化学与古代物质观
一、中国古代的物质观
元素论是物质观的一个重要论点。我国古代“五行说”是目前已知最早的朴素元素论。“五行说”发生于何时已不可查，最早见之记载的是战国末年《尚书·大传》里的一段文字：“武王伐纣，至于商郊，停止宿夜，士卒皆欢乐而达旦，前歌后舞，假于上下。咸曰：孜孜无急，水火者，百姓之所以饮食也；金木者，百姓之所兴生也；土者，万物之所资生，是为人用。”《尚书·洪范》则明文指出：“五行，一曰水、二曰火、三曰木、四曰金、五曰土”。《国语》中的《郑语》里明确地把金木水火土看成是构成万物的五种基本物质元素，并且认为必须不同物质在一起，才能发生作用，产生新物质；如果是同一种物质元素，那是产生不出新物质的。这些记载都清楚地说明了当时的“五行说”就是今天元素论的萌芽。
《洪范》还说到五行的主要本性和味道。到了战国时代，五行说和阴阳说结合起来成为阴阳五行说，形成了人们对世界物质性的认识，并进一步触及到物质变化的规律。《墨子》提出“五行无常胜”的说法。在这以前有“五行常胜说”，即：水能灭火，故水胜火；火能熔金，故火胜金；金可伐木，故金胜木；木犁可耕地，木胜土；筑土能挡水，土胜水。这种说法叫“五行相克”，即互相制约的意思，它反映了部分事实，但有片面性。《墨子·经下》提出“五行母常胜，说在宜”。还指出：“火炼金，火多也，金糜炭、金多也。”五行还有相生的说法，出现于汉代的文献，即木生火、火生土、土生金、金生水、水生木。
除了阴阳五行说之外，我国古代还有“一元论”的物质观，认为万物是由一种原始东西构成的。这个原始东西有种种不同的名称。《周易》上叫做“太易”。老子《道德经》上叫做“道”。《淮南子》上叫做“太始”。《列子》上称之为“太易”：“太易者，未见气也；太初者，气之始也；太始者，形之始也；太索者，质之始也。”汉初萱仲舒所著的《春秋繁露》上把这原始的东西叫做“元”。王充《论衡》上叫做“元气”。
我国古代对于物质是否无限可分的问题也有一些科学价值的见解。法家《韩非子·解老》认为物质可分，《庄子·天下》引公孙龙的说法是物质可以无限分，而引惠施的说法则是物质不能无限分，《墨子·经下》认为物质到了没有一半的时候，就不能进一步斫开它了，在这种情况下就叫做“端”，“端”是物质不能再分的最小单位。墨子的学说已有了极其原始的物质最小单位的概念。
关于物质变革后的质量问题，中国古代也有物质守恒的见解。《列子·天瑞》说：“物损于彼者，盈于此；成于此者，亏于彼，随世随安，往来相接，间不可省。”
二、印度古代的物质观
印度有一个叫做“顺世论”的哲学思想，它的主要观点是：世界的基础是物质，物质的运动在于物质的内因。“顺世论”还包含了许多关于物质观的学说，如其中的迦毗罗创造的“数论派”认为世界的一切是从统一的原始物质发展而来的。在发展过程中产生了五大，即地、水、火、风和空五种物质元素。这五种物质元素错综复杂的配合起来，就成了世界万物。迦那陀创立的“胜论派”发展了五元素说，进一步论述了构成五种元素的单体是极其微小的、大小相等、永恒存在的“原子”。还有遮缚迦派认为世界上一切物体都是由地、水、火、风四大元素构成的。因为“空”是人的感觉无法察觉的，所以它并不存在。
三、希腊古代的物质观
古代埃及人的化学知识非常丰富，技术也很精良，但多偏重于实用方面，希腊人虽然不长于实用化学，然而他们的哲理化学却很精湛，能洞见物质的隐微。古希腊有一个伊奥尼亚学派曾提出：世界的基础是物质。这一学派有一著名的学者叫泰勒斯，曾从埃及僧侣那里学习化学，虽然他擅长于天算，但对于物质概念却有独特的见解。他认为水是万物的根源，因为自然界中有一个时期到处都是水，他说，大地和万物是经过一个自然过程从水产生的。当时有这种看法不奇怪，因为自然界里的水有液态、固态、气态等不同形态变化，而变来变去循环不息，最后仍旧是水。所以他说万物生于水，都归于水。
