化學概念
化學概念的內容和實質
1.化學基本概念的發展邏輯
從化學基本概念的曆史演變中可以看出，就概念所反映的對象的特點而言，化學基本概念可分為三類：實體概念，關係概念和過程概念。實體概念是以具體化學客體為反映對象的概念，如元素、原子、分子、高分子等，都是實體概念。當然，化學中的實體概念，除了這些概念以外還有很多很多，例如，酸、堿、鹽、溶液、膠體、氧化劑、還原劑、配位化合物，等等，都是以具體化學客體為反映對象的概念，都是實體概念。關係概念是以具體化學關係為反映對象的概念。親和力、原子價、化學鍵、化學結構等，它們反映的是具體的化學關係，原子之間的相互作用關係和空間關係，都是關係概念。同樣，除了這些概念以外，化學中還有許多關係概念，如酸性和堿性，氧化和還原，分解和化合等，也都是以具體化學關係為反映對象的概念，都是關係概念。過程概念反映的則是具體的化學過程，如化學反應、反應機理、自由能、過渡態、自由基等，反映的都是過程，或與過程直接相關。
在邏輯學中，根據概念所反映的對象是事物本身還是事物的某種屬性，將概念分成實體概念和屬性概念。我們所說的關係概念大體上相當於邏輯學中的屬性概念，化學概念所反映的事物的屬性，表現為化學客體的性質，它們是在關係中表現出來的，離開了關係，性質無從表現。例如，酸性是相對於堿性而說的，堿性是相對於酸性而言的，酸性和堿性隻有通過關係才能獲得表現。氧化性和還原性也是如此，氧化性在與還原性的關係中表現出來，還原性相對於氧化性獲得表現。除了反映客體性質的概念（邏輯學中稱屬性概念）以外，化學中還有過程概念，它們所反映的對象既不同於客體又不同於關係，具有特殊性，即過程性。
這三類概念所反映的對象是緊密相關的，實體具有一定性質，在實體關係中表現出來，實體關係形成過程。例如，酸和堿是實體概念，酸性和堿性是關係概念或屬性概念、性質概念，而酸和堿發生作用形成中和反應，中和反應是過程概念。氧化還原反應是過程概念，氧化性和還原性是關係概念，而氧化還原反應以及氧化性和還原性的物質載體是氧化劑和還原劑，反過來說，氧化劑和還原劑這兩種客體發生關係形成氧化還原反應，在該反應中相應的客體表現了氧化性和還原性。
從基本概念的曆史演變來看，化學概念有其形成和發展的邏輯次序。大體說來，這個邏輯次序是：最初，從17世紀至19世紀初期化學中形成的主要概念是實體概念，或者用化學術語來表示，這個時期形成的主要概念是組成概念，如元素、原子、分子等概念；19世紀前半期，繼實體概念之後或與實體概念發展的同時，產生了關係概念，如原子價、化學鍵等；從19世紀中葉開始，過程概念形成了，發展了，並被提到了顯赫地位。應當強調說明，上述曆史的或邏輯的次序，僅僅是就主要概念或基本概念的形成和發展而說的，決不是說，產生了關係概念，實體概念不再產生，已有的實體概念不再發展了，也決不是說，產生了過程概念，實體概念和關係概念不再產生，已有的實體概念和關係概念不再發展了。情況恰恰相反，在產生實體概念過程中，關係概念和過程概念在孕育中，產生了關係概念似後，還繼續產生新的實體概念，原有實體概念還在繼續發展；產生了過程概念以後，實體概念和關係概念也在繼續產生和發展。
如果將上述內容用公式化的形式來表示，那麼化學基本概念產生和發展的邏輯應當是：
在現代化學中，已經形成了實體概念、關係概念和過程概念，現代化學的概念體係就是由這三類概念組成的有機整體。
化學中的概念，按層次分，可分為化學概念、科學概念、哲學概念。這就是說，化學中應用的概念，不限於專門的化學概念，一般科學概念和哲學概念，在化學中也起著重要的作用。例如，能、熵等概念是物理學概念，而且具有更為普遍的意義，體係、過程、時間、空間等，已不僅僅是科學概念了，實質上已超出了科學的範圍成為哲學範疇了。這些概念在化學中是經常使用的，是化學中的重要概念，或者說，也是化學中的基本概念。
