1789 年,拉瓦锡出版了他的名著《化学概论》。
在《化学概论》里,拉瓦锡讲述了自己的实验,清楚地、令人信服地说明了燃烧的本质,批判了燃素学说。
拉瓦锡把自己的燃烧理论,归纳成这样四点:1、燃烧时放出光和热;2、物质只在氧气中燃烧;[19]3、氧气在燃烧时被消耗;燃烧物在燃烧后所增加的重量,等于所消耗的氧气的重量;4、燃烧后,燃烧物往往变成酸性氧化物,而金属则变为残渣。
在这本名著中,拉瓦锡以大量的实验为根据,用更精确的科学语言,阐述了物质不灭定律。
拉瓦锡写道:“物质虽然能够变化,但是不能消失或凭空产生。
”拉瓦锡还用数学的形式,严格地表达了物质不灭定律,他说:“如果我把硫酸和一种盐一起加热,而得到硝酸和硫酸钾,那么,我完全可以确信这所用的盐是硝石(即硝酸钾——编著者注),因为根据物质不灭定律,我可以把这场化学反应写成下列的方程式:设:x 为生成那种盐的酸;y 为生成那种盐的硷。
那么(x+y)+硫酸=硝酸+硫酸钾=硝酸+(硫酸+钾的硷)所以x=硝酸y=钾的硷这样,那种盐就必定是硝石(硝酸钾)了。
”在化学上,拉瓦锡是第一个根据物质不灭定律,用化学方程式来表示化学反应的,成为化学方程式的首创者。
新生事物在一开始,常常遭到旧势力的非难。
尽管在当时,拉瓦锡已经十分明白地揭示了燃烧的秘密,但是,仍然有一些化学家还不相信拉瓦锡的实验,死抱住燃素学说不放,连著名的普利斯特列在临死时还坚持燃素学说,罗维兹在1786 年还企图用实验证明燃素的存在。
但“一时强弱在于力,千秋胜负在于理”,真理不怕时间的考验。
当时拉瓦锡的学说虽然未被普遍承认,燃素学说仍占上风,可是到了18 世纪末,拉瓦锡的学说终于被化学界普遍承认,燃素学说终于被推翻了。
定组成定律自从发现了物质不灭定律,并在化学实验中提倡使用天平以后,化学家们在研究工作中,都开始重视物质的重量,定量地进行研究。
既然在化学反应中,参加反应的物质的总重量等于反应后生成物的总重量,那么,在反应物质和生成物之间,是不是存在着一定的化合比例关系呢?这还是一个谜。
18 世纪末,法国化学家普鲁斯特的老仆人,一大清早便开始在实验室里忙碌着:扫地,整理仪器、书籍和洗刷瓶子。
门铃响了,邮递员送来了一只木箱子。
老仆人过去一看,喃喃自语道:“又是水!..这已是第十四次收到装着水的木箱了。
昨天刚刚收到来自日内瓦湖的水,今天又收到这来自非洲刚果河的水。
”普鲁斯特为什么要从世界各个角落,收集各式各样的水呢?难道他当真开办一个水的“博物馆”?这倒真是件怪事呐!原来,普鲁斯特在探索着这样的一个秘密:“十个指头有短长,荷花出水有高低”,那么,世界上不同地方的水,它们的组成是不是一样?实验结果非常有趣:不管是北方的海水,还是南方的海水;不管是欧洲的水,还是非洲的水;不管是河水、湖水,还是井水、泉水;也不管是热水,还是冷水;总之,不管水的来源怎样,除去这些水中所含的少量杂质后,所得的纯水的组成,一律都是含氧88.9%和含氢11.1%(指重量百分比)——没有一个例外。
[20]普鲁斯特面对着桌子上成排成排的瓶子,翻阅着几个月来辛辛苦苦工作所得的分析结果,终于从大量的实验数据中,斩钉截铁般地得出了这样的结论:水,是具有固定的组成的。
自然,这里仅仅是水,那么,其他的种种化合物是不是也像水一样具有固定的组成呢?结论还必须从严谨的实验中去探求。
1799 年,普鲁斯特又拿了一种绿色的铜化合物——硷式碳酸铜(分子式为CuCO3·Cu(OH)2)进行化验。
硷式碳酸铜这名字听来似乎很陌生,其实,铜锅上的铜绿里就含有它,漂亮翠绿的孔雀石的主要成分也是它。
普鲁斯特首先化验了各种天然的硷式碳酸铜。
在他的实验记录本上,有着这样一排排同样的数据:第一种化验结果:含氧化铜69.4%,二氧化碳25%,水5.6%。
(指重量百分比,下同。
)第二种化验结果:含氧化铜69.4%,二氧化碳25%,水5.6%。
第三种化验结果:含氧化铜69.4%,二氧化碳25%,水5.6%。
....天然的是如此,人造的怎么样呢?接着,普鲁斯特又把天然的孔雀石溶解在硝酸里,再加入碳酸钾,重新得到绿色的沉淀物——人造的硷式碳酸铜沉淀。
他化验了这人造的硷式碳酸铜,结果依然是:含氧化铜69.4%,二氧化碳25%,水5.6%。
又是完全吻合!普鲁斯特对待科学研究工作,既严肃,又缜密。
他虽然做了不少水和硷式碳酸铜的分析工作,但是,他还觉得作得不多、不够。
为了进一步获得更丰富的资料,他写了许多信,给各国的科学院和朋友们,请求他们从世界各地寄来各种矿石。
普鲁斯特接着分析了来自西班牙和日本的两种矿砂——硫化汞,测得的结果都是含86.2%的汞和13.8%的硫。
他化验了来自秘鲁和俄国西伯利亚的两种氯化银,测得的结果也都是含75.3%的银和24.7%的氯。
他又分析了来自世界各地的海盐、湖盐、岩盐,测得的结果都是含39.3%的钠和60.7%的氯。
普鲁斯特前后花了7 年的功夫,认真地做了上千次的化学分析实验,他从大量的事实中,终于得出了这样的结论:任何纯净的化合物都具有固定的组成——不管这化合物是从什么地方得到的,也不管这化合物是用什么方法制取的。
在化学上,这就是著名的“定组成定律”,又叫“定比定律”。
科学的发展总是曲折的。
真理,常常是在争议中才得到进一步的考验和证实。
1799 年,普鲁斯特发表了定组成定律后,马上受到上法国科学家贝索勒的激烈反对。
贝索勒是拉瓦锡的学生。
1799 年,贝索勒在埃及发表了自己的《化学亲和力定律》一文,这个定律,恰恰和普鲁斯特的定组成定律相反。
贝索勒在《化学亲和力定律》这篇论文中写道:“一个化合物是没有固定的组成的。
每一种物质可以按照随便什么比数同另一种物质化合。
”贝索勒和普鲁斯特一样,也是一个谨严的科学家。
贝索勒并不是没有根据、凭空臆测地反对定组成定律,他也进行了许多实验,对铁的氧化物进行了定量分析,所测得的结果是:铁和氧可以按各种不同的比数化合。
这样,这两位科学家便各说各有理,在法国的《物理》杂志上,你一篇论文,我一篇论文地争论开了。
从1799 年,一直争论到1808 年,前后达9年之久。
争论并不是坏事。