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拉瓦锡发现氧气的故事

科普小知识2021-07-15 05:42:48
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1794年5月8日,一名51岁的学者被指控“给士兵们的烟草浇水”,并被送上断头台。行刑前,学者问:“我宁愿被剥夺一切。只要我是一个普通的药剂师,并做一些化学实验,我就会满足。”然而,他的请求没有被批准。按照刽子手的命令,学者的头被砍掉了。

这位学者是法国科学家拉瓦锡,他被誉为“现代化学之父”。他的死是科学上的一大损失,以至于法国数学家拉格朗日感叹道,“他们在一瞬间砍掉了拉瓦锡的脑袋,但我不知道100年后世界上是否还会有另一个这样的脑袋。”

拉瓦锡于1743年8月26日出生在巴黎。他的父亲是律师,他的家庭很富有。然而,他没有按照父亲的意愿执行法律,而是爱上了自然科学。

学识渊博的拉瓦锡研究炸药,涉猎农业种植技术,改进养牛方法,并制定了开山修路的计划。然而,最显著的成就是他在化学和物理方面的贡献,特别是他发现了一种气体,这种气体可以通过长期严格的实验帮助燃烧和呼吸,这就是我们今天所说的氧气。

氧气的发现是拉瓦锡勤奋思考和大胆探索精神的礼物。事实上,在此之前,两位科学家已经触及了真相的尖端。不幸的是,由于传统理论的限制,他们都半途而废,从而给拉瓦锡揭开真相面纱的荣誉。早在17世纪,欧洲人就通过对燃烧和呼吸的研究发现空气中存在两种完全不同的气体。然而,当时流行的“燃素理论”控制了他们的思想,限制了他们对空气的进一步研究。

瑞典化学家舍勒在1773年之前通过实验制造纯氧。然而,作为“燃素论”的忠实信徒,他错误地称这种气体为“内热”,认为燃烧是燃烧产物中内热与燃素结合的过程,火与热是内热与燃素结合的产物,因而未能正确解释燃烧现象。

几乎与此同时,英国化学家普里斯特利也通过实验制造了这种气体。他把蜡烛放在这种气体中,发现火焰比空气中更热更亮。他还将老鼠放入其中,发现它比在同等体积的正常空气中活得长四倍。他自己也尝试过,当他吸进去的时候,他“感觉到这种空气让他的呼吸变得更轻,让人感觉特别舒服。”但是他没有继续他的研究,而是开始了一次去欧洲大陆的假期旅行。

当这颗科学珍珠出现在舍勒和普里斯特利面前时,他们没有认出它,而是把它当成了一只鱼眼,因此错过了机会女神。

所以机会女神把目光转向拉瓦锡。他在“燃素理论”中发现了许多缺陷。例如,既然金属在煅烧过程中逸出燃素,为什么重量反而增加了?蜡烛燃烧后,什么也没有留下,似乎消失了。

为了找出事情的真相,拉瓦锡开始了一项严格的实验。他首先仔细称量装满空气和固体物质的密闭容器,然后用放大镜将阳光聚焦在这些物质上,或者用火加热。当物质燃烧时,装有反应物的容器再次称重。他用各种物质重复实验,结果表明密封容器的重量在燃烧前后保持不变。

原因是什么?拉瓦锡的大脑开始紧张地思考。后来,他终于得出结论,空气中的一种新物质元素参与了未密封燃烧的反应,使物质的重量在燃烧前后发生了变化。为此,他给这种气体命名为酸原,这是我们今天的氧气。

这样,金属生锈和重量增加的秘密也被揭开了。

最后,拉瓦锡推翻了流传多年的“燃素论”,指出:“因为人工或自然操作不能凭空创造任何东西,每次操作前后的材料总量相等,其元素的质量和数量保持不变,而只是变化和变形。这可以被视为公理。”这些言论体现了“物质不灭定律”的基本精神。拉瓦锡的思想超越了他同时代人的思想,因为他不仅注意到化学反应中物质性质的变化,而且注意到数量的变化,从而使化学科学与古代炼金术的最后一环断绝,以崭新的面貌蓬勃发展。