拉瓦锡的化学研究

对水的认识

对水的认识

1768年，拉瓦锡选择的一个研究课题是验证水能否变成土。人们时常发现在容器中煮沸水时，时间长了会有沉淀物生成。在当时，许多人都相信水能变成土。亚里士多德的四元素说中就有水土互变的提法，比利时化学家海尔蒙特（1580～1644）曾以柳树实验支持这一观点。海尔蒙特将一棵柳树栽入经烘干称重的一盆土中，经常浇水，5年后，柳树长成大树。泥土经烘干称重，发现重量并没有减少。于是他认为柳树长大所增加的重重只能来源于水，水能转变为土，并为树所吸收。

拉瓦锡很怀疑这一观点，他用一种欧洲炼金术士使用的很特别的蒸馏器设计了一个验证实验，可以使蒸馏物被反复蒸馏。他将蒸馏器称重，加入一定重量的经3次蒸馏后的蒸馏水。密封后点火保持微热，同时进行观察。二周以后水还是清的，第三周末开始出现很少一点固体，随后慢慢变大，第八周固体因增长而沉淀下来。就这样连续加热了101天，蒸馏器中的确产生了固体沉淀物。冷却后称总重量，发现与加热前相比没有变化；分别对水、沉淀物、蒸馏器进行称量，结果是水的重量没变，沉淀物的重量恰好等于蒸馏器所减少的重量。拉瓦锡据此写论文驳斥了水转化为土的谬说。瑞典化学家舍勒也对这种沉淀物进行了分析，证明它的确来自玻璃蒸馏器本身。

古代人们一直将水看作一种元素。1781年，英国化学家卡文迪什在氢气与普通空气或氧气的混合气中通电，发生火花时，会有水珠生成，这一实验证明水是一种化合物。信仰燃素说的卡文迪什未能对这一实验结果作清晰解释，他的助手布莱格登（1748～1820）于1783年6月访问巴黎，将这一实验告诉了拉瓦锡。拉瓦锡立即进行了跟踪实验，不仅合成了水，同时还将水分解为氧气和氢气，再次确认了水的组成，并且用氧化理论给以准确的说明。

运用氧化理论，拉瓦锡弄清了碳酸气是碳与氧的化合物。又根据酒精等有机化合物在燃烧中大都生成碳酸气和水的事实，建立了有机化合物分析法：将有机物在一定体积的空气和氧气中燃烧，用苛性碱溶液吸收产生的碳酸气，再由残留物计算生成的水量，由此确定有机化合物所含碳、氢、氧三种元素的比例。

1777年，拉瓦锡发表论文指出：动物呼吸是吸入氧气，呼出碳酸气。1782年，他与法国科学家拉普拉斯（1749～1827）合作设计了热量计，测定了一些物质的比热和潜热。

拉瓦锡的化学研究有一个重要特点，即他总是自觉地把质量不变规律作为思维推理的前提。这种质量守恒的思想在他1789年出版的《化学纲要》中有清楚的阐述，这是他对近代化学发展的突出贡献。在《化学纲要》这部名著中，拉瓦锡总结了化学研究的经验，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，并称当时用任何化学手段都不能分解的物质为元素。据此他列出了一张包括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。