拉瓦锡的科学地位

拉瓦锡的科学地位

拉瓦锡的科学地位

作为化学家，拉瓦锡（见图9－1）创立了氧化说以解释燃烧等现象，结束了燃素说对化学界的百年统治和影响，建立了以氧为中心的燃烧理论；而作为生物学家，他指出动物呼吸实质上是缓慢的氧化过程。他以自己倡导并改进的定量分析方法验证了质量守恒定律。他提出了规范的化学命名法，撰写了第一部真正意义的化学教科书。这些划时代贡献使他成为历史上最伟大的化学家之一。他所进行的那场化学革命，被公认为18世纪科学发展最辉煌的成就之一，他被后世人们尊称为化学之父。

图9－1　拉瓦锡与夫人

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石膏，当他加热石膏时放出了水蒸气，拉瓦锡用天平仔细测定了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。这以后，他的老师鲁伊勒开始使用“结晶水”这样的名词。拉瓦锡初获成功得益于天平的使用，后来在总结质量守恒定律时也受益于此。

质量守恒的发现最初来自于实验，之后成为拉瓦锡的信念，成为他进行定量实验、思维和计算的基础。他曾经用这一思想把糖转变为酒精的发酵过程表示为等式：

这正是现代化学方程式的雏形。

用等号，而不用箭头表示变化过程，表明了他守恒的思想。拉瓦锡出生之时，俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律，他当时称之为“物质不灭定律”，其中含有更多的哲学意蕴。但由于物质不灭定律缺乏丰富的实验根据，又因当时俄罗斯的科学很落后，西欧对沙俄的科学成果不重视，物质不灭定律没有得到广泛传播。

1772年秋天的一天，拉瓦锡照习惯称量出一定质量的白磷使之燃烧，冷却后再称量燃烧产物P₂O₅，发现质量增加了！他又燃烧硫磺，同样发现燃烧产物质量大于硫磺质量。他想这一定是有什么气体被白磷和硫磺吸收了，于是更细致地实验：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℃，白磷迅速燃烧，之后水银面上升。拉瓦锡描述：“这表明部分空气被消耗，剩余空气不能使白磷燃烧，并可使燃烧着的蜡烛熄灭；1盎司白磷大约可得2．7盎司白色粉末（P₂O₅，应是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。”

拉瓦锡成为科学院成员后，科学研究成为其生活的重要内容。从1778年起，他又取得化学研究的几项突破，靠着他的才华和勤奋，逐渐成为科学界乃至政界的一位明星。

拉瓦锡的氧化学说否定了燃素说，他关于水的组成、空气的组成等一系列实验成果是对亚里士多德四元素说的批判，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。”

1785年，拉瓦锡和他的同行合作编写了《化学命名法》一书。这部书强调指出，每一种物质必须有一个固定名称，单质的命名应尽可能表达出它的特性，化合物的命名应尽可能反映出它的组成。据此，他们建议对过去被称为金属灰的物质应依据它们的组成命名为金属氧化物；酸、碱物质使用它们所含的元素来命名；盐类则用构成它们的酸和碱来命名。这样一来，汞灰应称为氧化汞，矾油应叫做硫酸等等，从而奠定了现代化学术语命名的基础，当今所用的化学术语的大部分都是依据这一命名法而来的。

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。

单物质：普遍存在于动植物、矿物界，可看作物质元素，包括光、热、氧、氮、氢。

简单非金属物质：其氧化物为酸，包括硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素。

简单金属物质：被氧化后生成能中和酸的盐基，包括锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌。

简单物质：成盐的土质，包括石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。

拉瓦锡关注普利斯特里关于血液在氧气中保持红色、在二氧化碳中变黑的描述，认为动物呼吸可能也是一种氧化过程。他们共同使用几内亚鼠进行实验，通过测量冰盒中冰块的融化得出呼吸放出的热量，同时测量几内亚鼠呼出的二氧化碳；另一方面他们燃烧可以生成同样二氧化碳的木炭，测量其放出的热量。结果发现两者有一定的类似关系，从而初步得出了动物的呼吸作用实质上是缓慢的氧化过程的结论。

拉瓦锡从氢气燃烧生成水这一实验事实感觉到以前的实验忽略了对呼出气体中的水的测定，于是他请了一个助手来进行人体实验，希望可以搞清人类呼吸的实质，但是这一实验被法国大革命所中断。后来他的助手完成了实验，初步证明了人的呼吸中有碳和氢的氧化过程。