化学革命家──拉瓦锡

  法国化学家拉瓦锡(Laroisier,A.L.1743-1794) ,出生于法国巴黎富裕的律师家庭。他5岁丧母,在姨母照料下生活,11岁进入当时巴黎著名的马沙兰学校,以后升入法政大学,21岁取得律师资格。他的家庭希望他继承父业,然而他对天文、数学、植物、矿物、化学等自然科学却有深厚的兴趣。1765年法国科学院以重奖征求一种使路灯既明亮又经济的设计议案22岁的拉瓦锡勇敢地参加了竞赛。他的设计被评为优秀方案,荣获国王颁发的金质奖章。这项活动给年轻的拉瓦锡以极大的鼓励,使他决心投入科学研究的事业。由于他不断地获得研究成果,展示了出众的才华,于1768年受命为法国皇家科学院的副会员,10年后成为18名正式会员之一,又任7年科学院的秘书长,实际上是科学院的负责人。很不幸,因包税事件,被判处死刑。1794年8月8日法国把自己伟大的化学家拉瓦锡处死了,世界失去了一位人类最杰出的科学家。

  拉瓦锡作出的科学贡献很多,其中最突出的是掀起了一场化学革命,推翻了统治化学界百年之久的燃素学说,1772年,拉瓦锡当选为科学院院士后,主要思考的问题是燃烧的本质。窨燃烧是怎么一回事?不仅他这样想,许多其他化学家也都感到燃素学说不能解释燃烧过程。为了研究这个问题拉瓦锡常跟其他化学家开展了热烈的讨论。在一个寒冷的晚上,他同实验室的同事马凯尔和卡德一起研究。这两位同事说了,他们在高温下灼烧金刚石的实验。按一般情况物质燃烧后总有一点

  灰渣,可以金刚石灼烧后却没有任何灰渣,完全消失得无影无踪了。为什么会出现这样奇异的现象呢?他们讨论认为,因为加热是在空气中进行的,空气不会产生影响。如果在隔绝空气的情况下灼烧金刚石,又会产生什么现象呢?第二天,拉瓦锡带来了几块金刚石,涂上一层厚厚的石墨稠膏用来隔绝空气。然后把小黑球加热烧到通红,而且发出了光。待小黑球冷却几小时后,剥掉涂料,金刚石仍然是完整的。拉瓦锡推测:“金刚石消失的神秘现象竟然与空气有关。也许它们是跟空气结合在一起的?”对拉瓦锡来说这一发现是不寻常的,以致所有其他的问题都退居次要地位了。

  拉瓦锡立刻着手研究磷和硫的燃烧,成功地收集了磷燃烧冒出的全部白烟,并称量出它比原来的磷重。拉瓦锡判断,磷与空气化合了。它们是怎样化合的呢?于是设计了这样的实验。在密闭的器皿里燃烧磷,并称出有关各物质的重量。他把装有磷的小盘子放在水面的软木座上,用烧红的金属丝点燃磷,迅速用玻璃把它罩上。白色浓烟充装了玻璃罩,然后就熄灭了,水在罩内开始上升,过一会儿,水位就停止上升了。拉瓦锡认为,可能用的磷少了,不能跟罩内的空气全部化合。于是他用更多的磷作了十几次实验,水位上升的高度都相同。他想,“磷仅仅与五分之一的空气化合,难道空气是复杂的混合物吗?”拉瓦锡研究硫的燃烧,硫也只能同五分之一的空气化合。1774年,拉瓦锡作了著名的金属锻炼实验:他将锡和铅分别密封在曲颈瓶中,在加热前后都精确地称量,发现瓶和锻灰的总重量并未改变。

  当他把瓶子打开后,发现有空气冲进瓶内,这时的瓶和锻灰的总重量增加了。空气进入瓶内增加的重量与金属变成锻灰增加的重量正好相等。拉瓦锡根据这些实验,对燃素学说产生了怀疑,并指出金属锻灰的增重与燃素无关,而是由金属与空气化合的缘故。

  就在这年的10月,普利斯特里访问巴黎,向拉瓦锡介绍了他用凸透境加热汞锻灰发现了一种脱燃素空气。拉瓦锡立刻重做了普利斯特里的实验,证实了加热汞锻灰时逸出的气体重量与汞锻炼成锻灰所增加的重量相等。这是拉瓦锡用来推翻燃素学说最有力的证据。后来他做了大量的燃烧实验都说明燃素是不存在的。1777年他接受其他化学家的见解,确认空气是两种气体的混合物。一种是能助燃的、有助于呼吸的氧气;另一种是不助燃的、无助于生命的氮气。1789年,拉瓦锡出版了他的名著《化学纲要》,以大量的实验事实为根据,系统地、全面地批判了燃素学说,系统地阐明了燃烧的氧化学说。

  氧化学说的要点:(1)物质燃烧时放出光和热;(2)物质在氧存在时才能燃烧;(3)物质在空气中燃烧时吸收其中的氧,燃烧后增加的重量恰等于吸收的氧;(4)一般可燃物(非金属)燃烧后变为酸,金属燃烧后变为灰渣即金属氧化物。这个以氧为中心的理论简明地把燃素学说所不能解决的问题解决了,把燃素学说误解的问题也纠正了,使人们能够按照燃烧的本来面目掌握燃烧的规律。燃烧的氧化学说的建立,著名化学家武兹和贝特罗都把它称为一场全面的化学革命。拉瓦锡著的《化学纲要》、牛顿著的《自然哲学的数学原理》和达尔文著的《物种起源》被人们称为世界自然科学的三大名著。

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