逍遥学能 2017-09-14 16:58
1..化学的来源:有两个，
首先来源于传统技艺，也就是人类利用化学手段来提高劳动技能、改善物质生活条件开始(远古时代，利用火100多万年，温暖、光明、熟食、武器到陶器、金属、炼金术与炼丹术)
第二个追溯到古希腊的哲学家们 如影响力最大的Aristotle和柏拉图Platon, 帕拉采尔苏斯的医学化学家们的“盐、硫、汞三要素”学说，亚里士多德“四元素说”：提出全部自然界由四元素说组成，认为世界万物都是由“水、土、火、空气”组成，如树枝的燃烧 突出了元素的基本属性：冷、热、干、湿，相邻属性 可以两两组合，对立面无法成对共存，每一种元素具有两个相关的属性。(插图)此概念及其相关推理持续1000年以上，为炼金家们提供了理论基础，影响了整个中世纪。
2..近代化学的孕育与创立
15世纪近代，欧洲工业革命的胜利，近代自然科学革命到来，17世纪，随着理论与实验的统一，古希腊人元素观点得到进一步的发展英国科学家玻意耳(1627-1691)(Robert Boyle)用机械论方法研究化学，提出化学元素概念，他认为元素是具有确定的、实在的、可察觉到的实物，它们应该是用一般化学方法不能再分为某些简单实体的实物。但当时全盘接受其实现只有牛顿。玻意耳为近代化学的奠基人之一这是因为他在化学学科和化学理论的发展上作出过重大贡献，他是第一位阐述元素本性的科学家。他提出最重要的理论是化学元素概念。古希腊的亚里士多德早就提出四元素说。帕拉采尔苏斯则提出三要素说。玻意耳认为他们都没有涉及问题的本质，他认为元素是具有确定的、实在的、可察觉到的实物，它们应该是用一般化学方法不能再分为某些简单实体的实物。玻意耳第一次为化学元素下了明确的定义，使化学发展有了新的起点。玻意耳是第一位把各种天然植物的汁液用作指示剂的化学家。他也是第一位给酸和碱下定义的化学家，他指出能将蓝色果汁变成紫红色的物质都是酸;颜色变化与此相反者则是碱。与此同时，他还研究很多检验方法 ，例如检验铜盐、鉴定银的存在等。玻意耳还研究了磷和磷酸的性质。
玻意耳在物理学方面也有成就，研究得最多的对象是气体，其研究成果以发现气体的弹性(即可压缩性)最为有名。玻意耳著有《怀疑派化学家》、《关于颜色的实验和考察》、《天然矿泉水实验室简编》、《空气发光》等。
18世纪初(1703年)，德国的哈雷大学教授施塔尔提出 燃素学说：燃素充塞于天地之间。物质燃烧是因为其含有燃素，不含燃素的物质不能燃烧，一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物体吸收燃素和释放燃素的过程，如硫黄燃烧时有火焰，说明燃素逸出，硫黄就变成硫酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮，又会吸收燃素，重新变成硫黄。煤和木柴等物质在加热时并不能自动地释放出燃素，而必须由空气将燃素从这些物质中吸取出来，所以这些物质在燃烧时必须有空气存在，燃素还能由一种物体转移到另外一种物体。当时燃素说可以解释许多冶金过程中的化学反应，解释了金属溶解于酸是由于酸夺取了金属中的燃素;金属置换反应是由于燃素从一种金属转移到另一种金属的结果。但是受最大的责难是金属煅烧后增重的事实。
燃素学说和施塔尔
燃烧现象是自然界发生的最重要的变化之一，因此人们，特别是化学家历来都很重视物体在火中会发生什么变化。对火的观察所得到的最明显的现象是有些物质在燃烧时能产生火焰，有机物质燃烧以后留下了少量灰烬，其重量远比原来的有机物轻，这似乎说明在燃烧时是损耗物质的。于是，化学家开始猜想，在燃烧时是否有某种易燃的元素逃逸了。虽然，与此同时冶金化学家发现了一个与上述现象相反的事实，即金属在加热时变成了较重的粉末——金属灰。但是他们只埋首于实际工作，对这样的理论问题并不感兴趣，也不去深究。
十八世纪初，比较全面地研究燃烧现象的化学家，当推施塔尔。他的老师德国化学家贝歇尔在1669年写的《土质物理》一书中论述了燃烧作用。贝歇尔继承了帕拉塞斯的“三元素说”(认为物质是由盐、硫、汞三种元素按不同比例构成的)，他指出，物质之所以千差万别，是由于构成它们的“土”各不相同。他把土分成三类：“油状土”、“玻璃状土”、“流质土”。玻璃状土相当于三元素说中的盐，能使物质具有一定的形态;流质土相当于汞，能使物质致密而具有金属光泽;油状土相当于硫，能使物质易于燃烧。他认为燃烧是分解作用，不能分解的物质是不会燃烧的。虽然贝歇尔并未提出“燃素”这一概念，但是他认为物质燃烧时放出“油状土”，因此，后人认为他是与施塔尔共同创立“燃素学说”的化学家。
贝歇尔的学生施塔尔是一位医生兼化学家。于1660年10月21日生于德国的安斯巴赫，1734年5月4日在柏林逝世。施塔尔于1684年获耶拿大学医学士学位，1687年担任萨克斯-魏马公爵的医生，1694年任哈雷大学医学和化学教授，1716年任柏林普鲁士王的御医。
和贝歇尔的观点一样，施塔尔也认为在物质燃烧时有易燃元素逸出，但施塔尔把这种易燃元素叫做“燃素”，而不称“油状土”。他认为物质燃烧后，放出燃素，燃素随即在空气中消失，所以空气是带走燃素的必需媒介物，燃素是离不开空气的。
燃素学说认为，燃素充塞于天地之间。植物能从空气中吸收燃素，动物又从植物中获得燃素，所以动植物中都含有大量燃素。这一学说还认为，一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物体吸收燃素和释放燃素的过程。例如金属燃烧时，便有燃素逸出，金属就变成了金属灰，可见金属比金属灰含有更为复杂的成分。如果金属灰与燃素重新结合，就会再变成金属。油、蜡、木炭、烟炱都是从植物中来的的，植物具有从空气中吸收燃素的功能，因此木炭等都是富含燃素的物质。如果将木炭与金属灰放在一起加热，金属灰就可以吸收木炭放出的燃素，于是金属灰就重新变成金属。这样，燃素学说就可以解释许多冶金过程中的化学反应。硫黄燃烧时有火焰，说明燃素逸出，硫黄就变成硫酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮，又会吸收燃素，重新变成硫黄。
燃素学说还认为，煤和木柴等物质在加热时并不能自动地释放出燃素，而必须由空气将燃素从这些物质中吸取出来，所以这些物质在燃烧时必须有空气存在。燃素还能由一种物体转移到另外一种物体，燃素学说利用这一性质解释了金属溶解于酸是由于酸夺取了金属中的燃素;金属置换反应是由于燃素从一种金属转移到另一种金属的结果。
尽管燃素学说是错误的，“燃素”也是不存在的，尽管施塔尔对氧化还原反应(燃烧现象)作出的解释与现代的观点恰好完全相反，凡我们现在认为是与氧结合的反应(氧化反应)，施塔尔都认为是燃素被分离出来的反应。但是，施塔尔的观点与现代化学理论却存在着一个共同点，即化学反应发生时都有某种东西从一种物质转移到另外一种物质，施塔尔认为是燃素从一种物质向另一种物质转移;而现代价键理论则认为氧化还原反应中发生了电子的转移。燃素学说利用这种转移的概念解释了大量的化学现象和反应，把大量的化学事实统一在一个概念之下，这在一定程度上促进了化学的发展。在燃素学说流行的长达一百年间，化学家为了解释各种现象，积累了相当丰富的感性材料，这些都是化学史宝库中的珍贵资料，拉瓦锡和以后的化学家在一定程度上利用了燃素学说信奉者所做过的实验(包括普利斯特里和舍勒制取氧气的实验)，推翻了燃素学说，建立了正确的燃烧理论。
毫无疑问，我们应该指出燃素学说的错误和“燃素”是不存在的，但是对于它起过的历史作用，也须加以适当肯定
18世纪中叶拉 瓦 锡(Antoine-Laurent Lavoisier 1743-1794)法国化学家、现代化学创始人用实验和理论多方面证明燃素说是错误的，并建立氧化说去代替错误的燃素说。
1743年8月26日生于巴黎律师之家，自小受良好的教育，父亲希望他长大成为一名律师，1763年得法学学土学位，并取得开业律师证书。1764年21岁时，弃法从理，先从事地质学研究，后在老师建议下，改学化学，成绩卓著。1768年以研究石膏性质而被巴黎科学院选为候补院士。1778年任国家火药局长并升为教授，科学院院士。1796年因一度担任征税官而被革命法庭判处死刑送上断头台。拉瓦锡是近代化学奠基人之一，在化学上主要的贡献是：，他的主要贡献是将许多实验结果，加以综合，使之成为完整的学说。通过实验，他推翻了物质不能互变的学说，并进一步证明了物质不灭定律的正确性。他发现磷、硫在燃烧时，其重量的增加是由于同空气的结合所产生的。他发现空气中有1/5的物质可以助燃，后来这种物质定名为“氧”。这一发现推翻了当时占统治地位的“燃素”学说。1783年6月他宣告“水是氢和氧化合的产物”，他开创了定量的有机分析。
用实验和理论多方面证明燃素说是错误的，并建立氧化说去代替错误的燃素说。1774年10月，当普里斯特列来巴黎向拉瓦锡介绍氧化汞加热后得到“脱燃素空气
(氧气)”后，拉瓦锡便设计一个划时代的实验，证明燃烧并非物质放出燃素，而是和空气中氧气化合。1777年他向巴黎科学院提出《燃烧概论》的论文，阐明：(1)只有当氧气存在时，物质才能燃烧。(2)空气是由氧气和氮气等气体组成的混合物。(3)物质燃烧是物质和和氧气化合，故物质燃烧后重量增加，增加的重量等于吸收空气中氧的重量。(4)物质燃烧是剧烈氧化，从而放出光和热。(5)呼吸是缓慢的氧化作用。
