化学革命：拉瓦锡、哈伯、特罗斯特

个女儿。早年，卡文迪许从叔伯那里承接 了大宗遗赠。1783年他父亲逝世，又给他 留下大笔遗产。这样他的资产超过了130 万英镑，成为英国的巨富之一。尽管家 资万贯，他的生活却非常俭朴——他身 上穿的，永远是几套过时陈旧的绅士服。 他吃的也很简单，就是在家待客，照样是 羊腿一只。这些钱该怎么用，卡文迪许从 不考虑——整理图书老翁的报酬）
•
有人认为，拉瓦锡的一个不足之处是他在论文中常常不提或很少提及 别人的研究工作，这一点是与科学精神相违背的。这是否与其个人恩怨 有一定关系呢？ • 总之，革命政权逮捕了包括拉瓦锡在内的征税组织成员，以惊人的 速度审判所有人并宣布死刑——1794年5月7日开庭审判，24小时内执行。
• 拉瓦锡对岳父耳语道：“放大胆些，这只不过一刹那的事，然后—— 就是永恒。” 他第四个登上断头台，泰然受刑而死……
扎实的数理基础、高超的实验技巧——科研思路开阔（由于这
种古怪的性格，卡文迪许长期深居独处，整天埋头在他科学研究的小天地。 他把他家的部分房子进行了改造，一所公馆改为实验室，一处住宅改为公 用图书馆，把自家丰富的藏书供大家使用。1733年他父亲死后，他又将 他的实验基地搬到乡下的别墅。将别墅富丽堂皇的装饰全部拆去，大客厅 变成实验室，楼上卧室变成观象台。甚至宅前的草地上也竖起一个架子， 以便攀上大树去观测星象。至于践踏了那些名贵的花草，他毫不在乎。这 些都表明，对于科学研究简直像着了魔一样）
二、拉瓦锡之死②
• 行刑前，律师又一次提醒法官顾惜拉瓦锡的发明创造以及正 在建立起来的新科学，顽固而冷酷的法官粗鲁地回应：“共和 国不需要科学，只需要正义”。
• 结果，当时的极左政府也不顾许多著名科学家呼吁赦免他 的请求，坚持以“超过法定数4%的收入，谋取6-10%的利润”的 罪行在1794年5月8日将拉瓦锡送上断头台。
自由带领人民 （1830）
二、拉瓦锡之死①
• 为建立实验室贷款五百万法郎入“包税公司”——1789年法 国爆发革命——1793年革命委员会下令逮捕“包税公司”所有 成员——世界驰名的法国科学院院士拉瓦锡向革命委员会求情 不成，主动入狱 • 在入狱到被处死的7个月中，他仍痴迷于化学研究，写了8部 化学著作，意于将其贡献给后人——“情愿被剥夺一切，只要让 我当一名药剂师”——遭新政府的拒绝 • 他请求缓刑几日，将正在进行的“汗”分泌研究完成——“… 我只请求给我一点时间，让我为祖国多做一点贡献”——遭拒 绝 • 他主持的法国科学院和他创建的实验研究中心被封闭——抗 议——以“对抗新政府”而被罪加一等
拉瓦锡
成名于“化学革命”， 牺牲于社会“革命”！
A L Lavoisier（1743-1794）
一、拉瓦锡生平
• 法国律师家庭出身——爱好化学——20岁大学法学
系毕业后当律师——“大城市照明”征文获奖——放 弃赚钱的律师职业
• 专攻化学——25岁
法国科学院院士—— 谋求科研经费当征税 官——1794年死于 “法国大革命”
拉瓦锡的论著
1777年9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了 划时代的《燃烧概论》，系统地阐述了燃烧的氧 化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。 ——化学革命的表达形式！
1785年，拉瓦锡和他的同行戴莫维、贝托雷、 佛克罗伊合作编写了《化学命名法》。 这本专著强调指出，每种物质必须有一固定 名称，单质命名尽可能表达出它的特性，化合物 的命名尽可能反映出它的组成。
• 燃素说的矛盾： （A）式中燃素增重（即“负重量”） （B）式中燃素减重（即“正重量”）
——量的概念是拉瓦锡的突破点！
化学革命的基础——质量守恒定律
• 利用天平进行研究是他突破燃素说的关键之一。
• 拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究， 他用硫酸和石灰合成了石膏。 • 这次实验成功使拉瓦锡开始经常使用天平，并总 结出了质量守恒定律。 • 质量守恒定律成为他的信念，成为他进行定量实 验、思维和计算的基础。
插曲1：
