氧化學(xué)說(shuō)（1777年法國拉瓦錫提出的學(xué)說(shuō)）
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氧化學(xué)說(shuō)
1777年法國拉瓦錫提出的學(xué)說(shuō)
1774年，法國化學(xué)家拉瓦錫（A.L.Lavoisier，1743－1794）正式提出了氧化學(xué)說(shuō)：燃燒的本質(zhì)是物體與氧的化合。
基本信息
| 中文名 | 氧化學(xué)說(shuō) |
| 外文名 | Oxygen Theory of Combustion |
| 提出者 | 安托萬(wàn)-洛朗·拉瓦錫 |
| 提出時(shí)間 | 1777年10月20日 |
| 應用學(xué)科 | 化學(xué) |
| 適用領(lǐng)域 | 化學(xué) |
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簡(jiǎn)介
1774年，法國化學(xué)家拉瓦錫（A.L.Lavoisier，1743－1794）在實(shí)驗中發(fā)現：密閉容器內錫和鉛經(jīng)加熱后表面形成了一層金屬灰，加熱后容器內物體的總重量未改變，但錫和鉛的重量增加了，而空氣減少了。他意識到這一現象的本質(zhì)是金屬與空氣中某些成分發(fā)生了化合反應。此后，拉瓦錫得知并重復了普里斯特利的實(shí)驗，進(jìn)而發(fā)現與金屬化合的空氣成分就是氧氣。1777年，拉瓦錫正式提出了氧化學(xué)說(shuō)：燃燒的本質(zhì)是物體與氧的化合。
背景燃素說(shuō)
自施塔爾于1703年系統地提出燃素說(shuō)之后，化學(xué)界在很長(cháng)一段時(shí)間內為之統治，并無(wú)一人懷疑此學(xué)說(shuō)的真偽。這樣，燃素說(shuō)大一統的局面維持了近百年之久，然而17世紀中葉之后，科學(xué)家陸續發(fā)現了一些新氣體，同時(shí)發(fā)現了一些學(xué)術(shù)上的新問(wèn)題，這些問(wèn)題如果用燃素說(shuō)來(lái)解釋則不同程度上有附合之嫌。從此，燃素說(shuō)的弊端漸漸顯示出來(lái)。
首先，布拉克在1775年的實(shí)驗中，發(fā)現了碳酸氣體并且首先應用一定量的方法對其進(jìn)行研究。布拉克把石灰石煅燒前后分別稱(chēng)了重量，發(fā)現石灰石在煅燒后重量減輕了44%，他斷定這是因為有氣體從中放出的緣故。布拉克又發(fā)現石灰石與酸作用放出一種氣體，用石灰來(lái)吸收這種氣體，發(fā)現其重量與煅燒時(shí)放出的相等，并且該氣體與石灰水作用生成了性質(zhì)與石灰石相同的沉淀物。
布拉克稱(chēng)這種氣體為“固定空氣”。在以后的實(shí)驗中，布拉克弄清了鎂石與鎂土的區別，即鎂石中含有“固定空氣”，失之則成為鎂土。布拉克的發(fā)現與燃素而成為石灰，這與布拉克在實(shí)驗中發(fā)現的燃燒失重并轉變成石灰，以及蘇打轉變?yōu)?/span>苛性堿，都是由于失去酸性的“固定空氣”所引起的，而與吸收不吸收燃素毫無(wú)關(guān)系，斷然否定了燃素說(shuō)。
如果說(shuō)布拉克發(fā)現碳酸氣是對燃素說(shuō)的一次有力的批判，氫和氮的發(fā)現則更進(jìn)一步動(dòng)搖了燃素說(shuō)的基礎。
發(fā)現氫氣
