拉瓦锡之死

化学是什么

化学是以古老的炼金术为始的，或者说，古老的炼金术乃是最早的化学。炼金术是一门十分有趣的学问，几乎整个古代文明世界，从古代中国、埃及、希腊、阿拉伯文明中都有炼金术，就是想用不那么宝贵的东西，例如铅、铜之类炼出宝贵的黄金。

“化学之父”玻意耳

到17世纪，在英国出现了西方历史上第一位伟大的化学家玻意耳。玻意耳的主要贡献有三个：一是发现了玻意耳定律，指出在一定的温度条件下，定量气体的压强与体积成反比；二是提出了新的元素说。他反对亚里士多德的水火土气四元素论，认为存在着一种基本的元素，它不能再分解，它们是一些微粒，正是这些微粒数目、位置与运动等不同方式的结合产生了不同的物质。

玻意耳的第三个贡献是指出了空气对于燃烧的必要性。他想办法制造出了真空环境，并且发现在真空环境里，即使再易燃的东西也不会燃烧。从这个理论出发本来可以产生许多伟大的发现，例如发现燃烧所必需的氧气。但他的发现却没有被正确地推广，反而被一种新的不那么正确的理论所解释与代替，这就是燃素说。

古代的炼金术士正在工作。

燃素说是第一个系统化的化学理论，它也诞生于17世纪，这种理论认为，一切可燃物之所以能够燃烧，是因为在它的内部有一种“燃素”。一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物体的吸收与释放燃素。物体之内含燃素越多，燃烧起来就会越猛烈，反之则否。例如硫磺、磷、油脂、木炭等都是富含燃素的物质，而石头、炉灰、泥土等则不含有燃素，因此它们是不会燃烧的。当物体燃烧时，它里面的燃素就逸出去了。例如，当酒精燃烧后，它的燃素跑了，可燃的酒精就变成了不可燃的水。但燃素在某种条件下又可以回来，例如当我们锻烧金属时，由于它里面的燃素逸出，因此金属就会变成锻灰。如果锻灰与富含燃素的木炭放在一起燃烧时，它可以从木炭中吸收燃素，于是又会重新变成金属。至于为什么即使富含燃素的东西在燃烧时也一定需要空气，燃素说也能提供一个很好的解释：这是因为燃烧时燃素并不会自动从物质中出来，需要一个条件，那就是空气，是空气将燃素从可燃物中“吸”出来而发生燃烧的。

燃素说不仅能解释燃烧现象，还能解释许多非燃烧现象，例如为什么酸能腐蚀金属呢？这是因为酸将金属中的燃素夺走了的缘故。为什么天空中有闪电呢？这是因为大气中含有燃素。如此等等，燃素说几乎能够解释当时发现的全部化学现象，由于它有这样大的本事，因此被许多人接受，成为统治几乎整个17和18世纪的权威化学理论。大约在燃素说被广泛接受的同时，化学家们又从空气中发现了好几种新物质，如二氧化碳、氢气、氮气、氯气等。

玻意耳像
玻意耳(1627～1691)，英国化学家和自然哲学家，由于研究气体性质而闻名，是近代化学元素理论的先驱。

拉瓦锡之死

这些新气体发现之后，尽管发现者大都以老的燃素说去解释它们，而且也似乎解释得通。但有一个人却不这么看，它就是伟大的化学家拉瓦锡。

拉瓦锡1743年诞生于文化之都巴黎。是一个富有的律师的儿子，23岁时他发表了一篇关于大城市中街道照明方法的论文，赢得好评，并被授予巴黎科学院的金质奖章，25岁时就因为一篇有关水样分析的出色论文成为法国科学院院士。但就在这时他进入了一家包税公司。这些包税公司先向王家承包定额的征税任务，然后大肆向民众敲诈勒索，他们的劣行遭到了法国民众的普遍痛恨。后来的事实证明，拉瓦锡这一步走的真是错了。

进入包税公司后，拉瓦锡又进入许多政府部门，例如他是国家火药研究所的研究员，政府农业委员会的秘书，也是国家度量衡调查委员会的委 员，后来还当上了议员。1775年他被任命为政府的火药总监。

火焰

1789年，法国大革命爆发后，由于这时候从事科学研究基本上是出于个人爱好，不但没报酬，还得自己贴钱，因此往往只有上层富有人士才为之，因此大革命后不久科学便成了革命之敌，到1793年时连崇高的法国科学院都被革命政府取缔了。

拉瓦锡作为当时最有影响的科学家之一，他却并没有退缩，在革命爆发的日子里，他还在为科学事业而奔走呼号。这样的结果是，1793年11月，他被抓入大牢，罪名是他加入了包税公司。

这消息震动了科学界，许多人立即行动起来，设法营救拉瓦锡。他们称拉瓦锡是法国科学界的光荣，他为科学做出了多少多少贡献，这样的话语只是遭来了革命者们的哄堂大笑。他们的心理就如同革命法庭的一个副庭长所言：“革命不需要科学。”

拉瓦锡于1794年5月7日被处以死刑，第二天就在巴黎革命广场被送上了断头台，他泰然受死。这是科学史上从来也没有过的耻辱，也是法国大革命主要的污点之一。

拉瓦锡在化学方面的成就主要是解开了燃烧的秘密，驳倒了当时流行的燃素说。1774年，拉瓦锡做了著名的锻烧实验，他将锡密封在一个曲颈瓶中，加热锻烧，使瓶中的金属变成锻灰，再称量瓶子的总重量，发现并未减少。当他打开瓶子后，发现立即有空气冲进瓶子里，这时再一称就发现瓶子和锻灰的总重量增加了。而且空气进入瓶子里增加的重量，与金属经锻烧后增加的重量正好相等。这说明是瓶子里的一部分空气进入了金属，与之化合，才形成了锻灰。

