第二回 燃素说东鳞西爪不可抹杀 拉瓦锡废旧立新独放异彩

波义耳指明化学方向，贝歇尔研究燃烧现象。普里斯特利发现一种神奇的气体，尽情地呼吸一下，顿时如醉如痴，这是什么东西？拉瓦锡抓住实质， 氧学说应运而生。一时众说纷纭，一团糟中理头绪。

却说在中世纪的欧洲，天主教会占据着封建统治的宝座，无论文学、艺术和哲学都处于神学婢女的可悲境地。人们只能以《圣经》的教义和教会所许诺的几种学说解释一切事物。自然科学被禁锢着，发展极为缓慢。

17 世纪下半叶，资本主义生产形式在欧洲有了很大发展，繁重的手工劳动逐步被各种机械装置代替。这种变化引起了欧洲各国旧的封建农奴制的生产关系的解体。

与此同时在意识形态领域也发生了巨大变化，占有统治地位的宗教经院哲学宇宙观崩溃了，带有机械唯物主义特点的资产阶级宇宙观产生了。

力学、数学、天文学和物理学都取得了重大成就。伽利略（Galileo）创立了力学，他的学生托里拆利发现了大气压力，帕斯卡（Pascal）继承了托里拆利的研究工作，惠更斯创立了光的波动学说，牛顿对力学和天文学做出了极重大的贡献。所有这些的发现和发明，宣告了第一次科学革命的来临。各学会及科学院的成立促进了化学的迅速发展。如 17 世纪时，英国牛津

大学和剑桥大学开始了教育改革，逐渐开设了自然科学课程。1702 年剑桥大学第一个设置了化学教授席。

17 世纪时还出版了许多重要的哲学著作，对自然科学的发展产生了影响。例如英国哲学家 F·培根在著作中提出了实验科学胜过各种论证的科学。他宣称，进行有组织有计划的实验研究是科学研究的基本方法。培根的哲学观点首先在英国，接着在欧洲其他各国被普遍接受了。

在 17 世纪，古代的原子论学说也开始复活了。但这种原子论学说，像当时的其他科一样，带有机械论的性质。法国科学家伽桑狄用机械论哲学来解释自然界的尝试，引起了人们极大的兴趣。

伽桑狄力图用原子的形状和大小来说明物质的各种性质，例如热是微小的圆形原子引起的；冷是带有锋利棱角的椎形原子产生的，所以严寒能使人产生刺痛感；固体是靠彼此交错的钩子连结起来的。伽桑狄同时承认原子和真空的存在，他把形成化合物的一群原子叫做分子。他的微粒学说在以后很多年中引起化学家们的重视，但没有得到进一步发展。

探讨和确定自然界中各种物质的基本组成和结构是化学的根本任务，如果占统治地位的仍然是医药化学派的传统和陈旧观念，那么化学就难以向前发展。

17 世纪下半期科学中的新思想反映在英国人 R·波义耳的科学工作和观念中。

他是一位著名的物理学家兼化学家，出身贵族，是一个富翁，自幼受到良好的教育。虽然经济生活优裕，但他并不追求享乐，而是把钱财用于科学研究。1646 年起波义耳在伦敦自己家里修建了实验室并进行科学研究。

对于“化学是什么”这样一个大问题，他认为化学实验不单是为了制造贵重金属和医药，而应有更广泛的用途。化学是一门实验科学，没有实验， 任何新东西都不能被进一步了解。

在化学研究中，他对物质的组成和结构进行了探索。用加氯化钡生成白色沉淀来鉴定硫酸，加硝酸银生成沉淀来鉴定盐酸，与氨作用生成蓝色溶液来鉴定铜盐以及其他等等，波义耳还使用了一些指示剂如石蕊液紫罗兰花等。

波义耳在科学实验中接触到许多同物质内部结构有关的现象。如液体蒸发和固体升华，它们可以弥散于整个空间；盐块溶解后可以通过滤布的微小空隙等。从而他相信物质是由数目众多的微粒所构成。粒子结合成各种粒子团，粒子团聚合而成各种物体。粒子团的大小形状以及运动决定物质的各种物理和化学特性。粒子团作为基本单位参加各种化学反应。

波义耳的很多观点得不到大多数化学家的赞同。当时的伟大科学家中， 只有英国的牛顿全盘接受波义耳的化学思想。牛顿对化学也很感兴趣，研究了很多化学问题。他发挥了波义耳的微粒学说，并以物质微粒间相互吸引和发生碰撞的假说来解释观察到的各类化学反应。

波义耳的观念为新化学的发展指明了方向。到了波义耳时期，科学已指明物质不是由“性质”组成，而是由化学元素组成的。为此，恩格斯曾对波义耳作了高度评价：“波义耳把化学确立为科学。”

在评价波义耳的贡献时，顺便提一下磷的发现。1669 年德国一位炼金家因搞炼金而破产，他异想天开地把人尿来蒸馏，他把液体蒸干后的残渣烤干， 发现一种发光的粉末，他认为是火素。很长一段时间他保守秘密，但他需要钱，于是卖给一位医生，这位医生利用此发明来做生意，赚得了大量的钱。1690 年波义耳也知道了制磷的秘密，他在好几篇文章中描述磷的性质，只是

