现代化学之父——拉瓦锡

【导读】 拉瓦锡法国著名化学家，近代化学的奠基人之一，“燃烧的氧学说”的提出者，第一个对空气组成进行探究的化学家。1743年8月26日生于巴黎，因其包税官的身份在法国大革命时的1794年5月8日于巴黎被处死。拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则，创立了化学物种分类新体系。拉瓦锡根据化学实验的经验，用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作，特别是他所提出的新观念、新理论、新思想，为近代化学的发展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡为近代化学之父。拉瓦锡之于化学，犹如牛顿之于物理学。 荐稿 大毛毛笔记 现代化学之父——拉瓦锡 拉瓦锡出生在一个律师家庭，1754年到1761年在马萨林学院学习，家人欲要他当律师，但他本人却对自然科学更感兴趣。1761年他进入巴黎大学法学院学习，获得律师资格，课余时间他继续学习自然科学，从鲁埃尔那里接受了系统的化学教育和对燃素说的怀疑。1764年至1767年他作为地理学家盖塔的助手，进行采集法国矿产、绘制法国地图的工作。在考察矿产过程中，他研究了生石膏与熟石膏之间的转变，同年参加法国科学院关于城市照明问题的征文活动获奖。1768年年仅25岁的拉瓦锡成为法兰西科学院院士。 1770年一派学者坚持已经被波义耳否定的四元素说，认为水长时间加热会生成土类物质。为了搞清这个问题，拉瓦锡将蒸馏水密封加热了101天，发现的确有微量固体出现。他使用天平进行测量，发现容器质量的减少正等于产生固体物的质量，而水质量没有变化，从而驳斥了这一观点。1771年拉瓦锡与同事的女儿，13岁皮埃尔莱特结婚，皮埃尔莱特通晓多种语言，多才多艺，她将英文文献翻译给拉瓦锡，为他的书作插图并保存拉瓦锡实验记录，协助丈夫进行科学研究。 拉瓦锡为了解释“燃烧”这一常见的化学现象，德国医生斯塔尔提出燃素说，认为物质在空气中燃烧是物质失去燃素，空气得到燃素的过程。燃素说可以解释一些现象，因此很多化学家包括普利斯特里和舍勒等人都拥护这一说法。普利斯特里更是将自己发现的氧气称为“脱燃素空气”，用来解释物质在氧气中燃烧比空气中剧烈，但是燃素说始终难以解释金属燃烧之后变重这个问题。一派人索性认为这是因为测量的误差导致，另一派比较极端的燃素说维护者甚至认为在金属燃烧反应中燃素带有负质量。面对如此的局面，1772年秋天开始拉瓦锡对硫、锡和铅在空气中燃烧的现象进行研究。为了确定空气是否参加反应，他设计了著名的钟罩实验。通过这一实验，可以测量反应前后气体体积的变化，得到参与反应的气体体积。他还将铅在真空密封容器中加热，发现质量不变，加热后打开容器，发现质量迅速增加。尽管实验现象与燃素说支持者相同，但是拉瓦锡提出了另一种解释，即认为物质的燃烧是可燃物与空气中某种物质结合的结果，这样可以同时解释燃烧需要空气和金属燃烧后质量变重的问题。但是此时他仍然无法确定是哪一种组分与可燃物结合。1774年10月普利斯特里访问巴黎，和拉瓦锡进行讨论，普利斯特里在后来文章中说并将自己加热汞灰（氧化汞）生成气体（氧气）这一结果告诉拉瓦锡，而有些人则认为并非如此。 1775年路易十六宣布将火药工业国有化，拉瓦锡被派往巴黎军火库工作，同时设计新的硝石制备方法来提高黑火药的质量。在他的努力下，法国的枪械的火力迅速提高，工作之余他建立了自己的实验室，继续进行燃烧研究。他直接加热氧化汞，发现一种性质类似于平常的空气的气体产生，这种气体可以支持燃烧与呼吸，并且与一氧化氮混合后体积减小。最开始他将这种气体和空气混为一谈。普利斯特里读到拉瓦锡文章之后指出，拉瓦锡所提到的这种气体就是他所发现的“脱燃素空气”，并且指明这种气体的反应效果比空气强很多。拉瓦锡接受了普利斯特里的批评，同时确认了这就是他一直寻找的那种在空气中的支持燃烧的气体。在1777年的《燃烧概论》和1778年的《酸性概论》中，他正式阐释了自己的氧化说，认为燃烧是物质和空气中约占五分之一的氧气反应的结果。同时基于很多燃烧产物的水溶液具有酸性，他得出任何酸中都含有氧的错误结论，所以1779年他将空气中支持燃烧的一部分命名为oxygen（希腊语：形成酸的）即氧气，另一部分命名为azote（希腊语：无生命的）即氮气。 随后，拉瓦锡开始关注普利斯特里关于血液在氧气保持红色而在二氧化碳中变黑的描述，认为动物的呼吸作用可能也是一种氧化过程。他和拉普拉斯共同进行研究，他们使用几内亚鼠进行实验，通过测量冰盒中冰块的融化得出呼吸放出的热量，同时测量几内亚鼠呼出的二氧化碳。另一方面他们燃烧可以生成同样二氧化碳的木炭，测量其放出的热量。发现两者有一定类似关系，从而初步得出了动物的呼吸作用实质上是缓慢的氧化过程的结论。 1783年卡文迪什发现了“可燃气体”即氢气，发现它可以与氧气生成水，