经过更加仔细的实验，特别是通过普里斯特利的氧化汞实验，拉瓦锡发现空气中只有一部分气体与瓶子中的金属产生了反应，而另一部分气体则没有参加反应。起作用的这部分气体就是普里斯特利所说的“去燃素气体”，拉瓦锡称之为“氧”，意即“成酸的元素”，因为他认为所有酸里都含有这种气体。还有，在这种气体里鸟儿们活得很舒服，格外活跃。另一部分气体他称之为“氮”，意即“无活力的空气”，因为拉瓦锡发现它不但不参加反应，而且鸟儿在它里面也活不下去。他还发现氧可以与碳化合，产生早已发现的“固定的空气”，其实就是空气中的二氧化碳。

到1777年9月，拉瓦锡向科学院递交了论文《燃烧概论》，正式对燃素说提出了批判，并提出了新的燃烧学说。他指出：1、燃烧时放出光和热。2、物体只有氧存在时才能燃烧。3、空气由两种成分组成。物质在空气中燃烧时，吸收了其中的氧，因而加重；所增加的重量恰好等于其所吸收的氧的重量。4、非金属燃烧后通常变为酸，氧是酸的本质，一切酸中都含有氧元素。金属燃烧后变成锻灰，它们是金属的氧化物。总之，燃烧不是什么燃素释放的结果，而是燃烧物质与氧化合的结果。1787年时，拉瓦锡出版了名著《化学命名法》，对许多已知的元素与化合物进行了重新的分类与命名。由于这种命名法更加科学合理，也更容易理解，迅速产生了影响。

1789年，拉瓦锡又出版了经典之作《化学纲要》。书中以大量的实验为根据，系统全面地批判了燃素说，创立了氧化学说。拉瓦锡指出：元素“是化学分析所能达到的真正终点”，其他化合物都来自于这些元素之间的化学反应。书中拉瓦锡还庄严地宣告：没有东西可以真正创造或者毁灭，只有形式的更换与变化，并且变化前后的质量必定相等——这就是我们这个物质世界的基本定律之一，即质量守恒定律。经过这些努力，旧的燃素说终于被人忘却了，化学也步入了一个崭新的时代。

法国化学家拉瓦锡在分析大气的组成。

拉瓦锡正在做氧化还原实验。通过实验，拉瓦锡证明了氧的存在及其性质，揭示了燃烧的本质。图中正中间的人物就是拉瓦锡。

现代化学

根据《不列颠百科全书》上的解释，化学是研究物质的性质、组成、结构和它们发生的转变（即化学反应），以及转变中吸收或释放能量的科学。

这是个比较复杂的概念，我认为可以这样分成三步改写：1、化学是研究物质的性质、组成和结构等的科学，这些性质可以总称为物质的“化学性质”。2、化学是研究物质之间可能产生的化学反应的科学。3、在这种反应之中，能够吸收或者放出能量。上面这三步中许多的概念需要解释清楚。第一个就是物质。

我们要强调的是这个“物质”与我们平常所称的物质不同，它专指那些有确定结构的物质。这种物质有两种，一类是单质，也就是由同一种原子构成的物质。例如我们所见到金、银、铜、铁、锡等金属，还有我们见不到的一些气体也是，如氢、氧、氮等等。第二类则是化合物，也就是由化学反应而生成的物质，例如氢气与氧气产生化学反应而生成的水，就是一种典型的化合物。

像以上的单质与化合物才是化学研究中的物质，它们的共同特点是有确定的化学成分。至于其他物质，像一块石头或者一根木头，就不属于化学讨论里的物质了，它们的成分太复杂，不属于我们所称的单质或者化合物。

第二个是物质的性质、组成与结构，任何单质或者化合物都有这些特征。我们来看单质，例如金，它是一种比较软的单质，由金原子组成的，如此等等。水则是我们最熟悉的化合物了，它无色、无味、由氢与氧两种元素组成，如此等等。

那么水是怎么由氢原子与氧原子构成的呢？如下图：

如图A，我们看到，两个氢原子和一个氧原子构成了一个水分子，即H2O。在图B中，是水蒸气大概的分子结构，那些大球是氧原子，小球是氢原子。图C则是冰的分子骨架结构。看得出来，一个大氧原子周围都粘着两个小小的氢原子，就像一个篮球上面粘着两个乒乓球一样。无数个这样的水分子有规律地聚集在一起就构成了冰。

我们要探讨的第三个概念是化学反应。什么是化学反应呢？简而言之，化学反应是一些物质转换成另外一些物质的化学过程。

从这个解释中可以看出，化学反应的主要特点就是物质之种类的转换，即通过反应之后，一些物质会转变成为另外一些种类的物质。例如氢气与氧气产生化学反应生成水。因为氢气、氧气与水无疑是不同的物质。还有一些更为常见的反应，例如木炭在氧气中燃烧，也是一种化学反应，生成的是二氧化碳。用化学公式写就是：C+O2CO2。

化学反应的另一个基本特性是它能够吸收或者释放能量。例如氢气与氧气反应生成水，就能够释放能量了，即热能。而当我们要将水通过电解分解成氢与氧时，它就要吸收能量了，即电能。

化学反应能够吸收或者释放能量，尤其是能够释放能量，这种特性对于人类的生存是至关重要的。最鲜明的例子就是火，从万年之前的原始人钻木取火，到现在我们的用液化气烧饭，都是化学反应。没有这样的反应也就没有火，没有火也就没有人类文明，这句话恐怕不过份吧！