拉瓦锡

　　安托万·洛朗·拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier，1743年8月26日 --- 1794年5月8日），生于法国巴黎，法国贵族，著名化学家，生物学家，近代化学的奠基人之一。他提出“元素”的定义，并发表了第一个现代化学元素列表， 同时还创立了氧化说。拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则，创立了化学物种分类新体系，拉瓦锡根据化学实验的经验，用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作，特别是他所提出的新观念、新理论、新思想,为近代化学的发展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡为近代化学之父。1778年任皇家科学院教授。不幸在法国大革命中被送上断头台而死。

　　

　　安托万·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。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。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。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。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。

　　1770年一派学者坚持波义耳已经否定的四元素说，认为水长时间加热会生成土类物质。为了搞清这个问题，拉瓦锡将蒸馏水密封加热了101天，发现的确有微量固体出现。他使用天平进行测量，发现容器质量的减少正等于产生固体物的质量，而水质量没有变化，从而驳斥了这一观点。1771年拉瓦锡与同事的女儿，13岁玛丽-安娜·皮埃尔莱特结婚。皮埃尔莱特通晓多种语言，多才多艺，她替拉瓦锡翻译英文文献，并为他的书籍绘制插图并保存拉瓦锡实验记录，协助丈夫进行科学研究。

　　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。

　　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。他先与克劳德·贝托莱等人合作，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。1748年，俄罗斯化学家米哈伊尔·瓦西里耶维奇·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《化学基本论述》（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。

　　法兰西科学院常会由政府资助，给予科学家薪水同时要求完成某些任务。由于拉瓦锡的很强的工作能力，他参与了很多这种任务并负责起草报告。其中影响很大是统一法国的度量衡。1790年法兰西科学院组织委员会负责制定新度量衡系统，人员有拉瓦锡、孔多塞、拉格朗日和蒙日等。1791年拉瓦锡起草了报告，主张采取地球极点到赤道的距离的一千万分之一为标准（约等于1米）建立米制系统。接着科学院指定拉瓦锡负责质量标准的制定。经过测定，拉瓦锡提出质量标准采用千克，定密度最大时的一立方分米水的质量为一千克。这种系统尽管当时受到了很大阻力，但是今天已经被世界通用。

　　拉瓦锡还曾在政界被推选为众议院议员。对此，他曾感到负担过重，曾多次想退出社会活动，回到研究室做一个化学家。然而这个愿望一直未能实现。当时，法国的国情日趋紧张，举国上下有如旋风般的混乱，处于随时都可能爆发危机的时刻。对于像拉瓦锡这样大有作为和精明达识的科学家的才能也处于严重考验的时刻。

　　这时，有些像百年前波义耳在英国的处境，又转移到拉瓦锡所在的法国来了。国情是很相似的。但是这两位科学家的命运却正好相反。波义耳不闻窗外的世间风云，只是一心关在实验室里静静地进行研究。而在同样处境下的拉瓦锡却未能做到这一点。应当说是一种命运的不幸，而且这种不幸可以说已经达到了极点，以至最终夺去了他的生命。

　　拉瓦锡不论在何处都像是一棵招风的大树，因而雷雨一到也就是最危险的。最初的一击是来自革命的骁将马里特之手。马里特最初也曾想作为科学家而取得荣誉，并写出了《火焰论》一书，企图作为一种燃烧学说而提交到了科学院。当时做为会长的拉瓦锡曾对此书进行了尖刻评论，认为并无科学价值而被否定。这样可能就结下了私怨。马里特[1]  首先叫喊要“埋葬这个人民公敌的伪学者！”到了1789年7月，革命的战火终于燃烧起来，整个法国迅速卷入到动乱的旋涡之中。

　　在这块天地里，科学似已无法容身了。一切学会、科学院、度量衡调查会等，实际上所有的法国学术界都面临着存亡的危机。甚至还听到了这种不正常的说法，认为“学者是人民的公敌，学会是反人民的集团”等。在此情况下，拉瓦锡表现得很勇敢。他做为科学院士和度量衡调查会的研究员，仍然恪守着自己的职责。他不仅努力于个人的研究工作，并为两个学会的筹款而各处奔走，还有时捐献私人财产做为同事们的研究资金。他的决心和气魄，成了法国科学界的柱石和保护者。