在希腊研究万物之源的不止泰勒斯一人，这一学派的阿那克西为尼认为空气是万物之源，因为空气经常在进行着疏散和凝聚两种相对的运动。他说空气受热疏散就变成火，遇冷凝聚就变成水和土。正是由于空气的不断疏散和凝聚产生了自然界中千变万化的不同物质。赫拉克利特认为宇宙间的万物是不断在发生变化的，好象流水一样一直在流动，一直在变化。因为火的现象是变动不定的，所以他认为万物之源是火。菲利卡迪则认为土是万物之源，因为万物生于土，最后都归于土。
在公元前五世纪以后，西方有许多哲学家继承和发展了伊奥尼亚学派的观点。其中最杰出的是留基伯和他的学生德模克利特，留基伯最先提出关于原子的学说，德模克利特作了进一步的发展，形成欧洲最早的原子论。他们认为宇宙万物中是由最微小、坚硬、不可入、不可分的物质粒子所构成的。这种粒子叫做“原子”。原子在性质上相同，但形状大小是多种多样的。万物之所以不同就是由于组成万物的原子在数目、形状和排列上有所不同。稍后的伊壁鸠鲁还提出原子的重量不同。他们认为原子总是不断在运动的，运动是原子本身所固有的性质。无数原子在空间不断运动，互相碰撞而形成世界万物。日、月、星辰也是由原子构成的，甚至人的灵魂也是由原子构成的。
化学与古希腊的自然哲学
在学习化学发展史的过程中，我们有必要学习古希腊的自然哲学中关于“万物之源”的论说，因为它对人们以后认识物质与世界奠定了坚实的基础，为化学的发展打下了伏笔。
世界是一个丰富多彩的物质王国。人们不断观察和研究物质的运动和变化，形成了古代关于自然界各种现象的总的看法。这种自然哲学是关于诸如自然的构成和自然的本性特别是物质的变化和物质的构成等问题的理论。
现代自然科学就是古代自然哲学不断发展和进化的结果。
古代人提出物质为什么会发生变化？变化的终极原因是什么？物质世界由哪些要素构成？
中国古代的唯物论者认为世界万物是由金、木、水、火、土构成的，俗称“五行说”。五行说就是中国古代朴素的五元素论。它坚持物质运动在于物质本身的唯物主义正确立场，反对“上帝”、“神”等超自然的东西用来解释物质世界的终极原因，具有进步的推动作用。后来，成为祖国传统医学的基本理论，得到了传承和阐发，发挥了更大的作用。
在关于物质运动的终极原因和构成要素理论中，古希腊人的贡献功不可没，值得大书特书。
伊奥尼亚学派是希腊古代最早的自发的无神论的唯物主义学派。这个学派的主要成员生活在经济繁荣、生产发达的商业性城邦国家，他们熟悉外国情况，继承了地中海还包括流行于古代东方的对于自然界的许多正确看法，形成了人类社会发展史上最早的物质观理论体系。
伊奥尼亚学派的早期创始者之一，著名古希腊哲学家泰勒斯（公元前624-前547年）就认为世界是由水构成的，就像尼罗河三角洲由淤泥沉积而成的那样，所以水是万物之源。后来，泰勒斯的得意门生阿那克西曼德（公元前610-前546年）则认为，物质的本原是一种统一的、永恒的未限定的物质。他的思想中包含着物质构成的抽象性作用的火花，启迪了古希腊的后来人。
伊奥尼亚学派像一颗璀灿的启明星，庄严地镶嵌在人类智慧文明的天幕上，永恒地闪烁着炫目的光芒。
我们可以开列一系列伊奥尼亚学派哲人智者的名单，他们当中的每一个人，都是永垂不朽的智慧之神：阿那克西米尼（公元前585-前525年），赫拉克利特（公元前540-前430年）等等。
在那样一个时代，古希腊人就凭着人类智力的直觉和孜孜不倦地探索精神，发现了一系列重大科学问题，诚如恩格斯所说近代全部科学都可以在古希腊哲人那里，找到原初的“胚胎”和“萌芽”。
伊奥尼亚学派衍生到公元前5世纪，又创生出两位名贯四海的大学者，留基伯和他的学生德谟克利特（公元前460-前370年）。留基伯继承和发展了伊奥尼亚学派的唯物主义和朴素辩证法思想，最先提出关于原子的学说。“原子”一词，在古希腊语中就是最微小、坚硬、不可入、不可分的粒子的意思。万物是由“原子”构成的，不是造物主的杰作。
德谟克利特进一步发展了老师的观点，形成欧洲最早的朴素原子论。他认为，原子在性质上相同，但在形状大小上有所不同；原子总在运动，运动是原子本身所固有的属性。万物之所以不同，就是由于物质本身的原子在数目、形状和排列上各有所不同。物质之所以会发生千变万化，就在于原子在空间不断运动，原子互相碰撞而形成世界及其中的事物。