在波义耳死后，大约 1694 年制造磷的秘密才被公布出来。

在古代，产生过许多火的学说。中国的“五行说”中，就提到了火；古希腊的“四元素说”的“水、土、火、气”中有“火”；古印度“四大说” 的“地、水、火、风”中也有“火”等等。在古人看来，火是一切事物中最容易变化，最积极、活跃的东西。“火”是构成万物的本原物质之一。

13 世纪后，欧洲的工业有了长足的进步。在很多工场中都广泛使用火， 如冶炼、做肥皂、蒸酒精等。不同物质产生温度的高低，易燃性程度以及金属煅炼后变为灰烬会增加重量等等问题，引起了人们的重视和思考，迫切需要彻底弄清火及燃烧现象的本质。

大约在 1660 年，波义耳和挚友胡克进行了真正的燃烧化学实验：

把水炭或硫黄放在一个器皿中，用抽气机将里面的空气抽尽，然后将器皿强烈加热，木炭、硫黄却不能燃烧。把木炭、硫黄与硝石混合（即黑火药）， 即使在抽尽空气的条件下，仍会猛烈燃烧。于是得出结论：燃烧必须依赖空气和硝石中所含的某种共同成分。

1673 年，他对金属煅烧增重的问题又进行了定量的实验研究。他把密闭容器里的金属加热，两小时打开密闭容器，物体的重量竟增加了。于是波义耳又作出结论：加热时有一种特殊的，超微小的“火素”穿过容器的壁进到了金属里，因而增加了它的重量。提出了如下公式。

金属＋火微粒＝金属煅灰

很显然，波义耳在实验中有一个极大的疏忽：只注意到了被加热物质本身的变化，而没有去研究被加热物的周围环境有何变化。具体地说，不应该把实验的瓶塞在加热后打开进行称量比较。因此，直到波义耳死后多年，伟大的质量守恒定律才由俄国学者罗蒙诺索夫创立起来，这是后话，暂且不提。

却说同波义耳一个时期的英国医生梅猷，通过燃烧和呼吸试验，对燃烧现象做了更进一步的推断：

将点燃的蜡烛，樟脑以及小活鼠置在水面木板上，然后用大玻璃罩扣在上面，发现罩中的空气逐渐减少，但蜡烛熄灭后，里面还剩下大量空气。由此他推算出，空气中含有两种微素，其中一种被蜡烛摄取而“消失”。

无论是波义耳和胡克的燃烧实验，还是梅猷的蜡烛燃烧实验，给予人们的普遍感觉是好象有某种东西从中逸出了。至于周围发生了什么变化，他们没有真正意识到。

到了 1667 年，德国医生兼化学家贝歇尔出版了一本叫《土质物理学》的书，对燃烧现象做了一番系统论述。他认为构成一切矿物、植物和动物的初始元素为土和水。其中土又可分为三类：“第一类土”是可溶的和石质的， “第二类土”是油质的，“第三类土”是挥发性的。

在解释燃烧现象时，贝歇尔认为燃烧是火分解燃烧物的过程。物质的可燃性是由于其中含有“第二类土”（油质的）。可燃的原因也可能是物质中含有硫。

到了贝歇尔的学生施塔尔，对贝歇尔的学说倍加推崇。重版了贝歇尔的著述，并加入自己的一些观点。他认为可燃的要素是一种气体物质，它存在于一切可燃的物质中。他把此种要素称之为“燃素”。“燃素”在燃烧的过程中，从可燃物中飞散出来，与空气结合，从而发光发热，这就是火。

有关金属煅烧的变化过程，施塔尔按下面的方程式来解释： 金属＋燃素＝金属煅灰

而按照后来的氧学说这一方程则为：

金属＋氧＝金属氧化物（燃素论者的石灰） 因此，燃素可以看成是“负”氧。

从 18 世纪初到该世纪末的一百年多年间，化学史上称这段时期为燃素说时期。燃素说的创始人一般认为就是贝歇尔和他的追随者施塔尔。

尽管燃素说有很多缺点和错误概念，但它能用统一的观点来研究和解释完全不同的现象，因而在一定程度上促进了化学的发展。到了 18 世纪 70 年代，氧气被发现了，燃烧本质终于真相大白，燃素说退出化学舞台，由此化学沿着正确方向、步入近代发展时期。

18 世纪中期特别是下半期，燃素说遇到了严重危机。

这一时期在欧洲各国化学的发展是不平衡的。尤其在分析化学研究和气体实验基础上所获得的新的实验事实，同燃素说理论产生了尖锐的矛盾。

这一时期德国的大多数化学家持有燃素说的观点；在英国和瑞典，一批著名化学家则研究化学分析和气体问题，感觉燃素说不能自圆其说；在法国， 化学取得许多重大发现和研究成果，导致了化学革命；俄国也首次走上了化学历史舞台，如代表人物罗蒙诺索夫，对化学发展做出了重要的贡献。