　　但是，在想不到的地方却潜伏着恶敌。他就是化学家佛克罗伊（Fourcroy，1755～1809）。他本人也是科学院的院士，曾经是一位很早就同革命党人的国会有着密切联系，并对科学院进行过迫害的神秘人物。他在危难之际，也曾在多方面受到过拉瓦锡的保护，但是却反而施展诡计企图解散科学院，直到最后动用了国会的暴力而达到了目的。这样，在1793年4月，这个从笛卡儿、帕斯卡和海因斯以来具有百余年光荣历史的科学院终于遭到了破坏（直到1816年巴黎的科学院才又得到重建）。

　　这时，拉瓦锡做为最后的手段是通过教育委员会向国民发出呼吁。他指出，做为教育界的许多元老，曾经为法国的学术繁荣而贡献了毕生精力，然而他们的研究机关被剥夺，衣食的来源被切断，宝贵的晚年受到了贫困的威胁，学术处于毁灭的边缘，法国的荣誉被玷污了。这样，如果学术一旦遭到毁灭，恐怕就是再经过半个世纪也难以再得到恢复了。他虽然这样提出了警告，结果是仍然无效。

　　1769年，在拉瓦锡成为法国科学院名誉院士的同时，他当上了一名包税官，在向包税局投资五十万法郎后，承包了食盐和烟草的征税大权，并先后兼任皇家火药监督及财政委员。1771年，28岁的拉瓦锡与征税承包业主的女儿结了婚，更加巩固了他包税官的地位。在法国大革命中，拉瓦锡理所当然地成为革命的对象。

　　拉瓦锡虽很少参与波旁王朝的横征暴敛，但包税官的身份还是激起了激进群众的愤怒，他不懂得这在政治上意味着什么；而在新的激进政府通令他们“清算帐目”予以交代之后，拉瓦锡和他的同僚们却担心被没收财产而东躲西藏，从而激化了矛盾，也给佛克罗伊之流提供了中伤的机会。但是，拉瓦锡在大革命时期也为新政府做了大量有益的工作。如设计城市照明、制定农业改革方案、贡献火药制造和矿物探寻资料，并参加了新政府主张的“改革旧度量衡制，创造新的国际通用单位”工作，担任改革委员会委员，他进行了蒸馏水比重和铜、铂热膨胀系数的精确测定，确定了质量单位“克”和长度单位“米”。

　　不久，度量衡调查会的6名研究员被开除了，其中也有拉瓦锡。

　　1793年11月28日，包税组织的28名成员全部被捕入狱，拉瓦锡就是其中的一个，死神越来越逼近他了。

　　学术界震动了。各学会纷纷向国会提出了赦免拉瓦锡和准予他复职的请求，但是，已经为激进党所控制的国会，对这些请求不仅无动于衷，反而却更加严厉了。1794年5月7日开庭审判，结果是把28名包税组织的成员全部处以死刑，并预定在24小时内执行。

　　佛克罗伊所采取的阴险手段，对于事情发展到如此严重的程度是起了很大作用的。佛克罗伊是巴黎植物园化学研究室的教授，曾长期和拉瓦锡在一起，也为化学理论和化学教育的发展做出了贡献，本是一位知名的学者。但是为什么却会进行这种恶劣的活动，是不是由于长期以来对拉瓦锡的嫉妒呢？后来，当罗伯斯庇尔失败以后，在为拉瓦锡举行的庄重和盛大的追悼会上，这个厚颜无耻的佛克罗伊却又反过来对拉瓦锡表示悼念，还做了歌功颂德的演讲。像这样卑劣的人，在古今的科学家中很难找出第二个人了。

　　拉瓦锡的生命已经危在旦夕。人们虽然在尽力地挽救，请求赦免，但是遭到了革命法庭副长官考费那尔（J.B.Coffinhal）的拒绝，全部予以驳回。他还宣称，“共和国不需要学者，而只需要为国家而采取的正义行动！”

