熱化學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)等發(fā)展迅速。分子學(xué)說(shuō)、溶液理論卓有成效?；瘜W(xué)反應(yīng)速度、催化理論等進(jìn)一步發(fā)展，名家薈萃。物理和化學(xué)相互聯(lián)姻，從而打開了人們的視野。
卻說(shuō)物理化學(xué)，是在 1887年由德國(guó)萊比錫大學(xué)教授奧斯特瓦爾德和荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)化學(xué)教授范霍夫創(chuàng)辦《物理化學(xué)雜志》時(shí)，才作為獨(dú)立學(xué)科建立起來(lái)的。實(shí)際上，在此以前物理化學(xué)已經(jīng)有很大的進(jìn)展了。
早在 18世紀(jì)時(shí)，俄國(guó)著名科學(xué)家羅蒙諾索夫就曾使用過(guò)物理化學(xué)這一術(shù)語(yǔ)，而且提出了這門學(xué)科的性質(zhì)和研究范圍。他認(rèn)為物理化學(xué)就是利用物理學(xué)的定律來(lái)解釋各種化合物在化學(xué)過(guò)程中是怎樣形成的。
物理化學(xué)是物理學(xué)和化學(xué)的邊緣學(xué)科，最初的物理學(xué)家又是化學(xué)家。當(dāng)初的化學(xué)家大都不太注意物理的新發(fā)現(xiàn)，他們熱衷于有機(jī)化學(xué)的非定量的推理方法，輕視數(shù)學(xué)定律。物理學(xué)家則走自己的道路，他們只對(duì)理論有興趣，認(rèn)為描述化學(xué)的真正意義不大?？傊?，在 19 世紀(jì)前期，化學(xué)與物理學(xué)、數(shù)學(xué)的發(fā)展嚴(yán)重的脫離，阻礙了化學(xué)研究的前進(jìn)步伐。
這種局面持續(xù)到 19世紀(jì)的中葉，終于被扭轉(zhuǎn)了。氣體分子運(yùn)動(dòng)論、熱力學(xué)以及電化學(xué)做為物理化學(xué)初建時(shí)期的支柱，進(jìn)步很快。其他分支，如光化學(xué)、膠體化學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)也已開始形成。物理化學(xué)與生產(chǎn)密切相關(guān)，在短短的十幾年中，就獲得了令人驚喜的成效，從而打開了化學(xué)家的視野，看到了化學(xué)同物理學(xué)相結(jié)合的重大意義和光輝前景。
卻說(shuō)早在 1661 年，波義耳就發(fā)現(xiàn)一定量的氣體在溫度不變的情況下，體積與壓力成反比。17年后，法國(guó)物理學(xué)家馬里奧特也獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了這個(gè)規(guī)律。1737 年左右，法國(guó)物理學(xué)家查理又提出了氣體體積隨溫度變化的規(guī)律。
1820 年，蓋呂薩克曾計(jì)算出查理定律表達(dá)式中常數(shù)項(xiàng)的近似值。
根據(jù)波義耳定律和蓋呂薩克定律，很容易得到氣態(tài)方程 PV＝nRT，式中的T 為絕對(duì)溫度。當(dāng)氣體為 1摩爾時(shí)，R＝PV/T，這個(gè)方程是由法國(guó)工程師兼物理學(xué)家克拉佩隆首先提出來(lái)的，所以通常稱之為克拉佩隆方程。
這些氣體定律只能根據(jù)原子—分子學(xué)說(shuō)和分子運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)來(lái)加以解釋。到了1738年荷蘭機(jī)械與物理學(xué)家伯努力提出了氣體壓力與分子運(yùn)動(dòng)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
19世紀(jì)下半期法國(guó)物理學(xué)家阿馬加，發(fā)現(xiàn)所有氣體都不嚴(yán)格遵守波義耳定律，特別是在高壓情況下更是如此，他又進(jìn)行了更周密的實(shí)驗(yàn)。
到了1871年，荷蘭人范德華考慮到氣體分子間相互吸引力和分子本身體積這兩個(gè)因素提出了非理想氣體的狀態(tài)方程，完成了理論與實(shí)驗(yàn)非常一致的公式。
在此基礎(chǔ)上，1865年左右，奧地利物理學(xué)家洛施米特根據(jù)阿佛加德羅假說(shuō)和分子運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)，計(jì)算出了在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每立方厘米中氣體分子的數(shù)目，這一數(shù)目是：26870×1019（這是后來(lái)進(jìn)一步測(cè)定的精確數(shù)字，叫做洛施米特?cái)?shù)）。
卻說(shuō)同氣體分子運(yùn)動(dòng)緊密相關(guān)的問(wèn)題之一是氣體的液化。德莫沃和孚克勞曾以冷卻與加壓相結(jié)合的方法液化了二氧化硫和氨。之后，法拉第又為進(jìn)一步研究氣體液化的方法，做出了重要的貢獻(xiàn)：他在1823年，將氯氣變?yōu)橐后w。
科學(xué)家們嘗試了多種方法，都沒有實(shí)現(xiàn)氫氣、氧氣和氟氣的液化。因此 把這種氣體稱之為“永久性氣體”，這種名稱一直沿用了近 1/4個(gè)世紀(jì)。
1869 年，英國(guó)物理學(xué)家、貝爾潔斯特學(xué)院教授安德魯斯在研究 CO2的液化時(shí)發(fā)現(xiàn)，它有一個(gè)溫度界限。推而廣之，他認(rèn)為每一種氣體都存在一種溫度界限，高于這一溫度的氣體，即使在很高的壓力下也不能被液化。這一溫度叫做臨界溫度。在安德魯斯提出上述觀點(diǎn)后不久，兩位法國(guó)年輕的科學(xué)工作者，鐵皮匠皮克泰特和制冰匠凱耶特，根據(jù)安德魯斯的啟發(fā)，終于制得了少量的液態(tài)氧和液態(tài)氮。氣體液化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，是根據(jù)焦耳—湯姆遜效應(yīng)，即在低于一定溫度的條件下，使氣體膨脹以進(jìn)行冷卻。根據(jù)這一原理，德國(guó)工程學(xué)家林德研究出了氣體液化的方法（林德機(jī)器）。與此同時(shí)，倫敦皇家科學(xué)院的科學(xué)家杜瓦，用差不多相同的裝置，第
一次制造出了液態(tài)氫。杜瓦還發(fā)明了一處低溫液體容器——杜瓦瓶，這種容 器于 1892 年開始被推廣使用。
且說(shuō)氣體狀態(tài)方程、分子運(yùn)動(dòng)學(xué)說(shuō)暫告一段落。物理化學(xué)的另一分支——熱化學(xué)，也經(jīng)歷了一個(gè)迂回的過(guò)程。
