化學中比較與分類方法促進化學學科體系的建立
化學先生 / 2019-08-09
波義耳提出“定性檢出極限”概念后，化學家們在分析檢驗化學物質時，由重視物理性質發(fā)展到重視化學性質，從而確定了定性分析為近代分析化學莫定了基礎。18世紀中葉，定量分析產生了。18世紀后期，歐洲的采礦、治金、機械等工業(yè)迅速發(fā)展起來，工業(yè)生產的大發(fā)展，迫切要求以礦物、巖石、金屬等為主要對象進行化學分析。1829年，羅塞（H.Rose，1795~1864）制定了系統(tǒng)定性分析法。從此分析化學成為系統(tǒng)的科學門類。
實際上，分析化學可以說是比較和分類的化學，是根據物質不同性質的比較而使之分類（鑒定、分離）的方法。例如，一般系統(tǒng)化學分析就是根據物質不同化學性質的比較而予以分類的方法。儀器分析法則注重根據物質物理特性的不同予以分類。在分析中，定性的化學分析中涉及陽離子分析。其中，H2S系統(tǒng)是根據各種離子的硫化物溶解度的明顯不同而進行分組的，溶于水的一組再根據其碳酸鹽的水溶性加以分類，最后分離并鑒定出不同的離子，這就是比較分類的實際應用。
光譜分析是儀器分析中最重要的方法，它基本上也是通過比較而確定物質及其含量的分析方法。由此可見，比較和分類的方法相當廣泛地應用于分析化學中，分析的行為在于比較，分析的目的在于分類、鑒別。比較和分類的科學方法不僅推動著分析化學學科的建立，而且使得化學學科內部的系統(tǒng)層次更明確。
無機化學是在人們發(fā)現(xiàn)了多種元素化合物并研究其性質的基礎上發(fā)展起來的。元素周期律發(fā)現(xiàn)后，由于對化學元素有了正確的分類，從而使無機化學的理論體系基本形成。而在這個過程中，任何元素的發(fā)現(xiàn)都源于未知元素與已知元素性質的比校，比較的結果若發(fā)現(xiàn)它們不屬于同類則意味著一種新的元素的發(fā)現(xiàn)。至1869年，63種元素已被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，門捷列夫、邁耶爾等人，還是通過比較分類，發(fā)現(xiàn)和確定了化學元素周期律。人們在認識元素的同時，對化合物的認識也不斷發(fā)展，并對它們進行比較而將之分為氧化物、酸、堿、鹽等不同的類型。
18世紀末，葛倫的《自然哲學》單獨分出一章講有機物，這是對有機物、無機物最早進行的分類研究。當時人們頭腦中有了礦物化學、植物化學、動物化學的區(qū)別。后來經過比較，發(fā)現(xiàn)動物界、植物界包含某些相同的化合物，從而了解了無機物與有機物的區(qū)別，逐步使無機化學、有機化學的分類被人們普遍承認。到了19世紀上半葉，有機化學在生命力論破產以后，逐步走上了正確的發(fā)展軌道。
18世紀中葉，羅蒙諾索夫比較了化學與物理研究方法的特點，他感到有必要把它們聯(lián)系起來，用某些物理方法來研究化學問題，于是他首次提出“物理化學”的術語。1887年，奧斯特瓦爾德與范霍夫合辦了《物理化學雜志》，物理化學的名稱漸漸被人們廣泛承認并采用：這樣，通過分類研究，個新的學科誕生了。
到了19世紀末，化學中的無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等四大類學科都有了很大發(fā)展，而這種正確的學科分類又對化學發(fā)展起了促進作用。
19世紀末、20世紀初，由于物理、化學相繼向微觀領域深入，化學又有了很大發(fā)展，各種分支學科相繼產生，如核化學、高分子化學、結構化學、生物化學、理論有機化學等應運而生，人們又試圖對這些新學科分支進行新的分類。目前，國內外學者有著不同的分類方法，各言其說，很不統(tǒng)一。例如，傳統(tǒng)的分類，可根據一級學科、二級學科和三級學科的層次進行分類：
上述分類中，二級學科、三級學科的內容，僅僅舉了個別的例子。實際上每一項都可以繼續(xù)進行逐層分類。如無機化學、有機化學都可以再深層次分類，依此類推。這樣的分類好似樹枝一樣，主干分出樹枝，樹枝又進一步分出小樹枝，如此等等，所以把這種分類法叫做樹枝式分類法，又稱樹狀分類法。
學科分類，從不同的角度有不同分法。美國化學家戴維?瓊斯就現(xiàn)代化學的分類提出了新的方案。他把整個化學科學分為五大領域：1）構成化學；（2）反應化學；（3）物理化學；（4）理論化學；（5）應用化學。
瓊斯認為，構成化學研究的目的在于發(fā)現(xiàn)物質樣品的化學性質。如果是對某“純粹”物質樣品來說，它就是構成化學。而對混合物來說，則是分析化學。他認為反應就是一種制作新型物質的藝術，是把一些適當的原料一起進行反應，或者用各種能（如熱、光、電等）來處理這些原料。物理化學是尋求發(fā)現(xiàn)各種物質的物理性質是如何依賴于組成這些物質的各種分子的性質和揭示這些分子接收能量的方式。理論化學的任務是闡釋為什么一些原子形成了分子，為什么分子具有某些結構、化學鍵、能級和反應性等。最后，應用化學是利用上述四種學科得到的知識和使用易得的原料來發(fā)揮化學的作用。在中國，有些學者則把化學分為三個層次，并逐層進行了細致的分類。他們在第一層次中進一步把化學歸納為六大類（無機、有機、高分子、鑒測化學、物化、生化）。他們強調，化學分類問題反映著化學學科的對象和體系的內容結構，分類是為了深入研究化學而采取的一種基本方法。分類是否恰當，直接影響到化學的發(fā)展。這種觀點是對化學發(fā)展中比較和分類科學方法的重要作用的正確說明。
徐光憲教授指出，化學分類方法還可以促進新學科的形成。他舉例說，化學中的萃取方法有100多年的歷史，但真正發(fā)展是20世紀40年代的事。隨著原子能技術的發(fā)展，有些工藝要求鈾的純度非常高，這才促進了萃取方法的迅速發(fā)展。通過對萃取體系進行分類，到20世紀50~60年代形成了萃取化學。這說明，對某些化學研究的內容進行分類，深入研究，就可以逐步形成新的學科。再如絡合物可以分成單核絡合物，即 Werner型絡合物和非 Werner型絡合物，后者又可分成多核絡合物、原于。通過分類方法，對絡合物進行分門別類的深入研究，促成了絡合物化學這門學科的形成。
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