在化學(xué)史上，很難說(shuō)究竟是誰(shuí)第一個(gè)發(fā)現了氫氣，但第一個(gè)收集并研究其性質(zhì)的化學(xué)家卡文迪許。他在實(shí)驗中用鐵和鋅等金屬作用于鹽酸及稀硫酸制得了氫氣，并用排水法收集了這種氣體。在研究中，卡文迪許發(fā)現了定量的某種金屬和足量的各種酸作用，所產(chǎn)生的氫氣的數量總是固定的，與所用酸的種類(lèi)及酸的濃度并無(wú)關(guān)系，并發(fā)現氫氣是與空氣混合后點(diǎn)燃會(huì )發(fā)生爆炸，這與其他空氣不一樣。
但是，卡文迪許是燃素說(shuō)的忠實(shí)信徒，他用燃素說(shuō)的觀(guān)點(diǎn)對氫的生成及其性質(zhì)進(jìn)行解釋。卡文迪許認為金屬中含有燃素，金屬在酸中溶解的時(shí)候，它們的所含的燃素便釋放了出來(lái)，并形成了這種“易燃空氣”。他甚至說(shuō)氫氣就是燃素，并說(shuō)把氫氣充到氣球中，氣球會(huì )徐徐上升的現象恰恰證明了燃素有負重量。
當時(shí)許多燃素說(shuō)的信徒們都為卡文迪許的說(shuō)法吶喊助威，但是當卡文迪許自己弄清了浮力的問(wèn)題后，通過(guò)精確研究證明氫氣是有重量的，只是它比空氣輕的多。為此，卡文迪許和其他的信徒們又說(shuō)，氫并非純粹的燃素，而是燃素和水的化合物。其牽強附會(huì )的可見(jiàn)一斑，氫的發(fā)現以及有關(guān)它的爭論又一次動(dòng)搖了燃素說(shuō)。
氧氣的發(fā)現
如果說(shuō)碳酸氣、氫氣和氮氣的發(fā)現是推翻燃素說(shuō)的導火索，那么，氧的發(fā)現則是這一事件的火藥。然而，這一火藥在最初發(fā)現氧的舍勒和普利斯特里的手中卻遲遲未能引爆，直到拉瓦錫對氧進(jìn)行了深入的研究之后才摧毀了燃素說(shuō)的老巢。這是什么原因呢？這不能說(shuō)是陳舊觀(guān)念的一種垂死掙扎，同時(shí)也由于舍勒和普利斯特里兩人在研究工作中無(wú)法擺脫頑固的舊觀(guān)念也未能更全面地進(jìn)行研究的結果。
1774年前后，舍勒和普利斯特里分別先后獨立地發(fā)現并制得了氧氣，然而由于兩人都是燃素說(shuō)的信徒，受之困擾，對氧氣能使火燃燒的更好的現象，他們都用了燃素說(shuō)的解釋。舍勒稱(chēng)氧氣為“火氣”，他仍認為燃燒是空氣中的這種火氣成分與燃燒體中燃素結合的過(guò)程，火是火氣與燃素生成的化合物。普利斯特里則認為，空氣乃是單一的氣體，助燃能力之所以不同僅因為燃素含量的不同。他認為氧是一種“脫燃素空氣”，故而吸收燃素的能力很強，助燃能力也就格外大。
評論
正如恩格斯所說(shuō)，舍勒和普利斯里“從歪曲的、片面的、錯誤的前提出發(fā)，循著(zhù)錯誤的、彎曲的、不可靠的途徑前進(jìn)，往往當真理碰到鼻尖上的時(shí)候還是沒(méi)有得到真理。”這種本來(lái)可以推翻全部燃素說(shuō)的觀(guān)點(diǎn)并使化學(xué)發(fā)生革命的元素，在他們手中沒(méi)能結出果實(shí)。
1756年，俄國科學(xué)家蒙諾索夫曾在密閉的玻璃器內煅燒金屬，發(fā)現金屬燃燒后重量增加，他認為這是由于金屬在煅燒時(shí)吸了空氣的緣故。1774年，法國人貝巖曾發(fā)表過(guò)一篇討論氧化汞的論文，他認為水銀被煅燒后，不但沒(méi)有失去燃素，而且和空氣化合，增加了重量地。但是，他們的研究是不全面的，也不是定量的，更沒(méi)有認識到氧是一種新元素，從而對其性質(zhì)進(jìn)行透徹的研究。
