現代化學之父 安託萬-洛朗·拉瓦錫 的 傳奇一生

還記得剛學化學的時候這位卷著頭髮的帥哥麼?為了實驗不惜代價 他就是

現代化學之父 安託萬-洛朗·拉瓦錫  的 傳奇一生

安託萬-洛朗·拉瓦錫

安託萬-洛朗·德·拉瓦錫(法語:Antoine-Laurent de Lavoisier,1743年8月26日-1794年5月8日),法國貴族,著名化學家、生物學家,被廣泛認為是人類歷史上最偉大的化學家。拉瓦錫被後世尊稱為"化學之父"(father of chemistry)、"現代化學之父"(father of modern chemistry)。

他使化學從定性轉為定量,給出了氧與氫的命名,並且預測了硅的存在。他幫助建立了公制。拉瓦錫提出了“元素”的定義,按照這定義,於1789年發表第一個現代化學元素列表,列出33種元素,其中包括光與熱和一些當時被認為是元素的化合物。拉瓦錫的貢獻促使18世紀的化學更加物理及數學化。他提出規範的化學命名法,撰寫了第一部真正現代化學教科書《化學基本論述》(Traité Élémentaire de Chimie)。他倡導並改進定量分析方法並用其驗證了質量守恆定律。他創立氧化說以解釋燃燒等實驗現象,指出動物的呼吸實質上是緩慢氧化。這些劃時代貢獻使得他成為歷史上最偉大的化學家。

現代化學之父 安託萬-洛朗·拉瓦錫  的 傳奇一生

他的一生充滿了傳奇色彩,在他的人生道路上拉瓦錫曾任稅務官,因此他有充足的資金進行科學研究。不幸在法國大革命中被送上斷頭臺而死。法國著名數學家拉格朗日痛心地說:“他們可以一眨眼就把他的頭砍下來,但他那樣的頭腦一百年也再長不出一個來了。”

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安託萬·拉瓦錫出生在法國巴黎一個律師家庭,並在5歲時因母親過世而繼承了一大筆財產

他在1754年到1761年間於馬薩林學院學習。家人想要他成為一名律師,但是他本人卻對自然科學更感興趣。

1761年他進入巴黎大學法學院學習,獲得律師資格。課餘時間他繼續學習自然科學,從魯埃爾那裡接受了系統的化學教育和對燃素說的懷疑。

1764年至1767年他作為地理學家蓋塔的助手,進行採集法國礦產、繪製第一份法國地圖的工作。在考察礦產過程中,他研究了生石膏與熟石膏之間的轉變,同年參加法國科學院關於城市照明問題的徵文活動獲獎。

1767年他和蓋塔共同組織了對阿爾薩斯-洛林地區的礦產考察1768年,年僅25歲的拉瓦錫成為法蘭西科學院院士。

1770年一派學者堅持波義耳已經否定的四元素說,認為水長時間加熱會生成土類物質。為了搞清這個問題,拉瓦錫將蒸餾水密封加熱了101天,發現的確有微量固體出現。他使用天平進行測量,發現容器質量的減少正等於產生固體物的質量,而水質量沒有變化,從而駁斥了這一觀點。

1771年拉瓦錫與同事的女兒,14歲的安娜·皮埃爾波澤結婚。皮埃爾波澤通曉多種語言,多才多藝,她替拉瓦錫翻譯英文文獻,併為他的書籍繪製插圖並保存拉瓦錫實驗記錄,協助丈夫進行科學研究。

為了解釋“燃燒”這一常見的化學現象,德國醫生斯塔爾提出燃素說,認為物質在空氣中燃燒是物質失去燃素,空氣得到燃素的過程。燃素說可以解釋一些現象,因此很多化學家包括普利斯特里和舍勒等人都擁護這一說法。普利斯特里更是將自己發現的氧氣稱為“脫燃素空氣”,用來解釋物質在氧氣中燃燒比空氣中劇烈。但是燃素說始終難以解釋金屬燃燒之後變重這個問題。一派人索性認為這是因為測量的誤差導致,另一派比較極端的燃素說維護者甚至認為在金屬燃燒反應中燃素帶有負質量。

面對如此的局面,1772年秋天開始拉瓦錫對硫、錫和鉛在空氣中燃燒的現象進行研究。為了確定空氣是否參加反應,他設計了著名的鐘罩實驗。通過這一實驗,可以測量反應前後氣體體積的變化,得到參與反應的氣體體積。他還將鉛在真空密封容器中加熱,發現質量不變,加熱後打開容器,發現質量迅速增加。儘管實驗現象與燃素說支持者相同,但是拉瓦錫提出了另一種解釋,即認為物質的燃燒是可燃物與空氣中某種物質結合的結果,這樣可以同時解釋燃燒需要空氣和金屬燃燒後質量變重的問題。但是此時他仍然無法確定是那一種組分與可燃物結合。

拉瓦錫的發明

1773年10月,普里斯特裡向拉瓦錫介紹了自己的實驗:氧化汞加熱時,可得到脫燃素氣,這種氣體使蠟燭燃燒得更明亮,還能幫助呼吸。拉瓦錫重複了普里斯特利的實驗,得到了相同的結果。但拉瓦錫並不相信燃素說,所以他認為這種氣體是一種元素,1777年正式把這種氣體命名為oxygen(中譯名氧),含義是酸的元素。