在 19世紀(jì)以前，熱在化學(xué)、物理過(guò)程中的重要意義人們已有所知。但熱的本質(zhì)對(duì)物理學(xué)家和化學(xué)家來(lái)說(shuō)，卻是一件神秘的事物。拉瓦錫注意到了化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)，他擁護(hù)熱質(zhì)說(shuō)，把熱質(zhì)看成是一種元素。他曾設(shè)計(jì)了第一臺(tái)簡(jiǎn)陋的量熱計(jì)，想用它來(lái)測(cè)定參加反應(yīng)的熱量。在施塔爾的“燃素說(shuō)”風(fēng)靡一時(shí)時(shí)，由于對(duì)燃燒現(xiàn)象和各種化學(xué)反應(yīng)在邏輯上給予了統(tǒng)一的解釋，這無(wú)疑對(duì)熱質(zhì)說(shuō)的流行起了推波助瀾的作用。在熱質(zhì)說(shuō)發(fā)展時(shí)期，杰出的代表人物是美國(guó)最早的科學(xué)家之一本杰明·湯普森。
在他的各種各樣科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，最著名的是關(guān)于摩擦生熱的實(shí)驗(yàn)。他早年曾在德國(guó)的慕尼黑從事大炮的鉆孔工作，那時(shí)就對(duì)摩擦產(chǎn)熱感到驚奇。后來(lái)他制備了一套儀器，用鈍鋼鋁來(lái)摩擦金屬壁，以產(chǎn)生熱來(lái)使一定量的水溫度升高，他居然用兩個(gè)半小時(shí)使水沸騰了，但金屬的磨損卻微不足道。
從這里，他得到啟發(fā)并做出結(jié)論，摩擦產(chǎn)生的熱，肯定不是物質(zhì)（實(shí)體）而是來(lái)自運(yùn)動(dòng)。在發(fā)展熱化學(xué)方面，丹麥物理學(xué)家湯姆生占有重要地位。他在1882 年——1886年間出版了四卷本的《熱化學(xué)》著作，對(duì)化學(xué)親和力與反應(yīng)的熱效應(yīng)做了詳細(xì)闡述。巴黎的化學(xué)家貝特羅對(duì)熱化學(xué)也做出了重要的貢獻(xiàn)。他發(fā)明了精確測(cè)定
燃燒熱的方法，貝特羅彈式量熱計(jì)精確測(cè)定了一系列化合物的燃燒熱，這種量熱計(jì)一直沿用至今。
除此以外，他在發(fā)揮湯姆生關(guān)于反應(yīng)熱與化學(xué)親合力的原理時(shí)指出：只有伴隨著放熱過(guò)程，反應(yīng)才能自發(fā)產(chǎn)生。在幾個(gè)可能發(fā)生的反應(yīng)中，只有放出最大熱量的反應(yīng)才能發(fā)生。這一原理后來(lái)被叫做貝特羅——湯姆生最大功能原理。
隨著實(shí)踐的檢驗(yàn)，此原理只是局部的真理。只有當(dāng)溫度接近絕對(duì)零度時(shí)， 此原理才能成立。
化學(xué)熱力學(xué)的產(chǎn)生，還同產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期熱機(jī)的發(fā)展相聯(lián)系。法國(guó)科學(xué)家卡諾在分析蒸汽機(jī)作用基礎(chǔ)上，研究了獲得機(jī)械功的過(guò)程（卡諾循環(huán)），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有在發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器與冷卻器之間存在著溫度差的情況下，才能做功。
卡諾對(duì)蒸汽機(jī)的經(jīng)典研究，奠定了熱力學(xué)的基礎(chǔ)。從此以后，這方面的 工作，呈現(xiàn)了良好的勢(shì)頭。
克拉佩隆發(fā)展了卡諾的結(jié)論，把它畫成了解析圖。今天我們熟悉的由兩 條絕對(duì)熱線和兩條等溫線組成的 P—V圖，就是他提出來(lái)的。克勞胥斯對(duì)熱轉(zhuǎn)化為功進(jìn)行了廣泛的研究，他不僅從能量不滅定理來(lái)研究這一過(guò)程，而且還根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)說(shuō)，從性質(zhì)方面來(lái)研究它。隨后英國(guó)格拉斯哥的大學(xué)教授湯姆遜（即開爾文）提出了熱的動(dòng)力學(xué)說(shuō)，他提出“絕對(duì)溫度”的標(biāo)準(zhǔn)（后來(lái)稱為“開爾文溫標(biāo)”），并闡明這種“溫標(biāo)”的特征是每度都有相同的效應(yīng)，物體A 在這個(gè)溫標(biāo)下，把單位的熱傳遞 給在溫度為 T—l 的物體 B 時(shí)，會(huì)做相同的機(jī)械功，不管 T是什么值。在這些年代里，還根據(jù)湯姆遜和英國(guó)工程師蘭金的建議，采用了“能量”這一概念。這一“概念”同以往“力”的概念相比較，更準(zhǔn)確、更具體地表達(dá)熱的、機(jī)械的以及化學(xué)的效應(yīng)。在克勞胥斯和湯姆遜的研究過(guò)程中，已經(jīng)形成了熱力學(xué)第一定律，即能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。它同熱力學(xué)第二定律基本上是同一時(shí)期發(fā)展起來(lái)的，并且相輔相成。英國(guó)曼徹斯特的物理學(xué)家焦耳，可以說(shuō)是最早用科學(xué)實(shí)驗(yàn)確立熱力學(xué)第一定律的人。
焦耳本來(lái)是個(gè)啤酒商，當(dāng)他 22歲時(shí)便發(fā)現(xiàn)電流沿金屬導(dǎo)體傳播時(shí)，所產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻和電流強(qiáng)度的平方成正比，這是后世所謂的“焦耳定律”。
焦耳從自己做的各種實(shí)踐中得出結(jié)論：電流產(chǎn)生熱是源于克服阻力，從而揭示了電和熱兩種運(yùn)動(dòng)形成之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律。其后，焦耳又做了大量實(shí)驗(yàn)，提出了一些新的觀點(diǎn)，得到科學(xué)界的普遍重視。
第一個(gè)用熱力學(xué)來(lái)解釋化學(xué)過(guò)程的，是海德貝格大學(xué)理論化學(xué)名譽(yù)教授霍斯特曼。他在研究氯比銨的升華過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，蒸汽壓隨溫度而變化的關(guān)系遵守克勞胥斯——克拉佩隆方程?；羲固芈鼞?yīng)用這一方程式，計(jì)算了一些化合物和碳酸鹽的解離熱。用熱力學(xué)定律來(lái)研究化學(xué)平衡問(wèn)題也獲得了豐碩成果。在這方面，美國(guó)耶魯大學(xué)數(shù)學(xué)和物理學(xué)教授吉布斯所做的研究工作是非常有價(jià)值的。他畢業(yè)于耶魯大學(xué)后又攻讀工程學(xué)，獲美國(guó)的第一批哲學(xué)博士學(xué)位，其后他游學(xué)歐洲，在巴黎、柏林等大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理，博覽群書，知識(shí)豐富。這些為他日后科學(xué)基礎(chǔ)理論的研究打下了基礎(chǔ)。吉布斯的一些論文于1873 年—1878 年間發(fā)表在當(dāng)時(shí)科學(xué)界并不知名的
《康乃狄科學(xué)院學(xué)報(bào)》上，因此長(zhǎng)時(shí)間沒有引起各國(guó)科學(xué)家的注意。吉布斯 所提出的相律，在化學(xué)平衡學(xué)說(shuō)中的作用具有重大意義。
