化學(xué)中的分類方法
化學(xué)先生 / 2019-08-09
所謂分類就是一種根據(jù)事物之間的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)，把研究對(duì)象區(qū)分為不同種屬的邏輯方法。用比較方法確定了事物之間的共同點(diǎn)與差異點(diǎn)，再根據(jù)它們的共同點(diǎn)將事物歸并為較大的類。根據(jù)差異點(diǎn)將事物劃分成較小的類，以此將事物劃分成具有從屬關(guān)系的不同等級(jí)的系統(tǒng)，這就是分類?？梢?，分類是以比較為基礎(chǔ)的。
在化學(xué)研究中，對(duì)大量的科學(xué)材料進(jìn)行分類，必須以事物質(zhì)的差別、事物矛盾的特殊性作為客觀依據(jù)。凡是歸為同一類的化學(xué)物質(zhì)或反應(yīng)，它們必須在質(zhì)上有共性，必須具有共同的矛盾特殊性，必須存在著本質(zhì)的聯(lián)系?；瘜W(xué)分類還必須以研究對(duì)象本身的某種屬性或聯(lián)系作為標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榛瘜W(xué)所研究的化學(xué)物質(zhì)客觀對(duì)象本身有多方面的屬性，這些對(duì)象之間又有著多方面的聯(lián)系，所以分類也有多種不同的標(biāo)準(zhǔn)。
在化學(xué)研究中進(jìn)行分類，有一個(gè)從現(xiàn)象分類到本質(zhì)分類的過程?，F(xiàn)象分類只以事物的外部標(biāo)志或外在聯(lián)系為依據(jù)。本質(zhì)分類則要求把事物的本質(zhì)特征或內(nèi)部聯(lián)系作為分類的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)象分類不能反映事物的本質(zhì)，它有可能把本質(zhì)上不同的事物歸為一類。例如，氯、溴、碘等在結(jié)構(gòu)與性質(zhì)方面應(yīng)屬同類元素，但若從物態(tài)上進(jìn)行現(xiàn)象分類，則它們會(huì)被分別歸到氣體、液體和固體這些不同的類別之中。因此，對(duì)于化學(xué)研究來說，最重要的是必須根據(jù)事物的本質(zhì)特征，根據(jù)其內(nèi)部聯(lián)系來進(jìn)行分類?；瘜W(xué)史證明，化學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了從現(xiàn)象分類到本質(zhì)分類的發(fā)展過程。化學(xué)元素的分類，從古代的“四元素說”、“五行說”直到波義耳的“元素說”，都是進(jìn)行現(xiàn)象分類的結(jié)果。19世紀(jì)門捷列夫等人從元素的性質(zhì)與原子量的關(guān)系上進(jìn)行分類，從而開始了對(duì)化學(xué)元素的本質(zhì)分類，但這也還只能算作初級(jí)本質(zhì)分類。直到1913年，莫斯菜發(fā)現(xiàn)元素分類的內(nèi)在根據(jù)不在于原子量，而在于原子內(nèi)部的核電荷數(shù)，這才使元素分類上升到更深刻的本質(zhì)分類。
化學(xué)分類方法須遵循一般分類的基本原則。
第一，相稱性原則。即分類必須相應(yīng)相稱。由分類所得的各子項(xiàng)之和與被劃分的母項(xiàng)必須相等。這可以避免分類過寬或分類過窄的邏輯錯(cuò)誤。例如，化學(xué)中的酸就可以分為含氧酸和無氧酸兩大類。18世紀(jì)，拉瓦錫把酸都?xì)w為含氧的一類物質(zhì)，出現(xiàn)了分類過窄的錯(cuò)誤，使HCl、H2S和HCN等許多無氧酸被排擠出酸類之外，這就造成分類的子項(xiàng)之和小于母項(xiàng)的錯(cuò)誤。
第二，同一性原則。分類標(biāo)準(zhǔn)必須統(tǒng)一。它要求任何一種分類方法都必須根據(jù)同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，以防止分類的重疊。在化學(xué)分類中，則應(yīng)力求選擇一種合適的本質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)，然后在整個(gè)分類過程中始終堅(jiān)持，不能任意更換。
第三，層次性原則。分類必須逐級(jí)進(jìn)行。分類必須根據(jù)自然界事物之間固有的層次關(guān)系逐級(jí)進(jìn)行，不能越級(jí)任意劃分。例如，對(duì)化學(xué)物質(zhì)的分類，如果分為元素、酸、堿、鹽、有機(jī)物…就顯得非?；靵y，犯了越級(jí)劃分的邏輯錯(cuò)誤。若按層次性原則，就應(yīng)當(dāng)先把物質(zhì)分為單質(zhì)與化合物，然后在化合物中再分無機(jī)物與有機(jī)物，最后再對(duì)無機(jī)物與有機(jī)物按一定層次逐級(jí)劃分類別。
化學(xué)分類必須遵守上述三個(gè)原則，其中尤以分類的同一性原則最為重要。因?yàn)橹挥袌?jiān)持分類標(biāo)準(zhǔn)的同一性，才能保證不違背分類的相稱性原則，進(jìn)而做到分類的層次性。
自然界的事物既有差別又相互聯(lián)系。有差別是分類的根據(jù)，而聯(lián)系又使人們不能把它們截然分開，因此，分類方法具有相對(duì)性。
20世紀(jì)末，中國著名化學(xué)家徐光憲教授，致力于探索新的分子分類方法，即“多維”分類法。1982年，在中日美三國金屬有機(jī)化學(xué)研討會(huì)上，他提出了分子的（nxcπ）四維分類法及有關(guān)的七條結(jié)構(gòu)規(guī)則。①在這種分類方法中，他引入了分子片概念。分子片是處于原子和分子之間的一個(gè)中間層次的概念。例如無機(jī)化學(xué)中的硫酸根（SO42-）、碳酸根（CO32-）等，有機(jī)化學(xué)中的功能團(tuán)等。每個(gè)分子片都由中心原子和配位體組成。運(yùn)用這種分子的四維分類方法，就可以把數(shù)以百萬計(jì)的各種有機(jī)和無機(jī)分子看作是各由若干分子片所組成的體系。（nxcπ）四維分類法把所有分子分為：①單片分子；②雙片分子：③多片分子（含鏈?zhǔn)?、環(huán)式、多環(huán)式和原子簇化合物）；④復(fù)合分子（可看作是由鏈、環(huán)、簇的各種組合而成的復(fù)雜原子）。這些分子片又可以按它的價(jià)電子數(shù)的多少分為25類，而同一類分子片中還可以根據(jù)其中心原子所屬的周期不同再分類。這樣，分子片用二維分類法及結(jié)構(gòu)規(guī)則，不僅能夠把所有的分子進(jìn)行分類，同時(shí)還可以由分子式估算分子的結(jié)構(gòu)類型，預(yù)見新的原子簇化合物和金屬有機(jī)化合物，并探討它們的反應(yīng)性能等。
21世紀(jì)以來，還有人試圖從分類學(xué)的角度，列出有機(jī)化合物的“周期表”。這些分類學(xué)的新探索都很有啟發(fā)意義。
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