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拉瓦錫與近代化學(xué)革命
摘 要: 分析了十八世紀化學(xué)革命產(chǎn)生的的背景，闡述了燃燒氧化學(xué)說的偉大意義及其在化學(xué)發(fā)展史上的地位，并探討了拉瓦錫的科學(xué)思想和研究方法。
關(guān)鍵詞：拉瓦錫; 燃燒氧化學(xué)說;化學(xué)革命; 燃素說
十八世紀的法國爆發(fā)了兩種大革命，一種是政治大革命，一種是化學(xué)革命.兩種革命,拉瓦錫都卷入其中.在政治大革命中，他被指控為罪人而丟了腦袋；但在化學(xué)革命中，他卻成了旗手.他建立的燃燒氧化學(xué)說，被稱為“史無前例的化學(xué)革命”.
1.化學(xué)革命的背景
任何一種革命，總有它的背景，化學(xué)革命也不例外.它的發(fā)生，首先取決于自身的矛盾運動.十八世紀中期，愈來愈多的物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)，日益復(fù)雜的實驗現(xiàn)象相繼出現(xiàn)，極大地豐富了人們對物質(zhì)世界和化學(xué)變化的認識，也使原來試圖解釋一切的“燃素說”變得難圓其說了,為此，法國的拉瓦錫、施塔貝爾和貝巖、荷蘭的伯爾哈費、俄國的羅蒙諾索夫等化學(xué)家紛紛向“燃素說”發(fā)出了質(zhì)疑和批判. 施塔貝爾在他的《教義—實驗化學(xué)》一書中指出“燃素說”的自相矛盾；更尖銳批判“燃素說”的是拉瓦錫，他說：“化學(xué)家從燃素說只能得出模糊的要素，它十分不確定，因此可以用來任意解釋事物.有時這一要素是有重量的，有時又沒有重量；有時它是自由之火，有時又說它與土素相化合成火；有時說它能穿過容器器壁的微孔，有時又不能；它能同時解釋堿性和非堿性、透明性和不透明性、有色和無色。它真是個變色蟲，每時每刻都在改變它的面貌.”
要真正認識燃燒的本質(zhì)，必須首先弄清空氣的組成和氧氣在燃燒中的作用.1772年和1774年，瑞典的舍勒和英國的普里斯特列分別用不同的方法制取了氧氣并研究了其性質(zhì)，但他倆卻篤信“燃素說”，把氧氣稱為“火空氣”和“脫燃素氣體”.雖然舍勒和普里斯特列沒有真正認識到氧氣在燃燒中的作用，但卻為拉瓦錫的燃燒氧化學(xué)說理論提供了決定性的證據(jù).恩格斯說：“在化學(xué)中，燃素說經(jīng)過百年的實驗工作提供了這樣一些材料，借助于這些材料，拉瓦錫才能在普里斯特列制出的氧氣中發(fā)現(xiàn)了幻想的燃素的對立物，因而推翻了全部的燃素說.”①所以在客觀上，“燃素說”論者關(guān)于氧氣的發(fā)現(xiàn)，為埋葬“燃素說”自身奠定了一塊最牢固的基石.雖然“燃素說”是一個錯誤的學(xué)說，而正是由于其形成和本身的矛盾性，才吸引了一大批擁護者和反對者去爭論、去思索、去不斷進行新的實驗，從而加速了人們對燃燒現(xiàn)象本質(zhì)的揭示.
燃燒氧化學(xué)說的建立，在一定程度上還依賴于十八世紀分析化學(xué)的發(fā)展及其成就。十八的世紀的歐洲出現(xiàn)了許多象德國的馬格列夫、瑞典的貝格曼等優(yōu)秀的分析化學(xué)家，他們在廣泛地進行定性分析的基礎(chǔ)上，將定量分析用于提純、分離新物質(zhì)和探索復(fù)雜物質(zhì)的領(lǐng)域中，為揭示燃燒現(xiàn)象的本質(zhì)提供了大量的實驗依據(jù)和分析測試手段.