第一位成功地應(yīng)用相律的人，是阿姆斯特丹的大學(xué)教授羅澤布姆，他首先研究了二氧化硫水合物的平衡現(xiàn)象，并且進(jìn)一步用圖表法描述了平衡體系化學(xué)和冶金學(xué)中的作用。
熱力學(xué)發(fā)展到 19世紀(jì)末，還只適用于處理理想體系，或?qū)⒁恍?shí)際體系近似的當(dāng)做理想體系來(lái)處理。而這樣的處理，同很多的實(shí)際體系有較大的偏差，必須做各種修正。這樣，熱力學(xué)的應(yīng)用便受到了限制。
1887年，法國(guó)化學(xué)、冶金家夏特里，在研究鼓風(fēng)爐中的反應(yīng)時(shí)，總結(jié)出了外界條件改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)方面的影響。根據(jù)動(dòng)態(tài)平衡的原理，他提出了平衡移動(dòng)反應(yīng)的著名定律。按照夏特里的觀點(diǎn)，只有生成沉淀或放出氣體的反應(yīng)才能進(jìn)行，其他一切化學(xué)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)。綜上所述，熱化學(xué)是研究化學(xué)變化中與熱效應(yīng)有關(guān)的規(guī)律。它是物理化學(xué)的奠基性研究之一。它提供的各種數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和自然科學(xué)研究具有重要意義，工業(yè)生產(chǎn)中的各種換熱問(wèn)題，燃料的合理利用以及對(duì)設(shè)備的要求，都離不開熱化學(xué)數(shù)據(jù)；而反應(yīng)熱與各種熱力學(xué)函數(shù)及化學(xué)結(jié)構(gòu)之間的密切關(guān)聯(lián)，又使熱化學(xué)成為這些方面理論研究的重要依據(jù)。
熱化學(xué)還有很多的理論和研究成果，篇幅有限，不再多敘。
卻說(shuō)有關(guān)溶液性質(zhì)的研究，可以說(shuō)是從物質(zhì)的溶解性與溶解度的測(cè)定開始的。但對(duì)溶解的機(jī)制，卻長(zhǎng)期眾說(shuō)紛紜，得不出明確的結(jié)論?；瘜W(xué)家對(duì)溶液的深入研究，則是從溶液某些性質(zhì)的依數(shù)性的發(fā)現(xiàn)開始的。
首先是關(guān)于溶液滲透壓的發(fā)現(xiàn)。最早觀察到滲透現(xiàn)象的是法國(guó)物理學(xué)家 諾勒。
他做了下列實(shí)驗(yàn)：把酒精裝滿一個(gè)玻璃圓筒，用豬膀胱密封住，然后把圓筒全部浸進(jìn)水中。他發(fā)現(xiàn)膀胱膜向外膨脹，即發(fā)現(xiàn)水通過(guò)膀胱膜滲透進(jìn)圓筒，最后膀胱竟被撐破。但他沒有意識(shí)到這就是滲透壓造成的。
諾勒以后，科學(xué)家們又做了許多類似的實(shí)驗(yàn)，但均沒進(jìn)行深入研究。最早對(duì)滲透壓進(jìn)行半定量研究的，是法國(guó)生理學(xué)家杜特羅夏。他用一個(gè)鐘罩形的玻璃容器，下面用羊皮紙封住，從上面插進(jìn)一支長(zhǎng)玻
璃管，容器中分別放入各種不同濃度、不同物質(zhì)的溶液，然后把它浸入水中。于是觀察到玻璃管內(nèi)液面上升，發(fā)現(xiàn)其升高值同溶液的濃度成正比。
他得出結(jié)論：此壓力是由于外面的水，通過(guò)羊皮紙向溶液方向遷移而生 的。他給這種現(xiàn)象命名為“滲透作用”（內(nèi)滲和外滲）。
其后，德國(guó)生理化學(xué)家特勞貝，提供了幾種類型的只能讓水透過(guò)的膜。 后來(lái)著名化學(xué)家范特霍夫把這種膜叫做半透膜。
特勞貝和其他一些科學(xué)家利用這種半透膜，成功地測(cè)出了一些溶液的最大滲透壓力。具有極重大意義的膜，是用硫氰化銅沉積在多孔磁筒上所形成的半透膜。
10年以后，德國(guó)植物學(xué)家兼化學(xué)家浦菲弗，利用特勞貝所制的半透膜對(duì)蔗糖溶液的滲透壓進(jìn)行了廣泛的定量研究，得到了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
不久以后，荷蘭的一位植物學(xué)家在研究植物枯萎時(shí)發(fā)現(xiàn)：植物浸于純水中便會(huì)發(fā)生“浮腫”，浸在濃溶液中則很快枯萎；而在介于中間的溶液中，它的細(xì)胞膜仍維持正常。他理解到最后一種情況，是由于細(xì)胞膜內(nèi)外具有相同的滲透壓。
這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，激起了德國(guó)科學(xué)家范特霍夫?qū)B透壓進(jìn)行理論探討的熱情。
他從浦菲弗研究的數(shù)據(jù)，波義耳定律對(duì)氣體的描述，以及其他一些結(jié)果，得出最后結(jié)論：在確定濃度下，滲透壓與絕對(duì)溫度成正比。這與蓋呂薩克律是一致的。滲透壓應(yīng)遵從以下公式：PV＝KT
式中 P 是滲透壓，V 是溶液的體積，T 是當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度，K是一個(gè)常數(shù)。由于上式同理想氣體的狀態(tài)方程很相似，范特霍夫便以浦菲弗的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算 K值，結(jié)果居然恰恰等于理想氣體常數(shù)。所以溶液的滲透壓也服從阿佛加德羅定律。因此，
P 滲透×V＝RT
式中 R 是一克分子氣體的常數(shù)。從中可以看出，在稀溶液中，溶質(zhì)所產(chǎn)生的 滲透壓 P等于溶質(zhì)在同一絕對(duì)溫度下，轉(zhuǎn)化為理想氣體并占有溶劑體積 V 時(shí)所放出的氣壓。順便提一下范特霍夫：范特霍夫生于 1852年，從代爾夫特技術(shù)學(xué)院畢業(yè)后，在波恩的凱庫(kù)勒教授那里做實(shí)習(xí)生。其后任阿姆斯特丹大學(xué)化學(xué)教授，并成為普魯士科學(xué)院院士。他又是俄國(guó)彼德堡科學(xué)院的國(guó)外通訊院士，以及其他許多科學(xué)院的院士。范特霍夫是一個(gè)有多方面才能的化學(xué)家，他的研究范圍極其廣泛。他向化學(xué)家們指出了怎樣把熱力學(xué)運(yùn)用于化學(xué)，尤其是怎樣把熱力學(xué)和親和力觀念聯(lián)系起來(lái)。
他還發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)定律，雖有些局限性，但對(duì)物理化學(xué)的發(fā)展，起到了 巨大的推動(dòng)作用。
