研究有机化学

研究有机化学

在贝采里乌斯开始从事化学研究以前，有机化学的研究对象是植物和动物来源的物质，这是区别于矿物来源的“无机体”的所谓“有机体”。

作为植物和动物物质的化学——“有机化学”这一概念在贝采里乌斯的著作里第一次出现，是在1806年。在这一年出版的《动物化学讲义》中，贝采里乌斯说道：“自然界被区分为两个大不相同的基本类：有机类和无机类。两类都有相同的组成，都服从于相同的亲和力，并通过这些亲和力彼此不停地转化。无机界是由化合成无数化合物的大量原生物质组成的；有机界的原生物质数量要少些，但它们差不多全部都进入了每个有机体中，而它们的化合物种类也是形形色色、不可计数的。生理学论述活体的组成以及在其中进行化学过程的那一部分叫做有机化学。”

贝采里乌斯开始研究有机化学时就遇到了相当大的困难。与有机化学相比，在19世纪初期以前无机化学的研究已经积累了大量的实验材料与丰富的理论，然而有机化学却只有一些零散事实的汇集，而且有的东西根本上就是错误的。所以当1808年贝采里乌斯出版自己的《化学教科书》第一版时，本打算对有机化合物进行论述，但由于此时对零散的有机化学材料进行分析整理并加以系统化是极为困难的，所以他不得不放弃了自己的初衷。针对这一点，他在教科书中写道：“有机化学是一门如此特殊的科学，以至于一个化学家从无机界的研究转入有机界的研究时，就如同进入了一个他所完全陌生的领域。虽然关于无机界中的元素所遵循的化合量定律学说与电的学说加起来，也将会有助于给有机化学带来更大的明确性，但是现在我们还无法预见这方面的研究成果。”

因此贝采里乌斯认为，关于有机化学的论述，必须推迟到化学家们发现了有机化合物组成的基本定律以及这些化合物的组成元素之间的比例有了可靠的研究结果以后，才能得出一个较为可靠的理论基础。

在对有机化学进行了初步的研究之后，贝采里乌斯明白他面临的困难。在不断的摸索中，他开始走上了力图解决这些困难的艰难而曲折的道路。此时他认为，研究有机化学首先应当研究有机化合物的定性以及定量的组成，这样才会有可能判断这些物质的性质，并且为研究这些化合物化学性质的合理解释打开一条通路。

在18世纪末19世纪初关于有机化学最初的研究中，最普遍的是“生机论”学说，按照这一学说的认识，要创造有机物质，就需要有“活力”，没有这种所谓的“活力”，就无法产生任何有机物质。比如瑞典著名化学家别格曼在1790年写道：“分析实验的正确性要由综合实验来证实，而对动植物界的物质却是不能借助于技巧去进行综合实验的。因为有机体中的主要东西是它的特殊结构，任何技巧都无法产生这种结构，是大自然自己以某种方式实现了这种结构。”

这种生机论学说的流行，造成了有机化学发展的严重阻碍，因为它存在着本质性错误。

同那个时代的许多科学家一样，贝采里乌斯最初也是站在生机论立场上的。他认为，不可能用人工方法合成有机物质，而只有“活体”——活的有机体或器官，才能成为有机物质的来源。“活体”的主要本质在于，它是制约着活的有机体中化学过程的活力，正因为这种活力的存在，才使得有机物质与无机物质的特征截然不同。

随着研究的深入，贝采里乌斯不再像正统的生机论者那样把活力看成是绝对的力量。在1814年他写道：“活力既不是我们身体的组成部分，也不是它的机械部分，也不是一种纯粹的力量，而是身体的化学与机械组分的相互作用的表现，这种表现随着身体的机械和化学的活动而变化，它在遇到最小的变化和破坏时就完全消失。生命现象的这个已知原因主要作为动物体的一定部分而存在于神经系统中，而且神经系统的作用与活力的作用基本上是相同的。大脑和神经完全决定动物体中的化学过程。但是，直至今日我们的研究与发现都没办法解释这个问题，化学所教给我们的任何东西都与神经系统的作用毫无相似之处。”

