18世纪下半叶,随着化学知识的积累和化学实验的不断丰富,人们在发现多种气体的基础上认识到了空气的复杂成分。也就在此时,人们对于燃烧现象才有了正确的认识,这也使燃烧的理论开始了科学的发展。
远古时代,火的使用使人类从野蛮状态走向文明。18世纪以前,人们认为物质燃烧取决于一种特殊的燃素。近代以来,关于燃烧现象的本质众说纷纭。自17世纪下半叶至18世纪70年代,欧洲比较流行的是有严重错误的“燃素说”。“燃素说”错误地认为物质在燃烧时,可燃的要素是一种气态的物质,存在于一切可燃物质中。
拉瓦锡和妻子
1774年,普里斯特利发现氧气时,正在英国舍尔伯恩伯爵的图书馆里工作。这年10月,普里斯特利应邀拜访了法国著名化学家拉瓦锡。他把自己的实验和新发现的气体——“脱燃素空气”告诉了拉瓦锡。拉瓦锡深受启发,他回到自己的实验室,多次重复做普里斯特利的实验,结果发现普里斯特利制出的气体并不是“二脱燃素空气”,而是能够助燃的氧气。
后来,拉瓦锡做了许多关于燃烧的实验,像磷、硫、木炭的燃烧,有机物质的燃烧,锡、铅、铁的燃烧,氧化铅、硝酸钾的分解等。经过这些实验,他终于得出了这样的结论:空气是由两种气体组成的,一种是能够帮助燃烧的,称为“氧气”;另一种是不能帮助燃烧的,他称之为“窒息空气”,也就是我们所说的氮气。由此他揭开了燃烧之谜。
拉瓦锡正在做实验。
燃烧并不是像“燃素说”所说的那样,是燃素从燃烧物中分离的过程,而是燃烧物质与空气中的氧气化合的过程,在这一过程中同时产生光和热。例如水银的加热实验:受热时,水银和氧气化合,变成了红色的“渣滓”——氧化汞。由于反应装置里的氧气渐渐地都和水银化合了,所以加热到第十二天以后,氧化汞的量就很难再增加。然而,当猛烈地加热氧化汞时,它又会分解,放出氧气,析出水银。
学海拾贝
凡是能与空气中的氧气或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质均称为可燃物。可燃物种类繁多,根据化学结构不同,可燃物可分为无机可燃物和有机可燃物两大类。天然气、液化石油气、汽油都属于有机可燃物。
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,清楚地、令人信服地说明了燃烧的本质,批判了“燃素说”。他把自己的燃烧理论,归纳成这样四点:
①燃烧时放出光和热;
②物质只在氧气中燃烧;
③氧气在燃烧时被消耗,燃烧物在燃烧后所增加的重量,等于所消耗的氧气的重量;
④燃烧后,燃烧物往往变成酸性氧化物,而金属则变为残渣。
新生事物常常会遭到旧势力的排斥。尽管在当时,拉瓦锡已经十分明白地揭示了燃烧的秘密,但是,仍然有一些化学家依然死抱住“燃素说”不放,连著名的罗维兹在1786年还试图用实验证明燃素的存在。
到了18世纪末,拉瓦锡的学说终于被化学界普遍承认,“燃素说”终于被推翻了。科学的氧化燃烧理论的提出和建立,引发了一场深刻的化学革命,确立了科学的近代化学学科。
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