社會的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的根本動力，科學(xué)研究的課題離不開社會實踐的需要.當時的冶金業(yè)特別是鋼鐵工業(yè)的發(fā)展十分迅速，出現(xiàn)了許多與燃燒有關(guān)的問題，如：煉鋼為什么要鼓風(fēng)？風(fēng)速應(yīng)多大？量為多少？溫度多高？所以亟需建立一種正確的燃燒理論來指導(dǎo)生產(chǎn).正如恩格斯所說：“社會一但有技術(shù)上的需要，則這種需要就會比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進.”②
拉瓦錫生活在法國啟蒙運動和資產(chǎn)階級大革命時期，在革命中，社會制度和經(jīng)濟體制的重大變革必然在意識形態(tài)領(lǐng)域給人們帶來了革命性的變化，同時代的拉瓦錫正是由于接受了這種解放思想、沖破舊觀念束縛的革命精神的熏陶，才在科學(xué)上有極可貴的創(chuàng)新意識，所以化學(xué)革命與法國革命同時發(fā)生，這決非偶然。
在化學(xué)革命的內(nèi)部條件和外部條件均已成熟的情況下，革命的發(fā)生也就成為歷史的必然。
2．燃燒氧化學(xué)說何以稱之為化學(xué)革命
拉瓦錫的燃燒氧化學(xué)說之所以稱之為化學(xué)革命，是因為它具備了以下重要標志。
2．1．燃燒氧化學(xué)說的建立是一種巨大的創(chuàng)新，它推翻并取代了世人仰奉百年之久的“燃素說”。
從十七世紀中葉到十八世紀中葉,一種靠觀察與臆測而得出的理論—“燃素說”，統(tǒng)治著整個化學(xué)界.“燃素說”認為:任何與燃燒有關(guān)的化學(xué)變化都是物質(zhì)獲得燃素或失去燃素的過程.這種對燃燒現(xiàn)象本末顛倒的解釋，在近百年的時間里一直是指導(dǎo)人們進行科學(xué)研究的規(guī)范理論，大大地禁錮了人們的思想.
1774年11月，拉瓦錫用加熱汞灰的方法制得了一種助燃能力極強、能維持呼吸的“純粹空氣”，將其命名為“氧氣”，在反復(fù)實驗和研究的基礎(chǔ)上，拉瓦錫于1777年9月，向法國科學(xué)院提交了具有劃時代意義的論文—《燃燒概論》，提出了燃燒氧化學(xué)說.1789年，拉瓦錫又出版了他最重要的著作—《化學(xué)綱要》，其偉大之處在于：第一，書中以大量的事實、全新的觀點，對化學(xué)革命進行了全面系統(tǒng)地闡釋和總結(jié)，徹底推翻了“燃素說”，并以燃燒理論取而代之，進一步明確了化學(xué)的任務(wù)：“化學(xué)以自然界的各種物體為實驗對象，旨在分解它們，以便對構(gòu)成這些物體的各種物質(zhì)進行單獨檢驗.”③書中還闡述了當時各學(xué)說的原理，介紹了酸、氣體的形成、大氣和水的成分、新化合物的命名等，這是當時任何教科書中都沒有全面介紹過的，是化學(xué)界的新突破和新變革。第二，《化學(xué)綱要》是繼波義耳的《懷疑派化學(xué)家》后又一次對化學(xué)元素下定義的重要著作，他在書中把元素定義為“凡是簡單的不能再分離的物質(zhì)”，這種對元素含義的表達比波義耳更準確、更明白.為此他還設(shè)計了分解與合成的科學(xué)實驗方法，為日后的化學(xué)元素的不斷發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ).第三，拉瓦錫在書中制成了酸和堿的圖表、酸和堿作用產(chǎn)物的圖表，并將當時已知的33種元素根據(jù)其性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)分為四類，從而產(chǎn)生了化學(xué)史上第一張元素表，對化學(xué)的發(fā)展和探尋新元素、新物質(zhì)具有重大意義.所以，化學(xué)革命的發(fā)生及《化學(xué)概論》的問世是化學(xué)科學(xué)進入新紀元的重要標志.