证明水是化合物，推翻自古以来认为水是元素的错误观念。1783年拉瓦锡在巴黎
科学院进行著名的实验表演，将水通过来福枪铁管分解成氢和氧，证明水是由氢和氧
元隶组成的化合物。
用一系列实验证图化学反应前后的重量不变，从而确立物质不灭定律。他用糖发酵这一复杂的化学反应证明物质不灭，从而得到化学界的公认。支持并发展波义耳元素定义，开始对元素进行分类并对酸碱做了较科学的定义。拉瓦锡著作很多，代表作有《化学概要》、《物理学和化学的重量》等。在政治上，拉瓦锡不能说没有错误，特别是担任收税宫和后来拥有大量土地的情况下，有错误是不可避免的。然而，他在化学上的功绩并不因而磨灭。恩格斯给拉瓦锡以很高的评价，曾指出：拉瓦锡的学说，使过去燃素说形式上倒立的全部化学正立过来，从此化学家能够按照物质的本来面貌进行科学研究，使化学蓬勃地发展起来。18世纪70年代，许多化学家都曾研究过空气的组成，普利斯特利是其中之一，他曾制得了氧气这种能帮助燃烧的新气体，可是仍然用“燃素”来解释这种气体助燃的原因。这激起了拉瓦锡的兴趣，他不认为是这样，于是把手头工作放下来，开始了燃烧的实验。
拉瓦锡在曲颈甑里放进一定量水银，曲颈甑口同玻璃罩内水银面上的空气相通。将甑放在火上焙烧，发现甑内水银面上生成红色鳞斑状的水银烧渣。过了12天后，烧渣不再增多，于是，停止加热。
这时候他发现甑内空气的数量减少了五分之一，而且甑里剩下的气体，同空气完全不同。他把一块燃烧的木片放进去，结果火立即熄灭了。他又把苍蝇放进去，结果苍蝇很快就死掉了。
五分之一的气体到哪儿去了?为了揭开这个谜，拉瓦锡把甑内水银烧渣收集起来加热，结果又得到水银和一种气体。经过测定，这种气体的体积，同加热水银时消失的空气体积相等，而且比一般空气更有利于燃烧。
实验证明，只有这种“火空气”能支持燃烧，金属在焙烧后变重，是“火空气”化合到物质中，而不是有什么“燃素”的缘故。 燃烧的木片怎么会熄灭?苍蝇怎么又会死?为了解答这些问题，拉瓦锡又做了个实验，他把麻雀放进玻璃罩下，里面是普通的空气，结果这只麻雀55分钟后就晕倒了。把麻雀从玻璃罩下取出来，过一会儿麻雀又苏醒过来了。然后他又把老鼠、其他鸟儿放进麻雀呆过的玻璃罩里，结果也都很快窒息。
4.原子和分子学说的论证19世纪，1807年，英国化学家道尔顿(J.Dalton)提出了原子论，其基本要点是：①元素是由非常微小的、看不见的、不可再分割的原子组成，原子既不能创造，也不能毁灭，也不能转变，所以在一切化学反应中都保持自己原有的性质;②同一种元素的原子的形状、质量之性质相同，而不同元素的原子的形状、质量及性质则各不相同，③原子的质量是元素最基本的特征;不同元素的原子以简单的数目比例相结合，形成化合物。④化合物的原子称为复杂原子，它的质量为所含各种元素原子质量之总和。同种化合物的复杂原子，其性质和质量也必然相同。道尔顿的原子论为近代科学原子论的创立构建了新的框架，是继拉瓦锡化学革命之后，化学发展史中又一座光辉灿烂的里程碑。它结束了元素说和原子说旷日持久的隔离状态，第一次把他们融合为一个统一的理论体系。
贝采里乌斯(Jons Jakob Berzelius 1779一1848)
琼斯.雅可比.贝采里乌斯1779年8月20日出生在瑞典南部的一个名为威菲松达的小乡村里。他在发展化学中作出了重要贡献，他接受并发展了道尔顿原子论，他以氧作标准测定了40多种元素的原子量，他第一次采用现代元素符号并公布了当时已知元素的原子量表，他发现和首次制取了硅、铣、硒等好儿种元素，他首先使用“有机化学”概念;他是“电化二元论”的提出者。他发现了“同分异构”现象并首先提出了“催化”概念。他的卓著成果，使他成为19世纪的一位赫赫有名的化学权威。
李比希生平
德国著名的化学家、化学教育家李比希(Justus von Liebig，1803-1873)李比希为奠定有机化学的基础作出了卓越贡献，主要有：研究成功简单而又精确的有机化合物分析法;通过雷酸银和苯甲酰基的研究，跟维勒一起证实了同分异构现象和提出了基因学说。1839年至1852年，李比希从纯粹有机化学转向应用有机化学，广泛地开展了化学与农业和生理学的关系的研究。发表的代表作有《化学在农业和生理学上的应用》。此外，李比希还创办了第一个化学学术定期期刊《化学年鉴》，延续至今，影响深远。
出身于一个经营药物、染料及化学试剂的小商人家庭。儿童时代，李比希随父亲制造过家庭药物和涂料，后来又当过药剂师的徒弟。少年时代的李比希对当时德国学校正规化、公式化一套的陈旧教育感到乏味，但却酷爱阅读化学书籍和动手做化学试验。1820年秋，李比希进入波恩大学，1821年随师转入艾尔兰根大学学习化学并于1822年获博士学位。学业有成后，李比希在黑森大公的公费资助下到巴黎深造，在法国著名化学家、物理学家盖·吕萨克的实验室工作，并结识了德国科学界泰斗洪堡。经洪堡的推荐，1824 年，李比希被任命为德国吉森大学化学教授，时年仅21岁。李比希在吉森度过了一生中最为辉煌的20多年，直到1852年才受聘转到慕尼黑大学。图 04
1824年至1829年在古森大学的几年里，李比希致力于化学教育方法的改革、发展和完善，创建了化学教学实验室。它是现代实验组织和教育相结合的开端，也是德国科学和工业振兴的一个坚实而又光辉的起点。1829年至1839年，
创立高分子化学的施陶丁格
Hermann Staudinger 1881一1965
棉、麻、丝、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，从某种意义上来说，甚至连人本身也是一个复杂的高分子体系。在过去漫长的岁月中，人们虽然天天与天然高分子物质打交道，对它们的本性却一无所知。现在我们已认识什么是高分子，并建立了颇具规模的高分子合成工业，生产出五光十色的塑料、美观耐用的合成纤维、性能优异的合成橡胶，致使高分子合成材料与金属材料、无机非金属材料并列构成材料世界的三大支柱。面对这一辉煌成就，我们不能不缅怀高分子科学的奠基人、德国化学家施陶丁格。
论文发表的背景
什么是高分子呢?它是由许多结构相同的单体聚合而成的，分子量往往是几万、儿十万。结构的形状也很特别，如果说普通分子象个小球，那未高分子由于单体彼此连接成长链，就象一根有50米长的麻绳。有些高分子长链之间又有短链相结而成网状。又由于大分子与大分子之间存在引力，这些长链不但各自卷曲而且相互缠绕，形成了既有一定强度、又有不同程度弹性的固体。固为分子大，长链一头受热时，另一头还不热，故熔化前有个软化过程，这就使它具有良好的可塑性，正是这种内在结构，使它具有包括电绝缘在内的许多特性，成为新型的优质材料。人们对它们的组成、结构的认识和合成方法的掌握经历了一个实践——认识——实践的曲折过程。
1812年，化学家在用酸水解木屑、树皮、淀粉等植物的实验中得到了葡萄糖，证明淀粉、纤维素都由葡萄糖组成。1826年，法拉第通过元素分析发现橡胶的单体分子是C5H8，后来人们测出C5H8的结构是异戊二烯。就这样，人们逐步了解了构成某些天然高分子化合物的单体。
1839年，有个名叫古德意尔的美国人，偶然发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。这一发现的推广应用促进了天然橡胶工业的建立。天然橡胶这一处理方法，在化学上叫作高分子的化学改性，在工业上叫作天然橡胶的硫化处理。
进一步试验，化学家们将纤维素进行化学改性获得了第一种人造塑料——赛璐珞和人造丝。1889年法国建成了最早的人造丝工厂，1900年英国建成了以木浆为原料的粘胶纤维工厂，天然高分子的化学改性，大大开阔了人们的视野。1907年，美国化学家在研究苯酚和甲醛的反应中制得了最早的合成塑料——酚醛树脂，俗名电木。1909年德国化学家以热引发聚合异戊二烯获得成功。在这一实验启发下，德国化学家采用与异戊二烯结构相近的二甲基丁二烯为原料，在金属钠的催化下，合成了甲基橡胶，开创了合成橡胶的工业生产。
上述对高分子化合物的单体分析，天然高分子的化学改住的实践和在合成塑料、合成橡胶方面的探索，使人们深切地感到必须弄清高分子化合物的组成、结构及合成方法。对于这个基础理论问题人们所知甚少，这一理论发展的缓慢与高分子本身的复杂特性有关。化学家们一直搞不清它们的分子量究竟是多少，它为什么难于透过半透膜而有点象胶体，它为什么没有固定的熔点和沸点，不易形成结晶?这些独特的性质以当时流行的化学观来看是很难理解的。
早在1861年，胶体化学的奠基人，英国化学家格雷阿姆曾将高分子与胶体进行比较，认为高分于是由一些小的结晶分子所形成。并从高分子溶液具有胶体性质着眼，提出了高分子的胶体理论。这理论在一定程度上解释了某些高分子的特性，得到许多化学家的支持。尽管也有化学家提出了不同看法，但均未引起注意。我们将支持格雷阿姆的高分子胶体理论的称为胶体论者。他们拿胶体化学的理论来套高分子物质，认为纤维素是葡萄糖的缔合体。所谓缔合即小分子的物理集合。他们还因当时无法测出高分子的未端基团，而提出它们是环状化合物。在当时只有德国有机化学家施陶丁格等少数儿个人不同意胶体论者的上述看法。施陶丁格发表了“关于聚合反应”的论文，他从研究甲醛和丙二烯的聚合反应出发，认为聚合不同于缔合，它是分子靠正常的化学键结合起来。天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。这篇论文的发表;就象在一潭平静的湖水中扔进一块石头，引起了一场激烈的论战。