范特霍夫由于對(duì)化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)及立體化學(xué)的研究都做出了卓越貢獻(xiàn)而獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，也是諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的第一位獲得者。下面我們接著說(shuō)英國(guó)物理化學(xué)家布萊格登提出的“布萊格登定律”。布萊格登將食鹽、硝酸鉀、硫酸鎂、硫酸亞鐵等分別溶于水中，并測(cè)定出每種溶液的凝固點(diǎn)，其結(jié)論是凝固點(diǎn)降低值簡(jiǎn)單地依賴于鹽和水的比例，如果幾種鹽同時(shí)溶在水中，對(duì)凝固點(diǎn)的降低遵守加和作用。法國(guó)格勒諾布爾地方的教授拉烏爾，重視并研究了這個(gè)問(wèn)題。他首先研究了 329種有機(jī)物質(zhì)，指出凝固點(diǎn)的降低與溶質(zhì)的分子濃度成正比。此后他又發(fā)現(xiàn)溶液的蒸汽壓降低也有類似的效應(yīng)。
拉烏爾又研究了水溶液和非水溶液蒸汽壓降低的問(wèn)題。他的研究引起了有機(jī)化學(xué)家的極大興趣，因?yàn)樗麄円恢睕]有找到測(cè)定不揮發(fā)性物質(zhì)分子量的可靠方法?，F(xiàn)在只要把它們?nèi)茉谶m當(dāng)?shù)娜軇┲?，測(cè)定其凝固點(diǎn)降低值或沸點(diǎn)升高值，就可以計(jì)算出其分子量了。
他們還為測(cè)定分子量，專門設(shè)計(jì)發(fā)明了差示溫度計(jì)（現(xiàn)稱貝克曼溫度 計(jì)），可以測(cè)定出 0.001℃的溫差。
卻說(shuō)化學(xué)家們?cè)诟鞣N各樣的實(shí)驗(yàn)中，逐漸發(fā)現(xiàn)范特霍夫的滲透壓公式也適應(yīng)于溶質(zhì)為有機(jī)物的溶液。例如蔗糖，但不適用于酸、堿、鹽的水溶液。后來(lái)才知道，滲透效應(yīng)依賴于溶液中的微粒數(shù)，正如氣體壓力取決于一定體積中的全體分子數(shù)，即后來(lái)所稱之為的“依數(shù)性”。
酸、堿、鹽溶液的粒子數(shù)增多，意味著這些溶質(zhì)分子在水溶液中發(fā)生了離解，猶如氯化銨在加熱時(shí)離解而顯示的蒸汽壓異常一樣。酸、堿、鹽這類物質(zhì)不但離解而又導(dǎo)電，這就說(shuō)明離解了的微粒和帶電的顆粒有著某種聯(lián)系。
瑞典青年化學(xué)家阿累尼烏斯，在一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果及對(duì)鹽類水溶液導(dǎo)電性 研究的基礎(chǔ)上，得出了上面的結(jié)論。
阿累尼烏斯生于 1859 年，17 歲時(shí)進(jìn)入瑞典烏普薩拉大學(xué)，主要研究物 理學(xué)。1881 年起在斯德哥爾摩科學(xué)院實(shí)驗(yàn)室工作，在1882年，他開始獨(dú)自研究電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率問(wèn)題。經(jīng)過(guò)不懈的努力，阿累尼烏斯理論終于獲得了化學(xué)界的廣泛信服。他是第三位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。范特霍夫把他的學(xué)說(shuō)譽(yù)為物理化學(xué)史上的一次革命。
回過(guò)頭來(lái)，繼續(xù)說(shuō)阿累尼烏斯的電離學(xué)說(shuō)：
1883年，他在進(jìn)行博士學(xué)位答辯時(shí)提出了電離學(xué)說(shuō)，主要論點(diǎn)是電解質(zhì)溶解后立即離解，不管是否有電流通過(guò)，溶液中永遠(yuǎn)有離子存在。阿累尼烏斯還認(rèn)為，弱電解質(zhì)只有一部分發(fā)生離解，因而質(zhì)量作用定律
可適用于這些物質(zhì)的溶液，這樣出色的論文，按理說(shuō)應(yīng)該得到教授們的最高獎(jiǎng)賞，然而卻被斥之為“荒唐的小學(xué)生”。論文雖以保留的態(tài)度勉強(qiáng)通過(guò)了，這位青年人的苦悶也與日俱增。烏普薩拉大學(xué)當(dāng)時(shí)在瑞典的是權(quán)威學(xué)府，看來(lái)他在國(guó)內(nèi)是得不到支持了。于是他投書給國(guó)外的一些名家，覓求知音，其中有門捷列夫、阿姆斯特朗、特勞貝等，得到的竟是冷淡的回答，有的竟石沉大海，杳無(wú)音訊。
就在這時(shí)，偏有一個(gè)人對(duì)阿累尼烏斯的理論表現(xiàn)了極大的熱情，他就是 奧斯特瓦爾德。
因?yàn)楫?dāng)時(shí)奧斯特瓦爾德正在研究醋酸甲脂的水解和蔗糖的轉(zhuǎn)化問(wèn)題，以各種無(wú)機(jī)酸有機(jī)酸作為催化劑，他發(fā)現(xiàn)從電導(dǎo)測(cè)出的每種酸，對(duì)鹽酸的相對(duì)電導(dǎo)值和每種酸對(duì)鹽酸的相對(duì)催化速度比值是一致的，正好同阿累尼烏斯電離學(xué)說(shuō)一致，而且又可以作為這一學(xué)說(shuō)的旁證。
他立即從俄國(guó)的里加到斯德哥爾摩看望阿累尼烏斯，兩人相互切磋，彼此大受教益。之后，他們又拜訪了范特霍夫，并在他的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了冰點(diǎn)降低的實(shí)驗(yàn)工作，以進(jìn)一步論證電離學(xué)說(shuō)。從此，奧斯特瓦爾德、范特霍夫和阿累尼烏斯三人成了親密的朋友，成為當(dāng)時(shí)物理化學(xué)研究的中堅(jiān)力量。
阿累尼烏斯在解釋氣體反應(yīng)時(shí)，發(fā)揮了活化分子的理論，并提出了表達(dá)化學(xué)變化與活化分子數(shù)目關(guān)系的著名公式。這樣，反應(yīng)速度取決于活化分子相碰撞的次數(shù)，而碰撞次數(shù)隨溫度升高而增加。阿累厄?yàn)跛购髞?lái)還研究了其他一些各種各樣的問(wèn)題，其中包括宇宙起源的假說(shuō)，還研究過(guò)生物學(xué)，并寫了幾本科普著作。奧斯特瓦爾德對(duì)電離學(xué)說(shuō)的應(yīng)用和推廣做出了積極的貢獻(xiàn)。阿累尼烏斯的電離學(xué)說(shuō)就是發(fā)表在由奧斯特瓦爾德主編的《物理化學(xué)》創(chuàng)刊號(hào)上。他本人于 1885年根據(jù)電離學(xué)說(shuō)提出了著名的稀釋定律，給電離學(xué)說(shuō)以支持。此外，他還提出了把分析化學(xué)中的反應(yīng)看成是離子反應(yīng)，并且用離子的特殊顏色來(lái)解釋溶液的顏色。
奧斯特瓦爾德寫過(guò)許多教科書和專著，其中包括化學(xué)史。他還研究過(guò)催化作用，特別是用鉑催化劑將氨氧化的反應(yīng)。
奧斯特瓦爾德同阿累尼烏斯一樣，為物理化學(xué)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)， 他所在的萊比錫化學(xué)實(shí)驗(yàn)室成為 19 世紀(jì) 90年代物理化學(xué)研究的中心。
前面我們介紹了化學(xué)反應(yīng)中的一些學(xué)問(wèn)，提到化學(xué)反應(yīng)，不能不說(shuō)說(shuō)化學(xué)反應(yīng)速度?；瘜W(xué)反應(yīng)具有不同速度這一事實(shí)，人們很早就已知道，但對(duì)比學(xué)反應(yīng)速度第一次進(jìn)行定量研究的，卻是德國(guó)青年藥劑師威廉米。
