浅析拉瓦锡与氧化学说的发展

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  摘要:在考查了氧化理论建立过程中十多位科学家的实验研究,系统的从氧化学说建立的背景,燃素说的产生,氧化学说的建立三方面阐述了氧化学说的发展历程,并从时代背景,燃素学说,其他研究者,拉瓦锡自身内在原因等方面对氧化学说的建立原因进行分析。
  关键词:拉瓦锡;氧化学说;剖析
  在200年前,法国化学家拉瓦锡首创的这种燃烧氧化学说理论,却遭到了极力的贬低和嘲笑.那么,“氧化说”是经过怎样不懈地努力才创立起来的呢?拉瓦锡又是一个怎么样的人才能够在当时创成氧化学说的呢?让我们还是翻开历史的档吧……
  一.走进氧化学说
  1.化学革命--氧化学说建立的背景
  18世纪的法国爆发了两种大革命,一种是政治大革命,一种是化学革命.在化学革命中,拉瓦锡便是那名旗手,由他建立的燃烧氧化学说,被称为“史无前例的化学革命”.
  任何一种革命,总有它的背景,化学革命也不例外.它的发生,首先取决于自身的矛盾运动.18世纪中期,愈来愈多的物质被发现,日益复杂的实验现象相继出现,极大地丰富了人们对物质世界和化学变化的认识,也使原来试图解释一切的“燃素说”变得难圆其说了.为此,法国的拉瓦锡、施塔贝尔和贝岩、荷兰的伯尔哈费、俄国的罗蒙诺索夫等化学家纷纷向”燃素说”发出了质疑和批判.施塔贝尔在他的《教义—实验化学》一书中指出“燃素说”的自相矛盾;更尖锐批判“燃素说”的是拉瓦锡,他说:“化学家从燃素说只能得出模糊的要素,它十分不确定,因此可以用来任意解释事物.有时这一要素是有重量的,有时又没有重量;有时它是自由之火,有时又说它与土素相化合成火;有时说它能穿过容器器壁的微孔,有时又不能;它能同时解释碱性和非碱性、透明性和不透明性、有色和无色.它真是个变色虫,每时每刻都在改变它的面貌.”要真正认识燃烧的本质,必须首先弄清空气的组成和氧气在燃烧中的作用.1772年和1774年,瑞典的舍勒和英国的普里斯特列分别用不同方法制取了氧气并研究了其性质,但他俩却笃信“燃素说”,把氧气称为“火空气”和“脱燃素气体”.虽然他们没有真正认识到氧气在燃烧中的作用,但却为拉瓦锡的燃烧氧化学说理论提供了决定性的证据.恩格斯说:“在化学中,燃素说经过百年的实验工作提供了这样一些材料,借助于这些材料,拉瓦锡才能在普里斯特列制出的氧气中发现了幻想的燃素的对立物,因而推翻了全部的燃素说.”所以在客观上,“燃素说”论者关于氧气的发现,为埋葬“燃素说”自身奠定了一块最牢固的基石.虽然“燃素说”是一个错误的学说,而正是由于其形成和本身的矛盾性,才吸引了一大批拥护者和反对者去争论、去思索、去不断进行新的实验,从而加速了人们对燃烧现象本质的揭示.燃烧氧化学说的建立,在一定程度上还依赖于18世纪分析化学的发展及其成就.
