了解。他對前人關于元素間規(guī)律性的探索工作進行了細致的分析。他先后研究了根據(jù)元素對氧和氫的關系所作的分類;研究了根據(jù)元素電化序所作的分類，研究了根據(jù)原子價所進行的分類：特別研究了根據(jù)元素的綜合性質(zhì)所進行的元素分類。有比較才有鑒別，有分析才能做好綜合。這樣，門捷列夫批判地繼承了前人的研究成果。在他分析根據(jù)元素綜合性質(zhì)而進行的元素分類時，他堅信元素原子量是元素的基本特征，同時發(fā)現(xiàn)性質(zhì)相似的元素，它們的原子量并不相近。相反一些性質(zhì)不同的元素，它們的原子量反而相差較小。他緊緊抓住原子量與元素性質(zhì)之間的關系作為突破口，反復測試和不斷思索。他在每張卡片上寫出一種元素的名稱原子量、化合物的化學式和主要的性質(zhì)。就象玩一副別具一格的元素紙牌一樣，他反復排列這些卡片，終于發(fā)現(xiàn)每一行元素的性質(zhì)都在按原子量的增大，從小到大地逐漸變化，也就是發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)隨原子量的增加而呈周期往的變化。第一張元素周期表就這樣產(chǎn)生了。
隨著周期律廣泛被承認，門捷列夫成為聞名于世的卓越化學家。各國的科學院、學會、大學紛紛授予他榮譽稱號、名譽學位以及金質(zhì)獎章。具有諷刺意義的是： 1382年英國皇家學會就授予門捷列夫以戴維金質(zhì)獎章。1889年英國化學會授予他最高榮——法拉第獎章。相反地在封建王朝的俄國，科學院在推選院士時，竟以門捷列夫性格高做而有棱角為借口，把他排斥在外。后來回門捷列夫不斷地被選為外國的名譽會員，彼得堡科學院才被迫推選他為院士，由于氣惱，門捷列夫拒絕加入科學院。從而出現(xiàn)俄國最偉大的化學家反倒不是俄國科學院成員的怪事。
門捷列夫除了發(fā)現(xiàn)元素周期律外，還研究過氣體定律、氣象學、石油工業(yè)、農(nóng)業(yè)化學、無煙火藥、度量衡，由于他的辛勤勞動，在這些領域都不同程度地做出了成績。1907年2月2日，這位享有世界盛譽的俄國化學家因心肌梗塞與世長辭，享年73歲。
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