拉瓦錫通過金屬煅燒實驗,於1777年向巴黎科學院提出了一篇報告《燃燒概論》,闡明瞭燃燒作用的氧化學說,要點為:①燃燒時放出光和熱。②只有在氧存在時,物質才會燃燒。③空氣是由兩種成分組成的,物質在空氣中燃燒時,吸收了空氣中的氧,因此重量增加,物質所增加的重量恰恰就是它所吸收氧的重量。④一般的可燃物質(非金屬)燃燒後通常變為酸,氧是酸的本原,一切酸中都含有氧。金屬煅燒後變為煅灰,它們是金屬的氧化物。他還通過精確的定量實驗,證明物質雖然在一系列化學反應中改變了狀態,但參與反應的物質的總量在反應前後都是相同的。於是拉瓦錫用實驗證明了化學反應中的質量守恆定律。拉瓦錫的氧化學說徹底地推翻了燃素說,使化學開始蓬勃地發展起來。

1787年之後拉瓦錫社會職務漸重,用於科學研究時間較少。主要進行化學命名法改革,自己研究成果的總結和新理論的傳播工作。他先與克勞德·貝託萊等人合作,設計了一套簡潔的化學命名法。

1787年他在《化學命名法》(Méthode de nomenclature chimique)中正式提出這一命名系統,目的是使不同語言背景的化學家可以彼此交流,其中的很多原則加上後來柏濟力阿斯的符號系統,形成了至今沿用的化學命名體系。接下來,他總結了自己的大量的定量試驗,證實了質量守恆定律 。這個定律的想法並非他獨創,在拉瓦錫之前很多自然哲學家與化學家都有過類似觀點,但是由於對實驗前後質量測試的不準確,有些人開始懷疑這一觀點。1748年,俄羅斯化學家米哈伊爾·瓦西裡耶維奇·羅蒙諾索夫曾精確的進行了測定,並且提出了這一定律的描述,但是由於莫斯科大學處於歐洲科學研究的中心之外,所以他的觀點沒有被人注意到。

基於氧化說和質量守恆定律,1789年拉瓦錫發表了《化學基本論述》(Traité Élémentaire de Chimie)這部集他的觀點之大成的教科書,在這部書里拉瓦錫定義了元素的概念,並對當時常見的化學物質進行了分類,總結出三十三種元素(儘管一些實際上是化合物)和常見化合物,使得當時零碎的化學知識逐漸清晰化。在該書中的實驗部分中拉瓦錫強調了定量分析的重要性。最重要的是拉瓦錫在這部書中成功的將很多實驗結果通過他自己的氧化說和質量守恆定律的理論系統進行了圓滿的解釋。這種簡潔、自然而又可以解釋很多實驗現象的理論系統完全有別於燃素說的繁複解釋和各種充滿鍊金術術語的化學著作,很快產生了轟動效應。堅持燃素說的化學家如普利斯特里對其堅決抵制,但是年輕的化學家非常歡迎,這部書也因此與波義耳的《懷疑派的化學家》一樣,被列入化學史上劃時代的作品。

到1795年左右,歐洲大陸已經基本全部接受拉瓦錫的理論。

法蘭西科學院常會由政府資助,給予科學家薪水同時要求完成某些任務。由於拉瓦錫的很強的工作能力,他參與了很多這種任務並負責起草報告。其中影響很大是統一法國的度量衡。

1790年法蘭西科學院組織委員會負責制定新度量衡系統,人員有拉瓦錫、孔多塞、拉格朗日和蒙日等。

1791年拉瓦錫起草了報告,主張採取地球極點到赤道的距離的一千萬分之一為標準(約等於1米)建立米制系統。接著科學院指定拉瓦錫負責質量標準的制定。經過測定,拉瓦錫提出質量標準採用千克,定密度最大時的一立方分米水的質量為一千克。這種系統儘管當時受到了很大阻力,但是今天已經被世界通用。

拉瓦錫雕像

拉瓦錫還曾在政界被推選為眾議院議員。對此,他曾感到負擔過重,曾多次想退出社會活動,回到研究室做一個化學家。然而這個願望一直未能實現。當時,法國的國情日趨緊張,舉國上下有如旋風般的混亂,處於隨時都可能爆發危機的時刻。對於像拉瓦錫這樣大有作為和精明達識的科學家的才能也處於嚴重考驗的時刻。

這時,有些像百年前波義耳在英國的處境,又轉移到拉瓦錫所在的法國來了。國情是很相似的。但是這兩位科學家的命運卻正好相反。波義耳不聞窗外的世間風雲,只是一心關在實驗室裡靜靜地進行研究。而在同樣處境下的拉瓦錫卻未能做到這一點。應當說是一種命運的不幸,而且這種不幸可以說已經達到了極點,以至最終奪去了他的生命。

拉瓦錫不論在何處都像是一棵招風的大樹,因而雷雨一到也就是最危險的。最初的一擊是來自革命的驍將讓.保羅.馬拉之手。馬拉 [1]

最初也曾想作為科學家而取得榮譽,並寫出了《火焰論》一書,企圖作為一種燃燒學說而提交到了科學院。當時做為會長的拉瓦錫曾對此書進行了尖刻評論,認為並無科學價值而被否定。這樣可能就結下了私怨。馬拉

[1] 首先叫喊要“埋葬這個人民公敵的偽學者!”到了1789年7月,革命的戰火終於燃燒起來,整個法國迅速捲入到動亂的旋渦之中。

在這塊天地裡,科學似已無法容身了。一切學會、科學院、度量衡調查會等,實際上所有的法國學術界都面臨著存亡的危機。甚至還聽到了這種不正常的說法,認為“學者是人民的公敵,學會是反人民的集團”等。在此情況下,拉瓦錫表現得很勇敢。他做為科學院士和度量衡調查會的研究員,仍然恪守著自己的職責。他不僅努力於個人的研究工作,併為兩個學會的籌款而各處奔走,還有時捐獻私人財

正真的偉大是敢於和命運抗爭的,無論的地位和身份如何都


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