半个原子的矛盾

假说形成的第二种典型的方式是，人们新发现的科学事实与已有的科学理论之间存在着矛盾，解决这种矛盾的最好办法就是提出新的假说。意大利物理学家阿伏伽德罗提出的分子假说就属于这一类型。

1803 年，英国化学家道耳顿发表了科学的原子学说。他认为自然界存在着不可分割的原子，原子是各种化学元素最基本的构成单位。不同元素的原子具有不同的重量。原子各以简单整数比结合成化合物。原子学说成功地解释了当时已知的化学现象，很快便被科学界普遍接受，对化学的发展，做出了很大的贡献。

按照道耳顿的原子学说，两种元素只能形成一种化合物，在该化合物中，只含有每种元素的一个原子。当时，人们已经知道水是氢和氧的化合物，所以水的简写表达式被定为 HO。

1805 年，法国化学家盖—吕萨克通过大量实验发现了气体反应体积关系定律。他指出：在相同温度、压力下，气体反应中各气体体积互成简单整数比。例如，氢气和氧气化合成水蒸气，体积比恰好是 2∶1∶2。盖—吕萨克引用原子学说认为，这可能由于化合时的原子整数比，才形成了体积的整数比，即两种气体化合时的体积比和组成它们的原子数目比是一样的。例如，氢气和氧气的化合就是 2 个氢原子与 1 个氧原子结合成为 2 个水原子。据此，他提出了一个假说，在相同温度和相同压力下，同体积的不同气体都含有相同数目的原子。

道耳顿坚决反对盖—吕萨克的这一假说。因为倘若这一假说成立，那必

然会推出半个氧原子存在的结论，即O＋2H→2HO，亦即： 1 O＋H → HO。

然而，道耳顿的原子论认为简单原子是不可分割的。这样，道耳顿的原子论就与实验事实发生了矛盾。

1811 年，阿伏伽德罗为了解决这一矛盾，在盖—吕萨克假说的基础上，进行了合理的推理，提出了“分子假说”。他认为，无论是单质还是化合物，在原子之上还存在一个分子层次；单质分子由同种原子组成，化合物分子由不同种原子组成；化学反应实质上是不同物质的分子间各原子的重新组合。他还指出：在同温同压下，同体积的任何气体，都含有相同数目的分子。这样，阿伏伽德罗的分子假说，使半个原子的矛盾迎刃而解。这是因为，氢气

和氧气的化合就是 2 个氢分子（包括 4 个氢原子）和 1 个氧分子（包括 2 个氧原子）结合成 2 个水分子的过程，即 2H2＋O2＝2H2O。

借助于“分子假说”，阿伏伽德罗把原子论和气体反应关系定律之间的矛盾消除了，从而使原子论摆脱了困境，并进一步发展成为完整的原子—— 分子学说，奠定了近代化学理论的基础。