笔趣三小说

近代化学的诞生（第2页）

卡文迪什和布莱克一样，在物理学方面也有不少工作，而且他也用空气做实验。1785年，他让电火花通过空气，用今天的术语来解释这一实验，就是他迫使空气里的氮与氧结合，然后分解这种在水里得到的氧化物（在这个过程中他设法产生的是硝酸）。他不断增加氧气，希望最终能够把全部氮气消耗掉，但是总有很小的量——仅仅是一个气泡——残留着。他想了想，认为这种气体一定是某种以前没有遇到过的东西，对化学反应有极强的抗拒力。其实，这就是我们今天所谓的惰性气体。卡文迪什就这样发现了氩，尽管直到一个世纪以后才由拉姆塞进行确证。

舍勒和普里斯特利发现氧

普里斯特利是英国一位论派牧师和政治上的激进分子，最终为他惹来了麻烦。他公开支持美国殖民地居民反叛乔治三世，反对奴隶贸易和宗教偏见，还同情法国革命。他的大部分书涉及宗教和教育，其中有一本在1785年被公开焚烧。此外，他从事的气体研究似乎也有些反常：在他所居住的利兹城的一家酿酒厂开始做实验——发现布莱克的“固定空气”在与水混合时，会产生一种令人愉快的泡沫饮料，这就是碳酸水。实际上普里斯特利发明了苏打水。

普里斯特利对实验充满了好奇和**，但是他并不按部就班地选择实验类型或步骤或方法。（他迷信机遇的作用。他喜欢说：如果他懂得化学，他就永远做不出任何发现。）但是一旦他做上实验，就会非常仔细地观察。结果，正如19世纪化学家戴维（HumphryDavy，1778—1829）曾经说的那样：“没有人曾经发现过这么多新的和奇怪的物质”。其中包括氨、二氧化硫、一氧化碳、氯化氢、氧化氮和硫化氢。还有就是：氧气。1774年普里斯特用直径12英寸、焦距29英寸的一块透镜，从燃烧的氧化汞中提取到一种气体。这种新“空气”似乎比正常空气更纯，可以使蜡烛燃烧得更旺。他试验呼吸这种新空气的效应——让老鼠试、让植物试，甚至自己亲自试。他发现吸入它感觉“非常轻松”。按照燃素说，他称这种新空气为“缺乏燃素的空气”，它与布莱克发现的不支持生命的奇怪空气性质正好相反，于是得到了这样一个相反的名字。

普里斯特利并不知道，与此同时，瑞典化学家舍勒也发现了同一种气体，但是他的发现还未公布。事实上，他们应该得到同样的荣誉，既然他们各自独立作出这一发现。

普里斯特利是氧的两位发现者之一（另一位是舍勒），当时他们把氧称为“缺乏燃素的空气”。1780年，普里斯特利迁居到伯明翰，在那里他的神学理论招来当地居民的反对，但是他发现当时有一个叫做“月亮学会”的科学家团体却是对他格外支持。该组织，部分是由进化论者达尔文的祖父伊拉兹马斯·达尔文组织，他们通过家庭聚餐的形式非正式集会，志趣相投地讨论科学。它就是后来在历史上出现的“智囊团”的前身之一，每个月满月的夜晚大家聚在一起，这样不至于在黑暗的伯明翰乡村里迷失回家的路。

蒸汽机的发明者、布莱克的朋友瓦特经常出席该集会，伊拉兹马斯·达尔文也常常出席，不过他总是带来富有争议的话题。小组的中心人物是波尔顿，他的乐观主义、商业技巧和对蒸汽动力的热情，成为工业革命的动力之一。讨论往往在下午两点钟开始，一直持续到晚上八点钟。对于普里斯特利等人来说，对燃素和热、水的组成以及冶金学、电学和天文学等方面的问题进行生动广泛的讨论，是对他们工作的持续鞭策。

普里斯特利在伯明翰建造了一个精致的实验室，被誉为是欧洲装备最好的实验室之一，里面所有的最新设备无疑是在咨询了他那些能力高超的新朋友后装备起来的。他投入地工作，然后在家里炉火边写实验结果，他的孩子们围在他身边，这也许不是集中注意力的好方法，但是他认为关起门来写作是一种孤僻的行为。他写道：“我的方式总是，先全力以赴针对一个课题，直到有令人满意的结果，然后就不再想它。我很少回头看我发表过的东西，当这样做时，有时它对我几乎又是新的一样……”

