他顛覆了化學(xué)世界

亞里士多德的“四元素說”中有水土互變的提法，17世紀(jì)比利時化學(xué)家海爾蒙特曾以柳樹的實驗來支持這一觀點。然而，有個年輕人卻不相信這個說法。1768年的一天，這位年輕人耐心地觀察著一個正在被加熱的容器，這個容器里的水已經(jīng)沸騰了100天，這些水在不斷被蒸餾的同時也不斷被冷卻流回這個密閉容器。當(dāng)他仔細(xì)地稱量出容器、水以及沉淀物的質(zhì)量時，臉上不禁露出了笑容：沉淀物的質(zhì)量恰好等于容器減少的質(zhì)量，而水的質(zhì)量在整個蒸餾過程中絲毫未變。他用精確科學(xué)的實驗，有力地駁倒了當(dāng)時化學(xué)界十分流行的水轉(zhuǎn)化為土之說。

這位相信實證、不盲從權(quán)威的年輕人，就是現(xiàn)代化學(xué)的奠基人——拉瓦錫。

放棄律師職業(yè)的科學(xué)家

1743年8月26日，拉瓦錫出生在巴黎一個家境富裕的律師世家。11歲時，拉瓦錫進入巴黎的名校馬沙蘭學(xué)校求學(xué)，畢業(yè)后升入法政大學(xué)專攻法律。1763年春天，拉瓦錫以優(yōu)異的成績畢業(yè)。正當(dāng)拉瓦錫如愿以償?shù)匾獜氖侣蓭熯@一行業(yè)時，有兩件意外的事改變了他的一生。

第一件事是在大學(xué)的最后一個暑假，拉瓦錫跟隨礦物學(xué)家格塔爾教授到法國各地進行地質(zhì)調(diào)查，幫助他做一些繪制法國地質(zhì)圖的研究工作。拉瓦錫的這趟旅行無疑是等于上了一堂豐富多彩、生動活潑的自然科學(xué)課。他們黎明即起，檢查溫度儀和氣象儀，白天忙碌地記錄土質(zhì)和地形，觀察礦坑和鐵廠，分析河水和湖水，晚上則把收集來的植物、礦物標(biāo)本整理分類，做好筆記。隨著對礦物界的認(rèn)識增多，拉瓦錫越來越覺得礦物學(xué)比他打算獻身的法學(xué)更為有趣。

第二件事是由城市照明問題引起的。那時候，法國的首都巴黎夜里一片漆黑，市民行動頗為不便。為此，1765年法國科學(xué)院重獎?wù)骷环N使路燈既明亮又經(jīng)濟的發(fā)明設(shè)計方案。拉瓦錫大膽應(yīng)征，由于他的方案簡明扼要地剖析和闡述了這個問題，科學(xué)院一致通過：在科學(xué)院的雜志上發(fā)表這個方案，并頒發(fā)給拉瓦錫一枚金質(zhì)獎?wù)隆Ｊ谟杷務(wù)碌哪莻€晚上，拉瓦錫通宵難眠，他思考著自己的前途。第二天，他就果斷地決定：放棄律師事業(yè)，獻身于科學(xué)事業(yè)。這個決定，不但改變了他的一生，而且加速了科學(xué)發(fā)展的進程。

1768年，25歲的拉瓦錫有幸當(dāng)選為法國科學(xué)院最年輕的會員，他的科學(xué)生涯正式開始。他被邀請單獨或與科學(xué)院的其他成員合作，提出關(guān)于各種理論或?qū)嶋H問題的科學(xué)報告，如動物的磁性比重，蘋果酒的水分，巴黎的水的供應(yīng)，色彩的理論，昆蟲的呼吸，火藥的成分等等。他在這些研究工作中鍛煉出自己非凡的實驗才能，為后來的成功打下了良好的基礎(chǔ)。

同年，為了自己的科學(xué)航船不因經(jīng)費不足而擱淺，拉瓦錫在父親的幫助下，做起了“包稅商人”。拉瓦錫用“包稅”賺來的大筆錢買來最新、最貴的儀器裝備自己的大型實驗室。拉瓦錫的個性并非貪得無厭，但這種魚肉百姓的行業(yè)的確臭名遠(yuǎn)揚。在這場賭博中，命運注定他要贏得金錢，但輸?shù)羯?/p>

