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1、科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 科学发现与今天科学发现与今天之之 拉瓦锡的科学发现与实验化学革命拉瓦锡的科学发现与实验化学革命2021/5/251 “化学中的牛顿化学中的牛顿” Lavoisier（17431794）近代化学之父近代化学之父近代化学之父近代化学之父2021/5/252拉瓦锡生平大事年表拉瓦锡生平大事年表科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 年份年份事件事件1743年出生1768年成为法国科学院院士1772年1777年在实验基础上形成氧化学说1777年燃烧概论出版1787年出版化学命名法，提出简便易行的命名原则1789年化学基础出版，氧化
2、说迅速传播1790年1791年进行统一度量衡工作1794年因税务官身份获罪，被斩首2021/5/253科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 古希腊哲学家提出水转为土的古老古希腊哲学家提出水转为土的古老论点，曾经获得权威人士海尔蒙特论点，曾经获得权威人士海尔蒙特和波义耳的支持。拉瓦锡并没有盲和波义耳的支持。拉瓦锡并没有盲目轻信，而是通过他亲自操作的目轻信，而是通过他亲自操作的101101天加热水的实验，证明了水不天加热水的实验，证明了水不能转变成土。至于从水中得到的沉能转变成土。至于从水中得到的沉淀，实际上是容器被溶下来的固体淀，实际上是容器被溶下来的固体物质，从而推翻了水变为
3、土的说法物质，从而推翻了水变为土的说法水转为土的实验水转为土的实验2021/5/254一、拉瓦锡的科学发现科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2551.1 1.1 推动化学与炼金术分裂推动化学与炼金术分裂科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 1 1 实用及自然哲学阶段（公元前后）实用及自然哲学阶段（公元前后）2 2 炼金术、炼丹术时期炼金术、炼丹术时期 （公元前后公元（公元前后公元15001500年）年）3 3 医化学时期（公元医化学时期（公元15001500年公元年公元17001700年）年）4 4 燃素说时期（公元燃素说时期（公元1700
4、1700年公元年公元17741774年）年）古代化学古代化学科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2561.2、提出新的燃烧理论 -从燃素说到氧化说斯塔尔：燃素说的基本思路金属矿石金属矿石通过燃烧通过燃烧-金属金属木柴燃烧后的灰烬比原来轻很多木柴燃烧后的灰烬比原来轻很多木柴燃烧后的灰烬不再容易燃烧木柴燃烧后的灰烬不再容易燃烧燃烧过程中有些东西离开了可燃烧物燃烧过程中有些东西离开了可燃烧物逃离的东西是某种易燃的物质逃离的东西是某种易燃的物质逃离的东西被命名燃素逃离的东西被命名燃素科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/257按照燃素说
5、：燃烧的过程是个分解的过程，而不是化合的过程按照燃素说：燃烧的过程是个分解的过程，而不是化合的过程但是当时的科学家其实已经发现了燃烧过程中空气的不可或缺性但是当时的科学家其实已经发现了燃烧过程中空气的不可或缺性但是他们认为燃烧过程燃素被空气吸收，空气只是单纯助燃但是他们认为燃烧过程燃素被空气吸收，空气只是单纯助燃，主要的用途是带走燃素。，主要的用途是带走燃素。科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/258燃素说：一个错误的却能将各种化学现象统一起来的化学原理燃素说：一个错误的却能将各种化学现象统一起来的化学原理有机物和金属在燃烧后截然不同的反应有机物和金属在燃烧后
6、截然不同的反应但是很可惜当时还没有严格的定量概念！但是很可惜当时还没有严格的定量概念！科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 但燃素说面临重大的困难但燃素说面临重大的困难燃素到底有没有重量？燃素到底有没有重量？2021/5/259拉瓦锡焚书： 一个时代远去了：从燃素说到氧化说科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2510拉瓦锡把少量的汞（水银）放在密闭的容器里（见图），连续加热达十二天之久，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色的粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了五分之一。拉瓦锡研究了剩余的那部分空气，发现这部分空气既不能供给人类及动物呼
7、吸来维持人类及动物的生命，也不能支持可燃物的燃烧。这种气体后来被人们称之为氮气 1.3、对空气成分的研究科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2511氧气的发现氧气的发现科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2512拉瓦锡的实验 通过实验，拉瓦锡得出通过实验，拉瓦锡得出空气由氧气和氮气组成，其空气由氧气和氮气组成，其中中氧气约占氧气约占1/5，氮气约占氮气约占4/5 科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2513红磷测定空气中氧气的含量 【实验2-1】科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿
8、业大学 2021/5/2514红磷测定空气中氧气的含量 你在实验过程中看到了什么现象？你能分析原因吗？请把看到的现象及你的分析与同组的同学交流一下。科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2515测定空气中氧气的含量 红磷1、红磷燃烧，产生大量的白烟。2、燃烧着的红磷逐渐熄灭。3、打开弹簧夹后集气瓶内的水面上升，约占集气瓶容积的1/5。 红磷+氧气 五氧化二磷 点燃科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2516红磷讨论： 拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1/5，如果我们的实验中，气体减少的体积小于1/5？可能的原因会有
