20世紀(jì)80年代末，我上初中。初三化學(xué)老師向我們介紹分子、原子和電子的發(fā)現(xiàn)者時，用一句“阿道和（喝）湯”來總結(jié)?！鞍ⅰ奔窗⒎さ铝_，“道”即道爾頓，“湯”就是湯姆生。以微粒從大到小的順序，用如此簡潔的短語來描述，簡單清晰，朗朗上口。30多年過去了，這句“阿道和（喝）湯”仍記憶猶新。

阿莫迪歐·阿伏伽德羅（Amedeo Avogadro，1776～1856）是意大利著名的物理學(xué)家、化學(xué)家，因?yàn)樗?811年發(fā)表了阿伏伽德羅假說（被實(shí)驗(yàn)證實(shí)后改為阿伏伽德羅定律），提出了“分子”的概念，被稱為“分子之父”。后人為了紀(jì)念他對化學(xué)、物理的偉大貢獻(xiàn)，將物質(zhì)的量1摩爾的數(shù)值6.02×1023稱為阿伏伽德羅常量。

阿伏伽德羅定律表明，在同一溫度、同一壓強(qiáng)下，體積相同的任何氣體所含的分子數(shù)都相等。比如在常溫常壓下，不管是氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、稀有氣體還是其他任何氣體，只要它們的體積相同，它們所含的分子數(shù)也相同。進(jìn)一步研究表明，在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0℃、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下，1摩爾任何氣體（6.02×1023個分子）的體積都是22.4升。以此可知，從宏觀的角度看氣體的體積，氣體的種類并不影響氣體體積的大小，反而是氣溫氣壓等外界條件影響著氣體的體積。其實(shí)，這是非常容易理解的，因?yàn)橄鄬τ跉怏w分子直徑來說，氣體分子之間的間距非常大，氣體分子直徑幾乎可以忽略不計，這樣，即便是不同種類的氣體分子，在相同條件下，只要它們的數(shù)量是相同的，它們的體積也就相同。

阿伏伽德羅

形成這樣的定律，并不是一帆風(fēng)順的。

早在古希臘時期，唯物主義哲學(xué)家德謨克利特探討了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的問題，提出了“原子論”。1803年，英國化學(xué)家、物理學(xué)家約翰·道爾頓（John Dalton，1766～1844）通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混合氣體是均勻擴(kuò)散的，而且他還通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，總壓等于分壓之和。在此系列實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，他通過分析發(fā)展了古希臘哲學(xué)家的“原子論”，證實(shí)了原子的存在，提出了“元素的最終組成稱為簡單原子，不同元素的原子，其形狀和性質(zhì)不同，但它們在一切化學(xué)變化中保持本性不變，不同元素原子之間可以以簡單數(shù)目的比例相結(jié)合，形成復(fù)雜原子”的現(xiàn)代原子理論。從而，道爾頓也被稱為“現(xiàn)代原子之父”。道爾頓還采用一套方法來確定元素原子的相對質(zhì)量（原子量）。

也就在同一時期，法國化學(xué)家蓋·呂薩克（Gay-Lussac，1778～1850）也在研究各種氣態(tài)物質(zhì)之間反應(yīng)時的體積關(guān)系。蓋·呂薩克發(fā)現(xiàn)，相互作用的氣體物質(zhì)，其體積比始終為一個定值（氣體化合體積定律）。于是，他利用道爾頓的原子論和自己的發(fā)現(xiàn)，推論出“不同氣體在同樣體積中所含的原子數(shù)彼此應(yīng)有簡單的整數(shù)比；相同體積的不同氣體其重量比（密度比）與原子量之比，也應(yīng)有簡單的關(guān)系”。這樣，他認(rèn)為理所當(dāng)然的，“同溫同壓同體積的不同氣體（無論是單質(zhì)還是化合物）中，都含有相同數(shù)目的原子”。