此外，18 世纪英国发生了产业革命，资产阶级意识形态对化学发展也起了巨大影响。所有这些意味着化学革命的即将到来⋯⋯

且说 18 世纪的俄国，自然科学和数学都开始了系统的研究工作，但最初没有正规的科学机构，也无著名科学家。化学也同样如此，很多化学品要从国外进口。

1725 年在彼得堡成立了科学院，罗蒙诺索夫就在科学院工作。

罗蒙诺索夫出生于俄罗斯北方的一个农民家庭，童年时靠自学学会了文

法和算术，之后离家去莫斯科，在一所希腊——拉丁学院学习。不久，他被派到德国学习物理学、化学和外语。毕业后回到俄国。1745 年当选为俄国科学院院士并担任化学研究室负责人。 1748 年按照他的计划建立了化学实验室。

罗蒙诺索夫非常喜爱的科学是化学，特别是理论化学，他把它命名为物理化学。他承认物质微粒的存在，认为微粒的不停运动是发生物理现象和化学现象的原因，这里他根据的是物质和运动不灭定律。

罗蒙诺索夫的科学研究正处于燃素说兴旺时期，在研究工作中他不可能忽视当时占主导地位的燃素说。但是他不是把燃素看成无重量或具有负质量的轻微气体，而是物质实体。在他的著述《论金属光泽》一书中，他指出： “铁在酸中的时候，从里冒出可燃气体，它不是别的东西，而是燃素。是由溶液与金属分子摩擦而分离出来的。”这种论点后来同科学家卡文迪什关于燃素本质的结论相同，曾在科学界轰动一时。

除了理论上有新的见解和观点外，罗蒙诺索夫还进行了一些出色的实验，其中重新认识波义耳燃烧化学实验最为有名。

罗蒙诺索夫改变了波义耳的称量方式，他在实验前和实验后都不打开瓶塞，而把瓶子和金属一起称量。结果发现，当没有外界空气进入瓶中时，金属的重量保持不变。由此，罗蒙诺索夫得出结论：当金属炽热时，和金属结合的并不是什么臆想的神秘微素，而是存在于瓶里空气的一部分：金属上所增加的重量应该等于空气中所减少的重量。这就是质量守恒定律。

罗蒙诺索夫是燃素说时期第一位最重要的科学家。他的化学研究工作已经使燃素说呈现了危机。可惜当时俄国远离世界科学，未能起到他应有的作用。

再说 17 世纪中叶，人们对于“气体”、“空气”两者的认识很模糊，很笼统。多数人认为空气是独一无二的气体元素，其他气体仅是空气的不同形式，并且气体不参与化学反应。

到了 18 世纪，随着一些化学家和医生们对燃烧现象的深入研究，气体的多样性和空气的复杂性逐渐被人们认识到了。尤其氢气、氮气、氯气和氧气等的发现，以及水、碳酸气等化学组成的确定，形成了燃素说时期的气体化学。

值得一提的是，化学家们之所以能发现和研究各种气体，很大程度归功于一位英国牧师，叫黑尔斯。他发明了一种制取和收集气体的装置，叫气槽。他利用他的气槽（产气部分与接受部分是分开的）收集干馏木材所放出的气体。由于当时他墨守传统说法，认为收集的气体不过是空气，因此没有着意对它们进行化学鉴定。

第一位气体化学家是英国爱丁堡大学的化学家布拉克（Jose ph Black）。布拉克最初是一位医生，他的研究当时都是同医学研究有关的，他先是

格拉斯哥的大学教授，后转到爱丁堡大学任教。他讲课时喜欢用实验来佐证， 为人和蔼，所以听他讲课的人特别多。

1755 年，布拉克在爱丁堡哲学学会的年会上，宣读了一篇题为《关于镁石·石灰石及一些碱性物质》的实验论文。在论文中，他提出了用定量方法研究气体。

他把石灰石加热变成生石灰，再用酸与它们作用。石灰石遇酸产生气泡， 而生石灰遇酸则没有这种现象（石灰石为 CaCO3，生石灰为 CaO）。他把这个

差异用天平称重的方法检查一下，于是测出生石灰的重量比石灰石减少约一半。他判断是由于某种气体从中逸出。这种气体，他称为“固定空气”。

接着他用“固定空气”同石灰水作用生成白色沉淀，即构成最初的碳酸盐。增加的部分和损失的部分相等。这就表明气体是实物，一种气体能做一种固体的组成部分，毫无神秘之处。

“固定空气”就是碳酸气。布拉克发现碳酸气的方法可称为定量方法的典范。

布拉克关于碳酸气的研究，其另一重要贡献是初步揭示碱的苛性的本质。过去对碱的苛性的解释，认为它具有亚里斯多德的所谓“火素”。布拉克把石灰石加热变成了苛性石灰，不但没有火素进入，而是有“固定空气” 放了出来，他用石灰水加入温和性碱，草木灰汁（K2CO3），就成了强碱（苛性钾），明确了这是碳酸气在起作用，而同火素无关。由此他断然否定了燃素说。

由于碳酸气溶解于水，因此布拉克始终未能收集到纯净的空气。到了他的同胞卡文迪什，则对碳酸气研究得更深入了。他用集气法成功地收集到纯净的碳酸气。并证明与木炭燃烧后产生的气体相同。到了 1774 年，化学革命的杰出人物拉瓦锡，才最终证明“固定空气”是碳的氧化物，即 CO2。

却说布拉克的同胞英国科学家卡文迪什。

卡文迪什是一位自学成名的科学家，凭借自己顽强的毅力，他掌握了丰富的科学基础知识，而且获得了重要的科学成果。他的一生有五项不朽的工作：氢气的发现和性质；碳酸气与水的关系；水的化学组成；硝酸的组成； 惰性气体的存在。

