化學物質的分類(1 / 3)

化學物質的分類

化學物質是化學運動的物質承擔者,也是化學科學研究的物質客體。這種物質客體雖然從化學對象來看隻是以物質分子為代表,然而從化學內容來看則具有多種多樣形式,涉及到許許多多物質。因此,研究化學物質的分類就顯得非常重要。

按照物質的連續和不連續(分立的)形式,首先可以把化學物質分為連續的宏觀形態的物質,如各種元素、單質與化合物,以及不連續的微觀形態的物質,如各種化學粒子等兩大類物質。

一、化學粒子的分類

化學粒子的種類也是紛繁多樣的。根據現代化學的研究成果,我們可以把它們分為原子、分子、離子、自由基、膠粒、絡合粒子、高分子、活化分子、活化配位體化合物和生物大分子等等。這些物質粒子中的每種粒子都有其自身的組成和結構。它們之間是有區別的,然而又是相互聯係的。

原子被看作是化學變化中保持本性不變的最小粒子。

分子是由原子構成的粒子,是化學運動的主要承擔者,在化學反應中發生質變。

離子是原子(或原子團)失去或得到電子形成的帶電粒子。

自由基是含有未配對電子的不帶電荷的物質粒子。它主要是從有機化合物分子進行分解而形成的,又稱遊離基。

膠粒是在分散體係中線性大小介於1~100nm(1nm=10-7cm)的帶電分散相粒子。它是由分子聚積成的膠核和離子組成的複雜粒子。

絡合離子現今通稱為配位粒子。它是由中心離子(或原子)與其它一些粒子(離子或分子)通過配位鍵結合起來的荷電的或中性的複雜粒子。

高分子則是由大量原子以共價鍵結合起來的大分子。分子量高達幾千到幾百萬(而一般有機化合物分子量約在500以下)。如以來源劃分,可分為天然高分子化合物(如蛋白質、澱粉和纖維素等)和合成高分子化合物(如塑料、合成橡膠、合成纖維等);如以組成和結構劃分,又可分為由同一結構單元(單體分子)多次重複聯結成的高聚物高分子(如聚乙烯、聚丙烯等),以及由不同結構單元形成,並具有特殊生命功能的生物高分子(如蛋白質和核酸等)。

隨著化學科學的發展,本世紀以來又相繼發現了諸如活化分子、活化配位體化合物等一些新的物質粒子。

在上述這些化學粒子中,原子是基礎,原子核外的電子是橋梁,其它粒子則是以原子為基礎通過電子的轉移、結合(配對)、接受而形成的。

研究化學粒子的分類,可以充分證明化學粒子多樣性的統一,具有重要意義。這是我們確立化學科學在自然科學體係中的地位和在化學科學內部進行分類的重要基礎。化學粒子是化學研究內容所包含的物質客體。它使化學同物理學和生物學等學科相區別;同時這些學科又從不同角度研究一些相同的化學粒子,又使化學同物理學和生物學等學科發生聯係和相互過渡。在化學科學的內部,隨著人們對化學粒子多樣性的深入研究,不斷分化出許多新的分支學科。例如19世紀在原子—分子學說的基礎上,人們把化學分成無機化學和有機化學等;後來發現了配位粒子,人們就從其中分化出配位體化學;再往後又分化出研究離子行為的電化學和溶液化學;研究膠粒及其組成的分散體係的膠體化學;研究高分子物質的高分子化學;以及研究生物大分子行為的生物化學等。可以預料,隨著化學的發展,還會發現新的化學粒子,人們對化學粒子分類的研究,也必將日益深入。

二、化學元素的分類

化學物質的宏觀連續狀態,可以分為單質和化合物兩大類,而它們又都是由元素構成的。

人類認識的元素目前已達109種。其中有94種是在自然界中已找到的天然元素,15種是人造元素。

對元素的分類早在19世紀初就開始研究了。在門捷列夫之前已有不少化學家從事過化學元素的分類研究。例如波登科弗、格拉法斯通、杜馬、尚古都等人從各個角度出發對元素進行分類。或以元素電化序為分類標準,或以原子價,或以原子量順序為分類標準等,其中比較重要的分類成果是“三素組”、“八音律”和“邁爾曲線”。

“三素組”是1829年由段柏萊納創立的。他把已知元素中的十五種分作五組,每組中包含著三個性質相似的元素,故稱“三素組”。他指出在三個同組的元素中,中間元素的原子量等於前後相鄰的二個元素原子量的算術平均值。而英國人紐蘭茲則試著把元素按原子量大小的順序排列起來。1865年他發現“第八個元素是第一個元素的某種重複,就像音樂中八度音程的第八個音符一樣”,被稱為元素分類的“八音律”。德國化學家邁爾經過細致的分類研究,指出“元素的性質為原子量的函數。”他把原子量作為橫坐標,以原子體積為縱坐標,繪成了原子體積曲線,結果是相似的元素在曲線上都占據著類似的位置。如此,顯示了原子體積和原子量的函數關係。這就是著名的邁爾曲線。