化学革命:拉瓦锡、哈伯、特罗斯特

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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

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
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