一场激烈而又严肃的学术争论
1922年，施陶丁格进而提出了高分子是由长链大分子构成的观点，动摇了传统的胶体理论的基础。胶体论者坚持认为，天然橡胶是通过部分价键缔合起来的，这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们自信地预言：橡胶加氢将会破坏这种缔合，得到的产物将是一种低沸点的低分子烷烃，针列这一点，施陶丁格研究了天然橡胶的加氢过程，结果得到的是加氢橡胶而不是低分子烷烃，而且加氢橡胶在性质上与天然橡胶几乎没有什么区别。结论增强了他关于天然橡胶是由长链大分子构成的信念。随后他又将研究成果推广到多聚甲醛和聚苯乙烯，指出它们的结构同样是由共价键结合形成的长链大分子。
施陶丁格的观点继续遭到胶体论者的激烈反对，有的学者曾劝告说：“离开大分子这个概念吧!根本不可能有大分子那样的东西”但是施陶丁格没有退却;他更认真地开展有关课题的深入研究，坚信自己的理论是正确的。为此他先后在1924年及1926年召开的德国博物学及医学会议上， 1925年召开的德国化学会的会议上详细地介绍了自己的大分子理论，与胶体论者展开了面对面的辩论。
辩论主要围绕着两个问题：一是施陶了格认为测定高分子溶液的粘度可以换算出其分子量，分子量的多少就可以确定它是大分子还是小分子。胶体论者则认为粘度和分子量没有直接的联系，当时由于缺乏必要的实验证明，施陶丁格显得较被动，处于劣势。施陶丁格没有却步，而是通过反复的研究，终于在粘度和分子量之间建立了定量关系式，这就是著名的施陶了格方程。辩论的另一个问题是高分子结构中晶胞与其分子的关系。双方都使用X射线衍射法来观测纤维素，都发现单体(小分子)与晶胞大小很接近。对此双方的看法截然不同。胶体论者认为一个晶胞就是一个分子，晶胞通过晶格力相互缔合，形成高分子。施陶丁格认为晶胞大小与高分子本身大小无关，一个高分子可以穿过许多晶胞。对同一实验事实有不同解释，可见正确的解释与正确的实验同佯是重要的。
科学的裁判是实验事实。正当双方观点争执不下时， 1926年瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机，用它测量出蛋白质的分子量：证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。这一事实成为大分子理论的直接证据。
事实上，参加这场论战的科学家都是严肃认真和热烈友好的，他们为了追求科学的真理，都投入了填密的实验研究，都尊重客观的实验事实。当许多实验逐渐证明施陶丁格的理论更符合事实时，支持施陶了格的队伍也随之壮大，到1926年的化学会上除一人持保留态度外，大分子的概念已得到与会者的一致公认。
在大分子理论被接受的过程中，最使人感动的是原先大分子理论的两位主要反对者，晶胞学说的权威马克和迈那在1928年公开地承认了自己的错误，同时高度评价了施陶了格的出色工作和坚韧不拔的精神，并且还具体地帮助施陶丁格完善和发展了大分子理论。这就是真正的科学精神。
1932年，施陶丁格总结了自己的大分子理论，出版了划时代的巨著《高分子有机化台物》成为高分子科学诞生的标志。认清了高分子的面目，合成高分子的研究就有了明确的方向，从此新的高分子被大量合成，高分子合成工业获得了迅速的发展。为了表彰施陶丁格在建立高分子科学上的伟大贡献， 1953年他被授予诺贝尔化学奖。
倡导分子主物学的建立
1881年3月23日，海尔曼·施陶丁格出生在德国的弗尔姆斯。他父亲是新康德派的哲学家，所以他从小就受到各种新的哲学思想的熏陶，对新事物比较敏锐，在科学推理、思维中，能够不受传统观念的束缚，善于从复杂的事物中，理出头绪，发现关键之处。提出新的观点。在中学时，他曾对植物学发生浓厚的兴趣，所以中学毕业后，他考入哈勒大学学习植物学。这时有一位对科学发展颇有见地的朋友向他父母进言，最好先让施陶了格打下雄厚的化学基础后，再让他进入植物学的领域。这一中肯的建议被采纳了，借他父亲转到达姆一所大学任教的机会，施陶丁格也来到该城的工业大学改读化学。从此施陶丁格与化学给下不解之缘。1903年，他完成了关于不饱和化合物丙二酸酯的毕业论文，从大学毕业。接着又来到施特拉斯堡，拜著名的有机化学家梯尔为师继续深造。1907年，以他在实验中发现的高活性烯酮为题完成了博士论文，获得了博士学位。同年他被聘为卡尔斯鲁厄工业大学的副教授。5年后他被楚利希联邦工业大学聘任为化学教授。在这里他执教了14年，这期间的教学和研究使他熟悉了化学，特别是有机化学的各个领域和一些新的理论，为他顺利开展科学研究奠定了扎实的基础。也在这期间，他投入了上述关于高分子组成、结构的学术论战。1926年，他为了有更充裕的时间，进行更多的实验来验证他的大分子理论，他应聘来到布莱斯高的符来堡专心从事科学研究。在符来堡他度过了他的后半生，许多重要的科研成果都是在这里完成的。
施陶丁格在高分子科学研究中取得成功之后，他开始按照早年的设想，将研究的重点逐步转入植物学领域。事实上，他选择高分子课题时，就曾考虑到它与植物学的密切关系。在1926年他就预言大分子化合物在有生命的有机体中，特别是蛋白质之类化合物中起重要的作用。他顺理成章地将大分子的概念引人生物化学人和他的妻子、植物生理学家玛格达·福特合作研究大分子与植物生理。
要证明大分子同样存在于动、植物等有生命的生物体内，他们认为最好能找到除了粘度法之外的其它方法，证明大分子的存在和存在的形式。经过两年多的努力，他们利用电子显微镜等现代实验观测手段，终于用事实证明了生物体内存在着大分子。可惜的是这一项有重要意义的工作，囵希特勒法西斯的上台和第二次世界大战而被迫中断，施陶丁格所在的研究所毁于战火。第二次世界大战一结束，施陶丁格立即总结了他前一段关于生物有机物中大分子的研究。1947年出版了著作《大分子化学及生物学》。在这一著作中，它尝试地描绘了分子生物学的概貌，为分子生物学这一前沿学科的建立和发展奠定了基础。为了配合高分子科学的发展， 1947年起他主持编辑了《高分子化学》这一专业杂志。他晚年的兴趣主要在分子生物学的研究，由于年事已高，成旱不多，但是培养了许多高分子研究方面的人才，1965年9月8日，施陶丁格安然去世，享年84岁。
二十世纪的化学发展历程
化学是一门建立在实验基础上的科学，实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。进入20世纪以后，由于受到自然科学其他学科发展的影响，并广泛地应用了当代科学的理论、技术和方法，化学在认识物质的组成、结构、合成和测试等方面都有了长足的进展，而且在理论方面取得了许多重要成果。在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。近代物理的理论和技术、数学方法及计算机技术在化学中的应用，对现代化学的发展起了很大的推动作用。19世纪末，电子、X射现和放射性的发现为化学在20世纪的重大进展创造了条件。
在结构化学方面，由于电子的发现开始并确立的现代的有核原子模型，不仅丰富和深化了对元素周期表的认识，而且发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构，产生了量子化学。
从氢分子结构的研究开始，逐步揭示了化学键的本质，先后创立了价键理论、分子轨道理论和佩位场理论。化学反应理论也随着深入到微观境界。应用X射现作为研究物质结构的新分析手段，可以洞察物质的晶体化学结构。测定化学立体结构的衍射方法，有X射线衍射、电子衍射和中子衍射等方法。其中以X射线衍射法的应用所积累的精密分子立体结构信息最多。
研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等，与计算机联用后，积累大量物质结构与性能相关的资料，正由经验向理论发展。电子显微镜放大倍数不断提高，人们以可直接观察分子的结构。
经典的元素学说由于放射性的发现而产生深刻的变革。从放射性衰变理论的创立、同位素的发现到人工核反应和核裂变的实现、氘的发现、中子和正电子及其它基本粒子的发现，不仅是人类的认识深入到亚原子层次，而且创立了相应的实验方法和理论;不仅实现了古代炼丹家转变元素的思想，而且改变了人的宇宙观。
作为20世纪的时代标志，人类开始掌握和使用核能。放射化学和核化学等分支学科相继产生，并迅速发展;同位素地质学、同位素宇宙化学等交叉学科接踵诞生。元素周期表扩充了，以有109号元素，并且正在探索超重元素以验证元素“稳定岛假说”。与现代宇宙学相依存的元素起源学说和与演化学说密切相关的核素年龄测定等工作，都在不断补充和更新元素的观念。
