化学符号的构成和分类

化学符号是一种书写符号。作为一种书写符号,必然有其形,有其名, 有其义。例如,化学元素符号 H、N、O 等,标志符号↑、↓、→、—等,各有各自的形状,各有各自的名称,同时各有各自的含义(即规定它们所表示的意思)。化学家们见其形,可以呼其名,并可以解其义,这三者的统一才能使化学符号成为化学符号,才能起到标记和交流的作用。其中,尤以形和义至为重要,形是义的载体,义是形的内容。如果只有形没有义,形变成了纯粹的形,那么,H、N、O、→等,仅仅是笔划或线条,不代表什么,不表示什么,也就不成其为化学符号;没有形,义失去了载体,义也就成了虚无缥缈的东西了。

一个化学元素符号,如 C 或 H,有形、有名、有义,是形、名、义的统一体。化学元素符号是化学中的基本符号,是化学符号系统中的基本要素。由化学元素符号可以组合成化学复合符号或符号系统。正象由词语组合成语言需要依据一定规则一样,由基本符号组合成复合符号或符号系统,同样也需要依据一定的规则。这种规则是什么呢?在语言学中是语法,而在化学符

号学中是基于化学实验建立起来的化学理论。化学理论是化学符号进行组合的“语法”。从这个意义上说,化学元素符号的组合规则,也就是关于组成、结构和化学反应的理论,它们是化学中的“语法”。

化学符号的构成和分类 - 图1化学基本符号组合成复合符号,依次形成组成式(如 CH),分子(如 CH4),

结构式(如 ),构型式(如四面体构型),在一些情况下,还可以

组合成构象式。组成式基于定性分析结果而构成;分子式则需要依据定量分析结果来构成;结构式是基于结构理论和实验测定而建立的,如 C 的四价理论,C 和 C 之间可以相互成键的理论;构型式仅仅依据最初的结构理论不够了,在此基础上还需要立体化学理论的帮助;构象式的构成与构象分析理论的建立分不开。

组成式、分子式、结构式、构型式、构象式等,是以元素符号为基础借助于数学标志符号和价键符号构成的复合符号或符号体系,我们从符号学的观点可以将这些复合符号或符号体系分别称为组成符号、分子符号、结构符号、构型符号和构象符号,这样,我们就得到了从元素符号到构象符号的一个化学符号序列。这个序列是从简单到复杂的序列,从构成上和认识次序上, 都是从简单到复杂发展的。从构成上看,组成符号比元素符号复杂,结构符号比组成符号复杂;从认识次序上看,先建立组成符号,继之才能建立分子符号,再进一步才能建立结构符号、构型符号、构象符号。

从元素符号到构象符号,符号的形,从抽象发展为具体,而且越来越具体:元素符号仅仅是字母符号,单一的字母或两个字母的组合,如 H、N、O、C、Ag、Au 等,无论是单一字母还是字母的组合,都是一个符号单元,它们是不可分的,元素符号的形就是由元素字母符号的形式表现出来的,或者可以说是由字母的笔划表现出来的,组成符号至少由两个元素符号构成,出现了符号关系,分子符号增加了标志符号,即数字标码,形成了分子的形象; 结构符号、构型符号和构象符号,增加了价键符号,并在此基础上,显示了平面形象和立体形象,这样的形,已经具有了象形的性质。

从元素符号到构象符号,符号的义,从贫乏发展为丰富,而且越来越丰富:一个元素符号仅仅标志一种元素;组成符号则标志一种化合物的成分; 分子符号表达出分子的原子的量的组成;结构符号表达出分子中原子之间的相互作用和相互关系;构型符号进一步表达出分子的空间关系;构象符号不仅表达出空间关系,而且还表达出分子内原子位置的变动。

分子符号和分子符号,辅以其他标志符号(→或=,↑或↓等),构成反应方程式,简称反应式。从符号学的观点看,化学反应式是化学反应符号, 它是由分子符号、元素符号和其他标志符号构成的复杂的符号体系;反应符号使化学反应得以符号化、公式化,反应符号是化学反应的表达形式。反应符号同样有形和义,是形和义的统一,其形复杂,其义丰富,它涵盖着深刻的化学内容。

化学符号的分类,依据不同原则,可以有不同分法。依据化学符号的特点,可分为元素符号和非元素符号,非元素符号可称为标志符号,系指除元素符号以外的一些标记记号,如“+”、“-”、“—”、“∶”、“↑”、“↓”、“→”、“=”等。有些标记符号依据组合情况的不同表示的意思也

不同,例如,“+”号,写在元素符号右上角,表示带正电荷,从而与元素符号一起成为阳离子的标志符号,在反应式中写在反应物和反应物之间,产物和产物之间,表示什么物质与什么物质发生化学反应,生成了什么产物和什么产物,或者在反应式中与热量写在一起,又能表示化学反应中的放热效应。标志符号不能单独使用,只能与元素符号、组成符号等结合起来使用,而元素符号则可以独立应用,元素符号与标志符号相结合,可以演生出形形色色的复合符号,构成组成符号、分子符号、结构符号、构型符号等复杂的化学符号系统。由此看来,依据构成原则对化学符号的分类,可分为元素符号、组成符号等类型,是以前一种分类(分为元素符号和标志符号)为基础的。无论怎样分类,元素符号都是化学中的基本符号,以元素符号为基础,加上标志符号,依据特定的“语法”,形成或组合成化学符号的各种形式,构成整个化学符号系统。