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  科学大家：化学之父拉瓦锡

安托万-洛朗·德·拉瓦锡（1743年8月26日－1794年5月8日），法国化学家、生物学家。他创立氧化说以解释燃烧等实验现象，指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。他倡导并改进定量分析方法并用其验证了质量守恒定律。他提出规范的化学命名法，撰写了第一部真正意义的化学教科书。这些划时代贡献使得他成为历史上最伟大的化学家之一。但是由于他的税务官职务，在法国大革命中被斩首。后世尊称为化学之父。

面对燃素说的纷乱局面，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物质与可燃物结合。

1775年路易十六宣布将火药工业国有化，拉瓦锡被派往巴黎军火库进行国有化工作，同时设计新的硝石制备方法来提高黑火药的质量。在他的努力下，法国的枪械的火力迅速提高。工作之余他建立了自己的实验室，继续进行燃烧研究。他直接加热氧化汞，发现一种性质类似于平常的空气的气体产生。这种气体可以支持燃烧与呼吸，并且与一氧化氮混合后体积减小。最开始他将这种气体和空气混为一谈。普利斯特里[1]读到拉瓦锡文章之后指出，拉瓦锡所提到的这种气体就是他所发现的“脱燃素空气”，并且指明这种气体的反应效果比空气强很多。拉瓦锡接受了普利斯特里的批评，同时确认了这就是他一直寻找的那种在空气中的支持燃烧的气体。在1777年的《燃烧概论》（Sur la combustion en général）和1778年的《酸性概论》（Considérations générales sur la nature des acides）中，他正式阐释了自己的氧化说。认为燃烧是物质和空气中约占五分之一的氧气反应的结果。同时基于很多燃烧产物的水溶液具有酸性，他得出任何酸中都含有氧的错误结论，所以1779年他将空气中支持燃烧的一部分命名为oxygen（希腊语：形成酸的）即氧气，另一部分命名为azote（希腊语：无生命的）即氮气。

随后，拉瓦锡开始关注普利斯特里关于血液在氧气保持红色而在二氧化碳中变黑的描述，认为动物的呼吸作用可能也是一种氧化过程。他和拉普拉斯共同进行研究，他们使用几内亚鼠进行实验，通过测量冰盒中冰块的融化得出呼吸放出的热量，同时测量几内亚鼠呼出的二氧化碳。另一方面他们燃烧可以生成同样二氧化碳的木炭，测量其放出的热量。发现两者有一定类似关系，从而初步得出了动物的呼吸作用实质上是缓慢的氧化过程的结论。

1783年亨利·卡文迪什[2]（Henry Cavendish）发现了“可燃气体”即氢气，发现它可以与氧气生成水。但是由于卡文迪什仍然将这一反应解释为燃素的转移。此时卡文迪什的助手访问巴黎，将这一成果告诉拉瓦锡。拉瓦锡马上意识到这一反应正是氧化说的有力佐证，并且自己进行实验将水蒸气通过热枪筒，发现水被分解了。他发表文章认为水实质上是化合物，并用自己的学说对其生成和分解进行了简洁而圆满的解释，但是拉瓦锡很少在论文中写明借助了他人的工作，这是他的一个缺陷。拉瓦锡从氢气燃烧生成水这一实验事实感觉到以前的实验忽略了对呼出气体中的水的测定。于是他请了一个助手来进行人体实验，希望可以搞清人类呼吸的实质。但是这一实验被法国大革命所中断，后来他的助手完成了实验，初步证明了人的呼吸中有碳和氢的氧化过程。

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(Claude Louis Berthollet)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》（Méthode 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。

1740年俄罗斯化学家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《化学基础》（Traité élémentaire 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，这部书也因此与波义耳的《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。

[1] 约瑟夫·普利斯特里（Joseph Priestley，1733年3月13日－1804年2月6日），英国化学家、牧师、教育家。他最主要的贡献是对气体特别是氧气的早期研究。他生于英国利兹，1794年移居美国宾夕法尼亚州，但是没有加入美国国籍。

[2]亨利·卡文迪什（1731年10月10日－1810年2月24日），英国物理学家、化学家。他首次对氢气的性质进行了细致的研究，证明了水并非单质，预言了空气中稀有气体的存在。发现了库仑定律和欧姆定律，将电势概念广泛应用于电学，并精确测量了地球的密度，被认为是牛顿之后英国最伟大的科学家之一。