化学革命：拉瓦锡、哈伯、特罗斯特-

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1、化学革命：拉瓦锡、哈伯、特罗斯特,化学史上的几次革命,一般认为，近代化学时期发生了五次重大的突破，使得化学大厦牢固地确立起来。 第一次重大突破是17世纪中期，波义耳提出了科学的元素概念，把化学确立为科学。 第二次是18世纪下半叶，拉瓦锡提出了燃烧氧化理论，建立了科学的化学燃烧理论，促进了化学的迅速发展。 第三次是19世纪上半叶原子-分子论的建立。 第四次是1824年，德国有机化学家维勒首先从无机物人工合成了有机物尿素。 第五次是19世纪下半叶，俄国化学家门捷列夫在总结前人的基础上发现了元素周期律。,化学史上的几次革命,在现代化学时期，革命性的标志人物与事件也很多，尚未形成一致看法，但是哈伯关于

2、合成氨的贡献，以及特罗斯特关于原子经济性与绿色化学的贡献，从科技对人类文明发展进程的重大影响上看，无疑是继拉瓦锡发起的氧化学说化学革命之后的两次极为重要的化学革命，它们分别深远地影响着人类历史的20世纪和21世纪。,拉瓦锡,A L Lavoisier（1743-1794）,成名于“化学革命”， 牺牲于社会“革命”！,法国律师家庭出身爱好化学20岁大学法学系毕业后当律师“大城市照明”征文获奖放弃赚钱的律师职业,一、拉瓦锡生平,专攻化学25岁法国科学院院士谋求科研经费当征税官1794年死于“法国大革命”,自由带领人民 （1830）,为建立实验室贷款五百万法郎入“包税公司”1789年法国爆发革命17

3、93年革命委员会下令逮捕“包税公司”所有成员世界驰名的法国科学院院士拉瓦锡向革命委员会求情不成，主动入狱 在入狱到被处死的7个月中，他仍痴迷于化学研究，写了8部化学著作，意于将其贡献给后人“情愿被剥夺一切，只要让我当一名药剂师”遭新政府的拒绝 他请求缓刑几日，将正在进行的“汗”分泌研究完成“我只请求给我一点时间，让我为祖国多做一点贡献”遭拒绝 他主持的法国科学院和他创建的实验研究中心被封闭抗议以“对抗新政府”而被罪加一等,二、拉瓦锡之死,行刑前，律师又一次提醒法官顾惜拉瓦锡的发明创造以及正在建立起来的新科学，顽固而冷酷的法官粗鲁地回应：“共和国不需要科学，只需要正义”。 结果，当时的极左政府也

4、不顾许多著名科学家呼吁赦免他的请求，坚持以“超过法定数4%的收入，谋取6-10%的利润”的罪行在1794年5月8日将拉瓦锡送上断头台。 其他原因学术上的“个人恩怨”：法国大革命中，第一个揭发攻击他的是雅各宾派领袖马拉。马拉在革命前研究过燃烧学说，曾申请加入法国科学院，当时负责人拉瓦锡认定他的关于火的特性的研究一书并无科学价值，断送了马拉的科学家美梦。出于个人恩怨，马拉在人民之友上著文抨击拉瓦锡是品行恶劣的阴谋家。虽然不久马拉被吉伦特派的支持者所杀，但是拉瓦锡的厄运并没有停止。,二、拉瓦锡之死,除马拉外，拉瓦锡在科学界还有其他的“嫉妒者”他就是化学家佛克罗伊。他本人也是科学院的院士，曾经是一位很

5、早就同革命党人的国会有着密切联系，并对科学院进行过迫害的神秘人物。他在危难之际，也曾在多方面受到过拉瓦锡的保护，但是却反而施展诡计企图解散科学院，直到最后动用了国会的暴力而达到了目的。 有人认为，拉瓦锡的一个不足之处是他在论文中常常不提或很少提及别人的研究工作，这一点是与科学精神相违背的。这是否与其个人恩怨有一定关系呢？ 总之，革命政权逮捕了包括拉瓦锡在内的征税组织成员，以惊人的速度审判所有人并宣布死刑1794年5月7日开庭审判，24小时内执行。 拉瓦锡对岳父耳语道：“放大胆些，这只不过一刹那的事，然后就是永恒。” 他第四个登上断头台，泰然受刑而死,二、拉瓦锡之死,拉瓦锡死时仅51岁，一死惊天

