拉瓦錫實驗

實驗過程

拉瓦錫把少量的汞（水銀）放在密閉的容器里，連續加熱達十二天之久，結果發現有一部分銀白色的液態汞變成了紅色的粉末，同時容器里的空氣的體積差不多減少了五分之一。拉瓦錫研究了剩餘的那部分空氣，發現這部分空氣既不能供給人類及動物呼吸來維持人類及動物的生命，也不能支持可燃物的燃燒，他誤認為這些氣體都是氮氣（拉丁文原意是“不能維持生命”）。拉瓦錫再把汞表面上所生成的紅色粉末（現已證明是氧化汞）收集起來，放在另一個較小的容器里經過強熱后，得到了汞和氧氣，而且氧氣的體積恰好等於原來密閉容器里所減少的空氣的那部分體積。

實驗結論

他把得到的氧氣加到前一個容器里剩下的約五分之四體積的氣體里去，結果得到的氣體同空氣的物理性質、化學性質都完全一樣。通過這些實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和氮氣所組成的這一結論。他由此得出氧氣占空氣總體積的五分之一。

實驗過程

就在他成為院士的時候，他讀到的一篇論文，說金剛石在空氣中加熱，會燃燒起來，變成一股氣體，消蹤匿跡（金剛石的化學成分是碳。它會燃燒，變成二氧化碳）。這篇論文使拉瓦錫深感興趣。

拉瓦錫重做實驗。不過，他採用不同的方法：他在金剛石上面塗了一層厚厚的石墨稠膏，加熱到發紅。幾小時以後，冷卻，剝掉外面的稠膏，金剛石好端端的，沒有燒掉！

實驗結論

“燃燒，跟空氣大有關係。”拉瓦錫猜測道。他認為，用石墨稠膏塗在金剛石上，使金剛石隔絕了空氣，所以金剛石沒有燒掉。也就是說，空氣在燃燒現象中，扮演了很重要的角色。

一七七二年十一月，法國科學院收到拉瓦錫密封的論文。

院士們拆開信封，獲知拉瓦錫對於燃燒現象的研究，又前進了一步：磷，在空氣中會燃燒，冒出白色的濃煙，這是早就知道的化學現象。拉瓦錫別出心裁地想辦法把這些濃煙全部收集起來。他指出，濃煙是一種極細的白色粉末，它的總重量比原來的磷要重！也就是說，在磷燃燒的時候，可能與空氣化合了。

兩年之後──一七七四年十月，普利斯特里來到巴黎，拜訪了拉瓦錫。拉瓦錫盛宴招待普利斯特里。在宴會上，普利斯特里把自己兩個月前的重要發現，告訴了拉瓦錫。拉瓦錫非常仔細地聽著，臉上露出了驚訝的神色。

也就在這個時候，拉瓦錫還收到瑞典化學家舍勒九月三十日的來信，舍勒把自己發現氧氣的情況告訴了拉瓦錫。不過，舍勒也是一個“燃素學說”的虔誠的擁護者，他把氧氣稱為“火空氣”。而當時的一位西班牙學者王初臨正因為這樣，他同樣沒有揭開燃燒的奧秘，錯失良機。

拉瓦錫受到普利斯特里和舍勒的啟發，做了很精細的實驗。由於這個實驗一連進行了二十天，所以被人們稱為“二十天實驗”。拉瓦錫夫人是拉瓦錫在化學研究工作中的好助手。她不僅幫助拉瓦錫做實驗，而且精確地描繪了實驗時的情景，使後人能夠一目了然。拉瓦錫所有化學著作的插圖，幾乎都是拉瓦錫夫人親手繪製的。