1789年是法國大革命的開始之年，這場大革命大大地動搖了拉瓦錫一帆風(fēng)順的地位。這位化學(xué)之父，在他剛剛把世界從“錯誤的統(tǒng)治”下解放出來不久，自己卻成為“恐怖統(tǒng)治”的犧牲品。1794年5月8日清晨，他被作為人民公敵，同其他包稅商人一樣判處死刑，送上了斷頭臺。“砍掉他的腦袋只需一剎那”，當(dāng)時著名的數(shù)學(xué)家拉格朗日不無遺憾地說：“可是，也許我們要等上一個世紀(jì)，才能有像他這樣一個腦袋。”

驗證質(zhì)量守恒定律

拉瓦錫的對化學(xué)的第一個貢獻便是從試驗的角度驗證并總結(jié)了質(zhì)量守恒定律。早在拉瓦錫出生之時，俄羅斯科學(xué)家羅蒙諾索夫就提出了質(zhì)量守恒定律，他當(dāng)時稱之為“物質(zhì)不滅定律”，因當(dāng)時科學(xué)還很落后，該定律沒有得到廣泛的傳播。

拉瓦錫用硫酸和石灰合成了石膏，加熱石膏時會放出水蒸氣。他用天平仔細(xì)稱量了不同溫度下石膏失去水蒸氣的質(zhì)量。他的導(dǎo)師魯伊勒把失去的水稱為“結(jié)晶水”，從此就多了一個化學(xué)名詞——結(jié)晶水。這次意外的成功使拉瓦錫養(yǎng)成了經(jīng)常使用天平的習(xí)慣。由此，他總結(jié)出質(zhì)量守恒定律，并成為他進行實驗、思維和計算的基礎(chǔ)。為了表明守恒的思想，用等號而不用箭頭表示變化過程。如糖轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭陌l(fā)酵過程表示為下面的等式：葡萄糖=碳酸+酒精。

這正是現(xiàn)代化學(xué)方程式的雛形。

反燃素說

拉瓦錫最終排除了當(dāng)時流行極廣的關(guān)于“燃素”的錯誤看法。按照那種理論，在燃燒期間，任何被燃燒的物質(zhì)同一種被稱為“燃素”的物質(zhì)相分離。“燃素”被認(rèn)為是整個燃燒過程的主導(dǎo)者。

1772年秋天，拉瓦錫照習(xí)慣稱量了定量的白磷，使之燃燒、冷卻后又稱量灰燼的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量竟然增加了！他又燃燒硫磺，同樣發(fā)現(xiàn)灰燼的質(zhì)量大于硫磺的質(zhì)量。他想這一定是什么氣體被白磷和硫磺吸收了。于是他又改進實驗的方法：將白磷放入一個鐘罩，鐘罩里留有一部分空氣，鐘罩里的空氣用管子連接一個水銀柱。加熱到40℃時白磷就迅速燃燒，水銀柱上升。通過測量，拉瓦錫發(fā)現(xiàn)，增加的質(zhì)量和所消耗的1/5容積的空氣質(zhì)量基本接近。

他把實驗結(jié)果寫成論文交給法國科學(xué)院。從此他做了很多實驗來證明燃素說的錯誤。在1773年2月，他在實驗記錄本上寫到：“我所做的實驗使物理和化學(xué)發(fā)生了根本的變化。”他將新化學(xué)命名為“反燃素化學(xué)”。

1775年，拉瓦錫對氧氣進行研究。他發(fā)現(xiàn)燃燒時增加的質(zhì)量恰好是氧氣減少的質(zhì)量。以前認(rèn)為可燃物燃燒時吸收了一部分空氣，實際上是吸收了氧氣，與氧氣化合，這就徹底推翻了燃素說的燃燒學(xué)說。

1777年9月5日，拉瓦錫向法國科學(xué)院提交了劃時代的《燃燒概論》，系統(tǒng)地闡述了燃燒的氧化學(xué)說。這本書后來被翻譯成多國語言，逐漸掃清了燃素說的影響。化學(xué)自此切斷與古代煉丹術(shù)的聯(lián)系，揭掉神秘和臆測的面紗，取而代之的是科學(xué)實驗和定量研究。化學(xué)由此也進入定量化學(xué)（即近代化學(xué)）時期。因此稱拉瓦錫是近代化學(xué)的奠基者，他當(dāng)之無愧。