卡文迪什关于气体的实验是：他把气体收集到装满水的瓶中（瓶倒置在没有架子的集气槽里），使气体通过水下面的漏斗向上流，从而把一瓶中的气体转移到另一瓶中。

卡文迪什还发现，如果空气中含有占总体积 1/9 的“固定空气”，就会

使蜡烛熄灭；酒精吸收“固定空气”的体积是其本身体积的2 1 倍，

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等等。

在关于可燃空气中，卡文迪什提出用稀硫酸或盐酸与锌、铁等金属作用来制取氢。他发现“不管用什么酸来溶解同样重量的某种金属，均得到同量的同样气体”。

卡文迪什还进行了其他多种实验，后文还将涉及一些，这里从略。 前文已对碳酸气的发现作了详述，下面谈谈氢气、氮气、氧的发现：

对氢气的发现，大多数人认为卡文迪什的贡献最大，但其他人的功劳也不可否认。17 世纪时，海耳蒙特和波义耳等也曾偶然接触过它，除了知道它可燃烧外，别的所知甚少，也没有将此种气体离析、收集起来。1766 年，法国药剂师勒梅里在一篇著述中讲的就是氢气，他用铁、锌等金属同盐酸作用制得氢气，并用排水集气法收集起来；还发现氢气同空气混合后点燃会发生爆炸。及至 1781 年，科学家普利斯特里将氢气和空气放于封闭的玻璃瓶中，

用电火花引爆，发现瓶内有小水珠，表明氢是水的一种成分。 1782 年，拉瓦锡又做了一些实验，提出水不是元素而是氢和氧的化合物，纠正了长期以来水是元素的错误概念。1787 年拉瓦锡正式命名氢（Hydrogen），并确认氢是一种元素。

氮气的发现也是很多科学家努力的结果。1755 年，布拉克在实验中已经发现除“固定空气”外，还有其他剩余下来的气体。于是叫他的学生卢瑟福去研究。卢瑟福以动物作实验，把老鼠放在密闭容器里，直到老鼠闷死后， 发现容器内空气体积减少 1/10。他又用燃烧白磷来除去剩余的那部分气体， 效果甚佳。他对剩余气体得出结论：不能维持生命，可熄灭火。与此同时， 英国的普利斯特里也发现了氮气，但他错误地认为是普通空气。1772 年，瑞典化学家舍勒也从事火和空气的研究。他做了如下试验：

蜡烛在一定体积的洁净空气中可维持 80 秒之久，如在空气与“劣质空气

（氮气）”的等比混合气体中大约可燃烧 26 秒左右。因此，可以说舍勒是氮元素的真正发现者。

氧的发现是一个愉快的发现。最初用纯净氧气对其化学性质进行初步研究的是舍勒。遗憾的是舍勒相信燃素说，总把自己的发现和试验现象同燃素说联系起来，不敢提出创见，因此没有突破。最早发现氧的人当中，值得称道的是普利斯特里。普利斯特里做了很多有关空气放电的实验，年复一年地研究空气的组成问题。1774 年 8 月 1 日，他把氧化汞放在玻璃容器中，用不带燃素的聚光镜加热，发现很快放出一种气体来。起初，他以为就是普通空气，可是当他把这种气体收集起来后，却惊奇地发现“燃烧的蜡烛在这种气体里光焰耀眼，火焰非常之大”。后来，他亲自吸了一口气体，顿时感到特别愉快，特别舒畅。可惜他仍没有冲破“燃素说”的束缚。最终认识氧的是拉瓦锡。大约在 1777 年，拉瓦锡把它正式命名为“Oxygen”即氧。

且说除了碳酸气、氧气、氮气、氢气四种被深入研究的气体外，对其他气体的了解也比以往广泛了。

气体化学的其他成就可以说绝大部分是普利斯特里取得，因为他发明排汞集气法。普利斯特里研究了硝石气（氧化氮），他把一氧化氮加到空气里， 再用碱液吸收生成的二氧化氮，结果用来实验的空气体积减少 1/5。此后不久，他用硝石气作用于湿铁末，得到了氧化二氮（N2O）。

普利斯特里还有其他几项发现：他用硫酸作用于食盐，制得了氯化氢气体；把氯化氨与石灰混合加热，制得了氨气。稍后，他制得了二氧化硫。

同普利斯特里同时代的化学家舍勒对气体的研究也卓有成效。有必要先介绍一下他的生平。

舍勒是瑞典人，他长期在药房工作，完全靠自学不断完善自己在化学和药学方面的知识。他的科学工作是在很困难的条件下进行的：他在私人药房工作，做科学研究只能在工作完成后悄悄进行。在他临死前，他自己才拥有一家药房。舍勒的科学成果是丰硕的。

舍勒对氯的研究可以说引人注目。1771—1774 年他在研究一种软锰矿时，发现它不溶于硫酸和硝酸，但易溶于盐酸中，同时冒出一股令人“肺部极为难受”的黄绿色气体。经过研究，了解到此种气体微溶于水，使水呈酸性，并且有漂白作用。能使蓝色石蕊试纸几乎变白。另外它还能腐蚀金属， 杀死昆虫等。舍勒认为是一种“失燃素盐酸”，因而没有最终确定它是一种元素物质。