卡文迪许——“富人”传奇③
研究空气和水卓有成效
卡文迪许从事科研不图名、不 图利——当许多人推崇他发现氢 气时，他谦逊地说：“这事早有 别人注意到了。”他的许多论文 和实验报告，没有急于发表—— 手稿大部没有发表——近50年的 科研生涯中没有写一本书
一生独居，科研情趣——虽然他 自小身体虚弱，以79岁的高龄与 世永别
但必须看到，拉瓦锡确实具有非凡的科学洞 察力和勇往直前的无畏精神，因此虽然不是他最 先发现氧气的制法，但他通过制取氧气分析了空 气的组成，赋予了氧气不同于其它气体的非凡的 科学意义，建立了燃烧的氧化学说，开创化学发 展新纪元。
卡文迪许
（下面详述）
插曲1：
卡文迪许——“富人”传奇①
18世纪英国“有学问人中最富者， 有钱人中最有学问者”。 出生贵族（父亲是德文郡公爵二世的 第五个儿子，母亲是肯特郡公爵的第四
二、拉瓦锡之死③
• 除马拉外，拉瓦锡在科学界还有其他的“嫉妒者”——他就是化学 家佛克罗伊。他本人也是科学院的院士，曾经是一位很早就同革命党人 的国会有着密切联系，并对科学院进行过迫害的神秘人物。他在危难之际， 也曾在多方面受到过拉瓦锡的保护，但是却反而施展诡计企图解散科学院， 直到最后动用了国会的暴力而达到了目的。
二、拉瓦锡之死④
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拉瓦锡死时仅51岁，一死惊天下：“他们可以一瞬间把他 的头割下，而他那样的头，百年也许长不出一个来”（著名数学 家拉格朗日）
• 历史总是具有愚弄性——拉瓦锡死后，随着革命政府罗伯斯 庇尔的失败，法国终于为拉瓦锡举行了庄重和盛大的追悼会； 而且，佛克罗伊反过来对拉瓦锡表示悼念，还在追悼会上做了
第三次是19世纪上半叶原子-分子论的建立。 第四次是1824年，德国有机化学家维勒首先从无机物
人工合成了有机物——尿素。 第五次是19世纪下半叶，俄国化学家门捷列夫在总结 前人的基础上发现了元素周期律。
化学史上的几次革命②
在现代化学时期，革命性的标志人物与事件 也很多，尚未形成一致看法，但是哈伯关于合成 氨的贡献，以及特罗斯特关于原子经济性与绿色 化学的贡献，从科技对人类文明发展进程的重大 影响上看，无疑是继拉瓦锡发起的氧化学说化学 革命之后的两次极为重要的化学革命，它们分别 深远地影响着人类历史的20世纪和21世纪。
卡文迪许 （H Cavendish，1731-1810）
剑桥大学卡文迪许实验室
插曲2：
化学“反革命”——普利斯特里①
舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧 气，思维不够广阔，没有充分利用天平， 没有能冲破燃素说的束缚，与真理擦肩 而过。
恩格斯：舍勒和普利斯特里是“当真理 碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”。 美国科学史家韦克思说：“普利斯特 里是氧的父亲，但他至死也不承认自
卡文迪许 （H Cavendish，1731-1810）
插曲1：
卡文迪许——“富人”传奇②
性情孤僻——参加皇家学会（“与卡文迪许交谈，千万不要看他，
而要把头仰起，两眼望着天，就象对空谈话一样，这样才能听到他的一些 见解。”——这种怪僻性格的形成与他从小生长的环境有一定关系。他两 岁时，母亲因生育他弟弟而病逝，从此他失去了母爱。他父亲忙于社交活 动，撇下他交由保姆看管，与外界极少往来。直到11岁才被送入一所专 收贵族子弟的学校，在学校里他仍然很少与别人交往）
• 除此之外，人们还对拉瓦锡之死别的因素进行了许多的 思考……
1.科学与财富的关系 2.科学与政治的关系 3.科学家人品与学问的关系 4. …
三、拉瓦锡化学革命
法国化学家拉瓦锡进行的化学革命被公推为18世纪科学 发展史上最辉煌的成就之一。在这场革命中： ①他以雄辩的实验事实为依据，推翻了统治化学理论达 百年之久的燃素说，建立了以氧为中心的燃烧理论；
• 其他原因——学术上的“个人恩怨”：法国大革命中，第 一个揭发攻击他的是雅各宾派领袖马拉。马拉在革命前研究过 燃烧学说，曾申请加入法国科学院，当时负责人拉瓦锡认定他 的《关于火的特性的研究》一书并无科学价值，断送了马拉的 科学家美梦。出于个人恩怨，马拉在《人民之友》上著文抨击 拉瓦锡是品行恶劣的阴谋家。虽然不久马拉被吉伦特派的支持 者所杀，但是拉瓦锡的厄运并没有停止。
