［化學(xué)史］拉瓦錫——近代化學(xué)的奠基者
發(fā)布時(shí)間：2011-03-10 07:52:51瀏覽次數(shù)：7355
法國(guó)大化學(xué)家拉瓦錫原來是學(xué)法律的。1763年，年僅20歲的拉瓦錫就取得了法律學(xué)士學(xué)位，并且獲律師從業(yè)證書。拉瓦錫的父親是一位頗有名氣的律師，家境富有。所以拉瓦錫沒有馬上去當(dāng)律師，那時(shí)他對(duì)植物學(xué)發(fā)生了興趣，經(jīng)常上山采集標(biāo)本使他又對(duì)氣象學(xué)產(chǎn)生了興趣，在地質(zhì)學(xué)家葛太德的建議下，拉瓦錫師從巴黎著名的化學(xué)魯教授伊勒教授。從此，拉瓦錫就和化學(xué)結(jié)下不解之緣。
拉瓦錫的對(duì)化學(xué)的第一個(gè)貢獻(xiàn)便是從試驗(yàn)的角度驗(yàn)證并總結(jié)了質(zhì)量守恒定律。早在拉瓦錫出生之時(shí)，多才多藝的俄羅斯科學(xué)家羅蒙諾索夫就提出了質(zhì)量守恒定律，他當(dāng)時(shí)稱之為"物質(zhì)不滅定律"，其中含有更多的哲學(xué)意蘊(yùn)。但由于"物質(zhì)不滅定律"缺乏豐富的實(shí)驗(yàn)根據(jù)，特別是當(dāng)時(shí)俄羅斯的科學(xué)還很落后，西歐對(duì)沙俄的科學(xué)成果不重視，"物質(zhì)不滅定律"沒有得到廣泛的傳播。
拉瓦錫用硫酸和石灰合成了石膏，當(dāng)他加熱石膏時(shí)放出了水蒸氣。拉瓦錫用天平仔細(xì)稱量了不同溫度下石膏失去水蒸氣的質(zhì)量。他的導(dǎo)師魯伊勒把失去的水蒸氣稱為"結(jié)晶水"，從此就多了一個(gè)化學(xué)名詞----結(jié)晶水。這次意外的成功使拉瓦錫養(yǎng)成了經(jīng)常使用天平的習(xí)慣。由此，他總結(jié)出質(zhì)量守恒定律，并成為他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、思維和計(jì)算的基礎(chǔ)。為了表明守恒的思想，用等號(hào)而不用箭頭表示變化過程。如糖轉(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(xué)方程式的雛形。為了進(jìn)一步闡明這種表達(dá)方式的深刻含義，拉瓦錫又撰文寫到："可以設(shè)想，參加發(fā)酵的物質(zhì)和發(fā)酵后的生成物列成一個(gè)代數(shù)式，再假定方程式中的某一項(xiàng)是未知數(shù)，然后通過實(shí)驗(yàn)，算出它們的值。這樣，就可以用計(jì)算來檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，再用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證計(jì)算。我就經(jīng)常用這種方法修正實(shí)驗(yàn)初步結(jié)果，使我能通過正確的途徑改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，直到獲得成功。"
拉瓦錫第二大貢獻(xiàn)。1772年秋天，拉瓦錫按照習(xí)慣稱量了定量的白磷，使之燃燒、冷卻后又稱量灰燼(P2O5)的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量竟然增加了！他又燃燒硫磺，同樣發(fā)現(xiàn)灰燼的質(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。于是他又改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法：將白磷放入一個(gè)鐘罩，鐘罩里留有一部分空氣，鐘罩里的空氣用管子連接一個(gè)水銀柱(注：測(cè)定空氣的壓力)。加熱到40℃時(shí)白磷就迅速燃燒，水銀柱上升。拉瓦錫還發(fā)現(xiàn)"1盎司的白磷大約可得到2.7盎司的白色灰燼（P2O5），增加的重量和所消耗的1/5容積的空氣重量基本接近"。
拉瓦錫的發(fā)現(xiàn)和當(dāng)時(shí)的燃素學(xué)說是相悖的。燃素學(xué)說認(rèn)為燃燒是分解過程，燃燒產(chǎn)物應(yīng)該比可燃物質(zhì)量輕。他把實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫成論文交給法國(guó)科學(xué)院，從此他又做了很多實(shí)驗(yàn)來證明燃素說的錯(cuò)誤。在1773年2月，他在實(shí)驗(yàn)記錄本上寫到："我所做的實(shí)驗(yàn)使物理和化學(xué)發(fā)生了根本的變化"，他將新化學(xué)命名為"反燃素化學(xué)"。
