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例如,1764年对石膏成分的测定。
拉瓦锡成功驳斥的第一个炼金术概念是嬗变(transmutation)。
忠于四元素理论的炼金术士们坚信一种元素有可能转化为另一种元素。
例如,水在经过长时间加热后会得到固体残渣。
这一现象被炼金术士们解释为水对土的嬗变。
拉瓦锡试图验证这一说法,他将水煮了101天,在水沸腾的过程中,他精确地回收了形成的蒸气并使其重新凝结成水。
在实验结束时,他确实观察到了固体沉积物的形成。
但是,通过称量水、固体残留物和容器的重量,拉瓦锡得出了与炼金术士不同的结论。
水的最终量(收集的蒸气凝结而成的水)与初始量完全相等,这说明固体残渣不是由水的嬗变产生的,而是由于盛水容器的一部分玻璃被溶解后结晶所致。
在实验结束时,容器的重量比最开始时要轻一些,损失的重量与固体残渣的重量完全一致。
拉瓦锡的另一个重要发现是关于物质的燃烧,正如我们前面所看到的,这是当时化学的主要议题之一。
他的第一个实验是关于金刚石的燃烧。
通过观察二氧化碳的产生,拉瓦锡推断出金刚石与碳的化学性质相似。
随后,拉瓦锡的注意力集中在金属的煅烧上。
我们已经看到了燃素学说是如何解释这些现象的。
像当时的其他化学家一样,拉瓦锡清楚地意识到,通过加热金属而获得的灰烬在质量上要比之前的金属更重。
这一事实驳斥了燃素学说,因为根据燃素学说,在煅烧过程中,金属必须失去燃素。
因此,为了自圆其说,我们必须得假设燃素的重量为负数,才能使煅烧前后重量的增加合理化。
在我们看来,这种解释未免有些牵强,但当时的化学家们默然噤声。
不过,很显然,拉瓦锡较真了。
通过测量,他意识到当在一个密闭容器中煅烧金属时,金属增加的重量与空气减少的重量相等。
并且不管怎样,这个容器中物质的总质量保持不变。
通过这种方式,他意识到有什么东西从空气中转移到了金属上,并且不能像燃素学说所说的那样反应可逆。
拉瓦锡还将他的考虑拓展到其他物质的燃烧上,例如木材。
显然,木材燃烧后得到的灰烬比最初的木材更轻。
但是,如果把燃烧得到的气态物质也收集起来,就可以证实,燃烧产物的重量(今天我们称为质量)之和正好等于初始物质(木材加空气)的重量之和。
拉瓦锡把这一原理的验证延伸到了所有的化学转化上,因此他提出了质量守恒定律,它是物质的基本原理之一。
物质既不会被创造,也不会被毁灭,这种想法本身并不具备绝对的时代远见性,自古有之,并不断伴随着西方思想史革新而发展。
只是得益于拉瓦锡的工作,它才获得了那种实验论证的合理性和细节考究的严谨性,因此可以在认识物质现实的过程中大放异彩。
但是,拉瓦锡的燃烧理论并未完备,我们还需确定从空气中转移到金属里的究竟是什么。
1774年,拉瓦锡得知普里斯特利发现了“脱燃素空气”
。
次年,拉瓦锡发表了一篇论文,他对燃烧提出了以下解释:空气不是一种单一的气体,而是两种气体的混合物。
在金属的燃烧和煅烧过程中,只有普里斯特利的脱燃素空气参与其中。
他把此气体称为“氧气”
(oxygen,字面意思是“酸的发生器”
,因为他错误地认为它是所有酸的成分)。
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