大約在1850年，他用旋光測(cè)定計(jì)巧妙地研究了蔗糖在酸作用下的水解速度。他發(fā)現(xiàn)了著名的反應(yīng)生成量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系的對(duì)數(shù)表達(dá)式，這個(gè)單分子反應(yīng)式是研究化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的第一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式。同威廉米同時(shí)代的科學(xué)家威廉遜也發(fā)現(xiàn)，如果一種反應(yīng)按一定速度生成產(chǎn)物，而產(chǎn)物又按一定速度還原為原來(lái)的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間必然會(huì)達(dá)到平衡。化學(xué)家們并沒有立即接受這種動(dòng)態(tài)平衡觀點(diǎn)。真正認(rèn)識(shí)到動(dòng)態(tài)平衡概念重大意義的，是兩位挪威科學(xué)家古德貝和瓦格。
1863 年，他們?cè)谟门餐陌l(fā)表的一本小冊(cè)子中，總結(jié)了 300個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，全面研究固—液的非均相平衡體系，提出了日后成為現(xiàn)代化學(xué)重要基礎(chǔ)的質(zhì) 量作用定律。
他們還認(rèn)識(shí)到反應(yīng)物的濃度，構(gòu)成決定正反應(yīng)和逆反應(yīng)能否趨于平衡的“有效質(zhì)量”。他們弄清楚了濃度的重要作用和動(dòng)態(tài)平衡的巨大意義。
化學(xué)家們?cè)谘芯扛咤i酸鉀和草酸時(shí)還發(fā)現(xiàn)，“一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的速度與發(fā) 生變比的物質(zhì)的量成正比”。為此，他們列出 A→B，B＋C→D的速度方程式，并得到了這個(gè)微積分式的解。他們還對(duì) H2O2＋2HI→2H2O＋I(xiàn)2 進(jìn)行了研究，最后證明這個(gè)反應(yīng)的速度與 H2O2的量成正比例關(guān)系。除了濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度有很大影響外，溫度也影響著化學(xué)反應(yīng)速度。 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的強(qiáng)烈影響也早已為人們所知，19世紀(jì)以來(lái)，曾經(jīng)有許多科學(xué)家用不同的公式來(lái)表達(dá)這種關(guān)系。阿累尼烏斯首先對(duì)反應(yīng)速度隨溫度變化的規(guī)律性作出解釋。他認(rèn)為，不能用溫度對(duì)反應(yīng)物分子的運(yùn)動(dòng)速度、碰撞頻率、濃度和反應(yīng)體系的粘度等物理現(xiàn)象來(lái)解釋反應(yīng)速度的溫度體系。他于是根據(jù)蔗糖轉(zhuǎn)化的反應(yīng)，設(shè)想在反應(yīng)體系中存在著不同于一般反應(yīng)物分子的活化分子，其濃度隨溫度的升高而顯著增加（每升高1度，約增加12％），而反應(yīng)速度則取決于活化分子的濃度。鑒于溫度不同時(shí)，反應(yīng)物的性質(zhì)并未發(fā)生顯著的質(zhì)的差別，所以他又假設(shè)，在一般實(shí)驗(yàn)所及的溫度范圍內(nèi)，雖然活化分子隨溫度的升高而速度加快，但其總量與非活化分子相比，終究是微不足道的。總之，化學(xué)反應(yīng)是依靠反應(yīng)體系中那些數(shù)量極少，但能量很高的活化分子進(jìn)行的。
且說(shuō)運(yùn)用原子、分子運(yùn)動(dòng)的理論，來(lái)解釋化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律性，并預(yù)示化學(xué)反應(yīng)的速度，是反應(yīng)速度理論的首要任務(wù)。反應(yīng)速度理論一般有雙分子反應(yīng)碰撞理論和反應(yīng)速度的過(guò)渡態(tài)理論。首先介紹雙分子碰撞理論，此理論有兩個(gè)前提：若要發(fā)生反應(yīng)，首先反應(yīng)物分子必須互相趨近——碰撞；其次，并非所有的碰撞都能發(fā)生反應(yīng)，只有那些足夠激烈的碰撞才能導(dǎo)致反應(yīng)的發(fā)生。
古德貝格和瓦格采用雙分子碰撞的觀點(diǎn)，得出了質(zhì)量作用定律的普遍式：反應(yīng)速度＝RPα·qβ·rγ
其中 P、q、r 是有效質(zhì)量，α、β、γ是相應(yīng)的指數(shù)。 過(guò)渡態(tài)理論：
過(guò)渡態(tài)理論仍以有效碰撞為反應(yīng)發(fā)生的前提。不過(guò)，它的分子碰撞瞬間的過(guò)程，較為復(fù)雜和有趣。這個(gè)理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子進(jìn)行有效碰撞后，形成一個(gè)過(guò)渡態(tài)，然后分解，形成反應(yīng)的產(chǎn)物。如以原子交換反應(yīng)A＋BC→AB＋C 為例，此過(guò)程是：A＋B· C→A?B?C→A· B＋C反應(yīng)物過(guò)渡態(tài)產(chǎn)物過(guò)渡態(tài)理論，闡明了活化能的實(shí)質(zhì)，為反應(yīng)速度的絕對(duì)值測(cè)定提供理論指導(dǎo)。因此，一旦知道了反應(yīng)體系的作用能，便可用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法計(jì)算反應(yīng)的速度。
綜觀整個(gè)物理化學(xué)，可以看出：古德貝格和瓦格使質(zhì)量作用定律進(jìn)一步完善起來(lái)；阿累尼烏斯發(fā)展了活化分子的理論，并提出了反應(yīng)速度常數(shù)與活化能關(guān)系的方程式；考慮到溫度變化對(duì)反應(yīng)速度的影響，范特霍夫得出了平衡常數(shù)隨溫度與熱效應(yīng)變化的方程式?；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，使物理化學(xué)又走上了新的臺(tái)階。
卻說(shuō)催化理論與化學(xué)反應(yīng)速度是緊密相聯(lián)的。人類利用催化作用源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。在古代，人們就知道利用粬來(lái)釀酒制醋；在中世紀(jì)歐洲，煉金家們就曾通過(guò)焙燒硫黃，用硝石作催化劑制造出了硫酸；13世紀(jì)時(shí)，便發(fā)現(xiàn)濃硫酸能使乙醇轉(zhuǎn)變成乙醚；18世紀(jì)，已創(chuàng)造了以一氧化氮為催化劑的鉛室制造硫酸的方法。人們對(duì)催化作用的認(rèn)真觀察和系統(tǒng)研究，則是從 19 世紀(jì)以后才開始的。
1811年，俄國(guó)化學(xué)家基爾霍夫研究了硫酸對(duì)淀粉和蔗糖水解為葡萄糖的催化作用，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)過(guò)程中，硫酸最終并沒有什么變化，它好象只是在促進(jìn)這一反應(yīng)的進(jìn)行，自己并未參加反應(yīng)。