舍勒在分析化学和药物化学上也同样著名。如酒石酸、柠檬酸、苹果酸的制得，二氧化锰的研究等等，以后涉及到再叙述。

除了普利斯特里和舍勒外，德国矿物化学家马格拉夫用硫酸与萤石相互作用得到“氟酸空气”。苏格兰解剖学家克留向克在普利斯特里的研究基础

上，真正认识到 CO 可以燃烧，且呈现蓝色火苗。

且说近代化学之所以突飞猛进，日新月异，很大程度上依赖 18 世纪分析化学的发展和取得的成就。

分析化学是研究物质的化学组成和分析方法的一门科学。它的发展揭示了一系列新的单质和化合物，极大丰富了人们对化学变化的认识，尤其是定量的了解，为一些化学定律的建立打下了坚实的基础。

早在医药化学时期，对溶液的定性分析已有一定的进展。到了波义耳时期，波义耳根据自己长期的经验，注意到火不能单一地鉴别一切物质。因此， 他开始用特定的化学试剂，通过特定的化学反应来鉴定物质。如用硝酸银与盐酸生成白色沉淀来鉴定盐酸，用酸碱指示剂来判定物质的酸碱性等。

这一时期，溶液中的化学反应已开始被广泛研究，其中很多便为分析化学所利用。德国科学家霍夫曼提出以硫酸检验钙质，以氯化铵检验碱质，以硝酸银检验水中的岩盐及矿泉中的硫；格劳贝尔发现氯化银溶于氨水；孔克尔研究石灰与氯化铵作用放出氨的反应。这一时期，分析检验的方法有了新的突破，从过去利用物质的物理性状为主，发展到广泛利用化学反应为主。分析检验方法的多样性、可靠性和灵敏性都大大提高了。

整个 18 世纪，由于工业的巨大发展，推动了地质学、地球化学的发展， 而这些学科又以分析化学为前提。所以分析检验的要求越来越高，分析检验也从定性检验逐渐发展到较高级的定量检验，以前起过重要作用的干法吹管法，逐步到走向系统化的湿法定性分析。

有关溶液中的化学反应，前一时期对常见的三种矿物酸与一些金属溶液间的反应，了解的比较清楚了。而对碱类与金属溶液间的反应则所知甚少， 因此需要通过分析化学，来进行认真的研究。

德国人马格拉夫，是 18 世纪著名的定性分析化学家。他继承前人的工作，系统地研究了金属溶液同碱液及氨水反应时所显示的品性。

马格拉夫最重要的成就是分辨 K2CO3（来自草木灰）与天然碱（即苏打， Na2CO3），通过他的认真研究，焰色检验就成为鉴别这两类盐的手段了。

却说黄血盐的发明，可谓为分析化学提供了一个非常重要的试剂。最初是一个叫狄斯巴赫的德国涂料工，偶然中他用草灰和牛血一起焙烧，然后经浸取、结晶的手续后，得到一种黄色晶体，并发现它同铁溶液生成鲜艳的蓝色沉淀，是一种良好的涂料。但他的老板，一个涂料商却对此法严格保密， 并把它以“普鲁士蓝”的名字出售，直到 1725 年制法才被公开。马格拉夫

大约在 1745 年才自己合成了此种试剂。他用此试剂检测出石灰石、矿泉水里的铁质。

在燃素说时期，一些新的元素和化合物被发现，新试剂和新的分析方法也大大丰富起来。如瑞典科学家波兰特介绍有关钴的反应，并系统总结金属溶液对氨水的反应。

18 世纪，分析化学蓬蓬勃勃地发展，这就需要化学家把它系统化。瑞典著名的分析化学家贝格曼经过努力，解决了这一问题。贝格曼一生陆续编著过很多书，全是系统总结当时分析化学发展所取得的成就的，成为研究分析化学发展史的重要资料。

从贝格曼的著作中可见到不同物质的不同鉴定方法。例如以硫酸鉴定钡

（即硫酸中的硫酸根离子同钡离子反应，生成白色硫酸钡沉淀），以肥皂水检验酸类及碱土等办法。贝格曼还规定了湿性分析的更详细的步骤。正确使

用酸碱试剂的方法也应归功于他。因此直到今天在分析化学中仍保留他所倡导的一些反应。

尽管贝格曼为分析化学的发展提供了一些好的见解和观点，但他的实验数据的准确度却比较差。他的同时代人瑞典医生文策尔所测的实验数据，其准确度大大超过贝格曼，现摘录如下，以做为那段时期定量分析的典范。

且说在 18 世纪中期，尽管燃素说统治着整个化学领域，但已有不少化学家开始对其怀疑。当时是资产阶级革命时期，法国科学繁荣昌盛。因此，欧洲其他的许多科学家都赞同法国科学家所提出的许多发现和新的科学原理。

