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化学家——安托万·洛朗·拉瓦锡

安托万洛朗拉瓦锡(a.l.lavoisier,1743.8.26-1794.5.8)法国著名化学家,近代化学的奠基人之一,“燃烧的氧学说”的提出者。

1743年8月26日生于巴黎。

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。并提出保障巴黎饮用水质量的重要性。“实际上,公民身体的健康和活力取决于饮用水的质量。如果说医疗用水在关键时刻能挽救几个国家重要人物的生命,饮用水却是民生有序、平稳发展和广大百姓身体健康的源泉。狭隘的矿泉水研究只会让社会上极小部分的没落贵族感兴趣。公共用水却是整个社会关心的主题,而且关注的人主要是为国家提供劳动力、创造财富的劳动人民。”

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。

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。

1778年任皇家科学院教授。

1794年5月8日于巴黎被处死。

1774年10月,普里斯特里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oxygen(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。

1787年之后拉瓦锡社会职务渐重,用于科学研究时间较少。主要进行化学命名法改革,自己研究成果的总结和新理论的传播工作。他先与贝托莱等人合作,设计了一套简洁的化学命名法。

1787年他在《化学命名法》(mthode de nomenclature chimique)中正式提出这一命名系统,目的是使不同语言背景的化学家可以彼此交流,其中的很多原则加上后来柏济力阿斯的符号系统,形成了至今沿用的化学命名体系。接下来,他总结了自己的大量的定量试验,证实了质量守恒定律 。

这个定律的想法并非他独创,在拉瓦锡之前很多自然哲学家与化学家都有过类似观点,但是由于对实验前后质量测试的不准确,有些人开始怀疑这一观点。1748年,俄罗斯化学家米哈伊尔瓦西里耶维奇罗蒙诺索夫曾精确的进行了测定,并且提出了这一定律的描述,但是由于莫斯科大学处于欧洲科学研究的中心之外,所以他的观点没有被人注意到。

基于氧化说和质量守恒定律,1789年拉瓦锡发表了《化学基本论述》(trait &;eacute;lmentaire de chimie)这部集他的观点之大成的教科书,在这部书里拉瓦锡定义了元素的概念,并对当时常见的化学物质进行了分类,总结出三十三种元素(尽管一些实际上是化合物)和常见化合物,使得当时零碎的化学知识逐渐清晰化。在该书中的实验部分中拉瓦锡强调了定量分析的重要性。

最重要的是拉瓦锡在这部书中成功的将很多实验结果通过他自己的氧化说和质量守恒定律的理论系统进行了圆满的解释。这种简洁、自然而又可以解释很多实验现象的理论系统完全有别于燃素说的繁复解释和各种充满炼金术术语的化学著作,很快产生了轰动效应。坚持燃素说的化学家如普利斯特里对其坚决抵制,但是年轻的化学家非常欢迎,这部书也因此与波以耳的《怀疑派的化学家》一样,被列入化学史上划时代的作品。到1795年左右,欧洲大陆已经基本全部接受拉瓦锡的理论。

法兰西科学院常会由政府资助,给予科学家薪水同时要求完成某些任务。由于拉瓦锡的很强的工作能力,他参与了很多这种任务并负责起草报告。其中影响很大是统一法国的度量衡。1790年法兰西科学院组织委员会负责制定新度量衡系统,人员有拉瓦锡、孔多塞、拉格朗日和蒙日等。

1791年拉瓦锡起草了报告,主张采取地球极点到赤道的距离的一千万分之一为标准(约等于1米)建立米制系统。接着科学院指定拉瓦锡负责质量标准的制定。经过测定,拉瓦锡提出质量标准采用千克,定密度最大时的一立方分米水的质量为一千克。这种系统尽管当时受到了很大阻力,但是今天已经被世界通用。

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做律师,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实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(c6h12o6)=二氧化碳(co2) 酒精(c2h5oh)

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红磷,使之燃烧

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