“化學(xué)物質(zhì)”是一個(gè)必要的術(shù)語

吳國慶

(北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,北京 100875)

“化學(xué)物質(zhì)”是一個(gè)必要的術(shù)語

吳國慶

(北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,北京 100875)

例舉化學(xué)物質(zhì)一詞的使用情況,討論界定化學(xué)物質(zhì)一詞的必要性,提出：化學(xué)物質(zhì)是以原子及其聚集體(核 -電子體系)為微觀實(shí)體的,構(gòu)成占有空間的宏觀物體 (氣體、液體、固體)的東西。建議在辭書里增添化學(xué)物質(zhì)為一詞條,建議教學(xué)中討論化學(xué)物質(zhì)的概念。

化學(xué)物質(zhì),原子,分子,核 -電子體系

筆者曾建議將“化學(xué)物質(zhì)”定為一條術(shù)語,有人說,物質(zhì)就是物質(zhì),加上一個(gè)修飾詞“化學(xué)”沒有必要。對此,筆者仍然認(rèn)為,化學(xué)物質(zhì)是一個(gè)必要的術(shù)語。

一 文獻(xiàn)中出現(xiàn)的“化學(xué)物質(zhì)”

“化學(xué)物質(zhì)”(chemical substance)一詞見于諸多文獻(xiàn),例如：

(1)國家環(huán)境保護(hù)總局在 2003年 9月 1日發(fā)布第二號令,題為《新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理辦法》,該官方組織還公布了一份《中國現(xiàn)有化學(xué)物質(zhì)名錄》,名錄稱：化學(xué)物質(zhì)是指任何有特定分子標(biāo)識(shí)的有機(jī)物質(zhì)或無機(jī)物質(zhì),包括：①整體或部分地由化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生的物質(zhì)或者天然存在物質(zhì)的任何化合物;②任何元素或非化合的原子團(tuán)。化學(xué)物質(zhì)包括元素、化合物(含其中的添加劑及雜質(zhì))、副產(chǎn)物、反應(yīng)中間體、聚合物,但不包括混合物、制品(劑)和物品。

(2)I

UPAC(國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))的Com pendium of Chem ical Ter m inology2nd Edition (1997)對化學(xué)物質(zhì)的定義為：chem ical substance—Matter of constant composition best characterized by the entities(molecules,formula units,atoms)it is composed of.Physical properties such as density,refractive index,electric conductivity,melting point etc.characterize the chemical substance.直譯：化學(xué)物質(zhì)——具有一定組成的物質(zhì),最好以組成它的(化學(xué))實(shí)體(分子、化學(xué)式單位、原子)來描述。物理性質(zhì)如密度、折射率、電導(dǎo)率、熔點(diǎn)等 (也可)描述化學(xué)物質(zhì)。

(3)諸多網(wǎng)絡(luò)詞典中也可見化學(xué)物質(zhì)一詞,例如[1]：A chem ical substance is any material with a definite chemical composition,no matter where it comes from...Typical chemical substances...exist as solid,liquid,orgas,and may change between these phases of m atterwith changes in temperature or pressure.The concept of chemicalsubstances was established in the eighteenth century by the chemist Joseph Proust...直譯：化學(xué)物質(zhì)是任何具有一定化學(xué)組成的物料,無論來自何源……典型的化學(xué)物質(zhì)……以固體、液體或氣體存在,隨溫度或壓力的變化發(fā)生物相變化。化學(xué)物質(zhì)的概念是在 18世紀(jì)由化學(xué)家普羅斯特建立的……

