“化学之父”安东-尼罗朗·拉瓦锡（Antoine-Laurent Lavoisier）在18世纪推行的“化学革命”是科学发展史上最辉煌的成就之一。他通过实验事实为依据，推翻了统治了化学界长达百年之久的燃素学说，提出质量守恒定律，并建立了以氧为中心的氧化燃烧学说。他还制定出了化学物质的命名原则，改变了当时化学物质命名混乱不堪的状况，创建了化学物质分类的新体系，为现代化学的发展奠定了基础。

1761年，17岁的拉瓦锡从巴黎的马萨林学院毕业时，化学还谈不上是一门真正的科学。当时的物理在一个世纪前牛顿的引导下已经走上了正轨，而化学还沿用着古希腊传下来的那一套接近哲学的古老理论。从亚里士多德开始，人们就相信物质是由四种元素组成的：土、空气、火和水。这套根深蒂固的陈腐理论严重阻碍着化学的发展。18世纪初，德国科学家斯塔尔（Georg Ernst Stahl）提出燃素的概念来解释燃烧的机制，他认为所有能够燃烧的物体内部都含有燃素，当物体例如木头被燃烧殆尽后，它所丧失的重量就是“燃素”的重量。这套燃素理论是当时化学界的主流思想，被奉为真理。

斯塔尔（维基百科）

17岁的拉瓦锡在父母的意愿下升学进入了法政大学。他的父亲是一位富裕的律师，希望儿子能够子承父业，但是拉瓦锡在大学里却对自然科学产生了浓厚的兴趣，并主动地学习数学、天文、化学等科学。从20岁开始，他坚持每天观察气象，并在假期随着著名的地质学家盖塔（Jean-Étienne Guettard）到各地去做地质考察旅行。或许就是在这个时候，拉瓦锡就已经建立起以考察结果、实验结果为研究标准的思考体系。1765年，法国科学院以重金征集一种能使路灯既明亮又经济的设计方案，22岁的拉瓦锡虽未获得头等奖金，但他的设计被评为优秀方案，荣获国王颁发的金质奖章，这项荣誉给了拉瓦锡很大鼓舞，并正式将他引荐进了科学界。拉瓦锡具有极高的天才，同时又有无需担忧生计的富裕家庭做后盾，大学毕业后他便正式抛弃了自己的法律前程，全身心投入到化学研究中去了。1768年，他进入了法国皇家科学院。

1772年9月，拉瓦锡发现，磷和硫在燃烧过后不仅没有损失重量，反而还增重了。这与斯塔尔的燃素学说有着尖锐的冲突，拉瓦锡思前想后，决心要解决这一矛盾。在各种燃烧实验中，拉瓦锡发现，燃烧金属后增加的重量来自于空气。但是空气中的什么成分和金属结合了呢？当时的人们还没能了解空气的构成，拉瓦锡也无从推断答案。

拉瓦锡的天平（巴黎工艺博物馆）

1774年10月，英国化学家普利斯特列（Joseph Priestley）到巴黎访问，拉瓦锡作为欢迎宴会的主办人，和他有了一番围绕燃烧的讨论。现在普遍认为，普利斯特列是世界上第一个发现氧气的人，他在那场宴会上告诉拉瓦锡，3个月前，他在加热水银灰（即氧化汞）的时候收集到了一种具有助燃作用的气体，他还详细地描述了这种气体的性质：蜡烛能够在这种气体里极快地燃烧，而老鼠在装满这种气体的瓶子里存活的时间是其他瓶子的两倍。这给予了拉瓦锡启示，他重复了加热水银灰的实验，并发现这种气体能够与许多非金属物质结合生成各种酸，于是他把这种气体命名为“酸素”。现在氧元素的化学符号O就是来源于希腊文的“酸素”：Oxygene。可惜的是，普利斯特列是燃素论的忠实教徒，一直顽固地不肯接受拉瓦锡的理论。

拉瓦锡燃烧实验的器材（网络图）

在对氧气进行了系统的研究之后，拉瓦锡明确地指出，空气不是一种独立的元素，它其实是一种混合物，主要由氧气和氮气构成。1778年，他提出，所有燃烧，都是可燃物质与氧的结合，可燃物的重量之所以会增加，是因为在燃烧过程中吸收了氧。这就是大名鼎鼎的氧化学说。

描述1770年代拉瓦锡实验场景的画（维基百科）

在那个时代，人们无法认清物质的构成，只能粗略地把所有“不可再分”的物质当成是一种独立的元素。空气如此，水也是如此。在氧元素被确定之后的1781年，英国化学家卡文迪许（Henry Cavendish）发现，如果往氢气与氧气的混合物中通电，在火花产生过后，烧瓶壁内会出现水珠。卡文迪许在这时仍然信仰亚里士多德的四种元素理论，认为水是一种独立的元素，所以他不能解释这一实验结果。卡文迪许的助手布拉格登于1783年访问巴黎时将这个古怪的实验结果告诉了拉瓦锡。拉瓦锡立即又重复了实验，最后他不仅合成了水，甚至还能成功地把水分解成氢气和氧气。他利用氧化学说确定了水的组成：这是由氢和氧组成的化合物。

天才拉瓦锡后来又根据酒精这类有机化合物在燃烧后生成碳酸气（也就是二氧化碳）和水的事实，建立了有机化合物的分析法：他将有机物放在一定体积的氧气中燃烧，之后用碱液收集吸收到的碳酸气，再从残余物中计算出生成的水量，由此确定有机物中碳、氢、氧三种元素的比例。这巧妙的实验现在已经是我们高中化学必修的内容。

卡文迪许的实验装置（维基百科）

拉瓦锡的工作是对过去几千年人类陈旧认知的颠覆。为了与氧化学说相适应，1785年，拉瓦锡和他的几个同行一起合作编写了《化学命名法》。这本伟大的专著指出，每种物质都需要有一种固定的名称，单质（也即元素）的命名应该尽可能地表达它的特性，化合物的命名则应该尽可能表现它的组成。据此，他们建议，将过去被称为“金属灰”的物质命名为金属氧化物。举个例子，普利斯特列做实验用的水银灰，就被改名成了氧化汞。这一次命名的改革其实相当不受欢迎：大家那么多年来习惯了的名称说改就改，让很多人都觉得不满。拉瓦锡和他的同伴们顶着压力继续着这一看似大动干戈的革命，给后代的化学家们扫清了许多障碍：这套命名法清晰而科学，奠定了近代化学术语的基础，现在我们使用的常见化学术语大部分都是根据它而来的。

拉瓦锡没有发现新的物质，也没有做新的实验，他只是吸收、重复别人的实验，通过严格的、合乎逻辑的步骤，对所有“奇怪”的现象做出了正确的解释，并勇敢地打破权威，成就了自己不朽的功绩。他的座右铭是“不靠猜想，而要根据事实”。他总将“质量不变”的规律作为思考问题的前提，将实验结果作为理论的依据，而不是一味遵循前人留下的教条定律。拉瓦锡时刻保持清醒的头脑，相信在自然世界中，无论物质如何变化，质量总是守恒的，这是他给近代化学发展做出的又一个突出的贡献。

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