1819 年，泰納系統(tǒng)地研究了錳、銀、鉑、金等對(duì)堿性介質(zhì)中過(guò)氧化氫分 解的加速作用。
1820年，德貝萊納發(fā)現(xiàn)鉑粉可以促進(jìn)氫氣和氧氣化合，還了解到海綿狀鉑能促使乙醇蒸發(fā)，在常溫下便又氧化為醋酸。瑞典著名化學(xué)家貝采里烏斯，可以說(shuō)是催化理論的開創(chuàng)者。他對(duì)當(dāng)時(shí)已知的各種催化現(xiàn)象作出解釋，提出了“催化”和“催化劑”等一些專門名詞。他認(rèn)為，催化劑是一種具有“催化力”的物質(zhì)，在這種作用力的影啊下，能使化學(xué)反應(yīng)加快進(jìn)行，這種反應(yīng)叫催化反應(yīng)。
他還建議，把一些物質(zhì)能夠影啊反應(yīng)進(jìn)程的能力命名為“催化力”，并根據(jù)“analysis”（分析）一詞加以類推。把它的作用稱為“catalysis”。在希臘語(yǔ)中意思是“分解”。
他在一本著述中寫道：“催化力本身似乎僅在于其存在，而不是由于其親和力，使在這一溫度下固有然而潛睡著的親和力被喚醒，使復(fù)雜物質(zhì)中的元素發(fā)生重新組合，而構(gòu)成另一種關(guān)系，在這一關(guān)系下，可能引起很大的電化學(xué)中和?！?br> 他的這一理論，據(jù)現(xiàn)在的了解，并不十分正確，但終究把這一特殊現(xiàn)象歸納綜合，為提醒以后的化學(xué)家們?nèi)ヌ骄科渲械膴W秘奠定了基礎(chǔ)。
一些科學(xué)家對(duì)應(yīng)用催化力這一概念提出了批評(píng)，認(rèn)為催化力假說(shuō)不科 學(xué)，如著名學(xué)者李比希和武勒等。
關(guān)于催化現(xiàn)象的本質(zhì)，一直模糊不清，科學(xué)家們提出了好多種假說(shuō)，但均不滿意。
19 世紀(jì) 40年代初，格林提出催化劑起著反應(yīng)物微粒載體的作用；墨而塞則把催化作用看成弱化學(xué)親合力的表現(xiàn)；凱庫(kù)勒認(rèn)為：催化劑使反應(yīng)微?；ハ嘟咏?，因而削弱了反應(yīng)物本身原子間的結(jié)合。隨著催化現(xiàn)象的更多發(fā)現(xiàn)，化學(xué)家們逐漸擺脫了舊理念的束縛，掀起了催化理論研究的高潮。物理化學(xué)之父奧斯特瓦爾德，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力，終于提出了催化劑的現(xiàn)代觀點(diǎn)：“凡能改變化學(xué)反應(yīng)速度而不形成化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物，就叫做催
化劑?！彼谐鏊姆N類型的催化作用：
（1）過(guò)飽和物系中離析作用的催化；
（2）均相混合物中的催化；
（3）非均相催化；
（4）酶的催化作用。 奧斯特瓦爾德的催化學(xué)說(shuō)，終于闡明了催化現(xiàn)象和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的關(guān)系。
從那時(shí)起，催化過(guò)程變得日益重要起來(lái)，在工業(yè)生產(chǎn)中更是如此，可以舉出的輝煌成就有合成氨及氨氧化法制取硝酸。
20世紀(jì)初，合成氨工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)，使催化劑和催化原理的研究出現(xiàn)了一個(gè)高峰，也可以說(shuō)是一個(gè)里程碑。那時(shí)由于人們了解到氮肥的施用可以使農(nóng)作物大量增產(chǎn)，促使很多化學(xué)家從事合成氨的研究。
其中貢獻(xiàn)最杰出的是德國(guó)化學(xué)工業(yè)家哈伯、能斯特以及法國(guó)物理化學(xué)家 夏特里。哈伯在 1909 年，用鋨作催化劑得到了氨濃度為6％的產(chǎn)率，這可以 說(shuō)是一個(gè)具有買用價(jià)值的合成方法轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
當(dāng)年哈伯又改進(jìn)了方法，使合成氨的成本大為降低，立即被德國(guó)一家苯 胺純堿公司所采用。
其后，該公司的工程師波施等立即開始研究比鋨價(jià)廉且較易得到的催化 劑，發(fā)現(xiàn)天然磁鐵礦具有更良好的效果。
他們又注意到在 500℃的反應(yīng)條件下，催化劑表面的半熔現(xiàn)象會(huì)降低催 化劑的活性，而摻入少量 AL2O3、K2O等會(huì)有助于克服這一消極因素。因此又 開展了助催化劑的研究。
經(jīng)過(guò)兩萬(wàn)多次的試驗(yàn)，終于得到了較理想的，含有少量 K、Mg、AL 和 Ca的鐵催化劑組。這一具有重要經(jīng)濟(jì)效益的成果，不僅促進(jìn)了其他利用催化反 應(yīng)的化學(xué)工業(yè)的興起，也掀起了對(duì)催化理論研究的新高潮。
卻說(shuō)在合成氨生產(chǎn)中，人們又發(fā)現(xiàn)原料氣中含有的少量雜質(zhì)能對(duì)催化劑的活性具有很大的影響，這種現(xiàn)象在其他催化反應(yīng)中也有所表現(xiàn)。
于是化學(xué)家們通過(guò)測(cè)定反應(yīng)中吸附量及脫附速率的研究，終于探明在多相催化作用中，催化反應(yīng)是在與催化劑表面接觸的單分子層中發(fā)生的。
酶是人類最早應(yīng)用的催化劑，也是最活躍的一類催化劑。它遠(yuǎn)比一般催化劑優(yōu)越，表現(xiàn)出高效、選擇性強(qiáng)等特殊的性能。
許多酶都含有金屬離子，金屬離子起著反應(yīng)活性中心的作用。因此，模擬酶的特異功能，仿照酶的結(jié)構(gòu)合成高效的模擬催化劑，是催化作用理論同實(shí)際相結(jié)合的重大課題。
例如科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，自生固氮菌與高等植物共生后，可以固定空氣中的氮。就是模擬酶開發(fā)取得的成果。
利用催化劑和催化反應(yīng)的實(shí)例不勝枚舉，在石油工業(yè)、食品工業(yè)、化學(xué)品工業(yè)等方面，都有催化劑的參與。最典型的要數(shù)石油煉制的過(guò)程。在石油煉制中，要進(jìn)行裂化，將分子量高的烴裂解為揮發(fā)適度、適合于作燃料用的較小碎片，最初采用膨潤(rùn)土類型的天然酸性白土為催化劑，之后又為人工氧化鋁—氧化硅所取代。后來(lái)又改用天然沸石，使在裂解的同時(shí)，還發(fā)生一些直鏈烴轉(zhuǎn)化為辛烷值較高的產(chǎn)物的反應(yīng)。由于催化裂化的產(chǎn)物仍不具有足夠高的辛烷值，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)?，F(xiàn)在已研制出金屬組份（通常是鉑）同酸性組份組合而成的雙功能催化劑，從而大大地提高了產(chǎn)值。
由于催化劑形式繁多，涉及面廣，各類催化作用又各有特點(diǎn)等等，不再多舉例說(shuō)明。但可以預(yù)言，隨著化學(xué)的發(fā)展，催化作用的新理論必將呈現(xiàn)新的勢(shì)頭。