德谟克利特天真地想，不仅日月、星辰是由原子构成的，甚至连人的灵魂也是由原子构成的；善良的人们的灵魂是由圆润光滑的原子构成，恶劣的人们的灵魂则由枯涩尖利的原子构成。这就是德谟克利特的原子论。这一原子论的直接推论，就是万事万物皆是必然的，一切仿佛都由原子操持好了似的，难免导致“宿命论”。德谟克利特的学生伊壁鸩鲁（公元前476-前421年），看出了老师理论的破绽，又提出了相应补充理论，进一步完善了原子论。
在当时的条件下，原子论无法得到科学实验的印证，又要面对“神创论”的压力和挑战，但却为人们所接受，不能不说是正确理论思维的巨大力量。
由于德谟克利特是古希腊最卓越的唯物论者，他的学说和著作受到宗教神学的仇恨，大部分受到焚毁，仅保存下来一些零星片断。金玉虽断，光辉不减，年复一年，日复一日地影响着后来人。
19世纪前半叶，一位德国青年人以“德谟克利特自然哲学与伊壁鸩鲁自然哲学的差别”为题目，做了一篇名传万世的博士论文，并最终赢得了博士学位，他就是卡尔·马克思。
古希腊原子论，论证了世界的物质性，对自然界的本质提出了大胆而富有创造性的臆测，推动了人类对微观世界的认识。这一学说到19世纪初，在全新的历史条件下，发展成近代的科学的原子论。
化学与“燃素说“
可燃物如炭和硫磺，燃烧以后只剩下很少的一点灰烬，致密的金属煅烧后得到的锻灰较多，但很疏松。随着火焰的升腾，燃烧物中的有些部分被带走了，有些部分却留了下来。当冶金工业得到长足发展后，人们渴望了解燃烧现象本质的愿望更加强烈了。
1723年，德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔，他继承并发展了他的老师贝歇尔有关燃烧现象的解释，并在他出版的教科书《化学基础》中进行了阐述，形成了贯穿整个化学的完整、系统的理论。《化学基础》是燃素说的代表作。
施塔尔认为燃素存在于一切可燃物中，在燃烧过程中释放出来，同时发光发热。燃烧是分解过程：
可燃物灰烬+燃素
金属锻灰+燃素
如果将金属锻灰和木炭混合加热，锻灰就吸收木炭中的燃素，重新变为金属，同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡都是富含燃素的物质，燃烧起来非常猛烈，而且燃烧后只剩下很少的灰烬。石头、草木灰、黄金不能燃烧，是因为它们不含燃素。酒精是燃素与水的结合物，酒精燃烧时失去燃素，便只剩下了水。
空气是带走燃素的必需媒介物。燃素和空气结合，充塞于天地之间。植物从空气中吸收燃素，动物又从植物中获得燃素。所以动植物易燃。
富含燃素的硫磺和白磷燃烧时，燃素逸去，变成了硫酸和磷酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮，磷酸（当时指P2O5）与木炭密闭加热，便会重新夺得燃素生成硫磺和白磷。而金属和酸反应时，金属失去燃素生成氢气，氢气极富燃素。铁、锌等金属溶于胆矾（CuSO4·5H2O）溶液置换出铜，是燃素转移到铜中的结果。
依据现在的科学，我们知道燃素说是不正确的。但它把大量的化学事实统一在一个概念之下，解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间，化学家为了解释各种现象，做了大量的实验，积累了丰富的感性材料。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程，化学反应中物质守恒，这些观点奠定了近、现代化学思维的基础。我们现在学习的置换反应，是物质间相互交换成分的过程；氧化还原反应是电子得失的过程；而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其他原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说多么相似。