拉瓦錫與他的天平

1、.拉瓦錫與他的天平天平與石膏的成分燃素說的推翻者，法國化學家拉瓦錫原來是學法律的。1763年，他20歲的時候就獲得了法律學士學位，并且獲得律師開業(yè)證書。他的父親是一位律師，家里很富有。所以拉瓦錫不急于當律師，而是對植物學發(fā)生了興趣。經(jīng)常上山采集標本使他對氣象學也產(chǎn)生了興趣。后來，拉瓦錫在他的老師，地質(zhì)學家葛太德的建議下，師從巴黎有名的魯伊勒教授學習化學。拉瓦錫的第一篇化學論文是關于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。當他加熱石膏時放出了水蒸氣。拉瓦錫用天平仔細測定了不同溫度下石膏失去水蒸氣的質(zhì)量。從此，他的老師魯伊勒就開場使用“結(jié)晶水這個名詞了。天平與質(zhì)量守衡定律這次成功使拉瓦錫開場經(jīng)常

2、使用天平，并總結(jié)出了質(zhì)量守恒定律。質(zhì)量守恒定律成為他的信念，成為他進展定量實驗、思維和計算的根底。例如他曾經(jīng)應用這一思想，把糖轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭陌l(fā)酵過程表示為下面的等式：葡萄糖 = 碳酸CO2+ 酒精這正是現(xiàn)代化學方程式的雛形。用等號而不用箭頭表示變化過程，說明了他守恒的思想。拉瓦錫為了進一步說明這種表達方式的深化含義，又詳細地寫到：“我可以設想，把參加發(fā)酵的物質(zhì)和發(fā)酵后的生成物列成一個代數(shù)式。再逐個假定方程式中的某一項為哪一項未知數(shù)，然后分別通過實驗，逐個算出它們的值。這樣以來，就可以用計算來檢驗我們的實驗，再用實驗來驗證我們的計算。我經(jīng)常卓有成效地用這種方法修正實驗的初步結(jié)果，使我能通過正確的途

3、徑重新進展實驗，直到獲得成功。早在拉瓦錫出生之時，多才多藝的俄羅斯科學家羅蒙諾索夫就提出了質(zhì)量守恒定律，他當時稱之為“物質(zhì)不滅定律，其中含有更多的哲學意蘊。但由于“物質(zhì)不滅定律缺乏豐富的實驗根據(jù)，特別是當時俄羅斯的科學還很落后，西歐對沙俄的科學成果不重視，“物質(zhì)不滅定律沒有得到廣泛的傳播。天平與“反燃素化學1772年秋天，拉瓦錫照習慣稱量了一定質(zhì)量的白磷使之燃燒，冷卻后又稱量了燃燒產(chǎn)物P2O5的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量增加了！他又燃燒硫磺，同樣發(fā)現(xiàn)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量大于硫磺的質(zhì)量。他想，這一定是什么氣體被白磷和硫磺吸收了。中/華/化/學/競/賽/網(wǎng)他于是又做了更細致的實驗：將白磷放在水銀面上，扣上一個鐘罩，

4、鐘罩里留有一部分空氣。加熱水銀到40時白磷就迅速燃燒，之后水銀面上升。拉瓦錫描繪道：“這說明部分空氣被消耗，剩下的空氣不能使白磷燃燒，并可使燃燒著的蠟燭熄滅；1盎司的白磷大約可得到2.7盎司的白色粉末P2O5，應該是2.3盎司。增加的重量和所消耗的1/5容積的空氣重量接近一樣。燃素說認為燃燒是分解過程，燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量應該比可燃物的輕，而拉瓦錫實驗的結(jié)果卻是截然相反。他把實驗結(jié)果寫成論文交給法國科學院。從此，他做了很多實驗來證明燃素說的錯誤。在1773年2月，他在實驗記錄本上寫到：“我所做的實驗使物理和化學發(fā)生了根本的變化。他將“新化學命名為“反燃素化學。天平與煅灰1774年，拉瓦錫做了焙燒錫和