對燃燒現象作全面的研究，令人信服地徹底推翻燃素說(shuō)并建立科學(xué)燃燒學(xué)說(shuō)這一歷史輥由拉瓦錫完成的。
氧氣發(fā)現后不久，法國化學(xué)家拉瓦錫了解到普利斯特里制得氧的方法，在此之前，拉瓦錫已做過(guò)了煅燒金屬的實(shí)驗，他在工作中非常注重量的研究。1774年，他用錫和鉛做了著(zhù)名的金屬煅燒實(shí)驗，他首先將實(shí)驗用的鉛和錫進(jìn)行精確稱(chēng)量，將它們放入曲勁瓶中，將瓶封閉后再準確稱(chēng)量鉛、錫與瓶的總重量。準備就緒后，進(jìn)行加熱，直到鉛、錫變?yōu)榛覡a。再稱(chēng)量總重，與試驗前一樣。之后，當他把瓶子打開(kāi)時(shí)發(fā)現空氣沖了進(jìn)去，這時(shí)再對瓶及煅灰進(jìn)行稱(chēng)量，發(fā)現總重量增加了，另外，他發(fā)現金屬在煅燒后重量也增加了，所增重量恰恰是等于空氣沖進(jìn)瓶后總增量。因此，拉瓦錫斷定，金屬所增加的重量，既不是來(lái)自水中，也不是來(lái)自瓶外任何物質(zhì)，只能是金屬結合了瓶中部分空氣的結果。在這種鮮明的事實(shí)面前，拉瓦錫對燃素說(shuō)產(chǎn)生了極大的懷疑。
金屬煅灰
金屬的煅灰會(huì )不會(huì )是金屬和空氣的化合物？這了驗證這一點(diǎn)，拉瓦錫又用煅灰做了許多實(shí)驗。他發(fā)現，把鉛煅灰與焦炭一起加熱時(shí)有大量“固定空氣”釋放出來(lái)，與此同時(shí)，煅灰還原成金屬鉛。這些“固定空氣”是從哪里來(lái)的呢？他感到這絕不僅僅是從焦炭里吸取一點(diǎn)燃素那樣簡(jiǎn)單了。
聯(lián)系到焦炭在空氣中燃燒也生成“固定空氣”的事實(shí)，拉瓦錫更加確信煅灰是金屬和空氣相結合的產(chǎn)物，而煅灰在用焦炭還原時(shí)所放出來(lái)的“固定空氣”，一定是從煅灰中釋放出來(lái)的空氣與焦炭相結合的結果。要進(jìn)一步證實(shí)這個(gè)結論，最最有說(shuō)服力的當然是設法從金屬煅灰中直接分解出來(lái)空氣，然而實(shí)驗卻未能成功。
命名氧氣
恰在這時(shí)，普利斯特里會(huì )見(jiàn)了拉瓦錫，告訴了拉瓦錫制得氧氣的方法。拉瓦錫重復了普得斯特里垢實(shí)驗，果然從汞煅灰中分解出了比普通空氣更加助燃、助呼吸的氣體，拉瓦錫于1777年將這種氣體正式命名為Oxygene(氧）。意為“成酸元素”。上述實(shí)驗有力地證明了拉瓦錫否定燃素說(shuō)的結論，說(shuō)明可燃物質(zhì)的燃燒或金屬變?yōu)殪鸦也⒉皇欠纸夥磻桥c氧化合的反應，用化學(xué)式表示為：
金屬+氧=煅灰
而絕非燃素說(shuō)的所謂
金屬-燃素=煅灰
證明
此后，拉瓦錫又對金屬的氧化與還原的反應進(jìn)行了很精確的定量研究，證明了化學(xué)反應中質(zhì)量不滅的定律。同時(shí)，他又做了大量的燃燒實(shí)驗，對種種物質(zhì)燃燒后的產(chǎn)物進(jìn)行了一一試驗研究。在幾年的積累、歸納總結之后，拉瓦錫于1777年提出了科學(xué)的燃燒學(xué)說(shuō)-氧化學(xué)說(shuō)。此后不久，水的合成和分解試驗取得成功，氧化學(xué)說(shuō)也隨之為舉世公認了。
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