法国资产阶级革命时期在化学发展方面，拉瓦锡起了重要的作用。

拉瓦锡生于 1743 年 8 月 26 日，他受过法律教育，但却对自然科学，尤

其化学特别感兴趣。拉瓦锡 21 岁时，写出一篇关于城市燃灯最好方法的论文，受到法国科学院的赞许，给他颁布了金质奖章。25 岁时，拉瓦锡被选为科学院化学助理。

拉瓦锡擅长思考，博学多才，从不轻信别人的“理论”。他一生中发表过 200 多篇论文，这些论文很少写他自己直接发现什么科学，而是把别人的发现加以归纳，摸索其中的规律，提出一些新的理论。

拉瓦锡做了这样一个实验：在一个玻璃瓶中倒进水，再装上一套循环装置，使水在加热时变成水蒸气经过冷凝管，重新回到瓶子里。事先，拉瓦锡称了一下玻璃瓶和水的重量，加热 101 天之后，水中出现不少沉淀，拉瓦锡重新称了玻璃瓶和水的重量，结果发现总重量不变。

拉瓦锡把自己的实验结果写成论文《论水的本质》。他指出，那些沉淀， 几乎等于玻璃瓶本身减轻了的重量。“土”（当时分析成分跟玻璃相似）是玻璃溶解于水又沉淀出来形成的，并不是什么火跑进水中变土。

1772 年，拉瓦锡又进行了金刚石加热试验。把金刚石密封在粘土烧制的管子里，在与空气隔绝下加热，结果没有发生变化：于是又把它放在密闭的罩子里，以大透镜聚焦加热，结果罩内空气减少 12％，金刚石的重量发生了损耗，用澄清的石灰水检验密封用水时，出现了白色沉淀，说明金刚石燃烧同木炭一样，产生了相同的“固定空气”。从而得出金刚石与木炭是同素异形体。

1774 年，拉瓦锡做了著名的锡铅煅烧实验。发现装在曲颈瓶中的锡和铅

加热前后，其总重量没有变化。最后他打开瓶口，发现有一股空气冲进了瓶中，于是重量有所增加，而增加的重量恰与金属由于部分变为煅灰所增加的重量相等。因此得出煅灰是金属与空气的化合物。

同年，拉瓦锡在巴黎会见了普利斯特里，当他得知普利斯特里发现了一种令人心旷神怡的气体后，便立即重复了普利斯特里的实验，并得到了同样的结果。这种气体就是氧气。

1777 年，拉瓦锡用实验阐明他对大气组成的见解。他认为大气中，不是全部空气都可以呼吸的；金属焙烧的那部分空气，最适宜呼吸；剩下的部分是一种“碳气”，不能维持动物的呼吸，也不能助燃。

从 1777 年开始，拉瓦锡公开明确地起来反对燃素说。他在一份报告中写到：“化学家从燃素说只能得出模糊的要素，它十分不确定，因此不能用作任何解释。有时这一要素是有重量的，有时它又没有重量；有时它是自由之火，有时又是与土素相化合之火；有时它透过容器的微孔，有时它又不能透过。它能够用来同时解释碱性和不存在碱性、透明性和不透明性、颜色和不存在颜色。它是真正的变色虫，每时每刻都在改变它的面貌”。

1777 年 9 月 5 日，拉瓦锡提出了划时代的具有深远意义的论文《燃烧概要》，建立了燃烧的氧化学说，主要内容如下：

1. 任何燃烧都放出“热质”或光。

2. 物体只能在纯净空气中燃烧。

3. 任何燃烧都是纯净空气的分解，而燃烧所增加的重量恰好等于所吸收空气的重量。

4. 燃烧时燃烧物变成为酸⋯⋯如果在钟罩中燃烧硫，则燃烧的生成物为硫酸。⋯⋯

值得研究的是第 4 条原理。因为拉瓦锡据此创立了成酸元素与燃烧物化合生成酸的理论，且把成酸元素命名为“Oxygen”（即氧）。但他的酸理论与许多已知事实不相符合，如盐酸就是不含有氧，这时拉瓦锡就凭着臆想来解释，他认为盐酸含有特殊的物质盐酸素，以氧化物形态存在于盐酸中。

拉瓦锡氧学说的建立，使燃烧的秘密终于露出真实面目，从此燃素说一蹶不振，直到最终销声匿迹。可谓化学史上一次革命。

再说拉瓦锡在驳斥燃素说和建立氧学说的过程中，受到一些因循守旧势力的批评，因此他必须做新的实验，进行新的总结，进一步证明反对他的意见是错误的。

1785 年左右，拉瓦锡着手编写《化学概要》一书。用氧学说的观点系统地论述、阐明他所发现的事实，并解释已知的现象。其目的是为未来的化学家打下新的理论基础。

在写这本书的过程中，他面临着一些原则问题。首先是如何介绍元素的概念，为此，他否定了长期流传下来的四元素说和三元素说。跟以前化学家不同，拉瓦锡没有先提出元素的抽象定义，然后再按定义来取得实验结果。他谈论简单物质时说：“化学正在走向自己的目标，正在不断完善起来，不断地把物质分解，细分再细分；但是我们不知道什么是成功的极限。我们不能断言，今天被认为是简单的物质，它就是真正的简单物质。我们只能够说： “某种物质是化学分析法不能再分的极限，我们现代化学知识已不能进一步把它再分了。’”

拉瓦锡在进一步论证元素时又说：如果元素表示构成物体的简单或不可

分的分子，那末我们可能不知道什么是元素。相反地，我们把元素与化学分析最后达到极限的概念联系起来，那么我们现在用任何方法都不可以分解一切物质，对我们来说，就都算是元素了。

