为氧⽓命名的近代化学开创者,最终却被送上断头台

来源: 原点阅读

发布日期: 2023-10-24 13:08:29

安托万·拉瓦锡是近代化学的开创者,被誉为化学之父。他通过实验验证了质量守恒定律,揭示了燃烧的原理,并首次准确识别了氧的作用,为化学的发展奠定了基础。然而,由于政治原因,拉瓦锡最终被送上断头台,他的贡献和悲剧性的结局在科学史上留下了深刻的印记。

1794年,18世纪最伟⼤的科学家之⼀,被称为近代化学之⽗的安托万·拉瓦锡,由于曾当过纳税官,被法国⼈以⾰命的名义送上了断头台。当他要求法庭再宽限他⼏天,以整理最后的化学资料时,得到的回答是:“共和国不需要科学者!”⼆百多年后,这声叱喝仍令⼈⽑⻣悚然!

拉瓦锡死后,法国著名数学家拉格朗⽇更是坦⾔“他们可以⼀眨眼就把他的头砍下来,但他那样的头脑⼀百年也再⻓不出⼀个来了。”

安托万·拉瓦锡1743年8⽉26⽇拉瓦锡诞⽣在⼀个法国贵族家庭⾥,按照家族传统,他读了法律,拿到了律师⽂凭并取得了开业证书,然⽽他却转身⾛向了科学研究。20岁时,因为出⾊的巴黎街道照明设计论⽂,拉瓦锡获得了法国科学院的嘉奖。1768年,在他25岁时,被评为法国科学院名誉院⼠。⾃此,他⾛向了化学研究,成为近代化学的开创者,他在化学领域中的地位,可以与⽜顿在物理学中的地位⽐肩。

1772年,拉瓦锡做了⼀个⾮常精彩的实验。在研究磷的燃烧时,他发现反应所⽣成的五氧化⼆磷的质量⽐反应前的磷还⼤,为了寻找原因,他⼜燃烧了硫,同样发现所⽣成的灰烬质量有所增加。他估计⼀定是什么⽓体被磷和硫所吸收。为了继续寻找原因,他改进了实验⽅法,把整个实验装置⽤钟罩封闭起来。

利⽤测量⽓压的办法,最后得出了结论,⼤约1个盎司(约28.35克)的磷可以⽣成2.7盎司(约76.54克)的灰烬,所增加的质量,恰好与钟罩⾥失去的空⽓质量相当。这个实验不仅开创了化学的定量研究,⽽且还从化学的⻆度验证并总结出质量守恒定律。

在描述化学反应中,拉瓦锡⾸次引⼊了化学⽅程的书写⽅式,他不仅利⽤化学⽅程式由“参与反应物”估计“⽣成物”,还可以利⽤“⽣成物”估计“参与反应物”。

他常假定⽅程中某⼀项是未知数,通过实验,估计它们是什么,并算出它们的值,这样以计算结果来检验实验,或者⽤实验来验证计算,甚⾄⽤这种⽅法修正实验的初步结果,再通过正确的途径改进实验,直到获得成功。拉瓦锡的这⼀系列开创性的研究⽅法对于化学研究具有深远的影响,它把描述性化学引⼊到了定量化学的轨道中来,为近代化学的发展奠定了基础。

拉瓦锡的另⼀具有影响⼒的重要发现是揭示出了燃烧的原理,从中⾸次准确地识别了氧的作⽤,并给这种⽓体起了“氧⽓”的名字。他的这个发现,排除了惯⽤的“燃素”的错误说法。1774年11⽉拉瓦锡与妻⼦共同完成了历史上著名的“20天实验”。在这之前,普列斯特⾥赫和舍勒两⼈给了他重要启发,他们告诉他可能有⼀种氧⽓存在,但是很可惜,这两个⼈只是分析出氧⽓的存在,并不知道“氧⽓”到底是什么,在燃烧中会起什么作⽤。

受到这个启发,拉瓦锡设计并成功地完成了⼀个⾮常精彩的化学实验。

拉瓦锡在⼀个曲颈瓶内装上了⽔银,瓶颈通过⼀个⽔银槽与外⾯的⼀个钟形玻璃罩相通,玻璃罩内是空⽓。拉瓦锡夫妇⽇夜不停地给曲颈瓶加热,⽔银表⾯上很快就出现了红⾊的粉末,随着加热,红⾊粉末越来越多,到了第12天,粉末不再增多了。他们继续加热,粉末依旧不再增多,直到第20天才结束,这就是化学史上最著名的“20天实验”。

实验装置示意图“20天实验”⼀箭双雕。⾸先通过实验发现了“氧⽓”和“氮⽓”。实验的结果表明,钟罩⾥的⽓体减少了⼤约1/5,拉瓦锡把少去的这部分⽓体叫做“氧⽓”,剩下的那部分⽓体,不能燃烧,也不能呼吸,拉瓦锡叫它们为“氮⽓”。当然其中还有⼆氧化碳⽓,不过含量很少。千百年来⼈们把空⽓看成是⼀种“元素”,这种⽼观念终于被拉瓦锡破解了。

空⽓被揭开了真⾯⽬,原来它是由不同的⽓体组成的;随着空⽓⾯⽬的揭开,燃烧的本质也被解开了。

这⼀实验的另⼀个重要作⽤是彻底破除了盛⾏的“燃素说”。按照燃素说,燃素过程是从物质中分解出“燃素”的过程,经过燃烧,燃素被消耗,反应后的⽣成物质量应该减轻。然⽽拉瓦锡的实验表明,燃烧的过程是与氧⽓结合的过程。他在实验记录上写道:“在我所做的实验中,物理和化学发⽣了根本的变化。”他把“新化学”命名为“反燃素化学”。在实验的基础上,拉瓦锡建⽴了⼀整套新体系,开启了化学实验研究的先河。

拉瓦锡还为后⼈留下了⼀部传世之作《化学纲要》与⼀篇著名的论⽂“元素列表”,其中正确地描述了燃烧和吸收等现象;在所列出的33种元素中,⾸次建⽴了元素的概念,并为元素起了名称,调整了元素的排序;把化学从过去古希腊哲学家留传下来的四元素和三要素说中解脱出来,结束了化学研究上的混乱局⾯。

1777年9⽉5⽇拉瓦锡向法国科学院递交了⼀篇划时代的论⽂“燃烧概论”。这篇论⽂系统地阐述了燃烧的氧化学说,将燃素说的错误加以纠正。⾃此化学从古代炼丹术中“破茧⽽出”,破除了神秘和臆测的⾯纱,取⽽代之的是科学实验和定量研究,从此化学⾛⼊定量化学的真正科学之路,开启了近代化学的⼤⻔,拉瓦锡被⼈们尊为近代化学之⽗。

在赞颂拉瓦锡在化学史上的功绩时,不能不提到的是他的夫⼈玛丽·安妮·⽪埃尔莱特。

拉瓦锡⽣前,她不离左右地协助实验、翻译资料、记录数据、整理器材,成为拉瓦锡不可缺少的左膀右臂。1794年5⽉8⽇,拉瓦锡被推上断头台,拉瓦锡夫⼈虽然免于⼀死,但家⾥的财产全部被新政权没收,在⼀⽆所有的极度艰难之下,她坚持完成了拉瓦锡身后的资料整理,出版了回忆录,为世⼈留下了⼗分珍贵的资料和研究成果,内中包括拉瓦锡对热量、液体的形成、空⽓的成分、⽔的组成研究等。

化学史上,拉瓦锡夫⼈也留下了光辉的⼀笔。

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