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化学家的思维方法 郑学裕 化学家的思维方法(1) 抽象思维法 抽象，就是在思想上抽取事物必然的、主要的、本质的层次，舍弃偶然的、次要的、非本质的层次，加以规定，形成概念。 十九世纪初，科学家对化合物的组成初步得到一些规律，如定比定律和倍比定律等。在这些科学事实的启发下，英国科学家道尔顿（John Dolton，1766—1844）开始孕育一种关于原子的新思路，并抽象出原子的概念。1803年，道尔顿提出原子是物质存在的最小单元，原子是不可分割的，他还主张用原子之间的合与分来解释各种化学现象和各种好象定律间的内在联系，使质量守恒定律、定比定律和倍比定律圆满的解释。但他抽象出的原子概念不能说明气体间反应的体积关系，为了解决这个矛盾，意大利化学家阿伏加德罗（Amedeo Avogadro，1776—1856）根据各种气体相互反应时体积成整数比的关系，引入了分子的概念，并将它和原子的概念既相互联系又加以区别。他认为分子是任何物质中能独立存在的微粒，分子是由原子组成的，在这个概念的基础上，他提出了一种假说：“在相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。”从这个假说出发，就能满意地解释气体反应的体积关系，经实践证实，它已被认为是一个有普遍真理的规律，即阿伏加德罗规律。尽管道尔顿和阿伏加德罗未看到原子或分子，也没有在实验中分出单个原子或分子，但他们通过千千万万个原子和分子所表现出来的宏观现象，从元素化合量的研究中抽象出原子分子概念，这是利用了抽象思维的力量，达到了实验手段还未达到的深度与广度。 《中学生学习报》2002年6月 化学家的思维方法(2) 动中求新思维法 以流动范畴为基础，反映事物的运动、变化、发展过程及事物间辨证关系的思维就叫动态思维。世界上的某些事情，靠常规的静态思维解决不了，换用动态思维就能迎刃而解。 人造元素的出现就是科学家主动运用动态思维进行创造的胜利。到1925年，元素铼被发现后，元素周期表上出现的原子序数最大的92号元素轴，而43号、61号、85号和87号元素，虽然门捷列夫预言过它们的存在，人们想尽了办法却未找到它们。后来科学家分析了它们的原子结构，从理论上肯定了它们在地球上没有稳定的同位素。怎样获得这些元素呢，科学家们想到了让原子核在运动中相结合的方法。1937年，美国的佩里厄（Perrier）和塞格瑞（Segre）在劳伦斯回旋加速器中用加速的 核作炮弹，轰击42号元素钼的原子，得到了一百亿分之一克的43号元素，定名为锝。1949年，美籍华裔科学家吴建雄在轴的裂变产物中发现了锝，1克轴—235全部裂变后总共产生大约26毫克锝—99，为获得大量的锝开辟了新途径。一加一减，动中求新思维取得了巨大成功。到目前为止，人们不仅创造了四种“失踪的”元素，而且还制造了20余种超轴元素。 借鉴法 “他山之石，可以攻玉”。在科学研究中，科学家不被自己研究课题的狭小领域所局限，善于借鉴、吸收其他人或其它学科的成果、原理、方法，以作为自己开拓新的利器，这是一种科学的方法，也往往是成功的一条捷径。 德国化学家本生（R ·W ·Bunsen，1811—1899）一直想通过辨别物质灼烧时火焰的颜色来分析物质中存在的元素，但这一想法不能实现，因为含单一元素的物质的火焰颜色是固定的，容易辨认，而含几种不同元素的化合物的火焰颜色是复合色，难以分清，他在实验室中多次失败而一筹莫展。一天，他将自己的苦恼告诉了好友物理学家基尔霍夫（Kirchhoff，1824—1887）基尔霍夫沉思片刻说：“从物理学角度看，能否通过观察火焰的光谱来确定物质中的元素呢？” 基尔霍夫的提议使本生豁然开朗，两人携手研究，终于在1859年创造了光谱分析法，发现了１０余种新元素。 应用借鉴法，必须破除门户观念，更不能妄自尊大，同时要娴于本业，明于他行，只有这样，才能以人之长，克己这短，开拓出一片新天地。 《中学生学习报》2002年6月 化学家的思维方法(3) 交叉思路法 思路就是科学工作者在科学研究中提出问题的方式与过程。不同学科有不同的思路，研究同一课题的不同科学家也有不同的思路，沿着一条思路往前走，可以取得较好的成绩，但在研究复杂问题时就会碰到无法超越的障碍，如果抓住两条或多条思路的交叉，就会取得预想不到的成功。 1928年，美国遗传学家摩尔根在他的名著《基因论》的结尾部分，提出“基因是否属于有机分子一级”的问题，1944年美国细菌学家艾弗里用实验证明DNA是遗传信息传递的载体，在此基础上，一批科学对遗传物质——核酸的化学结构与功能作出了进一步的分析研究，1951年，结构化学权威、美国人鲍林成功确立了蛋白质的α螺旋模型，提出了多链、螺旋、氢键等，可是由于他只着眼于有机化学，结果对生物大分子的研究只能半途而废。在此同时，英国剑桥大学女毕业生R·弗兰克林（1920—