值得指出的是，在化學概念的形成和發展過程中，化學概念與哲學概念有著密切聯係。元素、原子，都曾經是自然哲學中的概念，後來從中演化成化學概念。化學結構概念是在化學土壤中孕育、形成和發展起來的，從化學結構概念逐步抽象，形成了結構概念，不267僅成了一般科學概念，而且也成為哲學的一個重要範疇了。在當代，無論是科學還是哲學，都在研究結構，都把結構作為一個重要概念，在此基礎上建立自己的結構理論。過渡態是化學中的一個重要概念，現在，過渡態也逐步具有了更為普遍的意義，而且有成為哲學範疇的趨勢。關於哲學概念和科學概念的關係，哲學概念和化學概念的關係，具體些說，如何從哲學概念演變為科學概念或化學概念，或者反過來，如何從化學概念和科學概念上升為哲學概念，哪些概念能夠上升，哪些概念不能上升，通過什麼途徑上升，如此等等，都是有待進一步研究的問題，對這些問題的研究，無論對化學、科學還是哲學都具有重要的理論意義。
化學基本概念的演變，大體上說，有三種基本形式：一種形式是新概念代替舊概念，另一種形式是從舊概念中分化出新概念，第三種形式是名不變實變。
新概念代替舊概念，典型的例子是從親和力概念到原子價、化學鍵和自由能概念。如前所述，親和力概念是化學中的一個古老概念，它即表示化學結合的力，也表示化學反應的推動力。在19世紀中葉，從化學結合方麵來說，親和力概念逐步為原子價和化學鍵概念代替了，特別是在現代化學中，一般不再使用親和力概念，而使用化學鍵概念。在這個意義上說，化學鍵概念是對親和力概念的否定，在語詞上用新術語代替了舊術語；但是這種否定也不是絕對的否定，而是辯證的否定，在否定中有繼承的因素，化學結合的思想內容被繼承了，親和力在化學鍵中得到了體現，並且獲得了發展，關於化學結合的原因、作用機理等，要比親和力概念的內容深刻得多、豐富得多了。從化學反應方麵來說，自從吉布斯提出自由能和化學勢概念以後，許多英語國家相繼采用吉布斯自由能和化學勢，來量度化學運動，古老的親和力概念逐步消聲匿跡了。
從舊概念中分化出新概念。如前所述，在化學中確立原子概念以後，基於新的經驗事實產生了新的矛盾，從原子概念中分化出分子概念。這種分化，在道爾頓原子論中就已經萌芽了，他把原子分為簡單原子和複雜原子，這是將原子一分為二，分成兩類原子，我們已經說過，道爾頓的複雜原子實質上是化合物或稱化合物分子，隻不過他沒有提出分子概念。經過眾所周知的曲折的曆史過程，最終完成了這個分化，形成了分子概念，也就是從原子概念中分化出了分子概念。
化學概念的分化，還有其他一些形式。一種形式是正名，即把原來模糊不清的概念分清了，用明確的概念反映了不同的對象。例如，在18世紀以前，混合和化學結合不分，混合物和化合物不分，把混合看作化學結合，把混合物看作化合物，波義耳在《懷疑派化學家》一書中使用的“mxtbodies”，實質上指的是化合物。後來，混合物分化成機械的混合物（mechanicalmixture）和化學的混合物（chemicalmixture），從化學的混合物演變為化學的結合（chemicalcombination），最後演變為化合物（compound）。另一種形式是劃分，即從原來概念所反映的對象中劃分出了不同對象，用新的術語表示出來，分化出不同的概念。例如，空氣這個概念，原來認為反映的是單一氣體，普利斯特裏從實驗中發現了“脫然素空氣”和“燃素化了的空氣”，從單一氣體中劃分出了不同氣體，經過其他人的進一步研究，脫燃素空氣實為氧氣，燃素化了的空氣實為氮氣。這樣，從空氣這個概念中劃分出了氧氣和氮氣。同時又劃分出二氧化碳氣，水蒸氣。後來，又從空氣中分化出了稀有氣體，如此等等。