正是蓋·呂薩克的這個假設(shè)，使得他與道爾頓之間展開了大約半個世紀(jì)的“半個原子”之爭！

蓋·呂薩克認(rèn)為，既然“同溫同壓同體積的不同氣體中，都含有相同數(shù)目的原子”，就可以確定原子量和化合物中的原子數(shù)。舉個例子來說，先規(guī)定氫的密度和原子量為1，通過實(shí)驗(yàn)就能測得氮的密度和原子量為14。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2體積的氫與1體積的氧恰好能化合生成水，因?yàn)椤巴w積中的原子數(shù)是相同的”，所以水的化合物中，應(yīng)該有2個氫和1個氧。這樣，蓋·呂薩克自認(rèn)為他的發(fā)現(xiàn)是對道爾頓原子論的有力支持，而且他的測定原子量方法和判斷化合物中原子數(shù)目的方法都比道爾頓的“規(guī)定”科學(xué)得多。蓋·呂薩克的發(fā)現(xiàn)和推論確實(shí)具有一定的道理，如果以現(xiàn)在的眼光來看，他應(yīng)用的是“氫和氧的化合”，恰好它們都是雙原子分子，所以有“特殊性”。

在當(dāng)時，久負(fù)盛名的瑞典化學(xué)大師貝采里烏斯（Jons Jakob Berzelius，1779～1848）就贊成蓋·呂薩克的理論，并利用他的方法測定了一些原子量。

但是，蓋·呂薩克的觀點(diǎn)卻遭到了道爾頓的反駁，道爾頓認(rèn)為，不同物質(zhì)的原子數(shù)必然不同。如果蓋·呂薩克的理論成立，根據(jù)“1體積氮與1體積氧化合生成2體積的氧化氮”，則每一個氧化氮化合物中就只能含有半個氧原子和半個氮原子；同理，每個氫化氨化合物中就只能含有半個氮原子和三分之二個氫原子！這樣，原子不是可分了嗎？這與道爾頓原子論中的“原子不可分割”的基本觀點(diǎn)是相矛盾的。所以，道爾頓認(rèn)為，每一體積氧化氮的原子數(shù)目只能是同體積中氧原子數(shù)目的一半，而絕不可能相等。

道爾頓與蓋·呂薩克的爭論，由于局限于實(shí)驗(yàn)水平，他們都拿不出更有說服力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，只能“公說公有理，婆說婆有理”了，但也引起了許多物理、化學(xué)家的關(guān)注。

現(xiàn)在看來，道爾頓和蓋·呂薩克都犯了一個他們無法解決的錯誤，即他們不可能知道，他們實(shí)驗(yàn)的氣體是由分子構(gòu)成的，每個分子又由多個原子構(gòu)成。這樣，解決這個問題的機(jī)會留給了阿伏伽德羅。

就像愛因斯坦對光的本質(zhì)認(rèn)識“不是簡單的附和微粒說或者波動說，而是通過自己的實(shí)驗(yàn)研究，利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)提出了光子說”一樣，阿伏伽德羅也沒有與同時代的物理、化學(xué)家一樣迎合道爾頓或蓋·呂薩克的理論，而是認(rèn)真研究兩者的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和推論。由于兩者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是無可懷疑的，但他們的推論基礎(chǔ)卻不同，要“調(diào)和”他們的實(shí)驗(yàn)獲得“可接受的結(jié)論”，于是阿伏伽德羅在原子和物質(zhì)之間再引入一個概念，即分子。他認(rèn)為物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，而分子是由原子構(gòu)成的，這樣就非常巧妙地解決了兩者的爭端。

道爾頓的原子論認(rèn)為，原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒，不可再分，而阿伏伽德羅認(rèn)為，分子是單質(zhì)或化合物能獨(dú)立存在的最小質(zhì)點(diǎn)，分子由原子組成，分子是保持物質(zhì)特性的最小單位。這樣，化學(xué)變化就是物質(zhì)之間各原子的重新組合。這就是現(xiàn)代化學(xué)對化學(xué)反應(yīng)的微觀解釋，道爾頓和蓋·呂薩克理論中的“復(fù)雜原子”，實(shí)際上指的就是分子。