(4)美國化學(xué)會(huì)網(wǎng)站上有一個(gè)化學(xué)物質(zhì)總數(shù)的資源[2],動(dòng)態(tài)地發(fā)布在 CA上登錄的化學(xué)物質(zhì)的總數(shù)。明確地使用了 chemical substance一詞,該網(wǎng)站自我介紹如下：The largest and most current database of chemical substance information in the world containingmore than 29 million organic and inorganic substances and 57 million sequences.直譯：(本網(wǎng)站是)世界最大、最流行的化學(xué)物質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫,有2900萬余種有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)以及 5700萬余 (反應(yīng))序列。該數(shù)據(jù)庫收集的物質(zhì)包括：有機(jī)化合物、無機(jī)化合物、金屬、合金、礦物、配合物、有機(jī)金屬化合物、元素(即單質(zhì))、同位素、核微粒 (Nuclear Particles)、蛋白質(zhì)和核酸、聚合物、非結(jié)構(gòu)性物質(zhì)(Nonstructurable materials,UVCBs)。該網(wǎng)站的最新數(shù)據(jù)為：已在 CA登錄的化學(xué)物質(zhì)為 3000萬種(2006年 9月 3日為 29 861 721種)。

由此可見,確立化學(xué)物質(zhì)一詞為科技術(shù)語不是筆者的主觀臆想,而是客觀需要使然。

二 什么是化學(xué)物質(zhì)?

筆者認(rèn)為,某物質(zhì)是不是化學(xué)物質(zhì)可從宏觀和微觀兩個(gè)角度界定。宏觀地看,化學(xué)物質(zhì)是構(gòu)成固體、液體、氣體 (包括等離子體、星際云等等)的物質(zhì);微觀地看,化學(xué)物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元是原子,包括單一的原子核、形式各異的原子核與電子構(gòu)成的可泛稱為“分子”的物質(zhì)體系,以及具有一定組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的“超分子”。這里的“分子”是一個(gè)廣義的概念,是指物質(zhì)的一個(gè)層次,不特指經(jīng)典定義的“分子”,即一定數(shù)量的原子通過化學(xué)鍵結(jié)合形成的保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒;“超分子”則是具有一定組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分子以“非化學(xué)鍵”(即分子間力)結(jié)合形成的微觀實(shí)體。徐光憲提出了“泛分子化學(xué)”的概念[3],其“泛分子”的各層次——原子、分子片、結(jié)構(gòu)單元、分子、高分子、原子分子團(tuán)簇、原子分子的激發(fā)態(tài)、過渡態(tài)、吸附態(tài)、超分子、生物大分子、分子和原子的各種不同維數(shù)、不同尺度和不同復(fù)雜程度的聚集態(tài)和組裝態(tài),直到分子材料、分子器件和分子機(jī)器——都屬于化學(xué)物質(zhì)。

化學(xué)物質(zhì)的如上定義可將物質(zhì)的其他存在形式排除在外,如中子星、黑洞、核聚集體①以及諸如光子、電子、中子、夸克等亞原子微粒及其聚集體等所有不以原子為基本結(jié)構(gòu)單元的怪異物質(zhì),以及電磁場、引力場等物質(zhì)形態(tài),所有這些不屬于化學(xué)物質(zhì)的物質(zhì)可總稱為“非化學(xué)物質(zhì)”。

化學(xué)物質(zhì)的組成大多是固定的,可用“化學(xué)式”表明其組成,如 Al、H2、H2O、NaCl、Na+、、Cl-、、FeSO4·7H2O、

CH4·nH2O、Al13、Cd5.7Yb、[K(C12H24O6)]+SCN-La @C73……但有的化學(xué)物質(zhì)的組成可在一定范圍內(nèi)變動(dòng),如某些固體的原子比并不完全固定不變,如Fe1-dO、Zn1+dS、UO2+d等,d值在一定范圍內(nèi)可變,稱“非整比化合物”②。礦物常因進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的摻雜原子的存在具有極其復(fù)雜多樣的組成,如某種電氣石的組成為 Li1+3xAl4-x(BSi3)O10(OH, F)8[x=0～0.33](式中括號內(nèi)為可互換的組成)。實(shí)際晶體更有“缺陷”存在而不具有理想化學(xué)式,又如大多數(shù)高聚物的分子盡管結(jié)構(gòu)單元相同卻聚合度不同。