具有讽刺意味的是，就在拉瓦锡被砍头的那一天，他因为同情法国的革命者，疯狂的反革命分子焚烧了他的房子，他启程前往美国避难。他早就是富兰克林的朋友，后来又成了杰弗逊（ThomasJefferson，1743—1826）的朋友，在美国他找到了安身之地，在一位论教堂找到了一份工作，又在宾夕法尼亚大学担任教授职位，他的最后十年在平静的写作中度过。

拉瓦锡和燃素说的灭亡

19世纪德国化学家李比希（JustusvonLiebig，1803—1873）曾经说过，拉瓦锡“没有发现前人不知道的新物体、新特性、新自然现象。他的不朽光辉在于他把一种新的精神注入了科学内部”。

拉瓦锡被认为是近代化学的奠基人，他让他的同事们从一种崭新的角度来对待定量技术，这是化学领域所有进步的基础。当布莱克和卡文迪什专注于定量分析时，拉瓦锡则成功地说服其他化学家认识这一方法的重要性。他为化学做的事就像是伽利略为物理学做的事：引进严格的方法论、经验论和定量方法。

就在演示定量方法的重要性时，1799年，普洛斯特（Joseph-LouisProust，1754—1826）发现了定比定律，内容是：在化学反应中，交换的是整个单元。这是不久后即将出现的原子论的早期暗示。例如，一个化合物也许含有两种元素，比例是4:1，但绝不会是3．9:1或4．2:1，等等。一种元素也许会以不同的比例与其他元素结合，产生不同的化合物，但是这些化合物仍然遵守定比定律。例如，二氧化碳是由碳和氧以3:8的重量比组成的，而一氧化碳（同样元素以不同比例组成）则是由碳和氧以3:4的重量比组成。事实证明，这一定量发现对于现代化学是一块重要基石。

拉瓦锡是一位科学世界中的推动者，他的钱财固然是来自税农，却大量花费在科学事业上，他的私人实验室是欧洲主要科学人物的聚会场所。杰弗逊和富兰克林在那里都受到过热情款待。拉瓦锡的妻子玛丽·安妮（Maria—AePaulze，1758—1836），14岁就嫁给了他，她积极出席这些聚会并且记录有关情况，为拉瓦锡的书制作描绘这些聚会的插图。她还将拉瓦锡书籍翻译成英文，添加注解，积极地参加科学活动。

在1772年至1774年间，拉瓦锡进行了一系列实验，演示在受控条件下燃烧不同物质，其中有金刚石、磷、硫、锡和铅。他在密闭容器里燃烧金刚石、锡和铅，当这些物质加热时，人们早就知道，它们会改变颜色，产生的物质叫做“生石灰”或者“金属灰”，其重量要超过原来的金属。但是当拉瓦锡称量整个容器时，其中包括容器里的所有东西——空气、金属、生石灰和容器本身，他发现重量没有变化。这就表明，整个系统中必定有某一部分损失了重量，这一部分也许就是空气（他怀疑燃素有负重量的观点）。如果空气确实有所损失，那么，至少在密闭的容器里要产生部分真空。果然，当他打开容器时，空气冲了进去。当他再次称量容器和所含物质时，结果比原先重了。所以生石灰一定是空气和金属的生成物。因此可以断定，生锈（和燃烧）的过程并不涉及燃素的损失，而是从空气中获得了什么。

