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拉瓦锡对科学有哪些贡献?

2022-11-23 18:26:47 编辑:leo 浏览量:645

拉瓦锡对科学有哪些贡献?

拉瓦锡对科学有哪些贡献?

拉瓦锡和其他学者共同制定出化学物种的命名原则,创立了化学物种分类新体系。拉瓦锡根据化学实验的经验,用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。拉瓦锡的研究和他提出的很多新观点、新理论为近代化学奠定了基础,因而被人称为近代化学之父。

拉瓦锡在上学期间就显露出天才的潜质。20岁时因出色地撰写了巴黎街道照明的设计文章而获得法国科学院的嘉奖。1768年,他又被评选为法国科学院的“名誉院士”。

《化学概要》是拉瓦锡留给后人的杰作,这篇论文标志着现代化学的诞生。

在这篇论文中,拉瓦锡正确地描述了燃烧和吸收这两种现象,并且在化学史上第一次准确列出化学元素的名称。名称的确立建立在物质是由化学元素组成的这个基础之上。而在此之前,这些元素有着不同的称谓。在书中,拉瓦锡把所有与化学方面有关的发明创造整理的井井有条。

拉瓦锡的父亲是当时一位很有名气的律师,家境优越。因此拉瓦锡没有马上去做律师,而是对植物学有了浓厚的兴趣,在上山采集植物标本期间又对气象产生了兴趣。在地质学家葛太德的引荐下,拉瓦锡在巴黎著名的化学教授鲁伊勒门下学习、研究化学。从此,拉瓦锡就和化学结下不解之缘。

拉瓦锡对化学的第一个贡献是用实验证明并总结了质量守恒定律。其实早在拉瓦锡出生之时,多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律,他当时称之为“物质不灭定律”,其中含有更多的哲学意蕴。但由于“物质不灭定律”缺乏一定的实验依据,尤其在当时沙俄科学比较落后的背景下,欧洲对沙俄的一些科研成果而根本不屑一顾,因此“物质不灭定律”一直就没有得到广泛的传播。

燃烧原理是拉瓦锡对化学研究的第二大贡献,对于他来说也是最重要的发现。伟大的科学家描述了最重要的气体:氧、氮和氢的作用。之所以能够有此发现,是因为他第一次准确地识别出了氧气的作用。事实上,科学家确认燃烧是氧化的化学反应,即燃烧是物质同某种气体的一种结合。拉瓦锡为这种气体确立了名称,即氧气,事实上就是“成酸元素”的意思。拉瓦锡最终推翻了当时非常流行的“燃素”的错误理论。按照那种说法,在燃烧期间,任何被燃烧的物质同一种被称为“燃素”的物质相分离。“燃素”一度被认为在燃烧的过程中起着主导性的作用。

拉瓦锡还正确命名了氮气。其实氮气早在1772年就被发现了,但由于被人们认为是不能燃烧的气体而被称为“废气”,意思是“用过的气”,因此不再会被用作燃烧。拉瓦锡则发现这种“气体”实际上是由一种被称为氮的气体构成的,因为它“无活力”。后来,他又识别出了氢气,意思是“成水的元素”,因为他是组成水的重要元素之一。他认为,从化学的角度出发,物质的燃烧和动物的呼吸都属于空气中氧所参与的氧化反应。

1772年秋天,拉瓦锡称取了一定量的红磷,使之燃烧、冷却后又称量灰烬即五氧化二磷的质量,发现质量竟然增加了!他又燃烧硫磺,同样发现灰烬的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。于是他又改进实验的方法:将白磷放入一个钟罩,钟罩里留有一部分空气,钟罩里的空气用管子连接一个水银柱用来测定空气的压力。加热到40℃时白磷就迅速燃烧,水银柱上升。拉瓦锡还发现“1盎司的白磷大约可得到2.7盎司的白色灰烬。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量基本接近”。

拉瓦锡的发现和当时的燃素学说是相悖的。燃素学说认为燃烧是分解过程,燃烧产物应该比可燃物质量轻。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月,他在实验记录本上写到:“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将新化学命名为“反燃素化学”。

1775年,拉瓦锡对氧气进行研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气,实际上是吸收了氧气,与氧气化合,这就是彻底推翻了燃素说的燃烧学说。

1777年,拉瓦锡批判燃素学说:“化学家从燃素说只能得出模糊的要素,它十分不确定,因此可以用来任意地解释各种事物。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;有时说它能通过容器壁的微孔,有时又说它不能透过;它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫,每时每刻都在改变它的面貌。”

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,将燃素说倒立的化学正立过来。这本书后来被翻译成多国语言,逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断与古代炼丹术的联系,揭掉神秘和臆测的面纱,取而代之的是科学实验和定量研究。化学由此也进入定量化学时期即近代化学。

拉瓦锡对化学的第三大贡献,是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说,建立在科学实验基础上的化学元素的概念:“如果元素表示构成物质的最简单组分,那么目前我们可能难以判断什么是元素;如果相反,我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来,那么,我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质,对我们来说,就算是元素了。”

在1789年出版的历时四年写就的《化学概要》里,拉瓦锡列出了第一张元素一览表,元素被分为四大类:(1)简单物质,光、热、氧、氮、氢等物质元素。(2)简单的非金属物质,硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素等,其氧化物为酸。(3)简单的金属物质,锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌等,被氧化后生成可以中和酸的盐基。(4)简单物质,石灰、镁土、钡土、铝土、硅土等。

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