三 化學(xué)物質(zhì)這個(gè)詞

化學(xué)物質(zhì)的英文對應(yīng)詞為 chemical substance,有時(shí)縮寫為 chemicals。應(yīng)當(dāng)指出,后者有狹義,即“化學(xué)品”“化工產(chǎn)品”等,“化學(xué)物質(zhì)”是它的廣義。廣義的 chemicals包括所有自然存在的化學(xué)物質(zhì),如水,不一定指人工制造的“化學(xué)品”。美國曾有一次問卷調(diào)查,問什么是“chemicals”,被調(diào)查者無一人認(rèn)為“水”是化學(xué)物質(zhì),這被認(rèn)為是公眾的科學(xué)素質(zhì)低下的表現(xiàn),筆者倒以為,這是由于跟中國一樣,在美國的中小學(xué)教科書里沒有討論過什么是“化學(xué)物質(zhì)”之故。

民間有一種普遍的誤會(huì)：人工合成的化學(xué)物質(zhì)都有害健康;天然化學(xué)物質(zhì)才是有益健康的,其實(shí)不然。例如,罌粟堿等毒品是天然化學(xué)物質(zhì);而如今添加在食物中的薄荷醇多為人工合成的,跟天然薄荷草的提煉物并無二致。如果教科書里有了“化學(xué)物質(zhì)”一詞,可能諸如“本產(chǎn)品不含任何化學(xué)物質(zhì)”之類的廣告詞就不會(huì)滿天飛了。

至今,中國的通用詞典、字典,如《新華字典》《現(xiàn)代漢語詞典》《辭海》《辭源》等中均無“化學(xué)物質(zhì)”這一詞組,專用詞典如《化學(xué)詞典》《化學(xué)化工詞典》等也沒有這個(gè)術(shù)語,筆者建議將“化學(xué)物質(zhì)”這一術(shù)語編入詞典。中國化學(xué)教材也未討論過“化學(xué)物質(zhì)”一詞,筆者建議它們給出這一術(shù)語。在中國的英漢詞典里只將 chemicals譯為其狹義詞“化學(xué)品”,建議補(bǔ)充其廣義詞“化學(xué)物質(zhì)”。

注釋

①例如“中子星”,又如 http：//www.aip.org/pnu/2006/ split/762-2.html和 http：//www.aip.org/png/2006/246. htm報(bào)道的鈹核和氦核及中子的聚集體。

②也稱為“非計(jì)量化合物”。其實(shí),非整比仍是一種“計(jì)量”,可見“非計(jì)量化合物”不是一個(gè)好詞。

[1][EB/OL].[2009-10-10]http：//encyclopedia.thefreedictionary.com/Chemical+substance.

[2][EB/OL].[2009-10-10]http：//www.cas.org/cgibin/regreport.pl.

[3]徐光憲.21世紀(jì)的化學(xué)是研究泛分子的科學(xué) [J].中國科學(xué)基金,2002,16(2)：70-76.

Chemical Substance Is a Necessary Ter m

WU Guoqing

The p ap e r g ives samp les of the use of chem ica l subs tance,and d iscusses the necess ity of defining the te rm.Chem ica l subs tance is the entity of a tom s and the ir agg rega tes,i.e.nuc leus-e lec tron-sys tem s in m ic rosca le to build the ob jec t occup ying sp ace,i.e.gas,liquid and solid in m ac rosca le.The author sugges ts the te rm be added in d ic tiona ries and textbooks.

chem ica l subs tance,a tom,m olecule,nuc leus-e lec tron sys tem

N04;H083;TQ0

A

1673-8578(2010)01-0055-03

2006-09-06

2009-10-12

吳國慶(1937—),男,浙江瑞安人,北京師范大學(xué)教授,長期從事本科和研究生化學(xué)原理課程教學(xué)和固體化學(xué)研究。通信方式：guoqing.wu@gmail.com。