元素化學(xué) （化學(xué)專業(yè)術(shù)語）
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元素化學(xué)
化學(xué)專業(yè)術(shù)語
元素化學(xué)是指周期系中各元素的單質(zhì)及其化合物的化學(xué)。元素化學(xué)是無機(jī)化學(xué)的中心內(nèi)容，主要討論元素及其化合物的存在、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、制備和用途。
基本信息
| 中文名 | 元素化學(xué) |
| 出處 | 《化學(xué)基礎(chǔ)論說》 |
| 認(rèn)為是 | 用化學(xué)方法不能再分的簡單物質(zhì) |
| 構(gòu)成 | 自然界中實(shí)在物體組成部分的學(xué)說 |
術(shù)語解釋
在古代把元素看作是物質(zhì)的一種具體形式的這種近代觀念并不存在。無論在我國古代的哲學(xué)中還是在印度或西方的古代哲學(xué)中，都把元素看作是抽象的、原始精神的一種表現(xiàn)形式，或是物質(zhì)所具有的基本性質(zhì)。這樣的例子是很多的。
發(fā)展歷程
中國發(fā)展情況
到公元前403一公元前221年，我國戰(zhàn)國時(shí)代又出現(xiàn)一些萬物本源的論說，如《道德經(jīng)》中寫道："道生一，一生二，二生三，三生萬物。"又如《管子·水地》中說："水者，何也？萬物之本原也。"
我國的五行學(xué)說是具有實(shí)物意義的，但有時(shí)又表現(xiàn)為基本性質(zhì)。我國的五行學(xué)說最早出現(xiàn)在戰(zhàn)國末年的《尚書》中，原文是："五行：一曰水，二日火，三曰木，四曰金，五曰土。水曰潤下，火曰炎上，木曰曲直，金日從革，土愛（曰）稼穡。"譯成今天的語言是："五行：一是水，二是火，三是木，四是金，五是土。水的性質(zhì)潤物而向下，火的性質(zhì)燃燒而向上。木的性質(zhì)可曲可直，金的性質(zhì)可以熔鑄改造，土的性質(zhì)可以耕種收獲。"在稍后的《國語》中，五行較明顯地表示了萬物原始的概念。原文是："夫和實(shí)生物，同則不繼。以他平他謂之和，故能豐長而物生之。若以同稗同，盡乃棄矣。故先王以土與金、木、水、火雜以成百物。"譯文是："和諧才是創(chuàng)造事物的原則，同一是不能連續(xù)不斷永遠(yuǎn)長有的。把許多不同的東西結(jié)合在一起而使它們得到平衡，這叫做和諧，所以能夠使物質(zhì)豐盛而成長起來。如果以相同的東西加合在一起，便會(huì)被拋棄了。所以，過去的帝王用土和金、木、水、火相互結(jié)合造成萬物。"
國外發(fā)展情況
西方自然哲學(xué)來自希臘。被尊為希臘七賢之一的唯物哲學(xué)家塔萊斯認(rèn)為水是萬物之母。希臘最早的思想家阿那克西米尼認(rèn)為組成萬物的是氣。被稱為辯證法奠基人之一的赫拉克利特（Heraclito，公元前535一公元前475）認(rèn)為萬物由火而生。古希臘的自然科學(xué)家、醫(yī)生恩培多克勒（EmpedOCles，公元前490一公元前430）綜合了以前的哲學(xué)家們的見解，在他們所指的水、氣和火之外，又加上土，稱為四元素。古希臘哲學(xué)家亞里士多德（Aristotle，公元前384一公元前322）綜合了但也歪曲了這些樸素的唯物主義的看法，提出"原性學(xué)說"。他認(rèn)為自然界中是由4種相互對立的"基本性質(zhì)"--熱和冷、干和濕組成的。它們的不同組合，構(gòu)成了火（熱和干）、氣（熱和濕）、水（冷和濕）、土（冷和干）4種元素。"基本性質(zhì)"可以從原始物質(zhì)中取出或放進(jìn)，從而引起物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化。這樣，宇宙的本源、世界的基礎(chǔ)便不是物質(zhì)實(shí)體，而且可以離開實(shí)物而獨(dú)立存在的"性質(zhì)"了，這就導(dǎo)向唯心主義了。