根据拉瓦锡这一理论，第一张元素表诞生了。元素分为四大类：

1. 简单物质，普遍存在于动物、植物、矿物界，可以看成是物质元素： 光、热、氧、氮、氢。

2. 简单的非金属物质，氧化物为酸：硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素。

3. 简单金属物质，被氧化生成可以中和酸的盐基：锑、银、砷、铋、钻、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌。

4. 简单物质，成盐的土质：石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。

从这张表中可以看出，拉瓦锡列出了 23 种简单物质，三种酸素，5 种土素和 2 种不可称重的流体。表中有明显的不合理处，例如把金属归入成酸一类，把土素当成简单物质。这些都是由于当时实验条件和认识上的局限性， 对元素的认识仍很模糊，但此表是科学史上首次把简单物质（元素）进行分类的尝试，其深远意义，必须肯定。

且说拉瓦锡在写《化学概要》时，所碰到的另一个问题是制定化学命名法。因为当时化学物质的命名法，一直沿用炼金术时期与物质的实际组成毫不相干的炼金符号，可谓东鳞西爪，混乱不堪。人们只能机械地死记硬背才能掌握物质的名称，但这些物质的种类却正在不断增多，并且不同的人有不同的叫法。

于是拉瓦锡就同当时法国著名化学家德莫沃、贝托雷、孚克劳合作，组成巴黎科学院命名委员会。1787 年委员会所制定的命名法发表了。

命名法以普通物质的命名为基础，名称表和分类表是由拉瓦锡自己编写的。命名法规定：每种物质必须有一个固定的名称，如氧（英文为 Oxygen）、氢（Hydrogen）、氮（Azot）；元素的名称必须尽可能反映其特征或特性； 化合物的名称必须反映它所含的元素；酸类和碱类用其所含元素来命名，如硫酸、钾碱；盐类用构成它们的酸和盐基来命名。直到今天，此化合物命名原则仍被采用。

化学革命由于《化学概要》一书的出版，宣告结束。《化学概要》产生了广泛的影响，使化学科学从此开始了一个新纪元。

再说拉瓦锡，尽管他使近代化学走向理论化、系统化，被誉为“近代化学之父”，但结局却非常悲惨。 1794 年 5 月 8 日是个令人悲痛难忘的日子，拉瓦锡被指控为“在士兵的烟草中掺水”，而被残暴地杀害于断头台， 终年 51 岁。临死前，拉瓦锡曾要求道：“情愿被剥夺一切，只要让我做化学实验，就心满意足了。”然而，他的要求没有得到同意。

拉瓦锡死后，人们很惋惜。著名数学家拉格朗日说道：“他们割下拉瓦锡的头，只不过一刹那之间的事，但是不知在 100 年之内，世界上还能不能再长出一颗像他那样的头。”

却说拉瓦锡及其他一些化学家的卓越研究，给了整个化学界强烈的启示，激起他们对这门科学的高度热情。先谈一谈从 18 世纪末到 19 世纪间拉瓦锡在法国的拥护者。

在拉瓦锡的著名支持者中，首先应该提到的是德莫沃。他是一位教授， 研究的主要是化学分析和化学工艺方面的问题。最初他支持拥护燃素说，后

来他首先提出化学命名法的概念，并赞成拉瓦锡的氧学说，在与拉瓦锡合作制定化学命名方面起了主要作用，其功不可没。

还有一位化学家孚克劳，他是拉瓦锡氧学说的坚定支持者，其主要功劳是通过各种途径，进一步促进氧学说在各国的广泛传播。

拉瓦锡最著名的支持者应算是贝托雷。贝托雷自青年时就对化学产生了浓厚的兴趣，积极研究有关方面的问题。 1785 年，他首先承认氧学说，并同拉瓦锡一起进行有关的试验。此外贝托雷在分析盐水的基础上，提出了化学亲合力的理论，贝托雷还首次把质量概念同各种化学反应联系在一起，并认为根据反应质量的不同，各元素能以任意比例相化合，引起同普鲁斯特的论战，这是后话，暂且不提。

却说在法国化学家中，年轻一代的代表当推沃克兰，他曾当过孚克劳的实验员，凭借顽强毅力和勤奋好学，后来他成为名教授。沃克兰是化学分析学派的杰出人物，在无机化学和有机化学等领域有一些独创的实验，以结果数据准确而著称。

除以上三位著名化学家外，还有一位科学家值得介绍，叫路布兰法。他发明了制碱法，即将硫酸盐和煤和石灰石共热以制碱。有人称赞路布兰法说： 19 世纪的化学工业史就是路布兰法的兴衰史。

法国的化学发展蓬蓬勃勃，欧洲各国也不例外，化学家十分的活跃：在英国有人们熟悉的卡文迪什、普利斯特里、布拉克，在瑞典有大名鼎鼎的舍勒和贝格曼。至于其他国家，研究工作也呈现出兴旺的景象。

在德国，这一时期著名化学家首推克拉普罗特。他从事实验研究的精确性可同沃克兰相媲美。1789 年，他在沥青铀矿中发现了新的土素，其中含有铀。同年，他又得到了铍。大约 1792 年，他在一种石头里发现一种金属元素， 定名为钛。1797 年，他在研究铬铅矿时，证实了铬的存在。

