形成化学概念的思维方法一一移植和类比

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形成化学概念的思维方法一一移植和类比

化学先生 / 2019-08-13

他山之石，可以攻玉。科研中应用移植方法，将物理学的概念和原理向化学移植，对于化学中新概念的形成有重大作用。物理化学和化学物理学中的大部分概念都与移植法的应用有关。这些通过移植形成的概念可分为两类：

一类是物理学概念直接应用于化学领域，成为化学理论体系中不可缺少的一部分概念例如，化学理论中应用的许多热力学基本概念（内能、始、、可逆过程等）。再如，量子力学基本概念（波函数、原子轨道、电子密度等）。

另类是物理学概念与化学概念、化学实验资料相结合而行生出的新的概念。这种衍生出的概念，已经不是物理学概念，而是化学概念。例如，化学热力学中的化学势概念、化学动力学中的活化能概念以及从中引出的其他概念等。在量子化学和结构化学中这一类行生出的概念更多。

鮑林曾经指出：“量子力学对化学的主要贡献一向是提出新的概念。”然而他又指出：“这些新的概念，部分来自量子力学理论，部分是由对分子与晶体的精细分子结构的实验测定所提供的资料而产生的。”另一位量子化学家柯尔逊（C.A. Coulson，1910~1974）与鲍林的观点相近，他认为：“化学是一门实验科学，它的最终模型要根据基本概念来建造。量子化学的作用是领会这些概念，并指出化学系统行为的主要轮廓是什么。”量子化学的三种化学键理论一价键理论、分子轨道理论和配位场理论中的许多概念都是这样“杂交衍生”而成。

X射线品体学和结晶化学中的许多概念，则是在品体学、物理学与化学之间，广泛应用移植和“杂交”方法产生的。例如：整个几何晶体学的全部概念和原理都移入结晶化学；此外，还衍生形成了许多新的概念，如行射方向、衍射强度、三种圆球密堆积型式、原子半径、离子半径和共价半径、静电键强度等。

移植离不开类比。在量子化学和结构化学中，应用类比方法本身也是产生新概念的途径。例如，通过与原子轨道类比，形成了分子轨道概念；与原子的价电子轨道类比，产生了前线轨道概念；与原子轨道的对称性类比，提出了分子轨道对称性概念；等等。

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