6、下：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头，百年也许长不出一个来”（著名数学家拉格朗日） 历史总是具有愚弄性拉瓦锡死后，随着革命政府罗伯斯庇尔的失败，法国终于为拉瓦锡举行了庄重和盛大的追悼会；而且，佛克罗伊反过来对拉瓦锡表示悼念，还在追悼会上做了歌功颂德的演讲。,二、拉瓦锡之死,就这样，狂热过后，法国人终于懂得了拉瓦锡的价值在他死后不到两年，巴黎就竖起了他的半身塑像。,科学与财富的关系 科学与政治的关系 科学家人品与学问的关系 ,拉瓦锡之死的直接原因是当过征税官，成为“革命”的对象试想，假如当初不放弃富有的律师职业，何来如此杀身之祸？但是，如果不是那个果断的放弃，何有化学史上的拉瓦锡及其“

7、一死惊天下”？！ 除此之外，人们还对拉瓦锡之死别的因素进行了许多的思考,二、拉瓦锡之死,三、拉瓦锡化学革命,法国化学家拉瓦锡进行的化学革命被公推为18世纪科学发展史上最辉煌的成就之一。在这场革命中： 他以雄辩的实验事实为依据，推翻了统治化学理论达百年之久的燃素说，建立了以氧为中心的燃烧理论； 针对当时化学物质的命名呈现一派混乱不堪的状况，拉瓦锡与他人合作制定出化学物质命名原则，创立了化学物质分类的新体系； 根据化学实验的经验，拉瓦锡用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。 这些工作，特别是他所提出的新观念、新理论、新思想，为近代化学的发展奠定了重要的基础。,1669年，燃素说创始人贝

8、歇尔提出： 可燃物 - 油土 = 石土 1703年，贝歇尔学生施塔尔完善燃素说，改“油土” 为“燃素”,化学革命的背景,燃素说实例：（A）金属 - 燃素 = 煅灰； （B）酒精 - 燃素 = 水 燃素说的作用：取代了炼金术燃素说整个十八世纪统治了化学界“兴是必要，衰是必然” 燃素说的矛盾： （A）式中燃素增重（即“负重量”） （B）式中燃素减重（即“正重量”）,化学革命的背景,量的概念是拉瓦锡的突破点！,利用天平进行研究是他突破燃素说的关键之一。 拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究，他用硫酸和石灰合成了石膏。 这次实验成功使拉瓦锡开始经常使用天平，并总结出了质量守恒定律。 质量守恒定律

9、成为他的信念，成为他进行定量实验、思维和计算的基础。,化学革命的基础质量守恒定律,舍勒（右图，资料见课本人名索引）：1772年发现氧气，称之为“火空气”，不认为是一种元素。 普利斯特里：1774年发现氧气，受“燃素说”影响称之“脱燃素空气”。 拉瓦锡：1774年10月重复普利斯特里的实验（2HgO = 2Hg + O2），认为产生的气体是一种成酸的素，命名为氧（Oxygen）推翻了“燃素说”，对燃烧作出了正确的解释，创立了氧化学说恩格斯还是称他为“真正发现氧气的人”。,拉瓦锡化学革命的武器燃烧氧化学说,普利斯特里、瓦特、卡文迪许、拉瓦锡都进行了水的合成和分解实验，卡文迪许的实验最出色，但最正确

10、解释的是拉瓦锡。 水不是一种元素，是“易燃空气”同氧的化合物；易燃空气也根本不是“燃素”，是一种组成水的素，拉瓦锡将其命名为氢（成水元素，Hydrogen）。,空气、水的成分研究,蒸汽机发明家 瓦特（J Watt，1736-1819） （上、左） 教材P213,拉瓦锡的论著,1777年9月5日，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的燃烧概论，系统地阐述了燃烧的氧化学说，将燃素说倒立的化学正立过来。 化学革命的表达形式！ 1785年，拉瓦锡和他的同行戴莫维、贝托雷、佛克罗伊合作编写了化学命名法。 这本专著强调指出，每种物质必须有一固定名称，单质命名尽可能表达出它的特性，化合物的命名尽可能反映出它的组成

11、。,拉瓦锡的名著化学纲要,1789年，拉瓦锡出版了他的名著化学纲要有人认为，这是第一部真正意义的化学教科书。 在化学纲要中，拉瓦锡有意识地把质量不变的规律作为他思维推理的前提，对质量守恒思想作了清楚的阐述，这是他对近代化学发展的又一突出的贡献。 也就在化学纲要这部名著中，拉瓦锡总结了他化学研究的实践经验，发展了波义耳提出的元素概念，提出元素是化学分析到达的终点，即在当时用任何化学手段都不能分解的物质可称为元素。 据此，他还列出了一张包括33种元素的分类表现在看来，这张表虽然存在一些错误，但是世界公认这是第一张真正的化学元素表。,拉瓦锡的革命性功绩,拉瓦锡对燃素说和其它陈腐观点的讥讽和批判是无情