卻說(shuō)物理化學(xué)的另外兩個(gè)分支：膠體化學(xué)和電化學(xué)。人們?cè)诠糯徒佑|和利用過(guò)很多膠體物質(zhì)，例如生活中常見的面團(tuán)、乳汁、油漆、土壤等都屬膠體的范圍。膠體具有一些神奇的性質(zhì)和特點(diǎn)。
1663 年，醫(yī)藥化學(xué)家卡修斯用氯化亞錫還原金屬鹽溶液，制得了紫色的 金溶膠。但只是偶然的，并且把它當(dāng)成一種普通溶液。
1809 年，莫斯科大學(xué)的化學(xué)家列伊斯使用一支 U型管，管底中部放一粘土塞子，盛水后通電。他觀察到粘土的懸浮粒子向陽(yáng)極移動(dòng)，而陰極一邊的水位則上升。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了粘土粒和水帶有相反的電荷，這種現(xiàn)象叫做“電泳”。
1827年，英國(guó)著名植物學(xué)家布朗將花粉灑在水中，然后在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這些粒子不僅會(huì)移動(dòng)，而且還會(huì)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。后來(lái)，人們就把膠體粒子所呈現(xiàn)的這個(gè)重要現(xiàn)象稱作“布朗運(yùn)動(dòng)”。1838年，德國(guó)科學(xué)家阿歇森在雞蛋白的水溶液中，加入一些橄欖油，使之呈現(xiàn)懸浮的微滴狀態(tài)。他在研究這種油滴時(shí)，看到雞蛋白在油滴與水的界面上，形成一層膜，這個(gè)分散體系十分穩(wěn)定。他的研究可以說(shuō)是保護(hù)膠體和乳狀液體形成機(jī)理探討的開始。
1857年，法拉第曾作過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：使一束光線通過(guò)一個(gè)玫瑰紅色的金溶膠，這個(gè)溶膠原來(lái)也像普通的溶液一樣是清澈的，但當(dāng)光線射過(guò)時(shí)，從側(cè)面可以看到在此溶膠中呈現(xiàn)出一條光路。后來(lái)英國(guó)自然哲學(xué)家丁達(dá)爾對(duì)此現(xiàn)象作了廣泛的研究，以后人們就把一現(xiàn)象叫做“丁達(dá)爾效應(yīng)”。
此外，法拉第還做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：往無(wú)機(jī)溶液中先加入動(dòng)物膠，再加入適當(dāng)?shù)某恋韯r(shí)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)的沉淀這時(shí)不再發(fā)生了。這種作用后來(lái)被稱做“保護(hù)”作用。
1854—1864年間，英國(guó)著名化學(xué)家格雷阿姆對(duì)膠體進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。為了區(qū)別膠體和晶體，他首先提出了膠體這一名稱。他指出動(dòng)物膠是典型的膠體，不結(jié)晶，在水中擴(kuò)散時(shí)要比晶體慢得多。
他還做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：將一塊羊皮紙縛在一個(gè)玻璃筒上，筒里裝上要試驗(yàn)的溶液，然后把筒浸在水中。發(fā)現(xiàn)糖、無(wú)機(jī)鹽、尿素等擴(kuò)散相當(dāng)快，很容易通過(guò)羊皮紙滲析出來(lái)；另一些物質(zhì)，如明膠、氫氧化鋁溶液、硅酸等擴(kuò)散很慢，不能或很難透過(guò)羊皮紙。其后，他發(fā)現(xiàn)糖、尿素等一類物質(zhì)當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)容易形成晶體析出；明
膠、氫氧化鋁溶液、硅酸等不能結(jié)晶，大都形成無(wú)定形膠狀物質(zhì)。他便把它們稱為“膠體”，意思是像膠一樣。格雷阿姆還利用滲析器將膠體與結(jié)晶體分開。他制得了三硫化二砷、硅酸、氫氧化鋁和氫氧化鉻的膠體溶液。他把液態(tài)膠體（溶液）叫做溶膠，把半固態(tài)膠體叫做凝膠。由于格雷阿姆的杰出成就，人們開始對(duì)膠體的研究產(chǎn)生了極大的興趣。他的工作被認(rèn)為是膠體化學(xué)這一學(xué)科產(chǎn)生的標(biāo)志。卻說(shuō)在19 世紀(jì)，大體說(shuō)來(lái)，科學(xué)家們主要是歸納出了膠體的一些特性。20世紀(jì)以后，有關(guān)膠體的理論研究才系統(tǒng)地展開。研究的重點(diǎn)從疏液膠體很快轉(zhuǎn)向大分子溶液，主要原因是生物化學(xué)家對(duì)蛋白質(zhì)和碳水化合物的關(guān)注。到了 1903 年，德國(guó)化學(xué)家發(fā)明了超顯微鏡，可以觀察到小至 100A 的微粒。用這種儀器可以對(duì)膠體顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)，再結(jié)合其他一些技術(shù)，并可量得
顆粒的大小。
人們?cè)谘芯磕z體中發(fā)現(xiàn)，膠粒具有很大的表面，對(duì)其他的離子、氣體分子、有色物質(zhì)等有很強(qiáng)有吸附能力。因此膠體的表面吸附問(wèn)題，始終是膠體化學(xué)的重要研究課題。
對(duì)膠體的表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)吸附的研究，科學(xué)家們十分地?zé)嶂?。新的研?技術(shù)可以說(shuō)是層出不窮。
他們采用了紅外光譜、核磁共振、場(chǎng)發(fā)射顯微鏡、場(chǎng)離子顯微鏡、同位素交換法等技術(shù)。但在這些方法中，只有場(chǎng)發(fā)射顯微鏡、場(chǎng)離子顯微鏡這兩項(xiàng)技術(shù)能夠直接觀察不同晶面上的吸附以及表面?zhèn)€別原子的位置。
他們還可為膠粒表面的各種晶體缺陷、不同晶面的吸附性質(zhì)、表面擴(kuò)散等的研究，提供最直接的證據(jù)。是研究膠體表面性質(zhì)最令人鼓舞和最具特色的技術(shù)。
膠體的基本性質(zhì)除去表面性質(zhì)外，大體可分為三方面：運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、平衡性質(zhì)和穩(wěn)定性質(zhì)。
膠體顆粒可以有多種運(yùn)動(dòng)形式，首先是熱運(yùn)動(dòng)，在微粒上是以布朗運(yùn)動(dòng)的形式表現(xiàn)出來(lái)，然后，液體分子對(duì)懸浮粒子不規(guī)則地撞擊，粒子越小，溫度越高，則布朗運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈。
其次，膠體粒子在重力場(chǎng)和離心場(chǎng)力中，可引起沉降。由此，科學(xué)家們發(fā)明了超離心機(jī)。
除此以外，膠體顆粒表面還帶有電荷、顆粒與顆粒之間存在著范德華引力等等，有待于科學(xué)家們?nèi)ミM(jìn)一步研究。
