初中化學(xué)化學(xué)家開創(chuàng)化學(xué)發(fā)展新紀(jì)元的拉瓦錫

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拉瓦錫

（公元1743～1794）法國化學(xué)家拉瓦錫進(jìn)行的化學(xué)革命被公推為18世紀(jì)科學(xué)發(fā)展史上最輝煌的成就之一。在這場革命中，他以雄辯的試驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，推翻了統(tǒng)治化學(xué)理論達(dá)百年之久的燃素說，建立了以氧為中心的燃燒理論。針對當(dāng)時(shí)化學(xué)物質(zhì)的命名呈現(xiàn)一派混亂不堪的狀況，拉瓦錫與他人合作制定出化學(xué)物質(zhì)命名原則，創(chuàng)立了化學(xué)物質(zhì)分類的新體系。依據(jù)化學(xué)試驗(yàn)的閱歷，拉瓦錫用清晰的語言闡明白質(zhì)量守恒定律和它在化學(xué)中的運(yùn)用。這些工作，特殊是他所提出的新觀念、新理論、新思想，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。

安東·尼羅朗·拉瓦錫1743年8月26日誕生于巴黎一個(gè)富有的律師家庭。5歲那年他母親園病去世，從今他在姨母照料下生活、11歲時(shí)，他進(jìn)入當(dāng)時(shí)巴黎的名牌學(xué)?！R沙蘭學(xué)校。以后升人法政高校，21歲畢業(yè)而取得律師的資格。他的家庭準(zhǔn)備讓他繼承父業(yè)成為一個(gè)開業(yè)律師，然而在高校里他已對自然科學(xué)產(chǎn)主了深厚的愛好，主動(dòng)地拜一些聞名學(xué)者為師，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、天文、植物學(xué)、地質(zhì)礦物學(xué)和化學(xué)。從20歲起先，他堅(jiān)持每天作氣象觀測，假期還跟隨地質(zhì)學(xué)家格塔爾到各地作地質(zhì)考察旅行。他最初發(fā)表的關(guān)于石膏組成和凝固的論文就是在地質(zhì)調(diào)查之中寫成的，1765年，法國科學(xué)院以重獎(jiǎng)?wù)骷环N使路燈既光明又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，22歲的拉瓦錫英勇地參與了競賽。他的設(shè)計(jì)雖然未獲獎(jiǎng)金，但被評(píng)為優(yōu)秀方案，榮獲國王頒發(fā)的金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，這項(xiàng)活動(dòng)給嶄露頭角的拉瓦錫以很大的鼓舞、使他更熱忱地投入科學(xué)探討的事業(yè)中、同時(shí)他的科研才華也起先引起了科學(xué)界的注目。因?yàn)槔咤a接連不斷地取得了一項(xiàng)項(xiàng)科研成果，也因?yàn)樗邆淞藷o需憂慮生活來源的優(yōu)越科研條件，1768年他被任命為法國皇家科學(xué)院的副會(huì)員，1778年成為有表決權(quán)的18名正式會(huì)員之一。1785年他擔(dān)當(dāng)了科學(xué)院的秘書長，事實(shí)上成為科學(xué)院的負(fù)責(zé)人。

拉瓦錫成為科學(xué)院的成員后，科學(xué)探討愈成為他生活的重要內(nèi)容。從1778年起，他逐個(gè)地取得了化學(xué)探討上的重大突破。步入化學(xué)家的行列。他才華洋溢，精力充足，漸漸成為科學(xué)界乃至政界的一位新星。

1768年，拉瓦錫選擇的一個(gè)探討課題是驗(yàn)證水能否變成土。在當(dāng)時(shí)，很多人都信任水能變成土。亞里士多德的“四元素說”中就有水土互變的提法，17世紀(jì)比利時(shí)化學(xué)家海爾蒙特曾以柳樹的試驗(yàn)（海爾蒙特將一柳樹苗栽入一預(yù)先經(jīng)烘干稱重的土盆中，常常淋水。5年后，柳樹長成大樹了。泥土經(jīng)烘干，重量并沒有削減。于是他認(rèn)為柳樹長大所增加的重量，只能來源于水，水能轉(zhuǎn)變?yōu)橥?，并為樹所汲取。）來支持這一觀點(diǎn)。人們也時(shí)常發(fā)覺在容器中煮沸水，時(shí)間長了總會(huì)有沉淀物生成。拉瓦錫對這一觀點(diǎn)表示懷疑，為此他設(shè)計(jì)了一個(gè)驗(yàn)證明驗(yàn)。他采納一種歐洲煉金術(shù)中運(yùn)用過的很特殊的蒸餾器。這種蒸餾器能使蒸餾物被反復(fù)蒸餾。他將蒸餾器稱重，然后加入肯定重量的經(jīng)3次蒸餾后的蒸餾水。密封后點(diǎn)火加熱，保持微熱，同時(shí)進(jìn)行視察。二周過去了，水還是清的。第三周未起先出現(xiàn)很小一點(diǎn)固體，隨后漸漸變大，第八周固體因增長而沉淀下來。就這樣連續(xù)加熱了101天，蒸餾器中的確產(chǎn)生了固體沉淀物，冷卻后，他首先稱了總重量，發(fā)覺總重量與加熱前相比沒有改變。他又分別對水、沉淀物、蒸餾器進(jìn)行稱量，結(jié)果是水的重量沒變，沉淀物的重量恰好等于蒸餾器所削減的重量。據(jù)此拉瓦錫著寫論文駁斥了水轉(zhuǎn)比為土的謬說，瑞典化學(xué)家舍勒也對這沉淀物進(jìn)行分析，證明它的確來自玻璃蒸餾器本身。