不久，贝采里乌斯对广泛应用的活力概念的正确性产生了怀疑。此时生机论的支持者认为，活力不仅在“活体”中表现出来，而且还会转移到它们生命活动的残留物与产物中去。针对这种说法，贝采里乌斯在1814年所作的《关于有机化学的若干现存问题》一文中指出了脱离“活体”而借助活力来解释有机物质的错误。他认为，只借助于活力来解释生命过程本身是不行的。因为它们与在“活体”中发生作用的那些深刻的物理化学过程有密切的联系。但需要指出的是，尽管贝采里乌斯认为广泛应用关于活力的观点在化学方法学上没有依据，但直至他逝世他仍然是忠于生机论的许多观念的。在经他本人修改的最后一版《化学教科书》中，他写道：“在生物界里，元素看来是遵循着一些与在无机界里根本不同的规律，因此它们的相互作用产物也与无机界根本不同。发现无机界中和活体中元素行为的这种差别产生的原因，将会成为有机化学理论的关键。其实，这种原因是如此的隐蔽，至少现在我们是没有希望找到它的。在形成有机物质时，会有一些神秘的、不可知的、抗拒任何理论解释的生命作用在进行着干预。”

贝采里乌斯对待活力学说的态度，表现了他对无机化学研究的两面性：一方面他是生机论的支持者；另一方面他又是一位自发的唯物主义科学家。即：一方面，他认为植物和动物物质作为有机物质，最重要的特点是不可能用无机元素制成它们；另一方面，他又十分重视把有机化学看成是复合基化学的观点。

在不断的研究中，贝采里乌斯清楚地认识到在19世纪初，由于缺乏令人信服的理论与实验材料的不足，因而在有机化学研究中会出现一些困难，所以他就力图找到能够根本改变这一状况的关键所在。按照他的见解，这个关健的所在应当是有机化合物组成研究的严格的定量方法。同时，也应该遵循着无机化学的各种定律。以此为突破口去探索有机化学。

贝采里乌斯的这个见解具有原则性的意义，在化学中确立了这样一个重要的原理：不管是天然的矿物，还是植物界与动物界的有机化合物，它们的形成也和化学实验室里人工制成的物质的形成一样，服从着同一些定律。

1814年，根据自己的见解，贝采里乌斯对一系列有机酸进行了定量分析并得出了它们的化学式，如：柠檬酸是H＋C＋O；酒石酸是5H＋4C＋5O；丁二酸是4H＋4C＋3O；醋酸是6H＋4C＋3O；五倍子酸是6H＋6C＋3O；粘液是10H＋6C＋8O。对于自己的研究，他写道：“通过数据分析，我们能够得到这样一种见解，即有机原子具有一定的机械结构，这种结构可以容许把几个固定的元素原子分离开而不致使整体有重大的变化。在最初，有机物的分解很难用微粒说（原子论）去解释。但现在我们见到，随着有机界研究的发展，这些困难已经被克服了，且在我们当前的知识状况下，只有微粒说才能使我们以满意的方式解释有机原子的组成情况。”

贝采里乌斯在指出各种无机化学计算定律和原子论本身完全适用于有机化学时，同时也指出了它们在有机化学领域内的特殊表现形式。1819年，他在《试论关于化合量的学说》一文中指出：“在有机界中，元素原子的化合定律就它们所容许的定量化合上的极端多样性来说，具有根本不同的性质。在有机界中，化合物的状态可以达到无穷，在它们和无机界化合物之间，不可能找到直接的相似。”

以后，贝采里乌斯又继续进行了有机物质的分析研究。1820年，他测定了硫化氰与硫氰酸的物质百分比组成。1830年，他分析了消旋酒石酸，发现它与酒石酸的组成相同，这使他确立了物质同分异构的概念。就在这几年里，他仔细地研究了红桨果树的果实和叶子以及人的胆汁、尿酸，他还发现了动物和人的肌体内含有乳酸。

在对有机物质进行实验分析的同时，贝采里乌斯还发展了自己的复合基学说。他把复合基理解成这样的一些原子团——它们不含氧，能够不变地从一种化合物转移到另一种化合物中，并能够作为一个整体与各种元素化合。他认为，无机体与有机体组成中的主要差别就在于前者包含的是简单基，而后者包含的是复合基。

随着各国化学家对有机化学研究的逐渐深入，到了19世纪30年代，贝采里乌斯的复合基理论已经无法满足那些反映了有机化合物合理分类的需要。但由于受到固有经验与强烈自信的禁锢，贝采里乌斯没能根据最新的研究成果发展自己的理论。有机化学理论的进一步发展的任务，就留给了其他更有革新思想的化学家了。

贝采里乌斯本人也认识到了这一点。1843年，在经他亲自修改的最后一版《化学教科书》中，他说道：“当已积累的观察材料更加丰富而相反观点的捍卫者们退出研究舞台时，这就给未来的思想家们提供机会去从容地建立新的科学学说体系，这个体系或者将保持下去，或者在不久又被一个新的、更加完善的体系所代替。”

总体说来，贝采里乌斯对有机化学的实验研究和理论发展起到了巨大的作用，在他与其他一些化学家的推动下，有机化学在19世纪成了最丰富多彩的学科之一。