在化学反应理论方面，由于对分子结构和化学键的认识的提高，经典的、统计的反应理论以进一步深化，在过渡态理论建立后，逐渐向微观的反应理论发展，用分子轨道理论研究微观的反应机理，并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用，使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实，从而化学动力学已有可能从经典的、统计的宏观动力学深入到单个分子或原子水平的微观反应动力学。
计算机技术的发展，使得分子、电子结构和化学反映的量子化学计算、化学统计、化学模式识别，以及大规模术技的处理和综合等方面，都得到较大的进展，有的已经逐步进入化学教育之中。关于催化作用的研究，以提出了各种模型和理论，从无机催化进入有机催化和僧物催化，开始从分子微观结构和尺寸的角度核生物物理有机化学的角度，来研究酶类的作用和酶类的结构与其功能的关系。
分析方法和手段是化学研究的基本方法和手段。一方面，经典的成分和组成分析方法仍在不断改进，分析灵敏度从常量发展到微量、超微量、痕量;另一方面，发展初许多新的分析方法，可深入到进行结构分析，构象测定，同位素测定，各种活泼中间体如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等的直接测定，以及对短寿命亚稳态分子的检测等。分离技术也不断革新，离子交换、膜技术、色谱法等等。
合成各种物质，是化学研究的目的之一。在无机合成方面，首先合成的是氨。氨的合成不仅开创了无机合成工业，而且带动了催化化学，发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。
在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下，各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较大发展。稀有气体化合物的合成成功又向化学家提出了新的挑战，需要对零族元素的化学性质重新加以研究。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科相互渗透中产生了有
机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。
酚醛树脂的合成，开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成，使高分子的概念得到广泛的确认。后来，高分子的合成、结构和性能研究、应用三方面保持互相配合和促进，使高分子化学得以迅速发展。
各种高分子材料合成和应用，为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术，以及人们衣食住行各方面，提供了多种性能优异而成本较低的重要材料，成为现代物质文明的重要标志。高分子工业发展为化学工业的重要支柱。
20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展，许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决，还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂，在此基础上，精细有机合成，特别是在不对称合成方面取得了很大进展。
一方面，合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面，合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了有复杂结构的天然有机化合物和有特效的药物。这些成就对促进科学的发展起了巨大的作用;为合成有高度生物活性的物质，并与其他学科协同解决有生命物质的合成问题及解决前生命物质的化学问题等，提供了有利的条件。
20世纪以来，化学发展的趋势可以归纳为：有宏观向微观、有定性向定量、有稳定态向亚稳定态发展，由经验逐渐上升到理论，再用于指导设计和开创新的研究。一方面，为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面，在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科，并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。
化学的学科分类
化学在发展过程中，依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同，派生出不同层次的许多分支。在20世纪20年代以前，化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后，由于世界经济的高速发展，化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起，化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段，导致这门学科从30年代以来飞跃发展，出现了崭新的面貌。现在把化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等五大类共80项，实际包括了七大分支学科。
根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地学等学科相互渗透的情况，化学可作如下分类：
无机化学：元素化学、无机合成化学、无机固体化学、配位化学、生物无机化学、有机金属化学等
有机化学：天有机化学、一般有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物力有机化学、生物有机化学、有机分析化学。
物理化学：化学热力学、结构化学、化学动力学、分门物理化学。
分析化学：化学分析、仪器和新技术分析。
高分子化学：天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物力。
核化学核放射性化学：放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。
生物化学：一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。
其它与化学有关的边缘学科还有：地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。
玻意耳
玻意耳(1627-1691)(Robert Boyle)英国化学家和自然哲学家。伦敦皇家学会创始人之一，由于研究气体性质而闻名，是近代化学元素理论的先驱。
玻意耳出生于爱尔兰的利斯莫尔。幼年就聪慧过人，有超人的记忆力和非凡的语言才能。当时他还经常参加一些著名科学家的聚会，去听他们就一些科学问题的讨论，但他主张“实验决定一切”。
1661年6月18日玻意耳公布了他的实验结果--“空气是可以压缩的”。而且这种可压缩性与加在气体上的压强成简单的反比关系。这就是人们所熟知的玻意耳定律，这个定律因为在14年后又为法国科学家马略特独立的发现，故用他们两个人的名字命名,称为玻意耳-马略特定律。
1657年当他听到葛利克所做的实验后，便着手设计他自己的抽气泵。在精明强干的助手R.胡克的帮助下，他成功地制造了抽气泵，得以进行了许多开拓性实验。由这种空气泵获得的真空一度被叫做玻意耳真空。1668年后他移居伦敦，埋头从事化学实验和研究，取得了一系列成就。他是第一位收集气体的化学家。此外，他在1662年发现：空气不但可以压缩，而且这种可压缩性按一简单的反比关系随压强而变化。如果将一定量的气体置于两倍压强之下，则气体的体积减少一半;如果压强增大到3倍，气体的体积就减少到三分之一。反之，如压力减小，气体则膨胀。这个反比关系被称为玻意耳定律。
他改进了盖利克发明的真空泵，利用它进行了一系列气体性质的开拓性实验。例如，他曾将真空泵放在屋顶，水管放在地面的大水罐内，发现当水银气压计指示29英寸时，水不可能被提升到33英尺以上。1660年他将实验结果汇编成册，出版了他的第一部著作《涉及空气弹性及其效果的新物理——力学实验》。他用实验论证了空气是有重量和弹性(当时玻意耳称之为弹力)的物质。论证了空气对于燃烧、呼吸和传声是必不可少的。论证了压强对水的沸点的影响，指出当使周围的空气稀薄时热水就能沸腾起来。论证了细管中液体的上升(即毛细现象)是和大气压力无关的，这与当时的观点截然相反。论证了真空中虹吸失效。还研究了空气的比重、折射率等等。这本书引起了耶稣教徒的诘难，认为其中有诈。玻意耳在助手R.汤利的协助下做了实验，通过实验不但证实了“空气的弹性有能力作出远远超过我们需要归之于它的事实”。
