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化学家的故事—拉瓦锡

化学

  每一个学习过化学的童鞋都是从拉瓦锡的“测定空气中氧气含量”的实验进入化学的殿堂。以至于童鞋们都以为拉瓦锡酱紫滴:天天都在和实验打交道,天天都在思考实验。

  拉瓦锡出生在法国巴黎一个律师家庭,并在5岁时因母亲过世而继承了一大笔财产 (富二代不是你想当,想当就能当) 。

  他在1754年到1761年间于马萨林学院学习。家人想要他成为一名律师,但是他本人却对自然科学更感兴趣(这就是我们说的兴趣比职业更重要)。

  1761年他进入巴黎大学法学院学习,获得律师资格。课余时间他继续学习自然科学,从鲁埃尔那里接受了系统的化学教育和对燃素说的怀疑(不懂的跳过)。

  1764年至1767年他作为地理学家盖塔的助手,进行采集法国矿产、绘制第一份法国地图的工作。在考察矿产过程中,他研究了生石膏与熟石膏之间的转变,同年参加法国科学院关于城市照明问题的征文活动获奖(不懂的跳过)。

  1767年他和盖塔共同组织了对阿尔萨斯-洛林地区的矿产考察1768年,年仅25岁的拉瓦锡成为法兰西科学院院士。

  至此,作为一个富二代,拉瓦锡已经一个人生赢家了,但是他知道搞科学不能光靠一腔热血,更重要的是得有钱!得有很多很多钱……

  于是他加入了一个承包组织(收税官),具体工作就是从农民那边收点税,然后再上交给国家,赚个差价。这样可以让他搞点科研经费,他不止靠收税走上了科学家之路,还因为在这里工作而认识了总承包人雅克?波尔兹的十三岁的女儿玛丽?安?皮叶特并和她结了婚。

  堂堂一介化学宗师,竟然和只有13岁的小萝莉结了婚……结了婚……了婚……婚婚婚……

  婚后的拉瓦锡并没有沉迷于美色,而是把夫人也拉上化学的贼船,夫妻齐心比翼双飞。玛丽夫人,琴棋书画样样精通,尤其通晓多国语言,于是拉瓦锡就让玛丽替他翻译化学的英文文献。结果翻着翻着,玛丽觉得自己丈夫研究的东西好像也挺有意思的,于是帮拉瓦锡整理资料,绘制插画,在拉瓦锡身边陪他实验。

  18世纪,为了解释“燃烧”这一常见的化学现象,德国医生斯塔尔提出燃素说,认为物质在空气中燃烧是物质失去燃素,空气得到燃素的过程。燃素说可以解释一些现象,因此很多化学家包括普利斯特里和舍勒等人都拥护这一说法。普利斯特里更是将自己发现的氧气称为“脱燃素空气”,用来解释物质在氧气中燃烧比空气中剧烈。但是燃素说始终难以解释金属燃烧之后变重这个问题。一派人索性认为这是因为测量的误差导致,另一派比较极端的燃素说维护者甚至认为在金属燃烧反应中燃素带有负质量。

  面对如此的局面,1772年秋天开始拉瓦锡对硫、锡和铅在空气中燃烧的现象进行研究。为了确定空气是否参加反应,他设计了著名的钟罩实验。通过这一实验,可以测量反应前后气体体积的变化,得到参与反应的气体体积。他还将铅在真空密封容器中加热,发现质量不变,加热后打开容器,发现质量迅速增加。尽管实验现象与燃素说支持者相同,但是拉瓦锡提出了另一种解释,即认为物质的燃烧是可燃物与空气中某种物质结合的结果,这样可以同时解释燃烧需要空气和金属燃烧后质量变重的问题。但是此时他仍然无法确定是那一种组分与可燃物结合。

  1773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。因此拉瓦锡被尊称为“近代化学之父”!

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