拉瓦锡的成就

拉瓦锡的成就
拉瓦锡的成就

拉瓦锡的成就
[编辑本段]拉瓦锡简介
　　法国著名化学家.近代化学的奠基人之一.1743年8月26日生于巴黎,1794年5月8日卒于同地.1763年获法学学士学位,并取得律师开业证书,后转向研究自然科学.他最早的化学论文是对石膏的研究,发表在1768年《巴黎科学院院报》上.他指出,石膏是硫酸和石灰形成的化合物,加热时会放出水蒸气.1765年他当选为巴黎科学院候补院士.1768年他研究成功浮沉计,可用来分析矿泉水.1775年任皇家火药局局长,火药局里有一座相当好的实验室,拉瓦锡的大量研究工作都是在这个实验室里完成的.1778年任皇家科学院教授.1774年10月,普里斯特利向拉瓦锡介绍了自己的实验：氧化汞加热时,可得到脱燃素气,这种气体使蜡烛燃烧得更明亮,还能帮助呼吸.拉瓦锡重复了普里斯特利的实验,得到了相同的结果.但拉瓦锡并不相信燃素说,所以他认为这种气体是一种元素,1777年正式把这种气体命名为oxygene（中译名氧）,含义是酸的元素.拉瓦锡通过金属煅烧实验,于1777年向巴黎科学院提出了一篇报告《燃烧概论》,阐明了燃烧作用的氧化学说,要点为：①燃烧时放出光和热.②只有在氧存在时,物质才会燃烧.③空气是由两种成分组成的,物质在空气中燃烧时,吸收了空气中的氧,因此重量增加,物质所增加的重量恰恰就是它所吸收氧的重量.④一般的可燃物质（非金属）燃烧后通常变为酸,氧是酸的本原,一切酸中都含有氧.金属煅烧后变为煅灰,它们是金属的氧化物.他还通过精确的定量实验,证明物质虽然在一系列化学反应中改变了状态,但参与反应的物质的总量在反应前后都是相同的.于是拉瓦锡用实验证明了化学反应中的质量守恒定律.拉瓦锡的氧化学说彻底地推翻了燃素说,使化学开始蓬勃地发展起来.
　　[编辑本段]拉瓦锡的主要科学贡献
　　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.
　　拉瓦锡在学校是一个天才男孩.20岁时因出色地撰写了巴黎街道照明的设计文章而获得法国科学院的嘉奖.几年之后,即1768年,他被评选为法国科学院的“名誉院士”.
　　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.名称的确立建立在物质是由化学元素组成的这个基础之上.而在此之前,这些元素有着不同的称谓.在书中,拉瓦锡将化学方面所有处于混乱状态的发明创造整理得有条有理.
　　化学家拉瓦锡原来是学法律的.1763年,年仅20岁的拉瓦锡就取得了法律学士学位,并且获律师从业证书.拉瓦锡的父亲是一位颇有名气的律师,家境富有.所以拉瓦锡没有马上去律师,那时他对植物学发生了兴趣,经常上山采集标本使他又对气象学产生了兴趣.在地质学家葛太德的建议下,拉瓦锡师从巴黎著名的化学鲁教授伊勒教授.从此,拉瓦锡就和化学结下不解之缘.
　　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.早在拉瓦锡出生之时,多才多艺的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,特别是当时俄罗斯的科学还很落后,西欧对沙俄的科学成果不重视,“物质不灭定律”没有得到广泛的传播.
　　拉瓦锡用硫酸和石灰合成了石膏,当他加热石膏时放出了水蒸气.拉瓦锡用天平仔细称量了不同温度下石膏失去水蒸气的质量.他的导师鲁伊勒把失去水蒸气称为“结晶水”,从此就多了一个化学名词……结晶水.这次意外的成功使拉瓦锡养成了经常使用天平的习惯.由此,他总结出质量守恒定律,并成为他进行实验、思维和计算的基础.为了表明守恒的思想,用等号而不用箭头表示变化过程.如糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式：
　　葡萄糖＝碳酸（CO2）+酒精
　　这正是现代化学方程式的雏形.为了进一步阐明这种表达方式的深刻含义,拉瓦锡又撰文写到：
　　“可以设想,参加发酵的物质和发酵后的生成物列成一个代数式,再假定方程式中的某一项是未知数,然后通过实验,算出它们的值.这样,就可以用计算来检验实验,再用实验来验证计算.我就经常用这种方法修正实验初步结果,使我能通过正确的途径改进实验,直到获得成功.”