5、鉛的實驗。他將稱量后的金屬分別放入大小不等的曲頸瓶中，密封后再稱量金屬和瓶的質(zhì)量，然后充分加熱。冷卻后再次稱量金屬和瓶的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)沒有變化。翻開瓶口，有空氣進入，這一次質(zhì)量增加了，顯然增加量是進入的空氣的質(zhì)量設為A。他再次翻開瓶口取出金屬鍛灰在容積小的瓶中還有剩余的金屬稱量，發(fā)現(xiàn)增加的質(zhì)量正和進入瓶中的空氣的質(zhì)量一樣即也為A。這說明，鍛灰是金屬與空氣的化合物。拉瓦錫進一步想，假如設法從金屬鍛灰中直接別離出空氣來，就更能說明問題。他曾經(jīng)試圖分解鐵鍛灰即鐵銹，但實驗沒有成功。到了這年的10月，普里斯特里訪問巴黎。在歡送宴會上他談到“從紅色沉淀HgO和鉛丹Pb3O4可得到脫燃素氣。對于正在無奈中的拉

6、瓦錫來說，這條信息是很直接的啟發(fā)。11月，拉瓦錫加熱紅色的汞灰制得了氧氣。在舍勒的啟發(fā)下，拉瓦錫甚至制造了火車頭大小的加熱裝置，其中心是聚光鏡，平臺下面是六個大輪子，以便跟著太陽隨時轉(zhuǎn)動。燃燒的氧化理論的誕生1775年，拉瓦錫的實驗中心已從分解金屬鍛灰轉(zhuǎn)移到了對氧氣的研究。他發(fā)現(xiàn)燃燒時增加的質(zhì)量恰好是氧氣減少的質(zhì)量。以前認為可燃物燃燒時吸收了一部分空氣，其實是吸收了氧氣，與氧氣化合，即氧化。這就是推翻了燃素說的燃燒的氧化理論。與此同時，拉瓦錫還用動物實驗，研究了呼吸作用，認為“是氧氣在動物體內(nèi)與碳化合，生成二氧化碳的同時放出熱來。這和在實驗室中燃燒有機物的情況完全一樣。這就解答了體溫的來源問題

7、?？諝庵屑热缓?/4的氧氣數(shù)據(jù)來自原文，就應該含有其余的氣體，拉瓦錫將它稱為“碳氣。研究了空氣的組成后，拉瓦錫總結(jié)道：“大氣中不是全部空氣都是可以呼吸的；金屬焙燒時，與金屬化合的那部分空氣是符合衛(wèi)生的，最適宜呼吸的；剩下的部分是一種碳氣，不能維持動物的呼吸，也不能助燃。他把燃燒與呼吸統(tǒng)一了起來，也完畢了空氣是一種純潔物質(zhì)的錯誤見解。近代化學的奠基者1777年，拉瓦錫明確地譏諷和批判了燃素說：“化學家從燃素說只能得出模糊的要素，它非常不確定，因此可以用來任意地解釋各種事物。有時這一要素是有重量的，有時又沒有重量；有時它是自由之火，有時又說它與土素相化合成火；有時說它能通過容器壁的微孔，有時又說它不能透過；它能同時用來解釋堿性和非堿性、透明性和非透明性、有顏色和無色。它真是只變色蟲，每時每刻都在改變它的相貌。這年的9月5日，拉瓦錫向法國科學院提交了劃時代的?燃燒概論?，系統(tǒng)地闡述了燃燒的氧化學說，將燃素說倒立的化學正立過來。這本書后來被翻譯成多國語言，逐漸掃清了燃素說的影響。從此，化學切斷了與古代煉丹術的聯(lián)絡，揭掉了神秘和臆測的面紗，代之以科學的實驗和定量的研究?；瘜W