　　第二天，1794年5月8日的早晨，就在波拉斯·德·拉·勒沃西奥执行了28个人的死刑。拉瓦锡是第四个登上断头台的。他泰然受刑而死……著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一眨眼就把他的头砍下来，但他那样的头脑一百年也再长不出一个来了。”

　　有一种传说，拉瓦锡和刽子手约定头被砍下后尽可能多眨眼，以此来确定头砍下后是否还有感觉，拉瓦锡一共眨了十一次，这是他最后的研究。这一传说不见于正史。

　　拉瓦锡出身名门，他继承了父母和姨母的巨额遗产，即使不靠征税承包业的收入，也完全可以过上富庶的生活。仅为追求更多金钱使名誉受到玷污，甚至赔上性命，令人惋惜。然而，瑕不掩瑜，他的一生仍是充满着光辉的一生。

　　

　　拉瓦锡最重要的发现是关于燃烧的原理。之所以能够有此发现，是因为他第一次准确地识别出了氧气的作用。

　　事实上，科学家确认燃烧是氧化的化学反应，即燃烧是物质同某种气体的一种结合。拉瓦锡为这种气体确立了名称，即氧气，事实上就是“成酸元素”的意思。

　　拉瓦锡最终排除了当时流行极广的关于“燃素”的错误看法。按照那种理论，在燃烧期间，任何被燃烧的物质同一种被称为“燃素”的物质相分离。“燃素”被认为是整个燃烧过程的主导者。

　　拉瓦锡还识别出了氮气。这种气体早在1772年就被发现了，但却被命名了一个错误的名称——“废气”（意思是“用过的气”，也就是没有燃素的气，因此不会再被用作燃烧的气）。

　　拉瓦锡则发现这种“气体”实际上是由一种被称为氮的气体构成的，因为它“无活力”（来源于希腊语azofe）。后来，他又识别出了氢气，这个名称的意思是“成水的元素”。

　　拉瓦锡还研究过生命的过程。他认为，从化学的观点看，物质燃烧和动物的呼吸同属于空气中氧所参与的氧化作用。拉瓦锡燃烧原理的发现和当时的燃素学说是相悖的。燃素学说认为燃烧是分解过程，燃烧产物应该比可燃物质量轻。拉瓦锡把实验结果写成论文交给法国科学院。

　　从此拉瓦锡做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月，拉瓦锡在实验记录本上写到：“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将新化学命名为“反燃素化学”。

　　1777年，拉瓦锡批判燃素学说：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此可以用来任意地解释各种事物。

　　有时这一要素是有重量的，有时又没有重量；有时它是自由之火，有时又说它与土素相化合成火；有时说它能通过容器壁的微孔，有时又说它不能透过；它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫，每时每刻都在改变它的面貌。”

　　1777年9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。

　　这本书后来被翻译成多国语言，逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断与古代炼丹术的联系，揭掉神秘和臆测的面纱，取而代之的是科学实验和定量研究。化学由此也进入定量化学（即近代化学）时期。

　　

　　1791年3月20日，革命政权废除承包国家税收制，要求原承包税收商人选出代表，组成清算委员会，清理账目。拉瓦锡在进入科学院的同一年就进入了承包国家税收集团。1768年5月，他成为一名助理承包税收人，到1780年他成为一名正式承包税收人。但拉瓦锡没有进入这个清算委员会，因为他从1791年起就停止了承包税收的业务。

　　但承包税收商人们的清理账目工作迟迟不能完成，原因是有些账目被封存，有账目无法与旧的官员联系。然而革命政府怀疑承包税收商人在故意抗拒，于是在1793年11月24日发布命令，逮捕所有承包税收商人。

　　拉瓦锡本以为这个逮捕令是针对一般承包人的，他当时正在度量衡委员会工作，所以他决定先躲藏起来。在寄给国民议会的两封信石沉大海后，他决定自首。他觉得最坏的情况是被没收财产，而不会危及生命。在押期间，度量衡委员会和货币委员会因为工作上需要拉瓦锡，曾向公共安全委员会请求让他回到工作中，但是都遭到了拒绝。