名不變實變。概念在語詞表達上未發生變化，也沒有分化出新的概念，但是概念的內容變化了、發展了。化學基本概念的演變，大都具有這種形式。如元素，原子，分子，酸堿，等等，自它們形成開始，概念的名稱未變，但概念的含義變了。
如前所述，元素概念自波義耳將其作為不能分解的、組成化合物的基本成分開始，元素這個術語未變，內容幾經變化。道爾頓建立原子論後，元素概念的含義可以表述為具有相同原子量的原子。門捷列夫發現元素周期律、建立元素周期表以後，每種元素在元素周期係中都占據一個位置，這個位置反過來成為元素的基本特征，元素被理解為在周期係中占據一定位置的一類原子。20世紀初期，莫斯萊（H·Moseley）確定了原子在周期表中的序號，即原子序數，範登布洛夫和查德威克等人提出和確定了原子序數等於核電荷數。這樣，元素乃是具有相同核電荷數的一類原子的總和。
原子概念，略去自然哲學的和機械論的原子概念不說，在道爾頓的理論中被理解為組成化合物和參加化學反應的最基本的微粒。在建立原子分子論以後，原子成為組成分子和參加化學反應的最基本的物質微粒。此後，原子概念的含義又幾經變化，經過了四個發展階段：第一個階段，與原子的均勻模型相聯係，原子被看成電子嵌在均勻分布的正電荷中而構成的體係；第二個階段，在建立了原子有核模型以後，原子被視為小太陽係；第三個階段，玻爾建立氫原子電子結構模型，人們對原子核外電子運動的性質有了進一步認識；第四個階段，是量子力學建立以後的發展階段，進一步揭示出核外電子運動的規律。從現代理論來看，原子是由質子和中子組成的核與核外電子層構成的體係，是化學組成、結構和化學變化的基本物質微粒。
同樣，分子概念在“分子”這個術語之下內容發生了深刻的變化。在分子概念剛剛提出的時候，分子被理解為物理學上的最基本微粒，它是由原子組成的；依據現代觀點，分子是由原子核與核外電子組成的、能夠獨立存在的物質體係或微粒，因為分子不僅可以由兩個或兩個以上的原子組成，也可以由一個原子組成，稀有氣體就是由單原子分子構成的。無論是單原子分子還是多原子分子，都是核電子體係，但是這種核電子體係與原子的核電子體係不能等同，作為分子的核電子體係是能夠獨立存在的，而作為原子的核電子體係是不能獨立存在的。
再以酸堿概念為例來說明。酸堿概念是在人類實踐中逐步形成的。古代就已製得醋，人們從其味道中逐步形成了酸的概念，人類很早就接觸了天然存在的碳酸鈉等，從其與酸作用中了解了其性質，逐步形成了堿的概念。18世紀中葉，威廉姆從性質上定義了酸和堿，18世紀下半葉，拉瓦錫又從化學組成上提出了酸堿定義，酸是非金屬元素和氧組成的二元化合物，堿是金屬元素和氧組成的二元化合物。19世紀後半期，隨著電離理論的建立，酸被認為是在水溶液中能離解出H+的物質，堿被理解為能離解出OH-離子的物質。20世紀，基於質子理論，酸和堿的含義又發生了變化：酸是能放出質子的物質，堿是能夠接受質子的物質。與此同時，還提出了酸堿的電子理論：酸被理解為任何分子或離子在反應過程中能接受電子對的物質，堿則被認為是含有可以在反應過程中配給電子對的分子或離子。
無需再舉更多的實例，僅從這些例子就足以說明，名不變實變是化學概念，特別是化學基本概念演化的基本形式，從這種演化中可以了解化學基本概念的內容，理解它們的實質。離開概念的曆史演化，孤立地、靜止地看問題，很難正確認識概念的內容和實質。
2.化學基本概念之間的關係
