1.17、18 世纪——元素论

众所周知，人们之所以需要理论，首先是为了解释观察到的现象。解释现象，先是用已有的概念、理论和观念，已有的不够用了，解释不了了，也就是说已有的理论与观察到的现象发生矛盾了，则要修正原有的概念和理论，提出新的概念和理论，由此推动理论的发展。

近代化学肇始，人们用来解释化学现象的现成概念和理论，主要是从炼金术承袭下来的。波义耳虽然已经对炼金术及其以后的元素观念（如帕拉塞尔斯的三元素说）提出了怀疑，但是这种观念的阴魂并未立即消散。17 世纪中叶以后，一些化学家对燃烧现象进行了实验研究，并试图对这种现象作出理论解释。波义耳从他的微粒说出发，对金属的煅烧提出了一种反应式：

金属＋火微粒→金属煅灰

梅猷（John Mayow）等人也是沿着这种思路思考燃烧问题。这类解释已经猜到了某种特殊的物质或者说某种元素在燃烧中所起的作用，例如梅猷已经提出了空气中含有一种所谓的“硝气精”，它在燃烧中是必不可少的，而且呼吸也需要它、离不开它。这就是说，在梅猷的解释中，实质上是将某种特殊的元素视为燃烧和呼吸中所需要的东西，以这种特殊的元素解释燃烧和呼吸现象。可惜，猜测毕竟是猜测，它没有揭示出这种元素究竟是什么，也没有形成系统性的理论。

相反，贝歇尔（J·J·Becher）承袭了帕拉塞尔斯的三元素说，提出了三种土质学说：石土、汞土和油土。油土是可燃性的，它含于一切可燃物体中，燃烧时油土被释放出来。以此为基础，施塔尔于 1703 年建立了燃素说。这个学说用燃素的释放和吸收，解释了燃烧现象和一些化学变化，形成了比较系统的学说。燃素说可以说是化学史上的第一个系统的理论，实质上是一种系统的假说。燃素是什么？施塔尔认为燃素是火的原质和火的要素，是存在于可燃物中的要素。从实质上看，燃素和热素、光素、电液等一样，是科学发展的幼年时期的产物，是为了说明某种现象和某种性质而提出来的特殊质素。燃素是可燃性的物质承担者，热素是热现象的物质承担者，光素是光的物质承担者，如此等等。燃素作为假想的可燃性的物质承担者，在一定意义上类似于古代自然哲学或炼金术中的元素。因此，燃素也是一种元素，就像热素、光素被认为是元素一样。拉瓦锡在 18 世纪下半叶提出的第一张元素表中，仍然把光素和热素与氧、氮、氢等一起看作为物质的元素，他没有把燃素列入元素表，那是因为他已经找出了燃素的真实对立物即氧元素。

拉瓦锡在揭示氧的真实意义基础上建立了燃烧的氧化学说。这个学说能够解释燃素说所能够解释的一切现象，并把被燃素说倒置的过程顺过来，如金属的煅烧及其逆过程，酸的生成等；这个学说还能够解释燃素说所不能解释的现象，如燃素从金属中分解出去重量反而增加了，这是燃素说不能自圆

其说的疑难，而氧化说把金属煅烧视为金属与氧结合，重量增加是自然的事。如果说燃素说是化学史上第一个系统的假说，那么氧化说则是化学史上第一个科学的系统理论。前者是相对错误的学说，后者是具有相对真理性的理论，

①因而是科学的理论。从实质上看，氧化说是以氧元素为基础而建立起来的理

论，因而归根到底是用元素解释化学现象而形成的理论。该理论建立后，拉瓦锡以此学说系统地解释了已知的各种化学现象，并推进了对元素的认识和进一步研究。

17、18 世纪，由于受机械论的影响，面对自然界的各种现象，除了用质素解释以外，还用力来解释。在化学中，除了燃素说，还形成了亲和力学说。如前所述，波义耳已经用机械力解释微粒的结合，并且已经提出了通过不同微粒之间的反应确定亲和力相对大小的思想。法国的杰奥弗瓦发展了这一思想，他指出：“每当两种有结合倾向的物质相结合后，只要加进一种与两者之一具有更强亲和力的第三种物质时，它就会与这一成分结合生成一种新物质，而把另一种离析出来。②他以这个原理为基础，通过实验编制了亲和力表。此后，相继有许多化学家研究和编制亲和力表。贝格曼于 1775 年提出了一张

包括 59 种物质的亲和力表，并将每种物质按溶液反应和熔融反应分别排列。从对亲和力的研究导致了对化学反应的研究。贝格曼认为，化学变化仅仅由其内部原因决定，与外部条件和反应物之间量的比例无关，两种物体在同一条件下化合的亲和力大小是固定不变的，一切化学变化都能进行到底。

法国化学家贝托雷对亲和力学说进行了深入研究，于 1801 年发表了《亲

和力定律的研究》，经过补充、修改于 1803 年出版了《化学静力学概论》。在这些著作中，贝托雷指出，化学反应不仅决定于亲和力的大小，而且决定于反应物的质量，而且质量对反应的影响有时要大于亲和力的影响。他还指出，外部条件首先是温度对化学反应过程和结果有较大影响；化学反应中生成的产物对化学反应具有阻滞作用，因此，化学反应不能进行到底，只能建立反应物和产物之间的平衡。

从波义耳到贝托雷，实质上是将亲和力看作物质微粒的一种特性，它体现于物质微粒的相互关系中，通过这种关系可以比较其大小，并通过对亲和力的研究推进了对化学反应的研究，为化学反应理论的建立准备了条件。

从上面简述的内容中可以看出，17、18 世纪的化学理论，主要是以元素和亲和力两个基本概念为基础而形成的。这个时期的化学理论，从内容来看， 包括燃烧理论、化学反应理论等等，既有相对错误的假说，也有基本正确的科学理论，既有比较系统、比较成熟的理论，也有解释个别化学事实的不够系统，或不够成熟的理论。无论属于哪种情况，这个时期的化学理论，就其实质而言，是用元素和亲和力解释化学现象而形成的理论，是元素——亲和力的理论，这种理论基本上是在化学领域产生和发展的，是为解释化学现象而提出来的化学理论。