化学符号演变的思考

化学符号演变的思考

化学符号演变的思考

1．统一、简单、实用

炼金术士的符号被取代是化学发展的历史必然。首先，这套符号缺乏系统性与逻辑性，符号与物质的特性毫无关系；其次缺乏简单性是其致命弱点。随着化学科学的建立，化学的发展、交流与传播速度大大加快，这套神秘复杂的符号再也不能适应现实的需要，必然要被新的、简单、系统的符号系统所取代。道尔顿的符号具有统一的形状，比起炼金术符号要简单、系统得多，但仍没摆脱图形符号的窠臼，表示稍复杂的化学式仍不方便，如明矾，用了大小24个圆圈，用作实验记录要画老半天，所占篇幅也太大，不好记住，比起旧的炼金术符号好不了太多。

贝采里乌斯的化学符号体系在现代化学的发展中起着十分重要的作用，可以毫不夸张地说，没有这些符号，现代化学的发展简直难以想像。1813年，他在《哲学年鉴》上第一次发表了他的化学符号，它是用来表示一种元素和该元素的一个原子及其相对原子质量的一个或一组字母。这套符号被广泛采用以后，即成为世界通用的化学语言。

实际上元素符号是随着化学科学的发展，经历了2 000多年漫长岁月的演化，才成了今天这种形式。它的发展反映了化学的逐步发展过程，反映了人类对物质世界的认识由感性到理性，由低级到高级的发展过程。

例如O，即为oxygenium（氧）的开头字母。carbon（碳）的第一个字母是C，cobaltum（钴）的第一个字母也是C，已经用C表示carbon（碳），就要再加下一个字母用Co表示cobaltum（钴）。贝采里乌斯还建议将化合物的化学式用元素符号表示，每一个元素符号在化学式中各代表一个原子。他又采用了在元素符号上加点的方法来表示化合物中的氧，例如CO₂记为6C，CaO记为6Ca等。

与道尔顿相比较，贝采里乌斯的元素符号已很简单，它既能表示元素的原子量，又能用化学式来明确而直观地表现和解释化合物的原子组成，而且为世界各国的化学家提供了一种通用的符号，很有利于化学交流和发展。但是，他的化学符号并未能很快地被化学界普遍接受，甚至一些化学家因为在书中应用了贝采里乌斯的化学符号而向读者表示歉意。

由于当时还没有确定化合物中原子组成比的合理办法，原子量的测定也处于混乱状态，化学符号的应用以及化学式的表示方法自然就处于更加混乱的状态了。当时的情况正如德国化学家迈尔（1830～1895）所说，CH－可以代表甲烷，又可代表乙烯。更为可笑的是，有些化学家故意采用不同的元素符号和原子量以表示自己有独到的见解。

这种学术混乱状态在当时引起大家不满，迫切要求统一和规范。于是，德国全国化学家于1860年9月在德国的卡尔斯鲁厄召开了一个会议，一致决定采用贝采里乌斯的元素符号系统。此后贝采里乌斯的元素符号系统才逐渐为各国化学家普遍采用。

由此可见化学符号系统在整个化学理论发展过程中的重要作用。现在，这一系统仍然在发展，并且在化学研究和化学教育中起着越来越重要的作用。

2．化学方程式的采用

德莫沃等人改革化学命名法，为人们运用化学概念思维打开了方便之门；而贝采里乌斯的字母式化学符号，使人们有可能用最简便的科学形式形象地表述各种化学反应。但贝采里乌斯本人最初并没有利用字母符号来写化学反应式，19世纪初期的教科书也根本没用化学符号。如莫雷的教科书和汤姆逊的《化学体系》（第五版，1817）以及格梅林（1788～1853）的《理论化学手册》（第一版，1817～1819）中都没有符号，亨利（1755～1836）的《化学原理》（1829）在附录中给出化学符号，特尔涅的《化学原理》（第四版，1833）中解释了符号的意义并同化学方程式一起应用，但在序言中却为此而向读者表示歉意。李比希用化学方程式（1844）也不是没有顾虑。

符号和化学方程式的自由运用是由格梅林在第四版《理论化学手册》（1848～1872）中开始的。之所以出现这种现象是由于当时化学家们对原子、分子、当量等概念在认识上还存在很大分歧，存在不同的相对原子质量系统，特别是无机与有机化学中使用的相对原子质量不同，所以化学符号虽逐渐被使用，但不尽统一。有人用带横的符号表示相对原子质量，一些英文书中则在符号下加横线等，使符号更加混乱。

随着一元论学说的提出，似乎倾向于达成某种一致协议。1860年在德国卡尔思鲁厄召开了一次化学家会议，但仍没能对一些基本问题取得统一。会后意大利化学家康尼查罗发放的小册子中系统论证了原子—分子论和测定相对原子质量的方法，从而决定性地证明了“事实上，只有一门化学科学和一套相对原子质量”。随即这一学说得到化学界的普遍承认，并直接导致元素周期律和化学结构理论的诞生。从此，化学符号的写法与化学方程式的使用逐渐走向统一，为各国化学家普遍采用，成为世界通用的化学语言，从而极大地推动了现代化学的发展。化学符号的演变、完善、普及过程，充分反映了人类对物质世界认识的发展过程，反映了化学的进步。