拉瓦锡—化学小报(国际化学年)

1772 年秋天， 拉瓦锡照习惯称量了一定质量的白磷使之 燃烧，冷却后又称量了燃烧产物 P2O5 的质量，发现质量增 加了！他又燃烧硫磺，同样发现燃烧产物的质量大于硫磺的 质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。他于是 又做了更细致的实验： 将白磷放在水银面上， 扣上一个钟罩， 钟罩里留有一部分空气。加热水银到 40℃时白磷就迅速燃 烧，之后水银面上升。拉瓦锡描述道：“这表明部分空气被消 耗， 剩下的空气不能使白磷燃烧， 并可使燃烧着的蜡烛熄灭； 1 盎司的白磷大约可得到 2.7 盎司的白色粉末（P2O5，应该 是 2.3 盎司） 。增加的重量和所消耗的 1/5 容积的空气重量接 近相同。” 燃素说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质 量轻。而拉瓦锡实验的结果却是截然相反。他把实验结果写 成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说 的错误。在 1773 年 2 月，他在实验记录本上写到：“我所做 的实验使物理和化学发生了根本的变化。 ”他将“新化学”命名 为“反燃素化学”。 1774 年， 拉瓦锡做了焙烧锡和铅的实验。 他将称量后的 金属分别放入大小不等的曲颈瓶中，密封后再称量金属和瓶 的质量，然后充分加热。冷却后再次称量金属和瓶的质量， 发现没有变化。打开瓶口，有空气进入，这一次质量增加了， 显然增加量是进入的空气的质量（设为 A） 。他再次打开瓶口 取出金属锻灰（在容积小的瓶中还有剩余的金属）称量，发 现增加的质量正和进入瓶中的空气的质量相同（即也为 A） 。 这表明锻灰是金属与空气的化合物。 拉瓦锡进一步想，如果设法从金属锻灰中直接分离出空 气来，就更能说明问题。他曾经试图分解铁锻灰（即铁锈） ， 但实验没有成功。 到了这年的 10 月，普里斯特里访问巴黎。在欢迎宴会 上他谈到“从红色沉淀（HgO）和铅丹（Pb3O4）可得到‘脱燃 素气’”。对于正在无奈中的拉瓦锡来说，这条信息是很直接 的启发。11 月，拉瓦锡加热红色的汞灰制得了氧气。在舍勒 的启发下，拉瓦锡甚至制造了火车头大小的加热装置，其中 心是聚光镜。平台下面是六个大轮子，以便跟着太阳随时转 动。 1775 年， 拉瓦锡的实验中心已从分解金属锻灰转移到了 对氧气的研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的 质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气，其实是吸 收了氧气，与氧气化合，即氧化。这就是推翻了燃素说的燃 烧的氧化理论。
作者：重庆大学城一中 初 2012 级六班
林 雪
指导教师：重庆大学城一中
罗
勇
自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火，用火烧煮食 物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。正是这些应用， 极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。今天，化学作 为一门基础学科，在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。 那么化学在近代是怎么发展起来的？下面就重点介绍来自法国的化学家—— 拉瓦锡，他被称之为“近代化学之父”。
悲壮的人生
拉瓦锡 28 岁结婚时，他的妻子只有 14 岁。他们一生没有孩子，但生活非常愉快。她帮助拉瓦锡实验，经常陪伴 在他身边。在拉瓦锡的著作里，有很多插图都是他的妻子画的 1789 年法国大革命爆发，三年后拉瓦锡被解除了火药局长的职务。1793 年 11 月，国民议会下令逮捕旧王朝的包税 官。拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱。极左派马拉曾与拉瓦锡有过激烈的科学争论，心存嫉恨，便诬陷拉瓦 锡与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于 1794 年 5 月 8 日把他送上了断头台。对此，当时科学界的很多人感到非常惋 惜。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出 一个来。” 这时，拉瓦锡正当壮年，是 51 岁。
拉瓦锡与近代化学革命
1.化学革命的背景 十八世纪中期，愈来愈多的物质被发现，日益复杂的实 验现象相继出现，极大地丰富了人们对物质世界和化学变化 的认识，也使原来试图解释一切的“燃素说”变得难圆其说 了。 要真正认识燃烧的本质，必须首先弄清空气的组成和氧 气在燃烧中的作用.1772 年和 1774 年， 瑞典的舍勒和英国的 普里斯特列分别用不同的方法制取了氧气并研究了其性质， 但他俩却笃信“燃素说”，把氧气称为“火空气”和“脱燃 素气体”。 十八的世纪的欧洲出现了许多象德国的马格列夫、瑞典 的贝格曼等优秀的分析化学家，他们在广泛地进行定性分析 的基础上，将定量分析用于提纯、分离新物质和探索复杂物 质的领域中，为揭示燃烧现象的本质提供了大量的实验依据 和分析测试手段. 2．燃烧氧化学说何以称之为化学革命 燃烧氧化学说的建立是一种巨大的创新，它推翻并取代 了世人仰奉百年之久的“燃素说”。 