　　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.伟大的科学家描述了最重要的气体：氧、氮和氢的作用.拉瓦锡最重要的发现是关于燃烧的原理.之所以能够有此发现,是因为他第一次准确地识别出了氧气的作用.事实上,科学家确认燃烧是氧化的化学反应,即燃烧是物质同某种气体的一种结合.拉瓦锡为这种气体确立了名称,即氧气,事实上就是“成酸元素”的意思.
　　拉瓦锡最终排除了当时流行极广的关于“燃素”的错误看法.按照那种理论,在燃烧期间,任何被燃烧的物质同一种被称为“燃素”的物质相分离.“燃素”被认为是整个燃烧过程的主导者.
　　拉瓦锡还识别出了氮气.这种气体早在1772年就被发现了,但却被命名了一个错误的名称——“废气”（意思是“用过的气”,也就是没有燃素的气,因此不会再被用作燃烧的气）.拉瓦锡则发现这种“气体”实际上是由一种被称为氮的气体构成的,因为它“无活力”（来源于希腊语azofe）.后来,他又识别出了氢气,这个名称的意思是“成水的元素”.拉瓦锡还研究过生命的过程.他认为,从化学的观点看,物质燃烧和动物的呼吸同属于空气中氧所参与的氧化作用.
　　1772年秋天,拉瓦锡照习惯称量了定量的白磷,使之燃烧、冷却后又称量灰烬（五氧化二磷,P2O5)的质量,发现质量竟然增加了!他又燃烧硫磺,同样发现灰烬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.于是他又改进实验的方法：将白磷放入一个钟罩,钟罩里留有一部分空气,钟罩里的空气用管子连接一个水银柱(注：测定空气的压力).加热到40℃时白磷就迅速燃烧,水银柱上升.拉瓦锡还发现“1盎司的白磷大约可得到2.7盎司的白色灰烬（P2O5）.增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量基本接近”.
　　拉瓦锡的发现和当时的燃素学说是相悖的.燃素学说认为燃烧是分解过程,燃烧产物应该比可燃物质量轻.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”.
　　1775年,拉瓦锡对氧气进行研究.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,实际上是吸收了氧气,与氧气化合,这就是彻底推翻了燃素说的燃烧学说.
　　1777年,拉瓦锡批判燃素学说：“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.”
　　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.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.
　　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,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.”
　　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：
　　1.简单物质,光、热、氧、氮、氢等物质元素.
　　2.简单的非金属物质,硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素等,其氧化物为酸.
　　3.简单的金属物质,锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌等,被氧化后生成可以中和酸的盐基.
　　4.简单物质,石灰、镁土、钡土、铝土、硅土等.
　　[编辑本段]拉瓦锡的冤死
　　此外,拉瓦锡还曾在政界被推选为众议院议员.对此,他曾感到负担过重,曾多次想退出社会活动,回到研究室做一个化学家.然而这个愿望一直未能实现.当时,法国的国情日趋紧张,举国上下有如旋风般的混乱,处于随时都可能爆发危机的时刻.对于像拉瓦锡这样大有作为和精明达识的科学家的才能也处于严重考验的时刻.
　　这时,有些像百年前波义耳在英国的处境,现在又转移到拉瓦锡所在的法国来了.国情是很相似的.但是这两位科学家的命运却正好相反.波义耳不闻窗外的世间风云,只是一心关在实验室里静静地进行研究.而在同样处境下的拉瓦锡却未能做到这一点.应当说是一种命运的不幸,而且这种不幸可以说已经达到了极点,以至最终夺去了他的生命.