化學基本概念的內容和實質通過它們之間的關係被揭示出來。一般認為哲學範疇，特別是唯物辯證法的範疇，都是成對出現的，如物質和意識，時間和空間，原因和結果，偶然性和必然性，同一和差異，質和量，等等；自然辯證法的範疇，也是成對出現的，如係統和要素，整體和部分，個體和群體，結構和功能，有序和無序，連續和間斷，等等。化學基本概念似乎不是這樣，從表現來看，元素、原子、分子、高分子、原子價、化學鍵、親和能、過渡態，等等，似乎都是單個概念，即單獨出現的概念；其實，若從其實質來看，化學基本概念也不是單個概念獨立存在的，而是與其他化學概念相關聯的，正是在這種概念的關聯中、在概念之間的關係中，反映著客觀的辯證法。因而，化學基本概念的辯證內容，要從概念關係中表現出來。
下麵，我們對化學基本概念的辯證內容作些具體分析。
元素是現實的存在，是化學中的實體，元素概念標誌這種現實存在，反映這種化學實體。但是，元素概念作為一種科學的化學的基本概念，不能像日常生活中使用的概念那樣，僅憑日常生活經驗去理解和使用它，而必須理解其科學意義，這時，就需要分析它與其他概念之間的關係。從化學的觀點看，元素概念的意義是通過三種關係表現出來的，這三種關係是：元素和化合物，元素和原子，元素和單質。
我們先討論元素和化合物的關係。當我們把元素理解為物體的組成部分的時候，其潛在的前提是承認由元素組成的物體是複合的，正如黑格爾說的，把元素理解為物體的普遍組成部分，其“出發點在於認為一切物體都是複合的，於是思想所關切的事情就是把質上得到無限多的規定的、個體化的物體歸結為少數非複合的、因而是普遍的質”。其實，由元素組成的物體是複合的這句話本身是同語反複，由什麼什麼組成當然是複合的。如果不要這種同語反複，剩下的就是元素與複合物體的對立和關係。化學中理解的元素，在曆史上，首先以物體的個體性為前提，然後試圖分解這種個體性，這就意味著這種個體性是能夠分解的，是複合的，反過來說，它就是由元素組成的。
化學中所說的個體性是什麼？在化學史上曾被認為是混合物，實質上是化合物。這就是說，元素作為基本組成和分解物質的限度，隻有將它與化合物關聯起來才能獲得理解，離開了這種關聯、這種關係，是無法理解的。道理很簡單，當我們說元素是基本組成、是分解的限度的時候，總是說它是什麼東西的基本組成，是分解什麼東西的限度，具體地說，就是化合物的基本組成，分解化合物的限度。如果抽去化合物這個元素的對立物，關於元素是什麼我們就什麼也說不出來。從這個意義上說，元素和化合物是一對範疇，元素是化合物組成部分，化合物是由元素組成的，兩者各以對方為存在的前提，並在與對方的關係中表現出自身的內容，揭示出自身的實質。
概念之間關係是多樣的，隨著化學的發展，元素與化合物的關係轉化為元素與原子的關係。依據道爾頓提出的化學原子論，元素被理解為具有相同原子量的原子的總和，在這裏，元素與原子建立了聯係，要揭示元素概念的意義必然涉及原子概念，涉及元素概念與原子概念的關係。從元素與化合物的關係中，如剛剛說過的，元素是組成各種各樣化合物的基本成分，如何認識這種基本成分？通過分解方法去認識。由此提出了判斷什麼是元素的標準，即未能分解或不能分解。但是，在這種關係中，僅僅提出了如何認識基本組成的問題，沒有提出、更沒有解決這個基本組成是什麼的問題。這個問題在元素與原子的關係中得到了初步解決。若要問元素作為組成化合物的基本組成，它究竟是什麼，它的具體物質形式是什麼，可以回答是原子。將元素和原子聯係起來，通過原子說明元素的意義，用邏輯學的術語來表述，就是通過原子概念給元素概念下定義，元素是同類原子的總稱，原子是元素的物質內容。以原子為內容的元素概念，成為進一步演變的起點，在元素概念的進一步演變中，這個基本內容沒有改變，改變的隻是作為相同種類原子的具體特征，是原子量，還是在周期表中的位置，抑或是原子核內質子數或核電荷數，等等。