　　1793年12月24日，28名承包税收人被转移到承包税收总部，并在那里进行清算账目工作。这期间，拉瓦锡收到几份证明材料，请求当局宽恕或减轻他的罪行。1794年1月27日，承包税收人们完成了清理账目的工作，清算出应该补偿国家5300多万里弗尔（里弗尔，法国旧货币单位，按1996年汇率计算，每里弗尔约合40美元），而这也最终成为他们的主要罪行。

　　1794年5月5日，革命法庭对承包谁收人提起公诉并审讯。检察官在提起公诉中提出承包税收人的8项罪行：1.收取10%利益，按承包契约规定是4%；2.盗用公共基金引进烟草，并在烟草中加水1/7的重量，对消费者造成伤害；3.破坏承包契约条款，侵犯政府权益；4.篡改国家法规，侵犯政府权益；5.不正当获取部分退回税收的补偿；6.私分交付国库的基金；7.私自给予一些人不应获得的权益；8.利用国家钱财偿付他们的债务。

　　1794年5月8日，革命法庭宣判，28名承包税收人都是主谋后共谋犯罪，全部处以死刑。

　　下午5时，拉瓦锡和另外27人被押赴刑场，伟大的化学家的生命走到了尽头。28名承包税收人在35分钟内被砍下头，送往无名公墓埋葬。据一位在场的人说，拉瓦锡以极大的尊严对待他的末日。

　　拉瓦锡死后第二天，法国数学家拉格朗日感慨道：“砍掉这个头，他们连一瞬间也没有用上，可是要想再造这样的头，恐怕一百年也不见得成功。”

　　

　　实验过程

　　拉瓦锡把少量的汞（水银）放在密闭的容器里，连续加热达十二天之久，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色的粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了五分之一。拉瓦锡研究了剩余的那部分空气，发现这部分空气既不能供给人类及动物呼吸来维持人类及动物的生命，也不能支持可燃物的燃烧，他误认为这些气体都是氮气（拉丁文原意是“不能维持生命”）。拉瓦锡再把汞表面上所生成的红色粉末（现已证明是氧化汞）收集起来，放在另一个较小的容器里经过强热后，得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于原来密闭容器里所减少的空气的那部分体积。

　　实验结论

　　他把得到的氧气加到前一个容器里剩下的约五分之四体积的气体里去，结果得到的气体同空气的物理性质、化学性质都完全一样。通过这些实验拉瓦锡得出了空气是由氧气和氮气所组成的这一结论。他由此得出氧气占空气总体积的五分之一。

　　实验过程

　　就在他成为院士的时候，他读到的一篇论文，说金刚石在空气中加热，会燃烧起来，变成一股气体，消踪匿迹（金刚石的化学成分是碳。它会燃烧，变成二氧化碳）。这篇论文使拉瓦锡深感兴趣。

　　拉瓦锡重做实验。不过，他采用不同的方法：他在金刚石上面涂了一层厚厚的石墨稠膏，加热到发红。几小时以后，冷却，剥掉外面的稠膏，金刚石好端端的，没有烧掉！

　　实验结论

　　“燃烧，跟空气大有关系。”拉瓦锡猜测道。他认为，用石墨稠膏涂在金刚石上，使金刚石隔绝了空气，所以金刚石没有烧掉。也就是说，空气在燃烧现象中，扮演了很重要的角色。

　　

　　拉瓦锡确实具有非凡的科学洞察力和勇往直前的无畏精神。虽然不是拉瓦锡最先发现氧 气的制法，但他通过制取氧 气分析了空气的组成，建立了燃烧的氧化学说。氧气因此不同于其它气体，被赋予非凡的科学意义。拉瓦锡十分勤奋，星期天都不休息，专门进行一整天的实验工作。拉瓦锡出身富有的贵族家庭。在按家族传统攻读到律师文凭之后，他选择了科学研究的生涯。他推翻了“燃素说”；发现“质量守恒定律”；证明了水是氢氧化合物(不可能变成土)；规范了化学方程表达式；定义了元素和元素分类；确立了化学的定量研究方法。他在1789年出版的《化学基础讲义》被后人奉为现代化学科学的经典。