他最重要的化学著作是1661年发表的《怀疑的化学家》，此书标志着近代化学从炼金术中脱胎出来。从玻惫耳开始化学被看做是一门理论科学，它不再是经验记忆。因此，恩格斯说：“是玻意耳把化学确立为科学”。对旧的元素概念的清除，是玻意耳对近代化学的第二个贡献。他认为无论是亚里士多德的“土、气、火、水四元素”理论和帕拉采尔苏斯的医学化学家们的“盐、硫、汞三要素”学说，都不能看做是化学元素，只有那些由复合物分解后，得到的最终产物才能被看成为元素。他还差一点成为化学元素磷的发现者，1680年，他从尿中提取了磷。但是在此之前大约5～10年问，布兰德(Brand，H.1630～?，德国化学家〕先于玻意耳作出此项发现。究竟谁先发现了磷，发生了激烈争论，这主要是因为研究者对其发现保密所致。玻意耳坚决主张一切实验成果应该清楚而迅速地予以报道，以便让其他人重做、证实和受益。从那以后，这一主张就成为一条公认的科学原则。玻意耳运用实验主义的哲学来研究物质以及使其所能发生的变化，从这个意义上讲，玻意耳堪称化学之父。然而,这项改革并不彻底，直到一个世纪后的拉瓦锡才彻底完成。
贝采里乌斯出身贫寒，自幼在逆境中生活与成长。贝采里乌斯从小就聪明过人，他没有上学的优越条件，却能坚持刻苦自学。成年以后，他和弟弟一起来到了乌普萨拉，他们一边干活谋生，一一边坚持自学。他曾到医院里去给医生当助手，还给人补过课。节衣缩食、勤俭生活使他积蓄下了点钱。利用这点钱他进入乌普萨拉大学读书。在大学里他学的是医学专业，但在学习中对化学产生了特别的兴趣。他有意地结识了该大学的著名化学家约翰?阿夫采利乌斯教授。贝采里乌斯强烈的求知欲和刻苦奋进的精神，深深地感动了这位名教授。他破例允许这名寒门弟子在实验室里自由地做各种化学实验。贝采里乌斯充分地利用老师提供的这一优越条件，不仅做了电流对动物的作用的奇妙实验，还重点地分析了矿泉水。
贝采里乌斯在化学领域中影帧大的勋，是他首先倡导以元素符号来代表各种化学元素。他提出，用化学元素的拉丁文名表示元素。如果第一个字母相同，就用前两个字母加以区别。例如： Na与Ne、Ca与Cd、Au与A1……等。这就是一直沿用至今的化学元素符号系统。他的元素符号系统，公开发表在1813年由汤姆逊主编的《哲学年鉴》上。一年以后，在同一刊物上，他又撰文论述了化学式的书写规则。他把各种原子的数目以数字标在元素符号的右上角。例如CO2、 SO2、H20……等等。贝采里乌斯关于元素符号及化学式的表示方法，远比道尔顿等人以往用小圆圈表示的方法简便、明确，因此，很快地就被科学界接受了。
贝采利乌斯(Berzelius，Jons Jacob，1779——1848) 瑞典的化学大师，十九世纪上半叶化学权威。1779年8月20口生于瑞典哥特兰德省维斐苏达。双亲早逝，由外祖父和姨母教养成人,十八岁进入乌普萨拉大学医学系，半工半读，业余攻读化学，1802年获得医学博士学位。毕业后担任斯德哥尔摩大学助教，同时从事电化学的研究。1807年被提升为教授。1808年当选为斯德哥尔摩科学院院士，1818年当选为科学院秘书。他又是英国皇家学会会员和被得堡科学院名誉院士。他的研究工作横跨许多领域，他的目标是企图在各领域中确立原子论和他的二元论。
他最早研究的是分析化学和矿物，并发明了定量滤纸。他相信道尔顿的原子论，并加以发展，用原子论作指导理论。他花费了很大的精力测定了元素的原子量。当时已知的49种元素中，他测定了45种，准确度较高。12年间提出了三张原子量表。贝采利乌斯改革了元素化学符号，道尔顿时代采用象形文字，不方便使用，他创造一套用元素的拉丁文名称的字母表示元素的化学符号，既科学又方便。贝采利乌斯在1835年总结了不少化学变化，指出具有催化力的外加物质都是催化剂，这是首次提出“催化剂”的术语。有机化学的名称也是贝采利乌斯首先提出来的。他还是第一位提出同分异构现象的化学家，解决了维勒和李比希的疑问。改进了有机物的元素分析的方法。他是“生命力”论拥护者。同时也企图把其二元论扩大到有机化学领域里来。他认为化合是一种正电性元素和一种负电性元素的相互电力吸引所致，结合之后，两种对立的电荷就有部分被中和了，余下的电荷使这个化学族和另一组类似但电荷相反的化学族形成一个比较复杂比较松弛的化合物，更接近于中性。这就是称之为化合物的二元论的观点。他认为同样的原子不可能结合在一起，和阿佛加德罗的假说是不相容的。他又认为所有有机物质是复基的氧化物，植物物质的基一般合有碳和氢，动物物质的基一般合有碳、氢和氮。由于不符合事实，都失败了，心情不佳，健康日益恶化。他实验室的条件很好，许多有名的化学家都在那里工作过。他发现了元素硒(1818年，含义为月亮——Selene,表示该元素的性质与碲相似，而碲的英文名称为Tellurium，含义是地球)、硅(1823)和钍(1828)。
贝采里乌斯 (Jons Jakob Berzelius 1779一1848)
化学元素符号的首倡者琼斯·雅可比·贝采里乌斯， 1779年8月20日出生在瑞典南部的一个名为威菲松达的小乡村里。他在发展化学中作出了重要贡献，他接受并发展了道尔顿原子论，他以氧作为标准测定了40多种元素的原子量，他第一次采用现代元素符号并公布了当时已知元素的原子量表，他发现和首次制取了硅、铣、硒等好儿种元素，他首先使用“有机化学”概念;他是“电化二元论”的提出者。他发现了“同分异构”现象并首先提出了“催化”概念。他的卓著成果，使他成为19世纪的一位赫赫有名的化学权威。(unfinished)
本 生 (Robert Wilhelm Bunsen 1811～1899)
德国化学家。 1811年3月31日生于格丁根一个知识分子家庭。从小受到良好的教育。1827年进路丁根大学学习。1830年获得博士学位，接着便到法国、奥地利、瑞士等国作访问学者，结识盖·吕萨克、李比希等著名学者，学问大增。1833年回国后在格丁根、哥尔堡等大学任教。1838年被选为法国科学院士。1858年被选为英国皇家学会会员。1889年退休在家继续从事研究工作。1809年8月16日在海德堡逝世，终年89岁。
本生多才多艺，早年曾从事有机化学研究工作，后来曾积极从事无机化学、分析化学、物理化学等方面的研究。主要成就有：在有机化学方面，他合成并分离出二甲砷氧，并研究它的化学性质，测定它的化学式，用实验证明二甲砷基(C4H12As)在许多反应中都保持基团的性质，有力地支持了李比希的基团学说。在无机化学方面，制备了砷酸亚铁等化合物，从而发现氢氧化铁能作砷化物中毒的解毒药。此外，还用较好的方法分别制备纯净的铬、镁、铝、锂、钙、锶、钡、锑、镧、镉等单质。在分析化学方面，他与基霍夫合作发明分光光谱仪并用于光谱分析。他们提出每一种化学元素都有特征的光谱线，为以后元素发射光谱分析奠定了基础。他们曾研究太阳光谱，结论是太阳和地球上的元素基本相同，说明太阳系内天体有同一性。此外，他们还借助分光镜发现铯和铷元素，对火山进发岩浆进行分析，以成分不同对岩石进行了科学分类。在物理化学方面，他发明本生蓄电池，制造特殊的碳电极代替昂贵的铂电极。本生电池由44个单元所组成，大大地提高了电解效率。他和他的学生罗斯科共同进行光化学研究，提出光化学吸收定律，为光化学发展铺平了道路。本生发明的化学仪器颇多，迄今仍在化学实验室里使用的本生灯(煤气灯)就是由他发明的。此外，他还发明了比色计、冰量热计、露光计、隙透仪、过滤器泵等数十种仪器。
本生的主要著作有《气体测量方法》《光谱化学分析》《光化学研究》等，都被认为是划时代的经典著作。本生功绩显著，曾被授予科普利奖、戴维奖、艾伯特奖等。为了科学事业，他独身一世，而且由于做实验，致使他一目失明，但他孜孜不倦，全心致力于科学研究。他特别关心化学教育，培养出大批优秀人才，如著名化学家柯尔伯、迈尔、拜耳等都是他的学生。
维勒(Friedrch Wohler 1800一1882 )
跨越鸿沟的时代巨人——人工合成尿素创造人维勒，德国法兰克福。毕业于马尔
堡大学，获医学博士学位。大学期间，他把业余时间都用在化学试验上。1827年，他
发现了在现代生活中仅次于铁的重要金属铝(Al)。次年又发现了铍和钇。早在1825年
，维勒在实验氰作用于氨水时发现除了生成草酸外，还有一种白色结晶，经证明就是
有机物尿素。维勒用人工合成尿素有力地批判了活力论，并第一次证明了无机物也能
生成有机物。
革新化学教育的化学大师李比希
Justus von Liebig 1803—1873
1803年5月12日，李比希生于德国的达姆斯塔特(Darnistadt)。父亲是一个染料制造商，家中有许多化学药品。小小的李比希经常自己动手做化学实验，他对实验和观察有着浓厚的兴趣。他把父亲店铺后边的厨房改造成自己的实验室，在阁楼上，自己偷偷做雷酸盐的实验。有一次他在做雷酸汞的实验时。引起了爆炸，震动了整个楼房，屋顶的一角也被炸毁了，但他本人没有受伤。对于这件事，李比希的父亲并没有责备他，反而说他有胆量、有追求精神。每当李比希回忆往事时，他都深有感触他说：童年的化学实验，激发了他的想象力和对化学的热爱。
青年时代的李比希，不远千里到波恩求学，他的第一个老师是卡斯特纳。后来，李比希又转到埃尔兰根大学学习，并于1822年获博士学位，博士论文的题目是《论雷酸汞的成分》。获博士学位以后，他又到法国巴黎继续深造。经洪堡特(A。 Von Htmboldt，1769一1859)教授推荐，他进入了盖·吕萨克实验室进行研究工作。在1822一1824两年的研究中，在探索各种有机化合物的同时，他系统地研究了雷酸盐。找到了防止雷酸盐爆炸的填充剂，发现用烘焙过的苦土(MgO)与雷酸盐相混和，可以非常有效地防止雷酸盐爆炸。李比希在1823年6月23日向科学院报告了他的研究成果。当时，会议主持人洪堡特教授对李比希说：“您的研究不仅本身具有重要意义，更重要的是这一成果使人们感到，您是一位有杰出才干的人。”