己的亲生女儿。” 但这并不意味着化学“反革命”普利 斯特里的成就不突出，相反因气体研究 的杰出成就而誉为“气体化学之父”。
普利斯特里 （J Priestley， 1733-1804）
插曲2：
化学“反革命”——普利斯特里②
他1733年3月13日生于一个收入微薄的小农庄里—— 家中长子，由于家境艰难，同外公、外婆一起度过 了大部分童年。
拉瓦锡的名著——《化学纲要》
1789年，拉瓦锡出版了他的名著《化学纲要》——有人认 为，这是第一部真正意义的化学教科书。 在《化学纲要》中，拉瓦锡有意识地把质量不变的规律作 为他思维推理的前提，对质量守恒思想作了清楚的阐述，这是 他对近代化学发展的又一突出的贡献。 也就在《化学纲要》这部名著中，拉瓦锡总结了他化学研 究的实践经验，发展了波义耳提出的元素概念，提出元素是化 学分析到达的终点，即在当时用任何化学手段都不能分解的物 质可称为元素。 据此，他还列出了一张包括33种元素的分类表——现在看 来，这张表虽然存在一些错误，但是世界公认这是第一张真正 的化学元素表。
拉瓦锡的革命性功绩
拉瓦锡对燃素说和其它陈腐观点的讥讽和批 判是无情和激烈的，这使他在创建科学勋绩的同 时得罪了一大批同时代和老一辈的科学家。 在许多有关历史、科学史、化学史的书籍中， 作者都对拉瓦锡总是突出自己的人格特点进行低 调的描述和评价，指责他在《化学纲要》里没有 提起舍勒、卡文迪许、普里斯特里等对他的启示 和帮助。
化学革命：拉瓦锡、哈伯、特罗斯特
化学史上的几次革命①
一般认为，近代化学时期发生了五次重大的突破，使 得化学大厦牢固地确立起来。
第一次重大突破是17世纪中期，波义耳提出了科学的
元素概念，把化学确立为科学。
第二次是18世纪下半叶，拉瓦锡提出了燃烧氧化理论，
建立了科学的化学燃烧理论，促进了化学的迅速发展。
拉瓦锡化学革命的武器——燃烧氧化学说
舍勒（右图，资料见课本人名索引）：1772年发现氧 气，称之为“火空气”，不认为是一种元素。
普利斯特里：1774年发现氧气，受“燃素说” 影响称之“脱燃素空气”。 拉瓦锡：1774年10月重复普利斯特里的实验
（2HgO = 2Hg + O2↑），认为产生的气体是一种 成酸的素，命名为氧（Oxygen）——推翻了 “燃素说”，对燃烧作出了正确的解释，创立 了氧化学说——恩格斯还是称他为“真正发现 氧气的人”。
Hale Waihona Puke Baidu
②针对当时化学物质的命名呈现一派混乱不堪的状况， 拉瓦锡与他人合作制定出化学物质命名原则，创立了化学物 质分类的新体系；
③根据化学实验的经验，拉瓦锡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。
化学革命的背景
• 1669年，燃素说创始人贝歇尔 提出： 可燃物 - 油土 = 石土
• 1703年，贝歇尔学生施塔尔完 善燃素说，改“油土” 为“燃素”
化学革命的背景
• 燃素说实例：（A）金属 - 燃素 = 煅灰； （B）酒精 - 燃素 = 水 • 燃素说的作用：取代了炼金术——燃素说整个十八世纪统 治了化学界——“兴是必要，衰是必然”
歌功颂德的演讲。 • 就这样，狂热过后，法国人终于懂得了 拉瓦锡的价值——在他死后不到两年，巴黎 就竖起了他的半身塑像。
二、拉瓦锡之死⑤
• 拉瓦锡之死的直接原因是当过征税官，成为“革命”的对 象——试想，假如当初不放弃富有的律师职业，何来如此杀 身之祸？但是，如果不是那个果断的放弃，何有化学史上 的拉瓦锡及其“一死惊天下”？！
空气、水的成分研究
• 普利斯特里、瓦特、 卡文迪许、拉瓦锡都进行
了水的合成和分解实验，卡 文迪许的实验最出色，但最 正确解释的是拉瓦锡。 • 水不是一种元素，是“易 燃空气”同氧的化合物；易 燃空气也根本不是“燃素”， 是一种组成水的素，拉瓦锡 将其命名为氢（成水元素， Hydrogen）。
蒸汽机发明家 瓦特（J Watt， 1736-1819） （上、左） 教材P213