整個(gè) 19 世紀(jì)，膠體化學(xué)的發(fā)展僅是積累事實(shí)材料和發(fā)現(xiàn)膠體的一些定性規(guī)律。只有到了 20世紀(jì)，膠體化學(xué)才得到廣泛的發(fā)展和有了多種多樣的實(shí)際用途。
膠體化學(xué)的應(yīng)用范圍，涉及到很多工業(yè)部門，近年來(lái)對(duì)油漆膜的物化性能、催化劑的作用機(jī)理，生物膜以及合成膜的選擇滲透性機(jī)理的研究等，都受到了極大的重視。
膠體化學(xué)還深入到其他的一些領(lǐng)域，如分子生物學(xué)、大氣污染中溶膠的形成與消除等。總之，自從塑料、橡膠、合成纖維工業(yè)興起以來(lái)，膠體化學(xué)的研究便呈現(xiàn)出了勃勃的生機(jī)。
最后說(shuō)說(shuō)物理化學(xué)的另一個(gè)分支：電化說(shuō)。卻說(shuō)自遠(yuǎn)古以來(lái)，人類對(duì)電的現(xiàn)象就有所覺察（如雷電），但那時(shí)人們不了解其真正的秘密，只能給它賦以神秘的色彩，臆造出種種離奇的神話。
后來(lái)，人們?cè)谌粘Ｉ钪校饾u發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)了摩擦產(chǎn)生靜電的現(xiàn)象，如用梳子理頭發(fā)時(shí)常會(huì)噼噼作響。后來(lái)人們又發(fā)現(xiàn)，琥珀和麻布相互摩擦以后，會(huì)吸引碎片、草屑或谷殼，由此產(chǎn)生了“電”這個(gè)詞。
到了 17世紀(jì)，有關(guān)電的科學(xué)研究正式開始。德國(guó)一位科學(xué)家制造出一種機(jī)器，只要用手和硫黃球相互摩擦，就能產(chǎn)生出大量的靜電。法國(guó)一位科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)放在真空管中的水銀振動(dòng)時(shí)與玻璃摩擦，會(huì)產(chǎn)生輝光。
另一位科學(xué)家，則證明金屬接上電源能導(dǎo)電，而蠶絲則不能導(dǎo)電，于是區(qū)分了導(dǎo)體與非導(dǎo)體。這種現(xiàn)象，使人們想象到電是一種流體。18世紀(jì)后期，化學(xué)家們注意到電火花可以激發(fā)化學(xué)反應(yīng)。如普里斯特利在研究氨氣時(shí)，曾使電火花通過(guò)這種氣體，發(fā)現(xiàn)它分解成可燃?xì)怏w氫氣和氮?dú)?。其后，伏特又制成能維持一定電流的“電堆’，即將一鋅片與一張銅片壘起來(lái)，把在鹽水中浸濕了的布片放在上面，并這樣一組組地堆上去，形成一端為鋅片，另一端為銅片的電堆。當(dāng)手接觸到兩端的金屬時(shí)，就會(huì)感到強(qiáng)烈的“電震”。后人稱其為“伏特電堆”。
后來(lái)伏特又對(duì)電堆加以改進(jìn)，進(jìn)一步提高其“電力”，他將銅片與鋅片放入盛有鹽水的容器中，并將整個(gè)這樣的東西連接起來(lái)，稱為“伏特電池”。伏特電堆是原電池的先聲，它提供了恒穩(wěn)的電流，為電學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和電化學(xué)的創(chuàng)建開辟了道路。伏特的研究成果，很快被英國(guó)和法國(guó)等國(guó)的化學(xué)家們所利用。他們用這些新的裝置來(lái)研究電引起的化學(xué)反應(yīng)，由此把電化學(xué)帶進(jìn)了一個(gè)新的天地。在電化學(xué)發(fā)展史上，第一個(gè)發(fā)明是利用電流電解水。1800年，英國(guó)化學(xué)家尼科爾森和卡里斯?fàn)栠M(jìn)行了施電流于水的實(shí)驗(yàn)：利用 36枚英國(guó)半克朗銀幣和圓形鋅片，同鹽水浸漬的硬紙片制成電堆，以白金箔為電極，插入水中。當(dāng)電極導(dǎo)線與電堆兩極接觸時(shí)，就有氣體從電極上逸出，他們用排水集氣法收集此氣體。
電解 13 小時(shí)，得到 1.1 立方時(shí)的氣體。與負(fù)極一端相連的電極上逸出的氣體量，恰為另一電極上逸出氣體的 2倍。這與氫、氧合成水時(shí)的體積比恰 相一致。經(jīng)鑒定，此兩種氣體正是氫氣和氧氣。
隨著研究的深入，英國(guó)著名化學(xué)家戴維發(fā)現(xiàn)：氫、金屬及堿類都帶正電荷、易被陰極所吸引；氧、酸類都為負(fù)電荷，易為陽(yáng)極所吸引。
戴維便詳細(xì)闡述了電解同化學(xué)親和力之間的關(guān)系，認(rèn)為氧與氫之間，金屬與氧之間，酸與堿之間的化學(xué)親和力，實(shí)質(zhì)上是一種電力的吸引，而電力又可使它們分開。戴維的研究引起人們的注意，他的助手法拉第便是其中的一位。法拉第是英國(guó)人，是 19世紀(jì)電磁學(xué)和電化學(xué)領(lǐng)域的偉大開拓者，是科學(xué)史上最卓著的人物之一。他出生在倫敦市郊一個(gè)貧苦的鐵匠家庭，父親收入菲薄，法拉第小時(shí)候有時(shí)連飯都吃不飽，所以根本沒有入校求學(xué)的機(jī)會(huì)。剛懂事，他就到一家書籍裝訂廠做童工，但他勤奮好學(xué)，在業(yè)余時(shí)間，讀了大量的書，積累了豐富的知識(shí)。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，他去聽戴維演講，使他從此對(duì)化學(xué)著了謎。后來(lái)，他自薦給戴維當(dāng)助手，戴維接受了他。
他伴隨著老師戴維到法國(guó)、意大利等國(guó)游學(xué)，并結(jié)交了安培、蓋呂薩克等一批著名科學(xué)家?；貒?guó)后不久，他被選為皇家學(xué)院成員，之后又擔(dān)任了皇家學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室主任，成為專職的化學(xué)教授。法拉第一生對(duì)科學(xué)貢獻(xiàn)巨大，如物理學(xué)上的電磁感應(yīng)等等，這里不再敘述?，F(xiàn)在著重介紹法拉第在化學(xué)方面的研究。法拉第在化學(xué)方面的研究，除了制取碳的氯化物，從石油氣中離析出苯，確立了萘的化學(xué)式外，在電化學(xué)上的成就最為卓著。
他創(chuàng)造了電極、陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)等一系列術(shù)語(yǔ)。還設(shè)計(jì)了一種測(cè)量電流量的儀器：即在電路中串聯(lián)一個(gè)電解水的電解槽，根據(jù)電解過(guò)程中釋放出的氫氣或氧氣或氫氧混合氣的體積，來(lái)衡量流過(guò)的電流量，他稱之為伏特量電劑，后來(lái)稱為伏特計(jì)，1902 年以后又稱為庫(kù)侖計(jì)。
法拉第還提出了各種物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量這一名詞，但很遺憾，法拉第最終沒有找到電化學(xué)當(dāng)量與化學(xué)當(dāng)量一致性的內(nèi)在聯(lián)系，這些問(wèn)題只能留給以后的化學(xué)家了。
欲知后事如何，且聽下回分解。
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