拉瓦锡是一位有活力的实验家和能干的交流者，人们公认他是近代化学的奠基人。

燃素说灭亡了。拉瓦锡夫妇组织了盛大的聚会，在隆重的庆典仪式上，夫人玛丽·安妮穿得像一位女祭司，他们焚烧了斯塔尔论述燃素的书，表明燃素说对化学的控制已告终结。

从拉瓦锡的实验得出的另一个重要结果是：他还揭示了一条基本原理——质量守恒定律，这条定律在19世纪成了“化学的防护堤”。

科学家常常参加拉瓦锡夫妇主办的集会，在集会上拉瓦锡做演示，玛丽·安妮对实验作详细记录。

后来，在1774年10月，普里斯特利访问了拉瓦锡，并用缺乏燃素的空气解释他的实验。拉瓦锡很有兴趣地听了他的介绍，突然意识到，普里斯特利分离出了空气的一部分——空气大体上由两种气体组成，一种支持燃烧和呼吸，另一种则不能。而燃素说，正如他已经得出的结论，是一种引人误入歧途的理论。现在真相似乎已经明朗：普里斯特利分离出了空气中支持燃烧的气体，他发现的新气体与物体不能在其中燃烧的空气完全是两码事。1779年，拉瓦锡宣布，空气由两种气体组成，第一种支持燃烧的，他称为氧气（oxygen，希腊字根的原意是“产生酸”，因为拉瓦锡认为氧存在于所有的酸中），这个名词保留了下来。另一种气体他称为硝（azote，希腊文的意思是“无生命”），1790年有人重新命名为氮，这个名字沿用至今。

有一段时间拉瓦锡试图掩饰这样的事实：正是普里斯特利才引出他的这些见解。他认为普里斯特利只不过是打杂工，并不知道自己在做什么。毕竟，普里斯特利不像他那样把毕生精力奉献给化学。也许他对普里斯特利有某种民族偏见，也可能有一些政治对立，但最可能的是，他希望人们记住自己是某个元素的发现者，不过他的意图从未成功。然而，他确实解释了普里斯特利作出的发现。他扮演的角色是理论家，是普里斯特利实验工作的解释者，他们的工作是某种实验和理论的合作，在实验结果变得越来越复杂时，这种合作对化学将变得越来越重要。

拉瓦锡还澄清了卡文迪什的工作，重复了他的可燃气体实验。卡文迪什曾经在空气中发现这种可燃气体，燃烧后可形成水。拉瓦锡把这种气体称为氢，在希腊文中的意思是“产生水”。这与拉瓦锡为新化学描绘的图景相当一致。动物吃了含有碳和氢的食物，吸入氧，把它们结合在一起，形成二氧化碳和水，通过呼吸又把它们呼出。

在巴黎皇家植物园演示的化学实验，特别是鲁埃尔做的表演。鲁埃尔最著名的学生之一就是拉瓦锡。

拉瓦锡正在演示空气的成分。

然而，新化学开始受到欢迎。尽管普里斯特利、卡文迪什和赫顿从未丢弃燃素说，但是，布莱克以及若干人还是转向了拉瓦锡的思路。

有人要为一本百科全书写一篇关于化学史的文章，求助于拉瓦锡，拉瓦锡意识到，化学中面临这一问题，就是不同时代。不同国家对物质的命名不尽相同。化学需要有一个国际命名法，以便统一反映物质的成分——不要这里是用途，那里是颜色，甚至还有诗意的幻想。于是，拉瓦锡为化学做了类似于林奈为生物学做的事情：他建立了一个系统的命名法。和另外两位化学家一起，他在1787年出版了《化学命名法》（Methodsofomenclature），建立起一个清晰合理、能够反映成分的命名系统，这个系统几乎立即就得到了称赞（个别坚持燃素说的人除外），直到今天仍在使用。

在25年中，拉瓦锡使定量测量成为化学家的基本工具，结束了燃素说，建立了质量守恒定律，并且提出了一套化学命名的新系统。

随着拉瓦锡在1794年去世，他所参与的化学大革命走向终结，但是化学的进展并未就此止步。在拉瓦锡、布莱克、舍勒、普里斯特利、卡文迪什，某种程度上甚至包括斯塔尔奠定的基础上，19世纪的化学家们得以更精确地理解化学元素、它们的特性、它们相互反应的机理，以及在反应中所发生的过程。道尔顿将以拉瓦锡和布莱克的定量分析为基础，再结合古希腊人德谟克利特的原子论，从而在1803年提出第一个定量原子理论。1869年门捷列夫（Dmitrilvanovideleev，1834—1907）把已知化学元素列在周期表中。到19世纪末，玛丽·居里（MarieSklodowskCurie，1867—1934）和皮埃尔·居里（PierreCurie，1859—1906）发现放射性元素。这些过程将为电子和量子力学的理论奠定基础。

与此同时，许多把化学带到新时代的人们，也在物理学中作出了激动人心的发现。