化学中的分类方法
化学先生 / 2019-08-09
所谓分类就是一种根据事物之间的共同点和差异点，把研究对象区分为不同种属的逻辑方法。用比较方法确定了事物之间的共同点与差异点，再根据它们的共同点将事物归并为较大的类。根据差异点将事物划分成较小的类，以此将事物划分成具有从属关系的不同等级的系统，这就是分类。可见，分类是以比较为基础的。
在化学研究中，对大量的科学材料进行分类，必须以事物质的差别、事物矛盾的特殊性作为客观依据。凡是归为同一类的化学物质或反应，它们必须在质上有共性，必须具有共同的矛盾特殊性，必须存在着本质的联系。化学分类还必须以研究对象本身的某种属性或联系作为标准。因为化学所研究的化学物质客观对象本身有多方面的属性，这些对象之间又有着多方面的联系，所以分类也有多种不同的标准。
在化学研究中进行分类，有一个从现象分类到本质分类的过程。现象分类只以事物的外部标志或外在联系为依据。本质分类则要求把事物的本质特征或内部联系作为分类的标准。现象分类不能反映事物的本质，它有可能把本质上不同的事物归为一类。例如，氯、溴、碘等在结构与性质方面应属同类元素，但若从物态上进行现象分类，则它们会被分别归到气体、液体和固体这些不同的类别之中。因此，对于化学研究来说，最重要的是必须根据事物的本质特征，根据其内部联系来进行分类。化学史证明，化学的发展经历了从现象分类到本质分类的发展过程。化学元素的分类，从古代的“四元素说”、“五行说”直到波义耳的“元素说”，都是进行现象分类的结果。19世纪门捷列夫等人从元素的性质与原子量的关系上进行分类，从而开始了对化学元素的本质分类，但这也还只能算作初级本质分类。直到1913年，莫斯菜发现元素分类的内在根据不在于原子量，而在于原子内部的核电荷数，这才使元素分类上升到更深刻的本质分类。
化学分类方法须遵循一般分类的基本原则。
第一，相称性原则。即分类必须相应相称。由分类所得的各子项之和与被划分的母项必须相等。这可以避免分类过宽或分类过窄的逻辑错误。例如，化学中的酸就可以分为含氧酸和无氧酸两大类。18世纪，拉瓦锡把酸都归为含氧的一类物质，出现了分类过窄的错误，使HCl、H2S和HCN等许多无氧酸被排挤出酸类之外，这就造成分类的子项之和小于母项的错误。
第二，同一性原则。分类标准必须统一。它要求任何一种分类方法都必须根据同一个标准，以防止分类的重叠。在化学分类中，则应力求选择一种合适的本质分类标准，然后在整个分类过程中始终坚持，不能任意更换。
第三，层次性原则。分类必须逐级进行。分类必须根据自然界事物之间固有的层次关系逐级进行，不能越级任意划分。例如，对化学物质的分类，如果分为元素、酸、碱、盐、有机物…就显得非常混乱，犯了越级划分的逻辑错误。若按层次性原则，就应当先把物质分为单质与化合物，然后在化合物中再分无机物与有机物，最后再对无机物与有机物按一定层次逐级划分类别。
化学分类必须遵守上述三个原则，其中尤以分类的同一性原则最为重要。因为只有坚持分类标准的同一性，才能保证不违背分类的相称性原则，进而做到分类的层次性。
自然界的事物既有差别又相互联系。有差别是分类的根据，而联系又使人们不能把它们截然分开，因此，分类方法具有相对性。
20世纪末，中国著名化学家徐光宪教授，致力于探索新的分子分类方法，即“多维”分类法。1982年，在中日美三国金属有机化学研讨会上，他提出了分子的（nxcπ）四维分类法及有关的七条结构规则。①在这种分类方法中，他引入了分子片概念。分子片是处于原子和分子之间的一个中间层次的概念。例如无机化学中的硫酸根（SO42-）、碳酸根（CO32-）等，有机化学中的功能团等。每个分子片都由中心原子和配位体组成。运用这种分子的四维分类方法，就可以把数以百万计的各种有机和无机分子看作是各由若干分子片所组成的体系。（nxcπ）四维分类法把所有分子分为：①单片分子；②双片分子：③多片分子（含链式、环式、多环式和原子簇化合物）；④复合分子（可看作是由链、环、簇的各种组合而成的复杂原子）。这些分子片又可以按它的价电子数的多少分为25类，而同一类分子片中还可以根据其中心原子所属的周期不同再分类。这样，分子片用二维分类法及结构规则，不仅能够把所有的分子进行分类，同时还可以由分子式估算分子的结构类型，预见新的原子簇化合物和金属有机化合物，并探讨它们的反应性能等。
21世纪以来，还有人试图从分类学的角度，列出有机化合物的“周期表”。这些分类学的新探索都很有启发意义。
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