第五节 化学发现的分类

人类在认识自然界化学运动规律的过程中不断有所发现和发明。但是， 应当怎样系统地、有效地认识越来越多的化学发现和发明？这就需要对化学发现和发明进行分类研究。为此，不少化学家正在不断进行探索，例如苏联著名化学哲学家凯德洛夫就曾做出了杰出贡献①。我国学者也做了不少工作， 例如对化学元素发现进行的分类②等等。

通常认为，可以把化学发现分为两大类。第一类是依照正常认识进程得到的发现（以字母 N 表示）；第二类是依照非正常认识过程得到的发现（用N 表示）。

一、常规认识进程的发现

这一类化学发现又可以分为经验性发现（E）和理论性发现（T）。

经验性发现，是指查明新化学事实的发现，或尚没有能够对它进行理论解释的新发现，例如，1896 年贝克勒耳偶然发现的放射现象等。

理论性发现（T）则比较复杂一些。它可以分成四种类型。（1）T1 代表一般归纳总结的发现，是利用逻辑归纳法对经验性材料进行的简单理论总结。例如 18 世纪拉瓦锡运用归纳方法中的求同法总结出燃烧和呼吸离不开氧气的规律，用差异法归纳出“无氧则物质不能燃烧”和“无氧则生物不能呼吸而窒息死亡”的结论等；（2）T2 表示综合性理论总结的发现，例如 1869 年元素周期律的发现，是门捷列夫对他从事的同晶现象、比容、原子价以及原子量之间的关系等四个不同方面的研究成果进行理论综合后诞生的。又如人们进而把门捷列夫周期律同 19 世纪末物理学家发现的伦琴射线及放射现象联系起来后，由于把不同领域的知识加以理论融合，从而发现了位移定律和原子序数，进一步揭示了周期律的本质；（3）T3 是理论解释的发现，主要是对观察和实验所得到的化学现象的本质的推测。最初是以假说的形式出现的，后来经过实验检验而转化为定律或理论。这些假说可能是对某些过去已发现事实的解释，例如 1902 年卢瑟福和索弟由于对 1896 年发现的放射现象解释而提出了化学元素蜕变，从而推论出衰变的第一定律，等等；（4）T4 是以理论预见的验证结果出现的，这种发现有的是对理论预见的直接验证， 有的则是通过对其演绎结论的证实。前者如 1894 年瑞利和拉姆塞预见了过去凯文迪什发现的大气氮和化学氮存在密度差的原因，是由于空气中含一个比氮密度大的未知元素。他们正是在检验这种预见时从实验中发现了氩。又如1897 年玛丽·居里预见了放射性元素的存在，经过研究后，果真在 1898 年发现了镭。后者如门捷列夫在周期表中预见了某些元素的存在，后来通过实验，果然被一一发现，从而证实了预见的正确性。

二、非常规认识进程的发现

这一类化学发现（）都具有理论性质。它们是在克服了认识真理进程中出现的障碍而获得的。由于障碍不同，这一类化学发现又可以分为以下几类：

1. TⅠ是克服一般障碍作出的发现，包括克服保守思想作出的发现，

① [苏]B.M.凯德洛夫：《化学史上科学发现的分类》。

② 唐敖庆等：《化学哲学基础》，科学出版社，1986 年版，第 199—205 页。

如元素蜕变的发现是克服了原子不可分的旧观念后发现的；阿累尼乌斯电离理论的建立是克服了陈旧的溶液概念后才成功的。

1. TⅡ是克服具有特殊障碍（错误认识）而作出的发现，即人们在克服了认识真理过程中的错误认识后获得的发现。一般把这种发现又分为α、β、γ、三种：TⅠα是找到了被错误所割裂开的物质的同一性而作出的发现。例如

   19 世纪中叶弗兰克兰利用金属同有机化合物反应合成烃，得到了所谓的“二甲基”（CH3—CH3）。而另一些人则通过还原乙醇（C2H5OH）获得了所谓“氢化乙基”（C2H5—H）。到了 19 世纪 60 年代德国化学家肖莱马证明了碳的四个原子价都一样，从而确认所谓“氢化乙基”与“二甲基”实际上都是乙烷（C2H6）。这一发现把原有的两种错误认识“同一”了；TⅡ是通过对被混为一谈的事物进行区分而作出的发现。例如 17 世纪中叶以前，化学家们总是把仅有一种相同特性的不同物质归为一类。如把可燃性的物质都归为“硫”，把具有挥发性的物质都归为“汞”，把可溶性物质都归为“盐”。直到 1661 年波义耳指出，仅根据物质的一个共同特性就把它们混为一谈是错误的。他提出只有在两种物质的所有特性都完全相同时，它们才是真正同一的。这才使人们对千差万别的物质逐步区分开来，认识了各自的本质；TⅠ是由于改变了物质之间或过程之间被错误确定的关系而作出的发现。这类发现往往能引起化学领域的革命，所以极为重要。如拉瓦锡在确认普利斯特列发现的氧之后，提出了燃烧的氧化理论，将燃素论所确立的所有化学关系全颠倒过来。燃烧不再被看成是分解反应，而确认为是可燃物与氧的化合反应。这样，拉瓦锡就把被燃素论者颠倒了的整个化学又重新正立起来。

可以看出，这一大类科学发现都是超越正常认识进程的发现。今后随着

科学技术的不断进步和化学工作者的认识向更高阶段发展，这类发现的作用领域也可能会逐步缩小。

三、综合认识进程的发现

第一类和第二类化学发现的综合，则构成了整个化学的发现，例如人类对化学元素的发现就是如此。人类至今已发现的 109 种化学元素的发现方法分类①如下：

1. 古代（17 世纪中叶以前）人们在实践中发现或使用的元素。如碳、金、银、铜、锡、铅、硫、砷、铁、汞、锌、镍、锑和铋。

2. 化学科学实验兴起以后，运用实验方法发现的元素。从 1640 年到 1789 年间发现的元素有磷、钴、铂、锰、氧、氮、氢、钼和钨。

3. 分析化学发展起来以后，运用分析化学手段分析矿石发现的元素。从

18 世纪末到 19 世纪初发现的元素有铀、锆、钛、钇、铈、铬、铍、鍗、硒、铌、钽、锇、铱、钯、钍、镉、钒、镧、铒、铽、钌。

1. 发明了电池之后，从 19 世纪起运用电化学方法发现的元素。有钾、钠、钙、镁、钡、锶、硼、氯、碘、锂、硅、溴、铝和氟。

2. 利用光谱分析方法发现的元素。从 1860 年起，运用光谱分析方法发现的元素，如铯、铷、铊、铟、氦和氩。

3. 元素周期律建立以后，人们运用归纳-演绎法提出科学预见而发现的元素。有镓、镱、钪、钬、铥、镝、镥、钐、钆、镨、钕、铕、锗、氪和氙。

① 凌永乐：《化学元素的发现》，科学出版社，1981 年版。

1. 由于放射性现象的发现而导致的天然放射性元素的发现。从 1898 年居里夫人开始，先后发现了钋、镭、镤、锕、氡。

2. 由于研究原子结构而发现的元素有铪和铼。

9.20 世纪以来由于运用核物理方法而导致的的人造元素的发现。先后制出了锝、钷、砹、钫、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹，以及尚未统一中文译名的 104 至 109 号元素。

综上可见，随着化学科学的不断发展，化学科学体系的日益庞大复杂， 化学分类的必要性也在逐步增强。可见，如何进行化学分类是人们在研究和学习化学进程中极其重要的一环。