李比希1824年回到德国，担任了吉森(Giessen)大学编外教授，两年以后升为正式教授，当时他年仅23岁。
李比希在化学上建树极多，除雷酸盐的研究成果之外， 1829年发现了马尿酸，18N年合成了氯醛和氯仿，1832年和维勒鉴定出苯乙酰基：1834年提出乙醇、乙醚等，都可视为乙基的化合物，并命名了乙基(C2H5一)。
李比希和法国化学家杜马合作，在1837年10月23日呈送法国科学院的论文中指出：“无机化学中的‘基’是简单的多有机化学中的‘基’是化合物，这是二者的不同点。但是，在无机化学和有机化学中，化学的规律是一样的。”1838年，李比希还给“基”下了如下的定义。
1.有机化学中的“基”是一系列化合物中不变的部分。
2.“基”在化合物中，可被元素置换。
3.置换“基”的元素，可以被其他元素所取代。
李比希认为，一个原子团满足以上三个条件中的两条就可以称为“基”。从此，有机化学中“基”的概念就确定了。
1837年，李比希还提出了有关多元酸的理论，开展了对有机酸的研究，说明了酸和氢的内在联系。1839年，李比希研究了“发酵”和“腐败”问题，对“发酵”和“腐败”做了理论说明。同时，他还研究了尿酸的衍生物、生物碱、氨基酸、胱胺、肌酸等多种有机化合物的结构和性质。
李比希对化学教学一贯尽心竭力，自1824年回国后，他发现德国的化学教育落后于法国，许多德国大学没有化学教授，化学课由医学博士讲授。化学实验教学的条件就更差了，全国只有汤姆逊设立的一处实验室，一些著名化学家的实验室，都是私人性质的。只能接受一两名学生做专题研究。为了改变这种情况，李比希加强了对实验室建设和化学教学法的研究，使化学教学真正具备了实验科学的特色。他的努力得到了校方和国家的支持，经过两年努力，他在吉森大学建立了一个完善的实验教学系统，他的实验室可以同时容纳22名学生做实验，教室可以供120人听讲，讲台的两侧有各种实验设备和仪器，可以方便地为听讲人做各种演示实验。
李比希建立的实验室后来被称为“李比希实验室”，由于这一实验室培养出一大批第一流的化学人才，所以成了全世界化学化工工作者注目和向往的地方。李比希实验室科研和教学的风格，很快传遗了全世界。李比希还制造和改进了许多化学仪器，如有机分析燃烧仪。李比希冷凝球、玻璃冷凝管等等。这些仪器方便耐用，所以德国的仪器制造商纷纷大量仿制，向外国输出。
为了发展化学教学，李比希还用新的体系编制了化学教学大纲。他认为，化学不仅是一门实验科学，同时直接关系到国家的命运和人民的生活。所以他认为：“学习化学的真正中心，不在于讲课，而在于实际工作。”他要求他的学生既会定性分析，又会定量分析，然后自行制备各种有机化合物。这样就可以培养出较强的实际工作能力。
李比希一生为化学事业培养了一大批第一流的化学家，俄国的齐宁、法国的日拉尔、英国的威廉姆逊、德国的霍夫曼、凯库勒，此外象富兰克兰、武兹等，都是李比希的学生。
李比希对无机化学、有机化学、生物化学、农业化学都做出了卓越的贡献。他发明和改进了有机分析的方法，准确地分析过大量的有机化合物，合成过氯仿(CHC13)、三氯乙醛(CCl3CHO)和多种有机酸，他还曾与他人合作，提出了化合物基团的概念以及多元酸的理论。李比希开创了农业化学的研究提出植物需要氮、磷，钾等基本元素，研究了提高土壤肥力的问题，因此，他被农学界称为“农业化学之父”。
李比希一生获得过许多荣誉， 1860年被选为巴伐利亚科学院院长，还曾被选为德国。法国、英国、俄国、瑞典等国家科学院的院士或名誉院士。
1873年4月18日，李比希国感冒逝于德国的慕尼黑。李比希作为科学巨人，名震欧洲。但是，科学真理是无情的，她不屈从于权力，也不依附名家的威望，她只偏爱实事求是的人。在著名化学家因拉发现元素溴的前四年，李比希曾收到一瓶棕红色的液体，这是一位德国商人给他的，据说是海藻灰的滤液。商人希望李比希能分析说明这瓶液体的成分。以当时李比希的实验设备和实验技术，完全有条件从这瓶液体中发现新元素溴。但是，李比希根本就没有做认真的化学分析，只用肉眼看了看，就匆忙断定，瓶中之物是“氯化碘”然后就把这瓶液体放在柜子里，一放就是四年。1826年8月14日，法国化学家巴拉宣布，发现了新元素溴这种元素性质介于氯和碘之间，这一发现，震惊了化学界。李比希看到了巴拉的报告以后，顿时想起四年前他放到柜子里的那瓶“氯化碘”，他赶紧翻箱倒柜，找出了那瓶棕色液体，认真地进行了化学分析，分析结果使他激动又痛心。原来，那瓶棕色液体不含有氯，也不含有碘，更不是他猜测的“氯化碘”，其成分正是巴拉发现的新元素溴。如果四年前李比希采取严格的科学态度，认真分析那瓶棕色液体，那么发现元素溴的不是巴拉，而将是李比希。
一个重大的科学发现，李比希失之交臂，他懊悔极了，恨自己粗心大意，恨自己进行了大半辈子的化学研究，却缺乏严格的科学态度。他为了警诫自己，特别把那瓶棕色液体放在原来的柜子里，并把柜子搬到大厅中，在上面贴上一个工整的字条：“错误之柜”。
李比希用“错误之柜”警惕自己，教育学生。李比希逝世后，学术界对他十分怀念。人们把吉森大学李比希工作过的地方，改为李比希纪念馆，把李比希看成有机化学、生物化学和农业化学的开路人。
化学园地的开拓者——李比希
培育化学家的摇篮——吉森化学教学实验室
李比希从巴黎回国担任了吉森大学的化学教授，立即着手实施一项前所未闻的计划，那就是改革德国的传统化学教育体制与教学方式，探索造就新一代化学家的方法。当时德国大学中的化学教育，通常是把化学知识混杂在自然哲学中讲授，而且没有专门的化学教学实验室，学生得不到实验操作的训练。李比希深知，作为一个真正的化学家仅有哲学思辨是不够的，化学知识只有从实验中获得。而这种实验训练在那时的
德国大学中还得不到。于是李比希下决心借鉴国外化学实验室的经验，在吉森建立一个现代化的实验室，让一批又一批的青年人在那里得到训练，从中培养出一代化学家。吉森实验室是一座供化学教学使用的实验室，它向全体学生开放，并在化学实验过程的同时进行讲授。
李比希为实验室教学编制了一个全新的教学大纲，它规定：开始，学生在学习讲义的同时还要做实验，先使用已知化合物进行定性分析和定量分析，然后从天然物质中提纯和鉴定新化合物以及进行无机合成和有机合成;学完这一课程后，在导师指导下进行独立的研究作为毕业论文项目;最后通过鉴定获得博士学位。李比希这种让学生在实验室中从系统训练逐步转入独立研究的教学体制，在他之前并未被人们认识到，而它为近代化学教育体制奠定了基础。
李比希在教学中还坚持主张，教授化学是要教授作为科学的化学，而决不是单纯地传授应用技术。对于只是抱着学习应用技术目的而来的学生，他是断然拒绝的;但对为了造福于人类而学习化学知识的学生，则始终是支持的。李比希本人就是这样的表率。他认为这个问题不能本末倒置。他谆谆告诫学生们，应当首先为祖国和追求真理而努力，然后其余的东西才归属于自己。
吉森实验室的创建、化学教学大纲的编制和李比希热诚而严谨的治学，使得化学教育运动在德国比在其他任何地方以更大的势头和更深远的影响发展起来，从而吸引着四面八方的学生拥向吉森大学，聚集于李比希门下。在李比希的精心指导下，通过实验室中的系统训练培养出了一大批闻名于世的化学家。其中名列前茅的有为染料化学和染料工业奠定基础的霍夫曼、发现卤代烷和金属钠作用制备烃的武慈、提出苯环状结构学说为有机结构理论奠定坚实基础而被誉为“化学建筑师”的凯库勒，以及被门捷列夫誉为“俄国化学家之父”的沃斯克列先斯基等。值得指出的是这些学生还在本国仿效吉森的做法，建立了一批面向学生的教学实验室，使吉森的化学教育模式在全世界得到积极推广，培养出众多著名的化学家，并形成了吉森一李比希学派，为世界化学发展作出了巨大贡献。
吉森学派的支柱——集体精神
以李比希为带头人的吉森学派建立起了一种新型的师生关系，它不同于传统的“师傅带徒弟”的模式，也有别于当时英、法及瑞典等国的“导师十助手”的形式。在吉森学派中，导师和学生既是教与学的关系，也是集体从事科学研究的合作者。他们互相学习、共同研究;互相质疑、共同讨论。这样，吉森学派的化学研究不再是化学家单枪匹马的实验工作，而是以李比希为核心的在实验室中有组织计划的集体劳动。对于这种集体研究的特点，李比希作过清晰的阐述：“我的学生们的进步主要依靠他们自己，我规定选题并监督他们的完成情况。这样，大家就像圆的半径一样都汇集到同一个中心来，并不存在什么狭义的指导。每天早晨我都要单独听取每个人的汇报——前一天他们做了什么以及对自己工作的见解。最后我对他们的汇报表示赞成或反对，并让每个学生去寻找自己的出路。由于朝夕相处、交往甚密和一起工作，形成了一种人人教我、我教人人的关系。”
李比希及其学生志同道合，相互团结，为共同目标而努力。在吉森实验室，他们夜以继日地以高效率、勤奋而紧张的工作精神从事实验研究。正如李比希所说：“我们从黎明一直工作到黄昏，浪费时间和玩忽职守在吉森是没有的。常常听到的唯一抱怨，就是管理员晚上要打扫实验室时，无法把在里面工作的学生赶走……”李比希的学生们正是格守这种勤奋并发挥一种集体奋斗的精神。吉森实验室的学生每年都在增加，特别是1835年扩建之后，实验室内总是挤满了人，但却充满着愉快的气氛，使每个新来的人都心情舒畅。成名后的霍夫曼深情地回忆说：“在老师的身边，呼吸着科学的气息是多么令人愉快!当刚刚听过别人把一些枯燥无味的东西充填到你脑海里的讲课之后，再走进老师的实验室，就像是逃出了混乱之境而来到了一片绿色森林，看到了微风吹拂着嫩叶一般的痛快。”
