第3章 與化學家相約(3)(1 / 3)

距今二百多年前,世界科學界爆發了一場革命,那就是被後人譽為18世紀科學發展史上最輝煌的成就之一的“化學革命”。在這場舉世矚目的科學革命中,統治化學界長達百年之久的燃素說被徹底推翻了,建立了以氧為核心的科學的燃燒理論;化學物質命名一片混亂不堪的狀況結束了,代之以化學物質科學係統的命名原則以及質量守恒定律的發現。這些劃時代的成就都和一個偉大的化學家的名字——安東尼·羅朗·拉瓦錫(Antoine Laurent Lavosier,1743~1794)緊緊地聯係在一起。

從律師到院士

1743年8月26日,拉瓦錫出生於巴黎一個富有的律師家庭,不幸的是小拉瓦錫剛滿5歲,母親就因病去世了,從此他就在姨媽的照料下生活。望子成龍的父親給他請了家庭教師,希望他長大以後能夠繼承父業,成為一個著名的律師。拉瓦錫自幼勤奮好學,聰穎過人,他就讀的馬沙蘭學校是當時巴黎的名牌學校。拉瓦錫在那裏學習拉丁文、希臘文、數學、物理、天文學、地質學,受到良好的教育和紮實嚴格的基礎訓練。他刻苦努力,成績優異。1761年,榮獲“優秀畢業生”稱號的拉瓦錫中學畢業了,按照父親的願望考入法政大學攻讀法律。在大學裏,年輕的拉瓦錫對自然科學產生了濃厚的興趣。他主動拜一些著名的科學家為師,大量閱讀科學名著,對波義耳的著作,拉瓦錫反複精讀了好幾遍。他一麵堅持上法學專業的課,一麵抽時間去聽法國著名的實驗化學派創始人魯埃爾教授的課。當他學到的化學知識越來越多的時候,他也就越加感到化學中有許多問題有待人們去解決。年輕的拉瓦錫對科學有著廣泛的興趣,而且善於思索,他從20歲開始,堅持每天進行氣象觀測,還曾利用假期跟隨地質學家格塔爾去進行地質考察旅行。

1763年春天,拉瓦錫順利地在法政大學畢業,榮獲學士學位並取得律師資格。父親的律師事務所熱烈地歡迎他。然而,奇妙的化學和地質學仍然強烈地吸引著他。他感到躲在自己的房間裏研究化學問題和整理那些采集到的礦物標本要比呆在律師事務所和司法會議廳愉快得多。經過慎重而認真地考慮,拉瓦錫終於做出了令他父親大為失望的決定:放棄成為名律師的前途,獻身科學研究工作。

年輕科學家格塔爾與拉瓦錫交往密切,他們常常在一起,長時間地討論有關化學和地質方麵的各種問題,並很快在實驗工作中取得了進展。1765年,拉瓦錫發表了第一篇化學方麵的研究論文“關於石膏的分析”。從這篇論文中,可以看出拉瓦錫與其他研究者的不同之處,他特別注重準確的測量。拉瓦錫把石膏加熱除去水分,然後用天平準確地稱量,以測出水分的質量。通過反複研究,拉瓦錫得出結論:硬硬的石膏中含有一定量的水分,它是由硫酸和石灰化合而成的。

當時,巴黎的街道照明很成問題,一到夜裏,大街上一片漆黑,法國科學院重獎征集一種既明亮又經濟的城市照明方案,22歲的拉瓦錫勇敢地參加了競賽,他的方案榮獲國王頒發的金質獎章,並在科學院的雜誌上發表。這項活動給年輕的拉瓦錫很大的鼓舞,使他更熱情地投入到科學研究的事業中。1766年3月,他又向科學院提交了第二篇關於石膏的研究論文。拉瓦錫選擇的另一個研究課題是用科學的實驗方法驗證日常的水能否變成土。當時,許多化學家頑固地相信古老陳舊的“四元素說”中關於水土互變的說法,認為水能變成土。他們也確實發現,在容器中長時間煮沸水會有沉澱物生成。但拉瓦錫對這一觀點一直持懷疑態度,要正確回答這個問題,惟一可靠的辦法就是實驗。為此,他精心設計了一個驗證實驗,他采用一種歐洲煉金術中使用過的很特別的蒸餾瓶,它可以使水蒸氣在上端全部凝結為液態水,仍舊流回到瓶中。他先將很純的蒸餾水和蒸餾瓶分別準確稱重,然後將蒸餾水注入蒸餾瓶中,加熱保持微沸狀態。兩個星期過去了,水還是清的,未見有沉澱析出。他決心繼續實驗下去,一定要看個水落石出。到第八個星期,蒸餾瓶中有沉澱生成。實驗一直進行了101天,蒸餾瓶中產生了明顯的白色沉澱物。這種白色沉澱物是不是水變成的“土”呢?冷卻後,拉瓦錫首先稱了總質量,發現總質量與實驗前沒有變化;他又分別對蒸餾水、沉澱物和蒸餾瓶進行準確稱重,他驚喜地發現蒸餾水的質量沒有變,蒸餾瓶的質量減少了,而蒸餾瓶所減少的質量恰好等於沉澱物的質量。拉瓦錫的朋友,瑞典化學家舍勒對這種白色沉澱物進行了仔細的分析,證明它的確是玻璃蒸餾瓶被熱水侵蝕的產物。據此,拉瓦錫撰寫論文駁斥了水能轉化為土的謬論。但是,按照當時流行的“四元素說”,水還是構成物質的一種基本元素。根據波義耳科學的元素概念,其正確性顯然是值得懷疑的。拉瓦錫又全力以赴地研究這一問題,在別人研究的基礎上,他通過自己的實驗,終於證明了:水可以分解為氫氣和氧氣,而幹燥的氫氣和氧氣經燃燒又可以化合成水。至此,流行一百多年的“水能變成土”和“水是一種基本元素”的錯誤觀點都被徹底推翻了。