物质之间是如何进行反应的?构成物质的组分之间是如何相互作用的?为什么有些组分间特别容易结合?对这些问题的思考导致了化学亲和力概念的出现。亲和力理论几乎是联结全部化学的纽带,化学亲和力概念的诞生与发展过程也是化学思想不断发展与完善的过程。
在古希腊,恩培多克勒最早用“爱与憎”解释物质的化合及分解:原子相吸产生爱,相斥产生恨;相似物质之间有结合倾向,相异物质之间有分离倾向。亚里士多德认为,恩培多克勒所说的两种力——爱与憎(吸引与排斥),是一种力的两个不同方面。这些思想其实就是化学亲和力思想的萌芽。
马格努斯
13世纪,德国哲学家、炼金大师马格努斯在谈到相互化合的各部分间有一种力时,用“Affinity”(本意是姻亲关系)一词来表示“亲和力”,意即性质相似的物质有姻亲关系。他在《论矿物》中写道:“硫能使银变黑:一般说来,金属能燃烧就是由于硫对它们具有亲和性。”这其中包含了亲和力是化学变化原因的思想。
17世纪的德国化学家格劳伯一直在忙于制备各种酸、碱和盐,并进行各种类型的置换反应。大量的物质转化的实验室工作让他产生归纳和解释的动力。他常问自己:为什么构成物质的各个元素会聚集在一起?为什么这些物质互相之间能够进行转化?为什么这些转化不是随机的,而有一定的规律?他感到在复杂的物质中一定有一种能使物质的各个部分聚集在一起的力,他想用这个力来解释酸、碱和盐的置换反应。在他的实验论文中,他用化学亲和力思想解释了卤砂同氧化锌加热的反应。
另一位17世纪的化学家玻意耳也用亲和力解释化合物各组分之间的结合和分离的原因:“倘若化合物中二元素成分之相互亲和力小于其中一成分与第四种物质之亲和力,此化合物即分解另生成第五种物质。”
1718年,法国化学家日夫鲁瓦公布了第一张亲和力表。在这张表中,他试图比较各种不同的酸和碱的亲和力。半个世纪以后,瑞典化学家贝格曼给日夫鲁瓦的亲和力表注明了反应条件,并增加了一些内容,使其更加完善。
日夫鲁瓦亲和力表
贝格曼广泛地研究了酸和碱在它们的盐中相互置换能力的大小。他认为亲和力最大的物质能够把所有亲和力较小的物质从它们的化合物中置换出来。亲和力小的物质不能把亲和力大的物质从一种盐中置换出来。他用该理论解释了许多化学反应。例如,将苛性重土[Ba(OH) 2 ]加入到酒石矾(K 2 SO 4 )中,就生成了重晶石(BaSO 4 ),他解释该反应之所以发生,是因为硫酸对钡比对钾有更强的亲和力。他还用同样的方法得出了许多其他酸、碱化合物的相对亲和力。1775年,贝格曼的《论选择性吸引》一书出版。书中有一些表,其中元素按参与反应时与其他元素化合的能力大小排列而成,这种能力也被认为是元素的亲合性。这些表成为参考标准,一直用到19世纪。
贝格曼
贝格曼所研究的化学亲和力问题具有重要的意义。他认为任何化学变化之所以发生,除受到参加反应各物质的量、溶解性和挥发度等因素影响外,最重要的决定因素是参与变化的各个物质元素之间的化学亲和力。亲和力源于互相作用的微粒之间的吸引力。对这种吸引力的思考是化学键概念形成的前奏。