2．2．燃燒氧化學(xué)說的建立是一種嶄新的開拓，它開辟了化學(xué)研究的新領(lǐng)域，并變革了研究方法.
氧化學(xué)說的建立使人們不再只局限對燃燒現(xiàn)象的探討和對礦物的分析，而是將研究范圍擴大到了整個化學(xué)領(lǐng)域，如：物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、分類、新物質(zhì)的合成等，并在研究物質(zhì)變化的基礎(chǔ)上積極探尋各種規(guī)律.在拉瓦錫質(zhì)量守恒理論指導(dǎo)下，1791年，德國化學(xué)家里希特提出了酸堿當量定律；1799年，法國化學(xué)家普魯斯特提出了定組成定律；1803年，道爾頓發(fā)現(xiàn)了倍比定律……oVl? !(x$+bof~7 mM=^fZM l6l #(9"2Wwww.66wen.com?{f [^ZbRpS) s0VchT3j'@
在研究方法上，也不只局限于對物質(zhì)變化的定性觀察，而是將數(shù)學(xué)、物理等知識與化學(xué)相融合，開展了定量分析，使化學(xué)發(fā)展成為一門可以用數(shù)字表示的真正的科學(xué).
2．3.燃燒氧化學(xué)說的建立是一種質(zhì)的飛躍，它引發(fā)了人們形成唯物辯證的自然觀，導(dǎo)致了后世化學(xué)的迅猛發(fā)展和高度繁榮.
氧化學(xué)說的建立，不僅是舊理論的替換和化學(xué)基本觀念及研究方法的變革，更重要的是人們世界觀的轉(zhuǎn)變，是研究境界的質(zhì)的飛躍，促使人們以唯物主義的世界觀代替形而上學(xué)的世界觀，這也必然使化學(xué)本身以全新的面貌呈現(xiàn)在人們面前，并逐步走向精細，在理論和實驗兩方面得以空前發(fā)展和高度繁榮.馬克思主義哲學(xué)認為：正確的理論一旦確立，就會變成改造客觀世界的巨大的物質(zhì)力量。氧化學(xué)說建立后的50年里，諸多新的定律、新化合物被發(fā)現(xiàn).如：1799年法國貝托雷發(fā)現(xiàn)了可逆反應(yīng)，指出了化學(xué)反應(yīng)進行的方向與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量關(guān)系；1802年英國道爾頓提出了原子學(xué)說；1807年法國蓋.呂薩克提出了氣體反應(yīng)體積定律；1811年意大利阿弗加德羅提出分子假說；1814年瑞典貝采里烏斯發(fā)表了第一張原子量表，提出化學(xué)符號和方程式書寫規(guī)則；1818年德國米希爾里希提出了同晶體定律；1819年法國杜隆和培蒂提出原子熱容定律；1824年英國波拉提出催化反應(yīng)吸咐理論……大量的物質(zhì)如鈾、鈰、硒、釷、硅、礬、鉀、鈉、鋰、苯等也相繼被發(fā)現(xiàn).論文拉瓦錫與近代化學(xué)革命來自WWW.66WEN.COM免費論文網(wǎng)
燃燒氧化學(xué)說建立之前的化學(xué)家的研究與探討，帶有很大的盲目性，所獲得的認識也僅僅停留在感性階段，而拉瓦錫卻成功地實現(xiàn)了從感性認識到理性認識的第一次飛躍，他同時代及后來的科學(xué)家們在這一正確理論指導(dǎo)下，通過他們的實驗與實踐，才又獲得了更多、更大的收獲.
3.拉瓦錫的科學(xué)思想與研究方法
十八世紀，與拉瓦錫同時代的眾多的科學(xué)家都致力于燃燒現(xiàn)象的研究，為什么掀起這場“史無前例的化學(xué)革命”的是拉瓦錫而不是別人呢？甚至舍勒和普利斯特列“當真理碰到他們鼻尖的時候還是沒有得到真理”④？如果我們探究“革命”的過程，并聯(lián)系拉瓦錫的一系列科學(xué)成就來思考，就會發(fā)現(xiàn)這決非偶然.
