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化学史实(13)——元素符号和分子式的确定  

2012-06-23 07:03:30|  分类: 化学历史故事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 化学史实(13)——元素符号和分子式的确定

当今化学上用的元素符号和由它写成的分子式,能定性说明是什么物质,又能定量地表示物质的组成。谁曾想到它们的确立曾注入几代化学家的心血。

远在炼金术时期,那些炼金和炼丹术士们为了便于记忆和保密等原因,曾用一些图形来表示物质及其组成。例如,≈表示水、凸表示硼砂、□表示肥皂等。这种象形符号用起来极不方便,表示一个化学反应要比画一幅图画还难。

在1787年,科学家海森弗拉兹和艾德特提出用几何图案表示物质的组成,他俩用四方形表示酸、三角形表示碱,在图形内加字母来表示某酸、某碱。 

1789年,威廉希金斯改进海森弗拉兹和艾德特的表示法,增加了定量的概念。例如I65/8D表示水分子(I代表可燃空气氢,D代表脱氧燃素氧,数字65/8表示水中氢和氧的相对质量)。虽然这种表示法已有定量概念,但用起来很不方便,故未被化学界接受。

1803年原子论创立者道尔顿用简单符号表示分子组成:用圆圈○表示氧元素、圆圈内加不同记号表示不同元素,例如, 代表氮元素的一个原子。于是,一氧化氮用 ○表示,二氧化氮用○ ○表示。虽然这种表示比前几种表示法已高明许多,但所用符号还过于简单、代表性不强,在复杂化合物面前就束手无策。

直到1814年,号称瑞典化学大师的贝采利乌斯精心地总结前人的经验,向化学界正式建议:用元素的拉丁文第一个字母代表元素符号。例如,氢(Hydrogen)用H表示,氧(Oxygen)用O表示。如果第一个字母重复,可用两个字母代表,如钙(Calcium)用Ca表示、铬(Chromium)用Cr表示。他还建议用特殊记号表示化合物中的一个元素,如氧化物中氧用“·”表示,硫化物中硫用“'”表示,硒化物中硒用“——”表示。这样,氧化钙的分子式是Ca·,硫化锌分子式Zn′,水是 。

不久贝采利乌斯发觉自己上述的表示方法过于繁琐,在吸收各方面意见后重新建议:一种物质分子式只要把元素符号按一定规律结合在一起,它们之间的原子个数比用阿拉伯字母表示。例如,水用H2O表示、二氧化碳用CO2表示,这种表示法立即得到欧洲化学家的赞同。

两年后,德国化学家李比希认为贝采利乌斯的分子式表示法中把原子个数写在右上角很不方便,且不美观,建议写到右下角来。例如,水用H2O,二氧化碳用CO2表示,这就跟现代的分子式表示法完全一样了。

确定一种物质的分子式,杜马提出了一种方法。他先分析物质各元素的质量百分组成,得到最简式。然后测定这种物质的分子量,求出最小公倍数,就能确定该物质的分子式。例如,葡萄糖经碳氢分析,含碳40%、含氢7%、含氧53%,各除有关原子量,得到40/12∶7/1∶53/16=1∶2∶1。应用拉乌尔冰点降低法测得分子量是180,则(12+2+16)x=180,得x=6。最后确定葡萄糖分子式是C6H12O6。这种确定分子式的方法今天还在使用。

从1787年起,经过30多年努力,化学家才完成元素符号和分子式书写这一任务。

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