1772年9月，拉瓦錫起先對燃燒現(xiàn)象進(jìn)行探討。在這以前，波義耳曾對幾種金屬進(jìn)行過煅燒試驗(yàn)，他認(rèn)為金屬在般燒后的增重是因?yàn)榇嬖诨鹞⒘?，在鍛燒中，火微粒穿過器壁而與金屬結(jié)合。

金屬＋火微?！饘倩?/p>

1702年，德國化學(xué)家斯塔爾也進(jìn)行了類似的試驗(yàn)。他認(rèn)為金屬在鍛燒中放出了燃素，即:

金屬＋燃素—→金屬灰

斯塔爾將有關(guān)燃素的觀點(diǎn)系統(tǒng)化，并以此來說明當(dāng)時(shí)已知的化學(xué)現(xiàn)象。由于燃素說的說明較過去的合理，很快被化學(xué)家所接受，成為18世紀(jì)占統(tǒng)治地位的化學(xué)理論。盡管一些試驗(yàn)探討的進(jìn)展已披露了燃素說與試驗(yàn)事實(shí)的沖突，但多數(shù)化學(xué)家還是設(shè)法調(diào)和這一沖突，以維護(hù)燃素說。拉瓦錫正是在探討了化學(xué)史的概況和前輩化學(xué)家的工作之后，發(fā)覺了這一沖突，并決心解決這一沖突。

首先他對磷、硫等易燃物的燃燒進(jìn)行視察和測定，他發(fā)覺磷、硫在燃燒中增重是由于汲取了空氣。于是他想到，金屬在般燒中增重是否屬于同一緣由？1774年，他重做了波義耳關(guān)于煅燒金屬的試驗(yàn)。他將已知重量的錫放入曲頸瓶中，密封后稱其總重量。然后經(jīng)過充分加熱使錫灰化。待冷卻后，稱其總重量，確認(rèn)其總重量沒有改變。爾后在曲頸瓶上穿一小孔，發(fā)覺瓶外空氣帶著響聲沖進(jìn)瓶內(nèi)，再稱其總重量和金屬灰的重量，發(fā)覺總重量增加的值恰好等于錫變成錫灰后的增重。拉瓦錫又對鉛、鐵等金屬進(jìn)行了同樣的鍛燒試驗(yàn)，得到相同的結(jié)論。由此拉瓦錫認(rèn)為燃燒金屬的增重是金屬與空氣的一部分相結(jié)合的結(jié)果，否定了波義耳的火微粒之說，對燃素說也提出了質(zhì)疑。那未，與金屬相結(jié)合的空氣成分又是什么？當(dāng)時(shí)人們還不了解空氣具有兩種以上組分，拉瓦錫也無從推斷。1774年10月，英國化學(xué)家普利斯特列訪問巴黎。在拉瓦錫實(shí)行的歡邀宴會(huì)上，普利斯特列告知拉瓦錫，在3個(gè)月前，他曾在加熱水銀灰的試驗(yàn)中發(fā)覺一種具有顯著助燃作用的氣體。這信息給拉瓦錫以啟示，他馬上著手汞灰的合成和分解。試驗(yàn)事實(shí)使拉瓦錫確信，般燒中與金屬相結(jié)合的決不是火微?；蛉妓兀赡苁亲罴儍舻目諝?。1775年末，普利斯特列發(fā)表了關(guān)于氧元素（他命名為脫燃素空氣）的論文后，拉瓦錫茅塞頓開，原來這種特殊物質(zhì)是一種新的氣體元素。隨后，他對這種新的氣體元素的往質(zhì)進(jìn)行了仔細(xì)的考察，確認(rèn)這種元素除了助燃、助呼吸外．還能與很多非金屬物質(zhì)結(jié)合生成各種酸，為此他把這種元素命名為酸素，現(xiàn)在氧元素的化學(xué)符號(hào)0就是來源于希臘文酸素：oxygene。對氧氣作系統(tǒng)探討后，拉瓦錫明確地指出：空氣本身不是元素，而是混和物，它主要由氧氣和氮?dú)饨M成。1778年他進(jìn)而提出，燃燒過程在任何狀況下，都是可燃物質(zhì)與氧的化合，可燃物質(zhì)在燃燒過程中汲取了氧而增重。所謂的燃素事實(shí)上是不存在的。拉瓦錫關(guān)于燃燒的氧化學(xué)說最終使人們認(rèn)清了燃燒的本質(zhì)，并從今取代了燃素學(xué)說，統(tǒng)一地說明白很多化學(xué)反應(yīng)的試驗(yàn)事實(shí)，為化學(xué)發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。

