物理化学的产生

  1. 世纪,西欧及北欧各国仍处于工业革命时期,各工业部门以更高的速度向前发展;地质部门为提供更多的矿物原料,进行大规模勘探和广泛的地质科学研究;在化学理论的领域正展开一场辩论⋯⋯

于是分析化学便肩负起了两个重要方面的任务,一方面为生产的需要, 为地质科学的发展,提供更多更可靠的分析方法;另一方面,要为各种新科学理论的建立、巩固、完善继续作出贡献。

因此,19 世纪以来,分析化学得到了迅速的发展,化学家们几乎分析了他们能找到的一切化学物质。通过分析,进一步研究它们的组成和性质。

早期的分析,主要是组成分析。这一时期对组成的化学分析的特色,主要是定量化,从一般的定量发展到微量化,并形成分析的系统方法。

19 世纪早期,系统定性分析日渐成熟。德国化学家罗塞,比较明确地提出了系统定性分析方法,这种方法经过深入研究后,越来越完善,被用于地质普查、冶金、考古、医药、食品等方面成分分析工作。

定性分析,逐步向定量分析转化,逐步形成重量分析和容量分析方法。当时的定量的分析是把析出的沉淀烘干灼烧,仔细称量获得的定量,分

析结果是很准确的。这种方法称为“干法分析。”

在“干法分析”发展的同时,“湿法分析”也发展起来了。 “湿法分析”早期是滴定分析。以滴定法为主的容量分析,在 19 世纪

30 年代以后,达到了极盛时期。容量分析中的关键要素是指示剂,在 1893

年,灵敏的指示剂已有 14 种之多。

在无机化学、分析化学、有机化学发展的同时,物理学和化学的边缘学科——物理化学也发展起来了。

物理化学的形成是 19 世纪下半叶的事情。这个时期的资本主义生产造成了比过去世世代代总共造成的还要大的生产力,又以异乎寻常的精力致力于自然科学,创造了无可比拟地超过以往各个时代的高度发达的技术。自然科学的各个学科,包括物理化学,正是在这个时期得到了迅速的发展。

“物理化学”这个术语,是 18 世纪中叶首先为罗蒙诺索夫所使用的。但这一学科真正成功地发展起来,有赖于荷兰的范霍夫、德国的奥斯特瓦尔德, 他们两人在 1887 年合办了《物理化学杂志》,此后物理化学的概念被化学界所接受。

物理化学这一学科的理论体系和各不同分支的建立,与各国化学家坚持不懈的研究和实验分不开,更与范霍夫、奥斯特瓦尔德、阿累尼乌斯三位伟大化学家的名字分不开。

他们三人后来都获得了诺贝尔化学奖金,被一些科学史家称为“物理化学三剑客”。

化学热力学是以热力学定律为基础的,还包括质量作用定律和化学平衡。

质量作用定律的主要内容包括:

①化学反应中质量的作用,也就是反应“力”的作用,这一作用与反应物的质量乘积成正比;

②如果相同质量的不同体积的物质起作用,这时质量的作用与体积成反比。

这一定律,经范霍夫等人的研究,达到定量化,其现代形式可以表示如下:

A+B=C+D①

正反应速度 V 正=K1〔A〕·〔8〕(2) 负反应速度 V 负=K2〔C〕·〔D〕(3)

在反应速度的研究基础上,又提出了化学平衡的概念。

法国科学家勒夏特列创立了比较完整的化学平衡学说,提出了著名的勒夏特列平衡原理,这一原理描述了化学体系中的各种因素对化学平衡状态的影响。

美国化学家吉布斯又把化学平衡的研究由单相平衡推进到复相平衡,提出著名的“吉布斯相律”。

吉布斯的工作,使质量作用定律、勒夏特列原理等经验定律纳入了和谐的理论体系之中。