元素說

元素說是中國漢語內的一個辭彙,是一個學說,是術語。

概述

元素說是人類認識物質組成過程中最早提出的學說,是化學組成理論基石,也是哲學探討的重要課題

歷程

自然界複雜繁多的萬物是否是由少數基本物質即元素構成的,萬物是否統一於少數幾種元素?古代哲學家最早提出了這一命題,並做出了回答。古希臘哲學家Thales認為水生萬物,萬物統一於水。古代中國哲學家提出以土與金木水火雜,以成百物,認為萬物統一於五行,即五種元素。此後,古希臘哲學家Empedocles也提出了類似的“四元素”說。他們提出的元素思想,雖然還缺乏科學依據,只是一種主觀臆測,而且也還遠不是今天的科學的元素概念,然而畢竟是從物質世界本身來說明物質世界和尋找統一物,從而體現了一種樸素的唯物主義思想。這是難能可貴的。
17世紀中葉,英國化學家Boyle R繼承了古代元素思想,並依靠化學實驗研究了組成物質的元素。依此他認為,元素並不是水、火、土等複雜物質或現象,更不是亞里士多德所說的冷、熱、乾、濕等性質,或柏拉圖所強調的理念等非物質的精神,而是那些原始的、簡單的或是絲毫沒有混雜的物質,從而第一次提出了具有科學性質的元素概念。這也是化學科學中出現的第一個化學基本概念,並成為近代化學科學誕生的標誌。Boyle R之所以能夠提出科學的元素概念,從根本上看是在於他接受了當時剛剛興起的微粒哲學,使他能夠用物質微粒及其運動的觀點對化學現象做出機械論的解釋,而無需訴諸於超自然的、人格化的因素,衝破了長期居於統治地位的神秘主義哲學的束縛。此外,還在於他超出了古代哲學家的思維方式,不是依靠主觀臆測,而是依靠科學實驗來剖析物質,尋找和確定元素,進而建立起科學的元素觀。因此,恩格斯說:“Boyle R把化學確立為科學”。
但是,由於當時化學實驗水平的限制,Boyle R的元素概念還只是一種缺乏具體內容的抽象概念,還有待充實。這一工作在18世紀中葉由法國化學家Lavosier A L擔負起來。他在化學實驗分析的基礎上終於確定了Au,Ag,Cu,Fe,Sn,O,H,S,P,C等33種簡單物質為化學元素,並列出了化學上第一個元素系統分類表。其中雖然也把石灰、鎂土、鹽酸等化合物誤當成了元素,然而畢竟是把Boyle R的抽象元素概念具體化了,並有力地推動了化學家到具體物質中去尋找、發現化學元素的工作。到19世紀末,已經發現了79種化學元素。其間,在19世紀中葉,俄羅斯化學家Mendeleev又把看來似乎是互不相干的化學元素,依照原子量的變化聯繫起來,發現了自然界的重要基本定律--化學元素周期律,從而把化學元素及其相關知識納入到一個嚴整的自然序列規律之中,既提高了人們學習、掌握化學知識的效率,又從理論上指導了化學元素的發現工作。到20世紀40年代,人們已經發現了自然界存在的全部92種化學元素。與此同時,人們又開始用粒子高能加速器來人工製造化學元素。這樣到1996年已發現的元素總數達到114種。
現代化學元素思想的形成和化學元素的發現,進一步證實了辯證唯物主義自然觀的科學性。它表明,自然界中居於分子層次以上的物體,從巨觀的天體到微觀的分子,從有生命的動植物到無生命的礦物都是由化學元素組成的。例如火星的土壤是由Fe,Si,Ca,Al,S等化學元素所組成;生命體是由C,H,O,N,S,P等化學元素組成;體現了辯證唯物主義的物質統一觀。此外,人們認識了化學元素,還為化學知識的化繁為簡,以及促進物質的加工轉化創造了有利條件。例如地球上的生物和非生物多達400多萬種,然而從化學元素的觀點看來,卻超不出已知100多種化學元素,只是元素組成和組成的方式不同而已。由此還可以利用化學反應使物質發生轉化。例如在原料和產品都具有C,H,O,N等4種化學元素的基礎上,可以把煤、水、空氣轉化成為化肥和炸藥;在共同具有C,H,O,N,P,S等6種主要元素的基礎上,可以把H2O,CO2,NH3,H3PO4等物質轉化成蛋白質和核酸等生物體內的物質。

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