分子學説

1808年法國化學家J.-L.蓋–呂薩克綜合了一系列關於氣體反應時體積比的實驗結果，發現了一項重要結論：各種氣體（包括元素和化合物）在相互發生化學反應時，常以簡單的體積比相作用；而且當反應產物也是氣體時，則反應產物的體積與反應物的體積間也存在簡單比關係（見氣體化合體積定律）。

例如，1體積的氧與2體積的氫恰相化合成水；1體積的氮與3體積的氫反應，生成2體積的氨；1體積的氧與碳化合，生成2體積的煤氣。蓋–呂薩克想到，道爾頓的原子論中所包含的“化學反應中各種原子以簡單數目相化合”的概念與之必有內在的聯繫。

經過綜合推理得出：

①在同温同壓下，同體積中的不同氣體物質（無論是元素還是化合物）所含的原子數（簡單原子或複雜原子）應成簡單整數比。

②相同體積的不同氣體元素的重量比與原子量比之間也當是簡單比關係。他的上述論證是合理的，但他最後有些武斷地提出一個假説：在同温同壓下，相同體積的不同氣體（無論是元素還是化合物）中含有相同數目的原子，即數目比為1。如果這一假説是正確的話，那麼若規定氫的原子量為1，則不同氣體元素的密度與氫的密度之比即為其原子量值了。蓋–呂薩克曾表示，他提出的氣體反應實驗定律對道爾頓的學説是一個有力的支持。

然而蓋氏的以上論述卻遭到道爾頓本人的拒絕和反對，他反駁的理由主要是：

①不同物質的原子形狀、大小必定不同，因此在相同體積內，不同氣體物質不可能含有相同數目的原子。

②如果同體積中不同氣體物質的原子數目相等，那麼根據氣體反應的體積比，每一個水原子、煤氣原子中只含有半個氧原子；每一個氨原子中就應只含半個氮原子與2/3個氫原子，這與“原子的不可分割性”是勢不兩立的。蓋–呂薩克定律有充分的實驗事實為據，而一個複雜原子中又不允許存在半個某種原子，這一矛盾引起了意大利物理學家A.阿伏伽德羅的深思。他敏鋭地看出：

①只要將道爾頓的原子論稍加發展，就可以使二者順利地統一起來，即在宏觀物體和原子這兩種物質層次之間再引進一個新的關節點、一個新的分割層次——分子。對化合物而言，分子即相當於道爾頓所謂的“複雜原子”；對單質元素來説，同樣也包含這樣一個層次，只不過是由幾個相同的原子結合成分子。

②對蓋–呂薩克的氣體反應定律的解釋，只要認為在同温、同壓下，同體積的任何氣體都含有相同數目的分子，便仍然可以得到圓滿的回答。他認為前述各氣體實驗中的氫、氧、氮都是雙原子分子，那麼就不致發生反應產物化合物分子中出現半個或一個半原子的困境了。

他於1811年和1814年兩次在法國《物理雜誌》上發表了上述分子學説，即阿伏伽德羅假説，但當時沒有得到科學界的重視。

1855年意大利化學家S.坎尼扎羅鑑於當時化學理論上的混亂以及原子論的危機，在重讀了阿伏伽德羅的文章後，認為只有分子學説才能澄清這種情況，於是寫成《化學哲學教程概要》的小冊子，全面闡述、剖析了分子學説的合理性。這本小冊子1860年在德國卡爾斯魯厄國際化學會議上散發。從此分子學説得到了化學界的普遍承認。 ^[1]