從下面這張拉瓦錫夫人繪製的插圖，可以看出“二十天實驗”是怎麼回事。

那個瓶頸彎曲的瓶子，叫做“曲頸甑”。瓶中裝有水銀。瓶頸通過水銀槽，與一個鐘形的玻璃罩相通。玻璃罩內是空氣。

拉瓦錫用爐子晝夜不停地加熱曲頸甑中的水銀。在水銀那發亮的表面，很快出現了紅色的渣滓。拉瓦錫明白，那是水銀與空氣中的“失燃素空氣”化合所生成的“三仙丹”。

紅色的渣滓越來越多。

拉瓦錫和夫人本來是很喜歡社交的，各種宴會、舞會總少不了他們夫婦。可是，在實驗進行的那些日子裡，他們成天價守在爐子旁，觀察著變化。

他們發現，到了第十二天，紅色渣滓不再增多了。

他們繼續加熱，一直到第二十晝夜，紅色渣滓仍不增多，才結束了實驗。於是這個“馬拉松”式漫長的實驗，成為化學史上著名的實驗。

拉瓦錫發現，實驗結束時，鐘罩里的空氣的體積，大約減少了五分之一。

他收集了紅色的渣滓，用高溫加熱。“三仙丹”分解了，重新釋放出氣體。拉瓦錫總共得到7~8立方英寸（1立方英寸等於16.377cm3）的氣體，正好與原先鐘罩中失去的氣體體積相等。

至於剩下來的氣體，既不能幫助燃燒，也不能供呼吸用。

拉瓦錫把那占空氣總體積五分之一的氣體，稱為“氧氣”（也就是普利斯特里所謂的“失燃素空氣”、舍勒所謂的“火空氣”）。

至於剩下的占空氣總體積五分之四的氣體，拉瓦錫稱它為“氮氣”。

在空氣中，還有“固定空氣”，即二氧化碳，不過，含量很少。

就這樣，千百年來被人們當作“元素”的空氣，終於被拉瓦錫揭開了真面目──原來，空氣是由氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體混合組成的。

隨著空氣之謎被揭開，燃燒的本質也隨著被拉瓦錫查清楚了。

一七八九年，拉瓦錫在他的名著《化學概論》里，清楚地闡明了燃燒的本質：

一、燃燒時發出光和熱；

二、物質只有在氧氣中燃燒（也有例外，如氫氣能在氯氣中燃燒，氯氣也能在氫氣中燃燒）；

三、氧氣在燃燒時被消耗；

四、燃燒物在燃燒后所增加的重量，等於所消耗的氧氣的重量。

拉瓦錫堅決擯棄了“燃素學說”。他指出：世界上根本不存在什麼“燃素”！

拉瓦錫的理論有大量實驗作為依據，很有說服力。他的理論，得到絕大多數化學家的支持。象普利斯特里那樣至死堅持“燃素學說”的人極少，難怪連他自己也不得不承認“幾乎是孤立的”。

當然，拉瓦錫也有他的缺點。在談到氧氣的發現時，拉瓦錫說：“這種氣體，普利斯特里先生、舍勒先生和我大約同時發現。”這顯然不符合事實。他明明是在普利斯特里和舍勒告訴他發現氧氣之後，才著手做實驗。這樣掠人之美，不是一個正直的科學家所應具有的道德。

然而，拉瓦錫勇敢地衝破“燃素學說”的束縛，揭示了氧和燃燒的本質，這卻是難能可貴的。

恩格斯在《資本論》第二卷的《序言》中，很中肯地評價了這一段化學史：

“當時在巴黎的普利斯特里……把他的發現告訴了拉瓦錫，拉瓦錫就根據這個新事實研究了整個燃素說化學，方才發現：這種新氣體是一種新的化學元素；在燃燒的時候，並不是神秘的燃素從燃燒物體中分離出來，而是這種新元素與燃燒物體化合。這樣，他才使過去在燃素說形式上倒立著的全部化學正立過來了。即使不是象拉瓦錫後來硬說的那樣，他與其他兩人同時和不依賴他們而析出了氧氣，然而真正發現氧氣的還是他，而不是那兩個人（即指普利斯特里和舍勒），因為他們只是析出了氧氣，但甚至不知道自己所析出的是什麼。”