李比希作为吉森学派的带头人还深谋远虑地认识到，一个成功的研究学派，其导师不仅应在学生中间培养忠诚、凝聚力和集体精神，而且应激励他们尽早独立、自力更生和树立雄心壮志，尤其要鼓励他们在科学生涯的早期阶段就主动发表论文。为此，李比希发扬民主作风让学生自由选题并按自己的方式完成课题，最后在他主编的《化学年鉴》上以学生的名义发表。李比希指出：“现在奖励年轻人的任何办法都没有比让他们在出版物中看到自己的名字为好。……在我这里学习或工作的人都以自己的名字发表文章，即使他们得到了我的帮助。”
李比希在化学教学实验室这块化学园地里的辛勤耕耘，终于结出了丰硕之果。除了科研成果外，最杰出的就是培养和造就了一大批化学英才。以吉森学派培养的诺贝尔化学奖获得者来说，人数之多、比例之大在世界上首屈一指。在1901年到1910年的10年中，70%的诺贝尔奖获得者为吉森学派的学者，诸如：第一个荣获诺贝尔化学奖的物理化学家范托夫，生物化学创始人费歇尔，电离学说创立者阿伦尼乌斯，第一个研究出靛蓝性质与结构的有机化学家拜尔以及提出关于催化剂现代观点的物理化学家奥斯特瓦尔德等。
李比希无愧于化学园地教书育人的开拓者他所创建的吉森实验室和化学教育结合起来的化学教学实验室。他为近代化学的发展培育了新一代化学家从而开创了化学教育的新纪元。 能 斯 特(Walther Hermann Nernst 1864-1941)
德国物理化学家。1864年6月25日生于布里斯(今属波兰)。由于家庭原因，曾就读
于瑞士苏黎土大学，奥地利格拉维茨和维尔茨等大学，成绩均十分优异。1886年获维尔茨堡大学博士，学位。1887年开始任莱比锡大学奥斯特瓦尔德教授助手;1892年任格丁根大学副教授。1894年升任该校第一任物理化学教授。1905年任柏林大学物理化学主任教授兼第二化学研究所所长，1924年还兼任实验物理研究所长。1932年当选英国皇家学会会员。1934年退休。他在菜比锡大学设立贫苦学生奖学金，经常和研究生们共度周末，以严谨的学术作风影响他们。应特别一提的是，他曾以拒绝讲学等方式抗议希特勒法酌西斯暴政，并斥责“希特勒一伙是摧毁和阴抗人类文明的暴徒”。19411年11月18日，他死于巴特穆斯考。能斯特一生心血倾注在科学研究和培养学生身上。人们纷纷纪念他，把他骨灰移葬到格丁根大学，使这位该校第一任物理化学教授安息在校园内。
能斯特的主要成就有：发现热力学第三定律：“绝对零度不能达到”，并应用这个定律解决了许多工业生产上的实际问题，如炼铁炉设计、金刚石人工制造和合成氨生产以及直接计算平衡常数等。他还用量子论研究低温下固体比热(容)。用实验证明，在绝对零度下理想固体的比热(容)也是零。
与老师奥斯特瓦尔德共同研究溶液的沉淀和其平衡关系。提出溶度积等重要概念，用以解释沉淀平衡等。同时，他还独立地研究金属和溶液界面的性质。导出能斯特方程，开创用电化学方法来测定热力学函数值。
提出光化学反应链式理论——光引发后以一个键一个键传递下去，直至链结束为止，并用它解释氯气和氢气在光催化下的合成氯化氢反应。
发明新的白热灯代替旧的碳精灯，即能使光能和热能集中于一点的能斯特灯。
能斯特一生著作有14部，有关热力学、电化学、光化学等方面论文157篇，代表作
是《物理化学》一生获得包括1920年诺贝尔化学奖在内的十多种奖赏。
创立高分子化学的施陶丁格
Hermann Staudinger 1881一1965
棉、麻、丝、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，从某种意义上来说，甚至连人本身也是一个复杂的高分子体系。在过去漫长的岁月中，人们虽然天天与天然高分子物质打交道，对它们的本性却一无所知。现在我们已认识什么是高分子，并建立了颇具规模的高分子合成工业，生产出五光十色的塑料、美观耐用的合成纤维、性能优异的合成橡胶，致使高分子合成材料与金属材料、无机非金属材料并列构成材料世界的三大支柱。面对这一辉煌成就，我们不能不缅怀高分子科学的奠基人、德国化学家施陶丁格。
论文发表的背景
什么是高分子呢?它是由许多结构相同的单体聚合而成的，分子量往往是几万、儿十万。结构的形状也很特别，如果说普通分子象个小球，那未高分子由于单体彼此连接成长链，就象一根有50米长的麻绳。有些高分子长链之间又有短链相结而成网状。又由于大分子与大分子之间存在引力，这些长链不但各自卷曲而且相互缠绕，形成了既有一定强度、又有不同程度弹性的固体。固为分子大，长链一头受热时，另一头还不热，故熔化前有个软化过程，这就使它具有良好的可塑性，正是这种内在结构，使它具有包括电绝缘在内的许多特性，成为新型的优质材料。人们对它们的组成、结构的认识和合成方法的掌握经历了一个实践——认识——实践的曲折过程。
1812年，化学家在用酸水解木屑、树皮、淀粉等植物的实验中得到了葡萄糖，证明淀粉、纤维素都由葡萄糖组成。1826年，法拉第通过元素分析发现橡胶的单体分子是C5H8，后来人们测出C5H8的结构是异戊二烯。就这样，人们逐步了解了构成某些天然高分子化合物的单体。
1839年，有个名叫古德意尔的美国人，偶然发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。这一发现的推广应用促进了天然橡胶工业的建立。天然橡胶这一处理方法，在化学上叫作高分子的化学改性，在工业上叫作天然橡胶的硫化处理。
进一步试验，化学家们将纤维素进行化学改性获得了第一种人造塑料——赛璐珞和人造丝。1889年法国建成了最早的人造丝工厂，1900年英国建成了以木浆为原料的粘胶纤维工厂，天然高分子的化学改性，大大开阔了人们的视野。1907年，美国化学家在研究苯酚和甲醛的反应中制得了最早的合成塑料——酚醛树脂，俗名电木。1909年德国化学家以热引发聚合异戊二烯获得成功。在这一实验启发下，德国化学家采用与异戊二烯结构相近的二甲基丁二烯为原料，在金属钠的催化下，合成了甲基橡胶，开创了合成橡胶的工业生产。
上述对高分子化合物的单体分析，天然高分子的化学改住的实践和在合成塑料、合成橡胶方面的探索，使人们深切地感到必须弄清高分子化合物的组成、结构及合成方法。对于这个基础理论问题人们所知甚少，这一理论发展的缓慢与高分子本身的复杂特性有关。化学家们一直搞不清它们的分子量究竟是多少，它为什么难于透过半透膜而有点象胶体，它为什么没有固定的熔点和沸点，不易形成结晶?这些独特的性质以当时流行的化学观来看是很难理解的。
早在1861年，胶体化学的奠基人，英国化学家格雷阿姆曾将高分子与胶体进行比较，认为高分于是由一些小的结晶分子所形成。并从高分子溶液具有胶体性质着眼，提出了高分子的胶体理论。这理论在一定程度上解释了某些高分子的特性，得到许多化学家的支持。尽管也有化学家提出了不同看法，但均未引起注意。我们将支持格雷阿姆的高分子胶体理论的称为胶体论者。他们拿胶体化学的理论来套高分子物质，认为纤维素是葡萄糖的缔合体。所谓缔合即小分子的物理集合。他们还因当时无法测出高分子的未端基团，而提出它们是环状化合物。在当时只有德国有机化学家施陶丁格等少数儿个人不同意胶体论者的上述看法。施陶丁格发表了“关于聚合反应”的论文，他从研究甲醛和丙二烯的聚合反应出发，认为聚合不同于缔合，它是分子靠正常的化学键结合起来。天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。这篇论文的发表;就象在一潭平静的湖水中扔进一块石头，引起了一场激烈的论战。
一场激烈而又严肃的学术争论
1922年，施陶丁格进而提出了高分子是由长链大分子构成的观点，动摇了传统的胶体理论的基础。胶体论者坚持认为，天然橡胶是通过部分价键缔合起来的，这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们自信地预言：橡胶加氢将会破坏这种缔合，得到的产物将是一种低沸点的低分子烷烃，针列这一点，施陶丁格研究了天然橡胶的加氢过程，结果得到的是加氢橡胶而不是低分子烷烃，而且加氢橡胶在性质上与天然橡胶几乎没有什么区别。结论增强了他关于天然橡胶是由长链大分子构成的信念。随后他又将研究成果推广到多聚甲醛和聚苯乙烯，指出它们的结构同样是由共价键结合形成的长链大分子。
施陶丁格的观点继续遭到胶体论者的激烈反对，有的学者曾劝告说：“离开大分子这个概念吧!根本不可能有大分子那样的东西”但是施陶丁格没有退却;他更认真地开展有关课题的深入研究，坚信自己的理论是正确的。为此他先后在1924年及1926年召开的德国博物学及医学会议上， 1925年召开的德国化学会的会议上详细地介绍了自己的大分子理论，与胶体论者展开了面对面的辩论。