長期以來，水也被看作是一種元素。在氧元素被確認(rèn)后的1781年，英國化學(xué)家卡文迪許在氫氣與一般空氣或氧氣的混和氣中通電、發(fā)生火花時(shí)，會(huì)有水珠的生成，這一試驗(yàn)證明水是一種化合物。但是由于卡文迪許照舊信仰燃素說，所以對這一試驗(yàn)結(jié)果不能作出清晰的說明。卡文迪許的助手布拉格登于1783年6月訪問巴黎時(shí)，將這一試驗(yàn)告知了拉瓦錫。拉瓦錫馬上進(jìn)行了跟蹤試驗(yàn)，不僅合成了水，同時(shí)還將水分解為氧氣和氫氣，再次確認(rèn)了水的組成，并且用氧化理論給以精確的說明。

運(yùn)用氧化理論，拉瓦錫弄清了碳酸氣就是碳與氧元素的化合物。他又依據(jù)酒精一類有機(jī)化合物在燃燒中大都生成碳酸氣和水的事實(shí)，建立了有機(jī)化合物的分析法，將有機(jī)物在肯定體積的空氣和氧氣中燃燒，用苛性堿溶液來汲取其產(chǎn)生的碳酸氣，再從殘留物中計(jì)算誕生成的水量，由此確定有機(jī)化合物中慶含的碳、氫、氧三種元素的比例數(shù)。

依據(jù)氧化理論，1777年拉瓦錫發(fā)表論文，指出動(dòng)物呼吸是吸入氧氣，呼出碳酸氣。他與法國科學(xué)家拉普拉斯合作，1782年設(shè)計(jì)了冰的熱量計(jì)，測定了一些物質(zhì)的比熱和潛熱。同時(shí)證明動(dòng)物的呼吸也屬于一種燃燒現(xiàn)象。

拉瓦錫的氧化學(xué)說是對燃素說的否定，他關(guān)于水的組成、空氣的組成等一系列試驗(yàn)成果是對亞里士多德四元素說的批判，為了與新的理論相適應(yīng)，1785年，拉瓦錫和他的同行戴莫維、貝托雷、佛克羅伊合作編寫了《化學(xué)命名法》。這本專著強(qiáng)調(diào)指出每種物質(zhì)必需有一固定名稱，單質(zhì)命名盡可能表達(dá)出它的特性，化合物的命名盡可能反映出它的組成，據(jù)此他們建議對過去被稱為金屬灰的物質(zhì)應(yīng)依據(jù)它的組成命名為金屬氧化物；酸、堿物質(zhì)運(yùn)用它們所含的元素來命名；鹽類則用構(gòu)成它們的酸和堿來命名。這樣一來，汞灰應(yīng)稱為氧化汞，礬油應(yīng)叫作硫酸等等。從而奠定了現(xiàn)代化學(xué)術(shù)語命名的基礎(chǔ)，當(dāng)今所用的化學(xué)術(shù)語的大部分都是依據(jù)這一命名法而來的。

拉瓦錫的化學(xué)探討有一個(gè)重要的特點(diǎn)，他總是有意識(shí)地把質(zhì)量不變的規(guī)律作為他思維推理的前提。這種質(zhì)量守恒的思想在他1789年出版的《化學(xué)綱要》中，作了清晰的闡述，這是他對近代化學(xué)發(fā)展的又一突出的貢獻(xiàn)。就在《化學(xué)綱要》這部名著中，拉瓦錫總結(jié)了他化學(xué)探討的實(shí)踐閱歷，發(fā)展了波義耳提出的元素概念，提出元素是化學(xué)分析到達(dá)的終點(diǎn)，即在當(dāng)時(shí)用任何化學(xué)手段都不能分解的物質(zhì)可稱為元素。據(jù)此他還列出了一張包括33種元素的分類表?，F(xiàn)在看來，這張表雖然存在一些錯(cuò)誤，但是世界公認(rèn)這是第一張真正的化學(xué)元素表。