在俄国，代表人物除了前面介绍的罗蒙诺索夫外，还有一位重要人物罗维茨。他的功绩有：发现和研究了锶，了解了铬、钽和其他金属化合物。

随着化学的发展，化学家们关心的问题出现了，如化合物的内部结构和化学亲和力的性质；如何用数字表示各种元素和化合物的性质等等。基本化学定律的确立，已迫在眉睫。

●化学亲和力学说：

有关物质内部结构，自古流行微粒学说，说什么粒子间的结合是一种爱与憎之类的超然力，荒唐可笑得很。

18 世纪后期，牛顿的力学理论赢得普遍赞同，于是化学界有的化学家便很自然地把亲和力归结为万有引力的一种。但 是，化学家们不满足于个别的、定性的解释，而是希望有人能列出一张反映各种物质间相互反应能力的亲和力表。

1718 年，法国巴黎的药剂师日夫鲁瓦发表了一张亲合力表，在表中，他试图比较各种不同酸和碱的亲和力。

1775 年，贝格曼精心设计的亲和力表可算最为齐全，表示出了 59 种物质在溶液状态及熔融状态下所表现出来的不同亲和力情况。它把亲和力分为同种物质间的“聚集吸引”和异类物质间的“化学吸引”两类。“化学吸引” 又分为两种类型：一种是“单向置换反应”；一种是“复分解反应”。

到了 1799 年，贝格曼的亲和力表受到贝托雷的抨击。但在以后一段时间里，却导致了酸碱当量定律的研究。

●酸碱当量定律：

在各类化合物中，人们首先理解到的是关于盐的组成。在盐的形成过程中，含有一种酸和一种碱，酸碱间的中和反应是否存在某些规律和定量关系呢？这是化学家们孜孜不倦研究的问题。

1766 年，卡文迪什把中和同一重量和某种酸所需的各种碱的重量称之为“当量”。温采尔在大量分析的基础上，观察到酸和碱以固定的比例相互作用的当量比。他们都为酸碱当量定律的确立做出了贡献。

到了 18 世纪末，德国化学家里希特对酸碱反应进行了大量的研究。在他的著述中，他明确提出所谓的互比定律或当量定律。他说：“任何化合物都有其固定的组成，化学反应中反应物间必有定量的关系。”如果两种元素， 生成一种化合物，因元素的性质总保持不变，所以发生化合反应时，一定量的一种元素总是需要确定量的另一种元素。即这种性质也是恒定不变的。” 例如溶解 2 份石灰如需 5 份盐酸，那么溶解 6 份石灰，必将需要 15 份盐酸。

到了 1802 年，法国化学家费歇尔把里希特的见解加以完整清楚地总

结，并且把里希特的许多数值归并成为单一的一张表，即相对于 1000 份硫酸的酸和碱的当量表。

1803 年，法国化学家贝托雷在其《化学静力学》中，将费歇尔的表及一部分注释译成法文，至此酸碱当量表为世人所知

●定组成定律

从拉瓦锡到 18 世纪以后的化学家，在一系列实验中，逐渐意识到反应物与产物之间有确定的重量比例关系，每种化合物都有确定的组成。这一基本规律，被化学家们自觉不自觉地运用到实际工作中去。但真正以此为专题， 进行更广泛、更系统、更精密研究的，是法国的一位药剂师普罗斯特。

普罗斯特研究了多种物质的化学组成，他分别从西班牙和日本取来朱砂进行分析，结果发现，它们有完全相同的化学组成。

他又对贝尔加湖的盐，太平洋的盐，或是岩盐、井盐进行分析，得出它们含有的钠和氯也是一定的。对于水中氢和氧的含量，他分别做了类似的试验，其结果也是一样的。

于是普罗斯特得出结论：“两种或两种以上元素相化合成某一化合物时，其重量之比是天然一定的，靠人为不能增减。”

与此同时，普罗斯特的学说遭到了贝托雷的激烈反对。他认为化合物的组成是不定的，它随着制取方法的不同而不同，或随着用于合成的原料的相对重量不同而有所改变。贝托雷举出玻璃、合金等混合物，为自己的论据辩护。

最终，前后进行了 8 年的争论，普罗斯特获得了胜利。原来贝托雷所谓的不定的化合物并非纯净物，而是混合物。现在人们把普罗斯特的结论称为定比定律或定组成定律。

●倍比定律

且说在 1800 年，英国青年化学家戴维发表了一篇研究报告。报告列出三种氮的氧化物（N2O、NO 及 NO2）的重量组成。经过换算，三种气体间与相同量之氮相化合的氧，其重量比约为 1 ∶2∶4。

之后，道尔顿也进行了这方面的研究。他分别分析了 CO 和 CO2 中碳氧之

比和沼气（甲烷）同油气（乙烯）中碳氢之比。于是他得出倍比定律：“当相同的两元素可生成两种或两种以上化合物时，若其中一元素之重量恒定，

则其余一元素在各化合物中的相对重量有简单倍数之比。”

除了戴维和道尔顿外，瑞典化学家贝采乌斯和法国化学家杜马都为倍比定律的最后确立，提供了重要的实验数据。

欲知后事如何，且听下回分解。