13－14世紀(jì)，西方的煉金術(shù)士們對亞里士多德提出的元素又作了補(bǔ)充，增加了3種元素：水銀、硫磺和鹽。這就是煉金術(shù)士們所稱的三本原。但是，他們所說的水銀、硫磺、鹽只是表現(xiàn)著物質(zhì)的性質(zhì)：水銀--金屬性質(zhì)的體現(xiàn)物，硫磺--可燃性和非金屬性質(zhì)的體現(xiàn)物，鹽--溶解性的體現(xiàn)物。
到16世紀(jì)，瑞士醫(yī)生帕拉塞爾士把煉金術(shù)士們的三本原應(yīng)用到他的醫(yī)學(xué)中。他提出物質(zhì)是由3種元素--鹽（肉體）、水銀（靈魂）和硫磺（精神）按不同比例組成的，疾病產(chǎn)生的原因是有機(jī)體中缺少了上述3種元素之一。為了醫(yī)病，就要在人體中注人所缺少的元素。
無論是古代的自然哲學(xué)家還是煉金術(shù)士們，或是古代的醫(yī)藥學(xué)家們，他們對元素的理解都是通過對客觀事物的觀察或者是臆測的方式解決的。只是到了17世紀(jì)中葉，由于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興起，積累了一些物質(zhì)變化的實(shí)驗(yàn)資料，才初步從化學(xué)分析的結(jié)果去解決關(guān)于元素的概念。
1661年英國科學(xué)家玻意耳對亞里士多德的四元素和煉金術(shù)士們的三本原表示懷疑，出版了一本《懷疑派的化學(xué)家》小冊子。書中寫道："現(xiàn)在我把元素理解為那些原始的和簡單的或者完全未混合的物質(zhì)。這些物質(zhì)不是由其他物質(zhì)所構(gòu)成，也不是相互形成的，而是直接構(gòu)成物體的組成成分，而它們進(jìn)入物體后最終也會(huì)分解。"這樣，元素的概念就表現(xiàn)為組成物體的原始的和簡單的物質(zhì)。
拉瓦錫在肯定和說明究竟哪些物質(zhì)是原始的和簡單的時(shí)候，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)是十分重要的。他把那些無法再分解的物質(zhì)稱為簡單物質(zhì)，也就是元素。
此后在很長的一段時(shí)期里，元素被認(rèn)為是用化學(xué)方法不能再分的簡單物質(zhì)。這就把元素和單質(zhì)兩個(gè)概念混淆或等同起來了。
而且，在后來的一段時(shí)期里，由于缺乏精確的實(shí)驗(yàn)材料，究竟哪些物質(zhì)應(yīng)當(dāng)歸屬于化學(xué)元素，或者說究竟哪些物質(zhì)是不能再分的簡單物質(zhì)，這個(gè)問題也未能獲得解決。
拉瓦錫在1789年發(fā)表的《化學(xué)基礎(chǔ)論說》一書中列出了他制作的化學(xué)元素表，一共列舉了33種化學(xué)元素，分為4類：
3．能氧化和成鹽的簡單金屬物質(zhì)：銻、砷、銀、認(rèn)鉆、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、金、鉑、鉛、鎢、鋅。
從這個(gè)化學(xué)元素表可以看出，拉瓦錫不僅把一些非單質(zhì)列為元素，而且把光和熱也當(dāng)作元素了。
拉瓦錫所以把鹽酸基、氫氟酸基以及硼酸基列為元素，是根據(jù)他自己創(chuàng)立的學(xué)說--一切酸中皆含有氧。鹽酸，他認(rèn)為是鹽酸基和氧的化合物，也就是說，是一種簡單物質(zhì)和氧的化合物，因此鹽酸基就被他認(rèn)為是一種化學(xué)元素了。氫氟酸基和硼酸基也是如此。他之所以在"簡單非金屬物質(zhì)"前加上"能氧化和成酸的"的道理也在于此。在他認(rèn)為，既然能氧化，當(dāng)然能成酸。
