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第45章 现代化学之父——法国化学家拉瓦锡

拉瓦锡(1743—1794),法国化学家、生物学家。他创立氧化说以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。他倡导并改进定量分析方法并用其验证了质量守恒定律。他提出规范的化学命名法,撰写了第一部真正意义上的化学教科书。这些划时代贡献使得他成为历史上最伟大的化学家之一。

拉瓦锡1743年出生于巴黎一个富裕的律师家庭。5岁那年他母亲因病去世。11岁时,他进入当时巴黎的名牌学校——马萨林学院。拉瓦锡21岁时,取得了律师资格。

偶然获奖一发不可收

1765年,法国科学院以重奖征集一种使路灯既明亮又经济的设计方案,拉瓦锡的设计荣获国王颁发的奖章,这个偶然的奖章给他很大的鼓舞,使他更热情地投入到科学研究事业中去。因为拉瓦锡接连不断地取得了一项项科研成果,他担任了科学院的秘书长,实际上成为了科学院的负责人。

当时亚里士多德的“四元素说”中水土互变的提法依然存在。拉瓦锡对这一观点表示怀疑,经过试验,他发现水的质量没变,沉淀物的重量恰好等于蒸馏器所减少的质量。据此拉瓦锡写论文驳斥了水转化为土的谬说,瑞典化学家舍勒也对这种沉淀物进行分析,证明它的确来自玻璃蒸馏器本身。

为了进一步研究土、水、空气、火的本质,拉瓦锡开始研究空气在燃烧中的作用。这段时间他作了一系列的试验。这其中包括化学史上有名的“锡铅煅烧实验”,这些实验使他发现金属在燃烧过程中丢失空气的质量与其获得的质量相等。

在普里斯特利的启发和帮助下,拉瓦锡找到了金属煅烧时所吸收的“纯粹空气”,两年后他把它正式命名为“氧”。在向法国科学院提交的《燃烧概论》一文中,他详尽地列举了能推翻流行已久的“燃素说”的各种试验证据,指出:燃烧只是物质与空气中的氧进行化学反应的现象,根本不存在“燃素”,“燃素”只是因为人们对燃烧现象不了解而臆造出来的。氧化学说的确立推翻了占统治地位长达百年之久的“燃素说”,使化学这门科学向前迈进了一大步。

他证实了“质量守恒”定律

当拉瓦锡发现另一位英国化学家亨利·卡文迪许燃烧气体时在玻璃容器内部出现了水珠后,他确信水是一种化合物,气体是它的一部分。于是他开始致力于水的研究。为了慎重起见,他又使“可燃空气”通过分别装有氧化铜和红铅的炽热管子,结果从出口气体中得到了冷凝水。他仍不放心,心想:如果能从水中除掉氧,那么剩下来的就应该是“可燃空气”了。经过反复试验,他终于成功了,他使水汽一点一点地通过烧红的铁管,果然分解出了“可燃空气”,而在铁管内壁析出了亮晶晶的黑色磁性氧化铁。

拉瓦锡将这种新的气体命名为“氢”(意为“水的制造者”)。他用了10年的时间证明了元素能够以气态、液态和固态的状态存在。他证明了气体和水不是像人们几千年来一直认为的那样只是元素,而是由同样的气体以不同质量结合在一起的化合物。拉瓦锡在1789年出版的《化学基本教程》中明确地阐述了化学反应中的质量守恒定律。他说,没有东西可以被创造出来或者被毁灭;只有更换和变化,并且反应前后的物质数量相等。

就在拉瓦锡在科学研究上频摘硕果时,1789年法国爆发了资产阶级的大革命,拉瓦锡加入的征税承包商集团成为了革命的对象。结果,他被革命政权以超过法定收入谋取利润的罪行处死了。许多人对此都深感惋惜,著名数学家拉格朗日感慨地说:“砍掉他的脑袋只需要一刹那,可是,也许要等一个世纪后,才能再出现像他这样的一个脑袋。”

有人评论说:拉瓦锡既没有发现新物质,也没有提出新的实验项目,然而他却在重复前人的实验中,通过严格的合乎逻辑的步骤,阐明了所得结果的正确解释,作出了化学发展上的不朽功绩。后来人们把他称为近代化学之父,有时也称他为“化学中的牛顿”。

名人逸闻——他在其他领域亦有建树

拉瓦锡还在研究地质学方面作出一些不太重要的贡献,并在生理学方面作出了一项重要贡献。他指出呼吸的生理过程相当于一种缓慢的燃烧。就是说,人类和动物利用其吸入的氧气,从一种体内有机物的缓慢的燃烧中获得能量。这项发现的重要性或许可与哈维发现人体血液循环的重要性相比。