建立化學(xué)元素概念

拉瓦錫為后人留下的杰作是《化學(xué)概要》，這篇論文標(biāo)志著現(xiàn)代化學(xué)的誕生。在這篇論文中，拉瓦錫除了正確地描述燃燒和吸收這兩種現(xiàn)象之外，在歷史上還第一次開列出化學(xué)元素的準(zhǔn)確名稱。名稱的確立建立在物質(zhì)是由化學(xué)元素組成的這個基礎(chǔ)之上。而在此之前，這些元素有著不同的稱謂。在書中，拉瓦錫將化學(xué)方面所有處于混亂狀態(tài)的發(fā)明創(chuàng)造整理得有條有理。

拉瓦錫在書中指出：“如果元素表示構(gòu)成物質(zhì)的最簡單組分，那么目前我們可能難以判斷什么是元素；如果相反，我們把元素與目前化學(xué)分析最后達到的極限概念聯(lián)系起來，那么，我們現(xiàn)在用任何方法都不能再加以分解的一切物質(zhì)，對我們來說，就算是元素了。”

在《化學(xué)概要》里，拉瓦錫列出了第一張元素一覽表，元素被分為四大類：

1.簡單物質(zhì)，光、熱、氧、氮、氫等物質(zhì)元素。

2.簡單的非金屬物質(zhì)，硫、磷、碳、鹽酸素、氟酸素、硼酸素等，其氧化物為酸。

3.簡單的金屬物質(zhì)，銻、銀、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢、鋅等，被氧化后生成可以中和酸的鹽基。

4.簡單物質(zhì)，石灰、鎂土、鋇土、鋁土、硅土等。

現(xiàn)在看來，這張表雖然存在一些錯誤，但是世界公認(rèn)這是第一張真正的化學(xué)元素表。

化學(xué)術(shù)語的改革

拉瓦錫之所以被譽為現(xiàn)代化學(xué)的奠基人，除了他提出了反燃素說以外，更主要的是因為他在化學(xué)術(shù)語改革方面的重要貢獻。所謂化學(xué)術(shù)語，是與有關(guān)化學(xué)的基本學(xué)說分不開的。例如，普里斯特里為他所發(fā)現(xiàn)的氧元素命名為“脫燃素空氣”，這個名稱就是以他所信奉的燃素學(xué)說為背景而創(chuàng)造的。相反，拉瓦錫將氧氣命名為酸素，則是根據(jù)認(rèn)為這種物質(zhì)是一切酸的基礎(chǔ)這種他獨自提出的學(xué)說才定名的。

拉瓦錫的化學(xué)體系，是在與四元素說或燃素說根本對立的革新學(xué)說的基礎(chǔ)上建立的。為了與新的學(xué)說相適應(yīng)，他必須對舊的化學(xué)術(shù)語進行改革。從1785年起，貝特來、孚克勞、德莫瓦等化學(xué)家相繼由燃素學(xué)說派轉(zhuǎn)變?yōu)榉慈妓貙W(xué)說派。連同拉瓦錫一道，四人根據(jù)新理論體系著手編纂一部嶄新的化學(xué)詞典。三位化學(xué)家在拉瓦錫的領(lǐng)導(dǎo)下，于1787年出版了合著的《化學(xué)命名法》，從而奠定了現(xiàn)代化學(xué)術(shù)語的基礎(chǔ)。

在這部著作中，化學(xué)家們破天荒地第一次將過去一直被稱為金屬灰的物質(zhì)，根據(jù)它的組成改稱金屬氧化物。例如，金屬灰的一種鋅白改為氧化鋅，原來被稱為礬油或礬酸的改為硫磺酸（硫酸）等等。由此可見，拉瓦錫所發(fā)明的許多術(shù)語，直到今天都還是“化學(xué)家們的國際詞匯”。

作為一名卓越的化學(xué)家，拉瓦錫永遠(yuǎn)只恪守一個公式：永遠(yuǎn)只從已知進到未知，永遠(yuǎn)只從觀察到的原因歸納出特定的結(jié)果。這是他科學(xué)研究成功的秘密，也是他留給后人的最好教益。縱觀拉瓦錫的一生，他主要享受著天資的幸福，卻又因財富而大受其禍。他的天資給了他崇高的榮譽，他的財富卻導(dǎo)致他悲慘地死去。