　　拉瓦锡不论在何处都像是一棵招风的大树,因而雷雨一到也就是最危险的.最初的一击是来自革命的骁将马拉（J.P.Marat）之手.马拉最初也曾想做为科学家而取得荣誉,并写出了《火焰论》一书,企图做为一种燃烧学说而提交到了科学院.当时做为会长的拉瓦锡曾对此书进行了尖刻评论,认为并无科学价值而被否定.这样可能就结下了私怨.马拉首先叫喊要“埋葬这个人民公敌的伪学者!”到了1789年7月,革命的战火终于燃烧起来,整个法国迅速卷入到动乱的旋涡之中.
　　在这块天地里,科学似已无法容身了.一切学会、科学院、度量衡调查会……等,实际上所有的法国学术界都面临着存亡的危机.甚至还听到了这种不正常的说法,认为“学者是人民的公敌,学会是反人民的集团”等.在此情况下,拉瓦锡表现得很勇敢.他做为科学院士和度量衡调查会的研究员,仍然恪守着自己的职责.他不仅努力于个人的研究工作,并为两个学会的筹款而各处奔走,还有时捐献私人财产做为同事们的研究资金.他的决心和气魄,成了法国科学界的柱石和保护者.
　　但是,在想不到的地方却潜伏着恶敌.他就是化学家佛克罗伊（Fourcroy, 1755～1809）.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.这样,在1793年4月,这个从笛卡儿、帕斯卡和海因斯以来具有百余年光荣历史的科学院终于遭到了破坏（直到1816年巴黎的科学院才又得到重建）.
　　这时,拉瓦锡做为最后的手段是通过教育委员会向国民发出呼吁.他指出,做为教育界的许多元老,曾经为法国的学术繁荣而贡献了毕生精力,然而现在他们的研究机关被剥夺,衣食的来源被切断,宝贵的晚年受到了贫困的威胁,学术处于毁灭的边缘,法国的荣誉被玷污了.这样,如果学术一旦遭到毁灭,恐怕就是再经过半个世纪也难以再得到恢复了.他虽然这样提出了警告,结果是仍然无效.
　　1793年11月28日,包税组织的28名成员全部被捕入狱,拉瓦锡就是其中的一个,死神越来越逼近他了.
　　不久,度量衡调查会的6名研究员被开除了,其中也有拉瓦锡.
　　学术界震动了.各学会纷纷向国会提出了赦免拉瓦锡和准予他复职的请求,但是,已经为罗伯斯庇尔领导的激进党所控制的国会,对这些请求不仅无动于衷,反而却更加严厉了.1794年5月7日开庭审判,结果是把28名包税组织的成员全部处以死刑,并预定在24小时内执行.
　　佛克罗伊所采取的阴险手段,对于事情发展到如此严重的程度是起了很大作用的.佛克罗伊是巴黎植物园化学研究室的教授,曾长期和拉瓦锡在一起,也为化学理论和化学教育的发展做出不少贡献,本是一位知名的学者.但是为什么却会进行这种恶劣的活动,是不是由于长期以来对拉瓦锡的嫉妒呢?后来,当罗伯斯庇尔失败以后,在为拉瓦锡举行的庄重和盛大的追悼会上,这个厚颜无耻的佛克罗伊却又反过来对拉瓦锡表示悼念,还做了歌功颂德的演讲.像这样卑劣的人,在古今的科学家中恐怕也再难找出第二个人了.
　　拉瓦锡的生命已经危在旦夕.人们虽然在尽力地挽救,请求赦免,但是遭到了革命法庭副长官考费那尔（J.B.Coffinhal）的拒绝,全部予以驳回.他还宣称,“法兰西共和国不需要科学家,而只需要为国家而采取的正义行动!”
　　第二天,5月8日的早晨,就在波拉斯·德·拉·勒沃西奥执行了28个人的死刑.拉瓦锡是第四个登上断头台的.他泰然受刑而死……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.”
　　他的一生是充满着光辉的一生.