3.1.拉瓦錫勇于質(zhì)疑，具有特別強烈的創(chuàng)新意識
拉瓦錫對舊理論、舊觀念和前人的實驗結(jié)論敢問一個為什么？這正是創(chuàng)新意識的動力和實質(zhì).他從不機械地重復(fù)別人的實驗，而是批判地繼承，使之成為新思想、新理論的論據(jù)。如在氧氣制取實驗上，拉瓦錫不僅重復(fù)了普里斯特列加熱氧化汞產(chǎn)生氧氣的操作，還使產(chǎn)生的汞和氧氣重新結(jié)合生成氧化汞，結(jié)果，原來消耗的氧氣量與重新生成的氧氣的量完全相等.在驗證氧氣性質(zhì)時，他不僅做了蠟燭在氧氣中燃燒的實驗，還做了磷、硫、木炭、鐵、錫、鉛及有機物在氧氣中的燃燒實驗；做了氧化鉛、硝酸鉀的分解實驗以及動物的呼吸實驗等等.在此基礎(chǔ)上他才提出了氧化學(xué)說.
在科學(xué)上,拉瓦錫勇于批判舊規(guī)范、探索未知領(lǐng)域的精神始終如一.如：他改進了波義耳關(guān)于金屬鍛燒的實驗，指出波義耳錯誤的關(guān)鍵.在水的組成實驗上，他不僅讓氧氣和氫氣化合生成水，又使水蒸氣通過熾熱的鐵管分解得到了氧氣和氫氣，在化合與分解兩方面證明了水的組成，并由此提出了科學(xué)的元素觀.他首次提出了物質(zhì)不滅定律和質(zhì)量守恒定律，首次給化合物以合理的命名，首次對早期元素進行了分類，列出了第一張元素表……縱觀拉瓦錫一生的科學(xué)活動，始終寓偉大成就于不斷的創(chuàng)新求索中，所以他才能石破天驚，宣布一個科學(xué)新時代的到來.
卡文迪許早在拉瓦錫之前就完成了合成水的實驗，并確定了氫氣和氧氣的體積比為2：1，這個結(jié)果足以證明水不是元素，而是化合物，但卡文迪許卻墨守成規(guī)，囿于“燃素說”的束縛，沒有認識到水的真正組成和氫的元素性質(zhì)，而與科學(xué)的元素觀失之交臂.“舍勒和普利斯特列雖然析出了氧，但不知道自己得到的是什么……這種本來可以推翻全部“燃素說”并使化學(xué)發(fā)生革命的元素，在他們手中卻沒有結(jié)出果實.” 這些“從歪曲、片面、錯誤的前提出發(fā)，循著錯誤的、彎曲的、不可靠的途徑前進”�、莸氖吕卜醋C了拉瓦錫質(zhì)疑與創(chuàng)新意識的強烈.
3.2.拉瓦錫敏于洞察、長于思辯，能夠歸納提取理論的精髓
拉瓦錫十分重視理論思維在科研中的重要作用，他頭腦敏銳，有透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學(xué)洞察力.1774年10月，普利斯特列來訪巴黎，正值拉瓦錫為加熱鐵鍛灰失敗而苦惱之際，當普利斯特列談及自己用聚光鏡加熱汞煅灰得到“脫燃素空氣”時，拉瓦錫立即意識到這一實驗的重大意義，他跟蹤實驗，制得了氧氣，并經(jīng)過思維—推理—概括，終于揭開了燃燒之謎.如果拉瓦錫沒有敏銳的洞察力，他就有可能與科學(xué)的最新信息擦肩而過。拉瓦錫對新生事物善于分析、善于從思辯中提取理論之精髓.他的很多產(chǎn)生偉大理論的實驗包括氧氣的制取和水的合成都是受別人啟發(fā)而完成的，瑞典和英國的實驗種子之所以能在法國綻開理論之花，在很大程度上源于拉瓦錫有高度的思維概括能力這一特點，所以才有種種規(guī)律性的發(fā)現(xiàn)，否則，他只能與別人站在同一水平線上.
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