至于拉瓦錫元素表中的"土質(zhì)"，在19世紀(jì)以前，它們被當(dāng)時(shí)的化學(xué)研究者們認(rèn)為是元素，是不能再分的簡單物質(zhì)。"土質(zhì)"在當(dāng)時(shí)表示具有這樣一些共同性質(zhì)的簡單物質(zhì)，如具有堿性，加熱時(shí)不易熔化，也不發(fā)生化學(xué)變化，幾乎不溶解于水，與酸相遇不產(chǎn)生氣泡。這樣，石灰（氧化鈣）就是一種土質(zhì)，重土--氧化鋇，苦土--氧化鎂，硅土--氧化硅，礬土--氧化鋁。在今天它們是屬于堿土族元素或土族元素的氧化物。這個(gè)"土"字也就由此而來。
19世紀(jì)初，道爾頓創(chuàng)立了化學(xué)中的原子學(xué)說，并著手測定原子量，化學(xué)元素的概念開始和物質(zhì)組成的原子量聯(lián)系起來，使每一種元素成為具有一定（質(zhì)）量的同類原子。
1841年，貝齊里烏斯根據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些元素，如硫、磷能以不同的形式存在的事實(shí)，硫有菱形硫、單斜硫，磷有白磷和紅磷，創(chuàng)立了同（元）素異形體的概念，即相同的元素能形成不同的單質(zhì)。這就表明元素和單質(zhì)的概念是有區(qū)別的，不相同的。
19世紀(jì)后半葉，在門捷列夫建立化學(xué)元素周期系的時(shí)間里，明確指出元素的基本屬性是原子量。他認(rèn)為元素之間的差別集中表現(xiàn)在不同的原子量上。他提出應(yīng)當(dāng)區(qū)分單質(zhì)和元素兩個(gè)不同概念，指出在紅色氧化汞（H滬）中并不存在金屬汞和氣體氧，只是元素汞和元素氧，它們以單質(zhì)存在時(shí)才表現(xiàn)為金屬和氣體。
不過，隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在19世紀(jì)末，電子、X射線和放射性相繼被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致科學(xué)家們對原子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。1913年英國化學(xué)家索迪（F．Soddy，1877-1956）提出同位素的概念。同位素是具有相同核電荷數(shù)而原子量不同的同一元素的異體，它們位于化學(xué)元素周期表中同一方格位置上。
其后，英國物理學(xué)家阿斯頓在1921年證明大多數(shù)化學(xué)元素都有不同的同位素。元素的原子量是同位素質(zhì)量按同位素在自然界中存在的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求得的平均值。
在這同一時(shí)期里英國物理學(xué)家莫塞萊（H．G．J．Moseley，1887一1915）在1913年系統(tǒng)地研究了由各種元素制成的陰極所得的X射線的波長，指出元素的特征是這個(gè)元素的原子的核電荷數(shù)，也就是后來確定的原子序數(shù)。
這樣，如果把同位素看作是幾種不同的單獨(dú)的元素，這顯然是不合理的。因?yàn)闆Q定元素的原子的特征不是原子量，而是它的核電荷數(shù)。
當(dāng)然，直到今天，人們對化學(xué)元素的認(rèn)識過程也沒有完結(jié)。當(dāng)前化學(xué)中關(guān)于分子結(jié)構(gòu)的研究，物理學(xué)中關(guān)于核粒子的研究等都在深入開展，可以預(yù)料它將帶來對化學(xué)元素的新認(rèn)識。
元素化學(xué)
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