吳國慶

(北京師范大學化學學院,北京 100875)

“化學物質”是一個必要的術語

吳國慶

(北京師范大學化學學院,北京 100875)

例舉化學物質一詞的使用情況,討論界定化學物質一詞的必要性,提出：化學物質是以原子及其聚集體(核 -電子體系)為微觀實體的,構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物質為一詞條,建議教學中討論化學物質的概念。

化學物質,原子,分子,核 -電子體系

筆者曾建議將“化學物質”定為一條術語,有人說,物質就是物質,加上一個修飾詞“化學”沒有必要。對此,筆者仍然認為,化學物質是一個必要的術語。

一 文獻中出現的“化學物質”

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

(1)國家環(huán)境保護總局在 2003年 9月 1日發(fā)布第二號令,題為《新化學物質環(huán)境管理辦法》,該官方組織還公布了一份《中國現有化學物質名錄》,名錄稱：化學物質是指任何有特定分子標識的有機物質或無機物質,包括：①整體或部分地由化學反應的結果產生的物質或者天然存在物質的任何化合物;②任何元素或非化合的原子團?；瘜W物質包括元素、化合物(含其中的添加劑及雜質)、副產物、反應中間體、聚合物,但不包括混合物、制品(劑)和物品。

(2)I

UPAC(國際純粹與應用化學聯合會)的Com pendium of Chem ical Ter m inology2nd Edition (1997)對化學物質的定義為：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：化學物質——具有一定組成的物質,最好以組成它的(化學)實體(分子、化學式單位、原子)來描述。物理性質如密度、折射率、電導率、熔點等 (也可)描述化學物質。

(3)諸多網絡詞典中也可見化學物質一詞,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：化學物質是任何具有一定化學組成的物料,無論來自何源……典型的化學物質……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?；瘜W物質的概念是在 18世紀由化學家普羅斯特建立的……

(4)美國化學會網站上有一個化學物質總數的資源[2],動態(tài)地發(fā)布在 CA上登錄的化學物質的總數。明確地使用了 chemical substance一詞,該網站自我介紹如下：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：(本網站是)世界最大、最流行的化學物質信息數據庫,有2900萬余種有機和無機物質以及 5700萬余 (反應)序列。該數據庫收集的物質包括：有機化合物、無機化合物、金屬、合金、礦物、配合物、有機金屬化合物、元素(即單質)、同位素、核微粒 (Nuclear Particles)、蛋白質和核酸、聚合物、非結構性物質(Nonstructurable materials,UVCBs)。該網站的最新數據為：已在 CA登錄的化學物質為 3000萬種(2006年 9月 3日為 29 861 721種)。

由此可見,確立化學物質一詞為科技術語不是筆者的主觀臆想,而是客觀需要使然。

二 什么是化學物質?

筆者認為,某物質是不是化學物質可從宏觀和微觀兩個角度界定。宏觀地看,化學物質是構成固體、液體、氣體 (包括等離子體、星際云等等)的物質;微觀地看,化學物質的基本結構單元是原子,包括單一的原子核、形式各異的原子核與電子構成的可泛稱為“分子”的物質體系,以及具有一定組成、結構和性質的“超分子”。這里的“分子”是一個廣義的概念,是指物質的一個層次,不特指經典定義的“分子”,即一定數量的原子通過化學鍵結合形成的保持物質化學性質的最小微粒;“超分子”則是具有一定組成、結構和性質的分子以“非化學鍵”(即分子間力)結合形成的微觀實體。徐光憲提出了“泛分子化學”的概念[3],其“泛分子”的各層次——原子、分子片、結構單元、分子、高分子、原子分子團簇、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、不同尺度和不同復雜程度的聚集態(tài)和組裝態(tài),直到分子材料、分子器件和分子機器——都屬于化學物質。

化學物質的如上定義可將物質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構單元的怪異物質,以及電磁場、引力場等物質形態(tài),所有這些不屬于化學物質的物質可總稱為“非化學物質”。

化學物質的組成大多是固定的,可用“化學式”表明其組成,如 Al、H2、H2O、NaCl、Na+、、Cl-、、FeSO4·7H2O、

CH4·nH2O、Al13、Cd5.7Yb、[K(C12H24O6)]+SCN-La @C73……但有的化學物質的組成可在一定范圍內變動,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值在一定范圍內可變,稱“非整比化合物”②。礦物常因進入晶體結構內部的摻雜原子的存在具有極其復雜多樣的組成,如某種電氣石的組成為 Li1+3xAl4-x(BSi3)O10(OH, F)8[x=0～0.33](式中括號內為可互換的組成)。實際晶體更有“缺陷”存在而不具有理想化學式,又如大多數高聚物的分子盡管結構單元相同卻聚合度不同。

三 化學物質這個詞

化學物質的英文對應詞為 chemical substance,有時縮寫為 chemicals。應當指出,后者有狹義,即“化學品”“化工產品”等,“化學物質”是它的廣義。廣義的 chemicals包括所有自然存在的化學物質,如水,不一定指人工制造的“化學品”。美國曾有一次問卷調查,問什么是“chemicals”,被調查者無一人認為“水”是化學物質,這被認為是公眾的科學素質低下的表現,筆者倒以為,這是由于跟中國一樣,在美國的中小學教科書里沒有討論過什么是“化學物質”之故。

民間有一種普遍的誤會：人工合成的化學物質都有害健康;天然化學物質才是有益健康的,其實不然。例如,罌粟堿等毒品是天然化學物質;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“化學物質”一詞,可能諸如“本產品不含任何化學物質”之類的廣告詞就不會滿天飛了。

至今,中國的通用詞典、字典,如《新華字典》《現代漢語詞典》《辭?！贰掇o源》等中均無“化學物質”這一詞組,專用詞典如《化學詞典》《化學化工詞典》等也沒有這個術語,筆者建議將“化學物質”這一術語編入詞典。中國化學教材也未討論過“化學物質”一詞,筆者建議它們給出這一術語。在中國的英漢詞典里只將 chemicals譯為其狹義詞“化學品”,建議補充其廣義詞“化學物質”。

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報道的鈹核和氦核及中子的聚集體。

②也稱為“非計量化合物”。其實,非整比仍是一種“計量”,可見“非計量化合物”不是一個好詞。

[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世紀的化學是研究泛分子的科學 [J].中國科學基金,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,北京師范大學教授,長期從事本科和研究生化學原理課程教學和固體化學研究。通信方式：guoqing.wu@gmail.com。