从炼金术、燃素说和氧化说体会人类的科学思维

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1、第一单元从炼金术、燃素说和氧化说------拉瓦锡的科学研究方法使化学成为科学　自有人类以来就有燃烧现象，由于当时的古人知识经验的原因，对燃烧的认识却晚得多，至于有关燃烧的学说则更晚一些。我国古代的“五行说”的“金、木、水、火、土”中有火；古希腊“四元论”的“水、土、火、气”中有火；古印度“四大说”的“地、水、火、风”中也有火。这些学说的建立者都认为火是构成万物本源的一种元素。人们所以对火如此重视，因为很多物质燃烧时能产生火焰，有些物质燃烧后留下了少量的灰烬，其重量比原来的物质轻得多，似乎表明了在燃烧时损耗了一些东西；有些金属燃烧后所得到的物质却比原来的金属

2、重些，这些现象应该怎样解释呢？古代中国主要应用“五行说”来解释。而且能解释一些基本的现象，但这是一种建立在错误的方法论上的解释，不能解决本职问题。有的人把火看成热和土两种原性的化身；有的炼金术士和经院哲学家把火看成从物体中出来的神秘东西。在16世纪末,随着冶金、化工生产的发展，人们较多地积累了使物质发生转变的新技术，火也发挥了更加巨大的作用，弄清火及燃烧现象的本质成了当时最迫切的问题。1663年,英国化学家波义耳坚决反对这两种说法。但他还是把火看成一种元素，他认为火应该是一种实实在在的，由具有重量的“火微粒”所构成的物质元素。它非常细小，以至肉眼不能看到。它

3、能穿过玻璃，进入煅烧的金属并与金属结合而使金属增加重量。植物燃烧时它的极大部分变成火素散失到空间，只留下同原物质本来具有的微不足道的灰烬。他把铜、铁、铅、锡等金属置密闭的器中煅烧，其结果都是重量增加。他认为这些都是金属燃烧时与火微粒结合变成比金属更重的灰烬。由于波义耳只注意密闭器中金属重量增加的一面，而忽视了考察与金属密切接触的空气是否也发生了什么变化。为了说明这些现象，于是他提出了一个“火微粒”的概念。由于他在实验上观察的片面性，未能正确揭示燃烧现象的真实本质。其后研究燃料现象比较突出的德国化学家施塔尔（SathlG.E.1660-1734）。他出生于德国

4、的安斯巴赫，1684年获得耶拿大学医学学士学位，1694年任哈雷大学医学和化学教授，1716年任柏林普鲁士王的御医。他研究了燃烧中的各种现象和各家观点之后，于1703年系统地阐述了他提出的燃素学说。施塔尔认为，燃素充塞于天地之间，植物能从空气中吸收燃素，动物又从植物中取得燃素，所以动植物中都含有大量的燃素。一切与燃烧有关的化学变化，都是由于物体吸收燃素和释放燃素的过程。（用令天的知识其实是能量传递的一种形式）。如金属燃烧时，便有燃素逸出，金属就变成金属灰，可见金属比金属灰含有更多的复杂成分。如果金属灰与燃素重新结合，就会再变成金属。木炭、烟炱、油脂都是从植物

5、中来的，植物又在空气中吸收了燃素，因此它们都是富有燃素的物质。如果把木炭与金属灰一起燃烧，金属灰就可以吸收木炭的燃素，使金属灰再变成金属。这样燃素学说不仅可以解释许多燃烧现象，同时可以解释冶金中的许多化学变化。不仅如此，当时还用燃素学说解释许多非燃烧的化学变化。如金属溶解于酸中，理解为酸夺取了金属中的燃素。铁置换溶液中的铜，理解为铁中的燃素转移到铜的缘故。燃素不仅是燃烧的要素，还是金属的性质，物体的颜色、气味等的根源。用“燃素说”解释燃烧现象时，认为一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物体吸收“燃素”与释放“燃素”的过程。例如，木材含有“燃素”，燃烧时“燃素

6、”逸出，木材缩小而化为灰烬；当煅烧金属时，金属失去“燃素”而变成灰烬：金属—燃素=灰烬如果要从矿石中提炼金属必需要放入“燃素”看不见的“燃素”从哪里来呢？要从富有“燃素”的易燃物来供给。所以要用木炭和矿石一起加热，这样，“燃素”由木炭输入矿石灰烬中，又生成金属：灰烬+燃素=金属“燃素说”的兴起，结束了“炼金术”的统治，使化学得到解放。“燃素说”在解释某些化学现象时，虽然有些牵强附会，它却能说明当时所知道的大多数化学现象。因而，“燃素说”风行一时，作为一个化学理论，支配了化学家思想近100年。然而，“燃素”毕竟是人为臆造出来的，它最终解决不了它自身存在的严重矛

7、盾。第一，从没有人+见过或证明“燃素”的存在。第二，金属煅后，质量增加，那么“燃素”的质量必然是负值，而木材燃烧时，质量又减轻了，“燃素”的质量又是正值。“燃素说”无法自圆其说。1774年，法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，“燃素说”宣告彻底破产，才使人们对燃烧的本质有了正解的认识。拉瓦锡是从灼烧金刚石的实验中受到启发的。1772年2月的一个晚上，当选科学院院士不久的拉瓦锡和另一位科学院士马凯尔在一起讨论燃烧过程。他们在谈论中提到，最近有人发表文章说，在高温下灼烧的金刚石消失的无影无踪。这一奇怪的现象使他们两人发生了兴趣。物质燃烧后总是会形成灰渣的，而金刚

8、石灼烧后，却一点灰也没有，这是什么原因呢？拉瓦锡首先