辩论主要围绕着两个问题：一是施陶了格认为测定高分子溶液的粘度可以换算出其分子量，分子量的多少就可以确定它是大分子还是小分子。胶体论者则认为粘度和分子量没有直接的联系，当时由于缺乏必要的实验证明，施陶丁格显得较被动，处于劣势。施陶丁格没有却步，而是通过反复的研究，终于在粘度和分子量之间建立了定量关系式，这就是著名的施陶了格方程。辩论的另一个问题是高分子结构中晶胞与其分子的关系。双方都使用X射线衍射法来观测纤维素，都发现单体(小分子)与晶胞大小很接近。对此双方的看法截然不同。胶体论者认为一个晶胞就是一个分子，晶胞通过晶格力相互缔合，形成高分子。施陶丁格认为晶胞大小与高分子本身大小无关，一个高分子可以穿过许多晶胞。对同一实验事实有不同解释，可见正确的解释与正确的实验同佯是重要的。
科学的裁判是实验事实。正当双方观点争执不下时， 1926年瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机，用它测量出蛋白质的分子量：证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。这一事实成为大分子理论的直接证据。
事实上，参加这场论战的科学家都是严肃认真和热烈友好的，他们为了追求科学的真理，都投入了填密的实验研究，都尊重客观的实验事实。当许多实验逐渐证明施陶丁格的理论更符合事实时，支持施陶了格的队伍也随之壮大，到1926年的化学会上除一人持保留态度外，大分子的概念已得到与会者的一致公认。
在大分子理论被接受的过程中，最使人感动的是原先大分子理论的两位主要反对者，晶胞学说的权威马克和迈那在1928年公开地承认了自己的错误，同时高度评价了施陶了格的出色工作和坚韧不拔的精神，并且还具体地帮助施陶丁格完善和发展了大分子理论。这就是真正的科学精神。
1932年，施陶丁格总结了自己的大分子理论，出版了划时代的巨著《高分子有机化台物》成为高分子科学诞生的标志。认清了高分子的面目，合成高分子的研究就有了明确的方向，从此新的高分子被大量合成，高分子合成工业获得了迅速的发展。为了表彰施陶丁格在建立高分子科学上的伟大贡献， 1953年他被授予诺贝尔化学奖。
倡导分子主物学的建立
1881年3月23日，海尔曼·施陶丁格出生在德国的弗尔姆斯。他父亲是新康德派的哲学家，所以他从小就受到各种新的哲学思想的熏陶，对新事物比较敏锐，在科学推理、思维中，能够不受传统观念的束缚，善于从复杂的事物中，理出头绪，发现关键之处。提出新的观点。在中学时，他曾对植物学发生浓厚的兴趣，所以中学毕业后，他考入哈勒大学学习植物学。这时有一位对科学发展颇有见地的朋友向他父母进言，最好先让施陶了格打下雄厚的化学基础后，再让他进入植物学的领域。这一中肯的建议被采纳了，借他父亲转到达姆一所大学任教的机会，施陶丁格也来到该城的工业大学改读化学。从此施陶丁格与化学给下不解之缘。1903年，他完成了关于不饱和化合物丙二酸酯的毕业论文，从大学毕业。接着又来到施特拉斯堡，拜著名的有机化学家梯尔为师继续深造。1907年，以他在实验中发现的高活性烯酮为题完成了博士论文，获得了博士学位。同年他被聘为卡尔斯鲁厄工业大学的副教授。5年后他被楚利希联邦工业大学聘任为化学教授。在这里他执教了14年，这期间的教学和研究使他熟悉了化学，特别是有机化学的各个领域和一些新的理论，为他顺利开展科学研究奠定了扎实的基础。也在这期间，他投入了上述关于高分子组成、结构的学术论战。1926年，他为了有更充裕的时间，进行更多的实验来验证他的大分子理论，他应聘来到布莱斯高的符来堡专心从事科学研究。在符来堡他度过了他的后半生，许多重要的科研成果都是在这里完成的。
施陶丁格在高分子科学研究中取得成功之后，他开始按照早年的设想，将研究的重点逐步转入植物学领域。事实上，他选择高分子课题时，就曾考虑到它与植物学的密切关系。在1926年他就预言大分子化合物在有生命的有机体中，特别是蛋白质之类化合物中起重要的作用。他顺理成章地将大分子的概念引人生物化学人和他的妻子、植物生理学家玛格达·福特合作研究大分子与植物生理。
要证明大分子同样存在于动、植物等有生命的生物体内，他们认为最好能找到除了粘度法之外的其它方法，证明大分子的存在和存在的形式。经过两年多的努力，他们利用电子显微镜等现代实验观测手段，终于用事实证明了生物体内存在着大分子。可惜的是这一项有重要意义的工作，囵希特勒法西斯的上台和第二次世界大战而被迫中断，施陶丁格所在的研究所毁于战火。第二次世界大战一结束，施陶丁格立即总结了他前一段关于生物有机物中大分子的研究。1947年出版了著作《大分子化学及生物学》。在这一著作中，它尝试地描绘了分子生物学的概貌，为分子生物学这一前沿学科的建立和发展奠定了基础。为了配合高分子科学的发展， 1947年起他主持编辑了《高分子化学》这一专业杂志。他晚年的兴趣主要在分子生物学的研究，由于年事已高，成旱不多，但是培养了许多高
门捷列夫的成才之路
门捷列夫于1834年2月7日诞生在俄国西怕利亚的托波尔斯克市。他父亲是位中学教师。在他出生后不久，父亲双眼固患白内障而失明，一家的生活全仗着他母亲经营一个小玻璃厂而维持着。1847年双目失明的父亲又患肺给核而死去。意志坚强而能干的母亲并没有出生活艰难而低头，她决心一定要让门捷列夫象他父亲那样接受高等教育。
门捷列夫自幼有出众的记忆力和数学才能，读小学时，对数学、物理、历史课程感兴趣，对语文、尤其是拉丁语很讨厌，因而成绩不好。他特别喜爱大自然，曾同他的中学老师一起作长途旅行，搜集了不少岩石、花卉和昆虫标本。他善于在实践中学习，中学的学习成绩有了明显的提高。
中学毕业后，他母亲变卖了工厂，亲自送门捷列夫，经过2千公里以上艰辛的马车旅行来到莫斯科。因他不是出身于豪门贵族，又来自边远的西怕利亚，莫斯科、彼得堡的一些大学拒绝他入学。好不容易，门捷列夫考上了医学外科学校。然而当他第一次观看到尸体时，就晕了过去。只好改变志愿，通过父亲的同学的帮忙，进入了亡父的母校——彼得堡高等师范学校物理数学系。母亲看到门捷列夫终于实现了上大学的愿望，不久便带着对他的祝福与世长辞了。举目无亲又无财产的门捷列夫把学校当作了自己的家，为了不辜负母亲的期望，他发奋地学习。1855年以优异的成绩从学校毕业。毕业后，他先后到过辛菲罗波尔、敖德萨担任中学教师。在教师的岗位上他并没有放松自己的学习和研究。1857年他又以突出的成绩通过化学学位的答辩。他刻苦学习的态度、钻研的毅力以及渊博的知识得到老师们的赞赏，彼得堡大学破格地任命他为化学讲师，当时他仅22岁。
在彼得堡大学，门捷列夫任教的头两门课程是理论化学和有机化学。当时流行的教科书几乎都是大量关于元素和物质的零散资料的杂乱堆积。怎样才能讲好课?门捷列大下决心考察和整理这些资料。1859年他获准去德国海德堡本生实验室进行深造。两年中他集中精力研究了物理化学。他运用物理学的方法来观察化学过程，又根据物质的某些物理性质来研究它的化学结构，这就使他探索元素间内在联系的基础更宽阔和坚实。因为他恰好在德国，所以有幸和俄国化学家一起参加了在德国卡尔斯鲁厄举行的第一届国际化学家会议。会上各国化学家的发言给门捷列夫以启迪，特别是康尼查罗的发言和小册子。门捷列夫是这样说：“我的周期律的决定性时刻在1860年，我参加卡尔斯鲁厄代表大会。在会上我聆听了意大利化学家康尼查罗的演讲，正是他发现的原子量给我的工作以必要的参考材料，而正是当时，一种元素的性质随原子量递增而呈现周期性变化的基本思想冲击了我。”从此他有了明确的科研目标，并为此付出了艰巨的劳动。
从1862年起，他对283种物质逐个进行分析测定，这使他对许多物质和元素的性质有了更直观的认识。他重新测定一些元素的原子量。因而对元素的这一基本特征有了深刻的了解。他对前人关于元素间规律性的探索工作进行了细致的分析。他先后研究了根据元素对氧和氢的关系所作的分类;研究了根据元素电化序所作的分类，研究了根据原子价所进行的分类：特别研究了根据元素的综合性质所进行的元素分类。有比较才有鉴别，有分析才能做好综合。这样，门捷列夫批判地继承了前人的研究成果。在他分析根据元素综合性质而进行的元素分类时，他坚信元素原子量是元素的基本特征，同时发现性质相似的元素，它们的原子量并不相近。相反一些性质不同的元素，它们的原子量反而相差较小。他紧紧抓住原子量与元素性质之间的关系作为突破口，反复测试和不断思索。他在每张卡片上写出一种元素的名称原子量、化合物的化学式和主要的性质。就象玩一副别具一格的元素纸牌一样，他反复排列这些卡片，终于发现每一行元素的性质都在按原子量的增大，从小到大地逐渐变化，也就是发现元素的性质随原子量的增加而呈周期往的变化。第一张元素周期表就这样产生了。
随着周期律广泛被承认，门捷列夫成为闻名于世的卓越化学家。各国的科学院、学会、大学纷纷授予他荣誉称号、名誉学位以及金质奖章。具有讽刺意义的是： 1382年英国皇家学会就授予门捷列夫以戴维金质奖章。1889年英国化学会授予他最高荣——法拉第奖章。相反地在封建王朝的俄国，科学院在推选院士时，竟以门捷列夫性格高做而有棱角为借口，把他排斥在外。后来回门捷列夫不断地被选为外国的名誉会员，彼得堡科学院才被迫推选他为院士，由于气恼，门捷列夫拒绝加入科学院。从而出现俄国最伟大的化学家反倒不是俄国科学院成员的怪事。
门捷列夫除了发现元素周期律外，还研究过气体定律、气象学、石油工业、农业化学、无烟火药、度量衡，由于他的辛勤劳动，在这些领域都不同程度地做出了成绩。1907年2月2日，这位享有世界盛誉的俄国化学家因心肌梗塞与世长辞，享年73岁。