就在拉瓦錫在科學(xué)探討上取得一個(gè)又一個(gè)的重要進(jìn)展時(shí)，1789年法國爆發(fā)了資產(chǎn)階級(jí)的大革命。拉瓦錫雖然主見君主立憲制，但是他還是主動(dòng)地參與了統(tǒng)一度量衡的改革工作。統(tǒng)一度量衡是法國大革命的重要成果。隨著革命的主導(dǎo)權(quán)由大資產(chǎn)階級(jí)轉(zhuǎn)移到小資產(chǎn)階級(jí)的代表人物的手中，階級(jí)的對抗更為激烈，包括拉瓦錫在內(nèi)的60人組成的征稅承包商集團(tuán)成為了革命的對象。所謂征稅承包業(yè)指由一批商人組成的集團(tuán)，把法國國王的部分征稅承包下來，由商人雇用人員到各地強(qiáng)行征收鹽、酒、煙草及其它商品的關(guān)稅。包稅商除了上繳給國王肯定稅款外。還要從中獲得肯定的利潤。這種征稅承包業(yè)明顯加重了對平民百姓的盤剝，很自然地成為革命中的眾矢之的。拉瓦錫的家庭經(jīng)濟(jì)狀況足以維持其從事科研的生活，但是拉瓦錫妄圖發(fā)財(cái)，幾乎在他投身科學(xué)探討的同時(shí)，于1768年加入了包稅商集團(tuán)。從今賺錢的買賣花費(fèi)了他不少精力。他萬萬沒有想到，這一問題為他招來了滅頂之災(zāi)。1793年，革命政權(quán)逮捕了包括拉瓦錫在內(nèi)的包稅商，其次年以超過法定數(shù)4％的收入，謀取6～10％的利潤的罪行而被處死，一位杰出的科學(xué)家正值他事業(yè)興盛時(shí)，落得這樣一個(gè)可悲的結(jié)局，當(dāng)時(shí)和后來的很多人都對此深感惋借。

拉瓦錫雖然死了，他對發(fā)展近代科學(xué)的突出貢獻(xiàn)，后人并沒有抹煞他的科學(xué)思想、科學(xué)方法長期以來始終成為人們學(xué)習(xí)和探討的內(nèi)容，人們從中獲得了不少啟迪和教益。綜觀拉瓦錫的試驗(yàn)探討和理論建樹，正如有人評(píng)論說：拉瓦錫既沒有發(fā)覺新物質(zhì)，也沒有提出新的試驗(yàn)項(xiàng)目，甚至沒有創(chuàng)新或改進(jìn)試驗(yàn)手段或方法，然而他卻在重復(fù)前人的試驗(yàn)中，通過嚴(yán)格的合乎邏輯的步驟，闡明白所得結(jié)果的正確說明，作出了化學(xué)發(fā)展上的不朽功績。勝利的緣由是多方面的，首先他強(qiáng)調(diào)了試驗(yàn)是相識(shí)的基礎(chǔ)，他的治學(xué)座右銘是：“不靠猜想，而要依據(jù)事實(shí)”。他在探討中始終遵循“沒有充分的試驗(yàn)依據(jù)，從不推導(dǎo)嚴(yán)格的定律”的原則。這種敬重科學(xué)事實(shí)的思想使他能把前人所作的一切試驗(yàn)看作只是建議性質(zhì)的，而不是教條，從而批判地繼承了前人的工作成果，敢于進(jìn)行理論上的革命。

拉瓦錫擅長學(xué)習(xí)，擅長進(jìn)行分析綜合、推斷推理，提出新的學(xué)術(shù)思想。對于前人的有關(guān)探討，他的學(xué)習(xí)是很仔細(xì)的。他能把前人對于同一試驗(yàn)所作的不同說明加以分析比較，從中發(fā)覺沖突和問題，為此他選擇了一些關(guān)鍵的跟蹤試驗(yàn)作為自己探討的突破點(diǎn)，并在試驗(yàn)中，保持醒悟頭腦。在試驗(yàn)中他除了細(xì)致地視察外，還擅長捕獲那些化學(xué)反應(yīng)中各種物質(zhì)改變的相互聯(lián)系，不被表面現(xiàn)象所迷惑，透過現(xiàn)象深化到本質(zhì)，從整體上去相識(shí)反應(yīng)的本質(zhì)，因而顯得比別人站得高、看得準(zhǔn)。系統(tǒng)嚴(yán)格的定量性是拉瓦錫試驗(yàn)方法的基本特點(diǎn)。他在試驗(yàn)分