12、和激烈的，这使他在创建科学勋绩的同时得罪了一大批同时代和老一辈的科学家。 在许多有关历史、科学史、化学史的书籍中，作者都对拉瓦锡总是突出自己的人格特点进行低调的描述和评价，指责他在化学纲要里没有提起舍勒、卡文迪许、普里斯特里等对他的启示和帮助。 但必须看到，拉瓦锡确实具有非凡的科学洞察力和勇往直前的无畏精神，因此虽然不是他最先发现氧气的制法，但他通过制取氧气分析了空气的组成，赋予了氧气不同于其它气体的非凡的科学意义，建立了燃烧的氧化学说，开创化学发展新纪元。,卡文迪许 （下面详述）,18世纪英国“有学问人中最富者，有钱人中最有学问者”。 出生贵族（父亲是德文郡公爵二世的第五个儿子，母亲是肯特郡

13、公爵的第四个女儿。早年，卡文迪许从叔伯那里承接了大宗遗赠。1783年他父亲逝世，又给他留下大笔遗产。这样他的资产超过了130万英镑，成为英国的巨富之一。尽管家资万贯，他的生活却非常俭朴他身上穿的，永远是几套过时陈旧的绅士服。他吃的也很简单，就是在家待客，照样是羊腿一只。这些钱该怎么用，卡文迪许从不考虑整理图书老翁的报酬）,插曲1：卡文迪许“富人”传奇,卡文迪许 （H Cavendish，1731-1810）,性情孤僻参加皇家学会（“与卡文迪许交谈，千万不要看他，而要把头仰起，两眼望着天，就象对空谈话一样，这样才能听到他的一些见解。”这种怪僻性格的形成与他从小生长的环境有一定关系。他两岁时，母亲

14、因生育他弟弟而病逝，从此他失去了母爱。他父亲忙于社交活动，撇下他交由保姆看管，与外界极少往来。直到11岁才被送入一所专收贵族子弟的学校，在学校里他仍然很少与别人交往） 扎实的数理基础、高超的实验技巧科研思路开阔（由于这种古怪的性格，卡文迪许长期深居独处，整天埋头在他科学研究的小天地。他把他家的部分房子进行了改造，一所公馆改为实验室，一处住宅改为公用图书馆，把自家丰富的藏书供大家使用。1733年他父亲死后，他又将他的实验基地搬到乡下的别墅。将别墅富丽堂皇的装饰全部拆去，大客厅变成实验室，楼上卧室变成观象台。甚至宅前的草地上也竖起一个架子，以便攀上大树去观测星象。至于践踏了那些名贵的花草，他毫不在

15、乎。这些都表明，对于科学研究简直像着了魔一样）,插曲1：卡文迪许“富人”传奇,研究空气和水卓有成效 卡文迪许从事科研不图名、不图利当许多人推崇他发现氢气时，他谦逊地说：“这事早有别人注意到了。”他的许多论文和实验报告，没有急于发表手稿大部没有发表近50年的科研生涯中没有写一本书 一生独居，科研情趣虽然他自小身体虚弱，以79岁的高龄与世永别 剑桥大学卡文迪许实验室,插曲1：卡文迪许“富人”传奇,卡文迪许 （H Cavendish，1731-1810）,舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气，思维不够广阔，没有充分利用天平，没有能冲破燃素说的束缚，与真理擦肩而过。 恩格斯：舍勒和普利斯特里是“当真理碰

16、到鼻尖上的时候还是没有得到真理”。 美国科学史家韦克思说：“普利斯特里是氧的父亲，但他至死也不承认自己的亲生女儿。” 但这并不意味着化学“反革命”普利斯特里的成就不突出，相反因气体研究的杰出成就而誉为“气体化学之父”。,插曲2：化学“反革命”普利斯特里,普利斯特里 （J Priestley，1733-1804）,他1733年3月13日生于一个收入微薄的小农庄里家中长子，由于家境艰难，同外公、外婆一起度过了大部分童年。 1739年，母亲去世后又被送到姑母家里居住。 姑母家大农庄不用干活，唯一任务就是学习姑夫突然病逝后，为了减轻经济负担，她把普利斯特里送进了教会学校，后来又把他送到离利兹城不远的布莱克先生家中自幼漂泊不定的生活，养成了普利斯特里善于独立思考的性格。 18岁那年，由于经常与基督教的牧师来往，他遭到了姑母的激烈责备。从此，他成了家庭的叛逆者。,插曲2：化学“反革命”普利斯特里,普利斯特里刻苦好学，兴趣广泛，多才多艺在沃灵顿的非国教高等专科学校里，他讲授过语言学、文学、现代史、