1775年，拉瓦錫對(duì)氧氣進(jìn)行研究。他發(fā)現(xiàn)燃燒時(shí)增加的質(zhì)量恰好是氧氣減少的質(zhì)量。以前認(rèn)為可燃物燃燒時(shí)吸收了一部分空氣，實(shí)際上是吸收了氧氣，與氧氣的化合，這就是徹底推翻了燃素說的燃燒學(xué)說。1777年，拉瓦錫批判燃素學(xué)說："化學(xué)家從燃素說只能得出模糊的要素，它十分不確定，因此可以用來任意地解釋各種事物。有時(shí)這一要素是有重量的，有時(shí)又沒有重量；有時(shí)它是自由之火，有時(shí)又說它與土素相化合成火；有時(shí)說它能通過容器壁的微孔，有時(shí)又說它不能透過；它能同時(shí)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(shí)每刻都在改變它的面貌。"
1777年9月5日，拉瓦錫向法國(guó)科學(xué)院提交了劃時(shí)代的《燃燒概論》，系統(tǒng)地闡述了燃燒的氧化學(xué)說，將燃素說倒立的化學(xué)正立過來。這本書后來被翻譯成多國(guó)語言，逐漸掃清了燃素說的影響?；瘜W(xué)自此切斷與古代煉丹術(shù)的聯(lián)系，揭掉神秘和臆測(cè)的面紗，取而代之的是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和定量研究?；瘜W(xué)由此也進(jìn)入定量化學(xué)（即近代化學(xué)）時(shí)期。因此稱拉瓦錫是近代化學(xué)的奠基者，他當(dāng)之無愧。
拉瓦錫對(duì)化學(xué)的第三大貢獻(xiàn)是否定了古希臘哲學(xué)家的四元素說和三要素說，建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的化學(xué)元素的概念："如果元素表示構(gòu)成物質(zhì)的最簡(jiǎn)單組分，那么目前我們可能難以判斷什么是元素；如果相反，我們把元素與目前化學(xué)分析最后達(dá)到的極限概念聯(lián)系起來，那么，我們現(xiàn)在用任何方法都不能再加以分解的一切物質(zhì)，就算是元素了。"
在1789年出版的歷時(shí)四年寫成的《化學(xué)概要》一書里，拉瓦錫列出了第一張?jiān)匾挥[表，元素被分為四大類： 簡(jiǎn)單物質(zhì)：光、熱、氧、氮、氫等物質(zhì)元素；
簡(jiǎn)單的非金屬物質(zhì)：硫、磷、碳、鹽酸素、氟酸素、硼酸素等，其氧化物為酸；
簡(jiǎn)單的金屬物質(zhì)：銻、銀、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢、鋅等，被氧化后生成可以中和酸的鹽基；
簡(jiǎn)單物質(zhì)：石灰、鎂土、鋇土、鋁土、硅土等。
拉瓦錫具有非凡的科學(xué)洞察力和勇往直前的無畏精神。拉瓦錫畢生勤奮，每天六點(diǎn)起床，從六點(diǎn)到八點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，八點(diǎn)到下午七點(diǎn)從事火藥局長(zhǎng)或法國(guó)科學(xué)院院士的工作，七點(diǎn)到晚上十點(diǎn)，又專心從事他的科學(xué)研究。星期天不休息，進(jìn)行一整天的實(shí)驗(yàn)工作。
拉瓦錫結(jié)婚時(shí)28歲，他的妻子只有14歲。他們一生沒有孩子，但生活非常愉快。她幫助拉瓦錫實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常陪伴在他左右。拉瓦錫的著作里的許多插圖都是他的妻子親手畫的。
1789年法國(guó)大革命爆發(fā)，拉瓦錫由于曾經(jīng)擔(dān)任過包稅官而自首入獄。被誣陷與法國(guó)的敵人有來往，犯有叛國(guó)罪，于1794年5月8日被處以絞刑。著名的法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日痛心地說："他們可以一瞬間把他的頭割下，而他那樣的頭腦一百年也許長(zhǎng)不出一個(gè)來。" 當(dāng)時(shí)拉瓦錫才51歲。