引入了分子概念，蓋·呂薩克的“氣體化合體積定律”就不是“相同體積中含有相同數(shù)目的原子”，而是“一切氣體在相同體積中都含有相等數(shù)目的分子”。

阿伏伽德羅引入了分子的概念，并從微觀的角度區(qū)分了原子和分子，說明了它們之間的關(guān)系，建立了一個新的理論體系，合理地解釋了道爾頓和蓋·呂薩克之間的爭論。

1811年，阿伏伽德羅將自己的觀點(diǎn)寫成了一篇叫《原子相對質(zhì)量的測定方法及原子進(jìn)入化合物時數(shù)目比例的確定》的論文，總結(jié)了他的基礎(chǔ)觀點(diǎn)：

（1）無論是單質(zhì)還是化合物，在不斷分割過程中必經(jīng)過一個分子階段；

（2）化合物分子可以由不同元素的原子組成，單質(zhì)分子則由相同元素的多個原子組成。

同樣，由于阿伏伽德羅的假說沒有強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)，且與當(dāng)時盛行的“電化二元學(xué)說”相悖，于是就受到包括當(dāng)時著名的化學(xué)家貝采里烏斯在內(nèi)的許多化學(xué)家的質(zhì)疑和反對。這樣，分子學(xué)說又在科學(xué)史上沉默了半個世紀(jì)。

但是，真理總有見曙光的時候。

1839年，法國化學(xué)家杜馬（Jean-Baptiste André Dumas，1800～1884）通過“往醋酸中通入氯氣制得了三氯醋酸”的實(shí)驗(yàn)，質(zhì)疑了化學(xué)家貝采里烏斯堅(jiān)持的“電化二元學(xué)說”，成為阿伏伽德羅分子學(xué)說的積極支持者。

意大利化學(xué)家康尼查羅（Cannizzaro，1826～1910）以氫作標(biāo)準(zhǔn)，利用蒸汽密度法精確測定了一系列原子量、分子量和分子式，用大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)論證了分子學(xué)說的正確性和科學(xué)性，為混亂的分子原子假說作出了巨大的貢獻(xiàn)，并極力主張化學(xué)界應(yīng)當(dāng)采納阿伏伽德羅的觀點(diǎn)。1860年9月3日，在德國化學(xué)家凱庫勒（FriedrichA Kekule，1829～1896）的倡議下，全世界140多位科學(xué)家參加了在卡爾斯魯厄召開的第一次國際性化學(xué)會議。會后，化學(xué)家康尼查羅的朋友帕維塞給大家分發(fā)了康尼查羅的著名論文《化學(xué)哲學(xué)課程大綱》?？的岵榱_在這本小冊子里論述了分子學(xué)說的基本觀點(diǎn)和半個世紀(jì)以來原子和分子概念的發(fā)展歷程，并以分子學(xué)說澄清了當(dāng)時化學(xué)界存在的許多疑慮，給化學(xué)研究建立了一個科學(xué)的哲學(xué)體系。與會的德國化學(xué)家邁耶爾（Julius Lothar Meyer，1830～1895）閱讀了康尼查羅的論文，深以為然，四年后，寫成了《現(xiàn)代化學(xué)理論》一書，并號召全世界化學(xué)家以分子學(xué)說為理論基礎(chǔ)來指導(dǎo)化學(xué)研究。

1869年，俄國化學(xué)家門捷列夫（1834～1907）也以自己的研究經(jīng)歷為基礎(chǔ)，對分子學(xué)說作出高度評價。他以當(dāng)時科學(xué)家們測定的原子量為基礎(chǔ)，建立比較完整的元素周期表，提出了元素周期律，積極支持了阿伏伽德羅的分子學(xué)說。由于門捷列夫的影響力和有效的工作，分子學(xué)說名揚(yáng)天下。