1774 年 11 月，拉瓦锡用加热汞灰的方法制得了一种助 燃能力极强、能维持呼吸的“纯粹空气”，将其命名为“氧 气”，在反复实验和研究的基础上，拉瓦锡于 1777 年 9 月， 向法国科学院提交了具有划时代意义的论文—《燃烧概论》 ， 提出了燃烧氧化学说.1789 年，拉瓦锡又出版了他最重要的 著作—《化学纲要》 ，其伟大之处在于：第一，书中以大量 的事实、全新的观点，对化学革命进行了全面系统地阐释和 总结，彻底推翻了“燃素说”；第二， 《化学纲要》是继波 义耳的《怀疑派化学家》后又一次对化学元素下定义的重要 著作，他在书中把元素定义为“凡是简单的不能再分离的物 质”，这种对元素含义的表达比波义耳更准确、更明白； 第三，拉瓦锡在书中制成了酸和碱的图表、酸和碱作用产物 的图表，并将当时已知的 33 种元素根据其性质、化学反应分 为四类，从而产生了化学史上第一张元素表，对化学的发展 和探寻新元素、新物质具有重大意义。 ⑵． 燃烧氧化学说的建立是一种崭新的开拓，它开辟了 化学研究的新领域，并变革了研究方法。 氧化学说的建立使人们不再只局限对燃烧现象的探讨和 对矿物的分析，而是将研究范围扩大到了整个化学领域。在 研究方法上，也不只局限于对物质变化的定性观察，而是将 数学、物理等知识与化学相融合，开展了定量分析，使化学 发展成为一门可以用数字表示的真正的科学。 ⑶．燃烧氧化学说的建立是一种质的飞跃，它引发了人 们形成唯物辩证的自然观，导致了后世化学的迅猛发展和高 度繁荣。 氧化学说的建立，不仅是旧理论的替换和化学基本观念 及研究方法的变革，更重要的是人们世界观的转变，是研究 境界的质的飞跃，促使人们以唯物主义的世界观代替形而上 学的世界观，这也必然使化学本身以全新的面貌呈现在人们 面前，并逐步走向精细，在理论和实验两方面得以空前发展 和高度繁荣。 3．拉瓦锡的科学思想与研究方法 ①拉瓦锡勇于质疑，具有特别强烈的创新意识。 ②拉瓦锡敏于洞察、 长于思辨， 能够归纳提取理论的精髓。 ③拉瓦锡精于实验，将量作为衡量化学反应的尺度。 虽然拉瓦锡的人生并不完美，但 200 多年来，人们一直没 有忘记他的英名，拉瓦锡在化学发展史上树起的座座丰碑仍 熠熠闪光；他的科学思想和治学精神永远值得后人学习和借 鉴。
与此同时，拉瓦锡还用动物实验，研究了呼吸作用，认 为“是氧气在动物体内与碳化合，生成二氧化碳的同时 放出热来。这和在实验室中燃烧有机物的情况完全一 样。”这就解答了体温的来源问题。 空气中既然含有 1/4 的氧气 （数据来自原文） 就应 ， 该含有其余的气体，拉瓦锡将它称为“碳气”。研究了空 气的组成后，拉瓦锡总结道：“大气中不是全部空气都 是可以呼吸的；金属焙烧时，与金属化合的那部分空气 是合乎卫生的，最适宜呼吸的；剩下的部分是一种‘碳 气’，不能维持动物的呼吸，也不能助燃。”他把燃烧与 呼吸统一了起来，也结束了空气是一种纯净物质的错误 见解。 1777 年，拉瓦锡明确地讥讽和批判了燃素说：“化 学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因 此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重 量的，有时又没有重量；有时它是自由之火，有时又说 它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔， 有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱 性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色 虫，每时每刻都在改变它的面貌。” 这年的 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。这本书后来被翻译成多国 语言，逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断了与古 代炼丹术的联系，揭掉了神秘和臆测的面纱，代之以科 学的实验和定量的研究。化学进入了定量化学（即近代 化学）时期。所以我们说拉瓦锡是近代化学的奠基者。 舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气， 但由于他 们思维不够广阔，更多地只是关心具体物质的性质，没 有能冲破燃素说的束缚。与真理擦肩而过是很遗憾的。 拉瓦锡对化学的另一大贡献是否定了古希腊哲学家 的四元素说和三要素说，辨证地阐述了建立在科学实验 基础上的化学元素的概念：“如果元素表示构成物质的 最简单组分，那么目前我们可能难以判断什么是元素； 如果相反，我们把元素与目前化学分析最后达到的极限 概念联系起来，那么，我们现在用任何方法都不能再加 以分解的一切物质，对我们来说，就算是元素了。”
拉瓦锡生平介绍(Antoine Laurent Lavoisier 1743～1794)
安托万－洛朗· 拉瓦锡生于巴黎。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。 他为后人留下的杰作是《化学概要》 ，这篇论文标志着现代化学的诞生。在这篇论文中，拉瓦锡除了正确地描述燃烧和吸收这两 种现象之外，在历史上还第一次开列出化学元素的准确名称。在书中，拉瓦锡将Biblioteka Baidu学方面所有处于混乱状态的发明创造整理得有 条有理。 拉瓦锡的对化学的第一个贡献便是从试验的角度验证并总结了质量守恒定律。 拉瓦锡最重要的发现：燃烧原理，是他对化学研究的第二大贡献。拉瓦锡最终排除了当时流行极广的关于“燃素”的错误看 法。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。化学自此切断与古代炼丹术的联系，揭掉神秘和臆测的面纱，取而代之的是科学实验和定量研究。化学由此也进入定 量化学（即近代化学）时期。因此称拉瓦锡是近代化学的奠基者，他当之无愧。 拉瓦锡对化学的第三大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说，在 1789 年出版的历时四年写就的《化学概要》 里，拉瓦锡列出了第一张元素一览表，元素被分为四大类。