  2.氧化学说建立过程
  2.1氧化学说的“前生”--燃素学说
  十七世纪,当英国化学家波义耳(R·氏yl曰批判了炼金术之后,化学就被确立为真正的科学.当时冶金、炼焦、石灰、玻璃、陶瓷等高温化学工业有了普进发展,急需从理论上阐明燃烧反应的本质和规律.因为这时已知的化学现象都与燃烧反应有关,所以燃烧理论也就成了整个化学的基本理论.对于燃烧现象,首次进行全面论述的是德国化学家贝歇尔及其学生斯塔尔(G.E.Stahl).1703年斯塔尔综合了当时流行的观点.他认为所有可燃物,都含有一种共同的物质,即“燃素”。
  2.2燃素学说初露弊端
  17世纪中叶之后,科学家陆续发现了一些新气体,同时发现了一些学术上的新问题,这些问题如果用燃素说来解释则不同程度上有附合之嫌。从此,燃素说的弊端渐渐暴露出来。
  2.3氧化学说的诞生与兴起
  1772年,法国化学家拉瓦锡(A.L.Lavoisier)在空气中煅烧金属锡,发现确有增重现象.1774年他重做了这个著名的足以推倒燃素学说大厦的金属燃烧实验,遇到了很多困惑的地方,正当拉瓦锡困难之时,普利斯特里的来访使他受到了极大的启发,这位英国化学家将他对汞锻灰的分解方法和发现告诉了拉瓦锡,拉瓦锡立即做了金属汞的煅烧和汞锻灰的分解实验,发现汞锻灰的增重和分解出的那部分“空气”的重量完全相等,有力地证明了他最初的设想和对供素学说的怀疑.后来他了解到舍勒对空气的研究结果后,经过周密分析,才有了更清晰的认识,认为能与金属反应的气体就是空气中能够助燃的那一种气体,而非空气的整体,它是一种简单的物质,他命名为氧气,空气中还有一种不助燃的物质,他命名为氮气.随后他花了近五年的时间,做了大的实验,来证明这一新的观点,从而形成了系统的氧化理论.认为物质的燃烧是同级化合的结果,而与燃素无关.金属也不是由燃素和灰烬组成的化合物,而是元素.灰烬也不是金属放出燃素后剩下的简单物质,而是化合物.
  二.拉瓦锡创立氧化学说的剖析
  为什么这么多的研究者中,只有拉瓦锡是成功的呢?就我看来,可以从以下几个方面进行剖析。
  1.时代背景的驱动
  在当时的时代背景之下,社会需要燃烧氧化方面的技术,因而必定会促进当时的科研者在这方面的研究,也正是因为当时的时代背景才能够在当时培养出富有科研精神创新精神以及批判精神的科研队伍,有了人力物力方面的驱动,自然而然的为氧化学说的建立发展提供了一定的条件与动力。
  2.燃素学说是氧化学说的前驱
  尽管燃素学说后来被推翻了,但是燃素说在整个化学发展中的作用却是不容忽视的,它的创立首先结束了炼金术对化学界的统治局面。另一方面,燃素说提出的100年中,即使相信他的化学家也亲身从事化学实验,因而积累了大量丰富的经验和材料,借助这些材料,拉瓦锡才能在日后的实验中发现科学的燃烧现象的本质,才能提出科学的燃烧学说。
  3.其他研究者的不足
  很多科学家在各自的研究中都发现了问题,并且根据所发现的问题进行了深入的研究,甚至有些人对他们所信仰的燃素学说产生了一定程度的质疑,可是,只是发现了问题,成为了拉瓦锡成功的“垫脚石”。是他们自己放弃了创新氧化理论的机会,将机会让给了拉瓦锡。
  4.从拉瓦锡自身进行剖析
  在实验探究中,在拉瓦锡之前那么多的科研者队伍中,没有一名科研者真正的勇于推翻燃素学说,从而为拉瓦锡提供了前提机会,但是拉瓦锡的成功并非只是因为机会的降临,在这个基础之上起到决定因素的依旧是拉瓦锡本人。所以我觉得从拉瓦锡自身出发进行剖析,将会更深入的对拉瓦锡成功提出氧化学说的原因进行分析。
  首先,拉瓦锡利用课余时间他继续学习自然科学,从鲁埃尔那里接受了系统的化学教育和对燃素说的怀疑。拉瓦锡之所以可以成功其实离不开他家人的影响,尤其是他的妻子。他妻子能全心全意的帮助拉瓦锡科研工作,我觉得家人的支持鼓励是拉瓦锡成功的必要因素。其次,也就是我觉得最重要的因素还在于拉瓦锡具有科学批判的精神。此外我觉得拉瓦锡善于吸收他人的经验,敏于洞察、长于思辩,能够归纳提取理论的精髓。最后,浓厚的知识功底、广博的知识层面、错纵的知识交汇也是拉瓦锡成功的重要因由。
  参考文献:
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