9、哪些? 测定空气中氧气的含量 科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2517红磷归纳：测定空气中氧气的含量 1、装置漏气。2、红磷量不足，没有将瓶中氧气全部消耗完。3、没有冷却到室温。科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2518蜡烛测定空气中氧气的含量 我们已经用红磷测定出空气中氧气约占1/5，那么用其他物质代替红磷能否得到这样的结论呢？用蜡烛代替红磷做【实验2-1】观察并思考：1、红磷燃烧与蜡烛燃烧的现象是否一样？2、实验现象不一样的原因是什么？ 蜡烛+ 氧气 水+ 二氧化碳 点 燃提示科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大
10、学中国矿业大学 2021/5/2519蜡烛测定空气中氧气的含量 实验现象不一样的原因是什么呢？ 蜡烛蜡烛+ 氧气氧气 水水 + 二氧化碳二氧化碳 点 燃红磷 红磷红磷 + 氧气氧气 五氧化二磷五氧化二磷 点燃（白烟且易溶于水）（气体）科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2520氧气氧气氧气氧气氢气氢气氢气氢气水水通电通电H2O2H2O氧气氧气氧气氧气氢气氢气氢气氢气点燃点燃H2O2水水H2O氢元素氢元素氧元素氧元素科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/25211.3、能量守恒的启蒙工作质量守恒的实验验证和总结在密闭容器中加热金属
11、科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2522化学概要，这篇论文标志着现代化学的诞生。在这篇论文中，拉瓦锡除了正确地描述燃烧和吸收这两种现象之外，在历史上还第一次开列出化学元素的准确名称。名称的确立建立在物质是由化学元素组成的这个基础之上。而在此之前，这些元素有着不同的称谓。在书中，拉瓦锡将化学方面所有处于混乱状态的发明创造整理得有条有理。1.4、化学概要的出版“元素：元素：是用任何方法都不能再分解的简单物质是用任何方法都不能再分解的简单物质”。科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2523拉瓦锡的拉瓦锡的周期表周期表规范很重要！
12、规范很重要！规范很重要！规范很重要！科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2524二、拉瓦锡的科学研究方法一、重视实验而且作了定量要求一、重视实验而且作了定量要求 拉瓦锡研究科学的名言是，拉瓦锡研究科学的名言是，“不靠不靠猜想，而要根据事实猜想，而要根据事实”。他认为实践。他认为实践是认识的基础，没有充分的实验根据，是认识的基础，没有充分的实验根据，不能推导出严格的定律。不能推导出严格的定律。 他说：他说：“在任何情况下，都应该使在任何情况下，都应该使我们的推理受到实验的检验，除了通我们的推理受到实验的检验，除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理过实验和观察的自
13、然道路去寻求真理之外，别无他途。之外，别无他途。”科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2525科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2002年2月23日，清华学子刘海洋用硫酸泼向北京动物园里的大黑熊，为的是想验证黑熊是否具有灵敏的嗅觉。 此事遭到了公众的强烈谴责，引发了关于学校教育对学生的道德与人文素质培养问题的大讨论。2021/5/2526二、善于应用科学史的分析方法二、善于应用科学史的分析方法拉瓦锡同历史上那些伟大的科学家一样、善于应用科学史的分析方法来分析化学史中的问题。前面所提到的关于水可以转变为土的否定，火微粒可以增加重量的否定，都
14、可以看出拉瓦锡在这个方面的才能。至于推翻燃素学说的过程，更能说明他应用分析方法的效用。远在普利斯特里发现氧气以前，拉瓦锡就已经觉察到燃素学说有些问题。因为他从科学史的研究中认识到，燃烧可能不是燃素学说的支持者所说的那样，是可燃物中析出了什么燃素，相反的可能是从空气中吸收了什么东西。为了弄清楚物体燃烧时空气所起的作用，从研究化学史中发现，不同的研究者有不同的解释，有的解释甚至互相矛盾。这充分说明了拉瓦锡推倒燃素学说并非偶然的，而是长期确定的革命对象科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2527这些史料启发他找到了研究的课题，需要重复、改进别人的实验以判断其真伪，他
15、曾在一篇日记中写道：“当我研究所有从物质中所析出或与物质结合的空气的全部历史时，一些不同的解释全部呈现。由于这项研究结果的重要性促使我担任这项工作，这项研究最后可能导致物理学和化学的革命。我认为过去做的实验仅供参考，有人建议我用新的方法重做这些实验以便将空气从物体中析出或与物体结合的知识同其他知识融合，以形成一项新的理论。”科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2528伽罗瓦、哥白尼、布鲁诺伽罗瓦、哥白尼、布鲁诺、拉瓦锡等：他们这样死去拉瓦锡等：他们这样死去 三、对拉瓦锡死的思索？19931993年年6 6月月2323日，英国数学家安德鲁日，英国数学家安德鲁怀尔
16、斯在题为怀尔斯在题为椭圆曲线、模型式和椭圆曲线、模型式和伽罗瓦表示伽罗瓦表示的讲演中，证明了困扰数学界长达三个半世纪的费马大定理。的讲演中，证明了困扰数学界长达三个半世纪的费马大定理。很多人可能不知道伽罗瓦是谁，很多人可能不知道伽罗瓦是谁，5 5月最后一天就是这位过早凋谢的数学之花月最后一天就是这位过早凋谢的数学之花的去世纪念日。的去世纪念日。 1811年10月25日，伽罗华出生于法国巴黎郊区拉赖因堡伽罗华街的第54号房屋内。现在这所房屋的正面有一块纪念牌，上面写着：“法国著名数学家埃瓦里斯特伽罗华生于此，卒年20岁，18111832年”。纪念牌是小镇的居民为了对全世界学者迄今公认的、曾有特殊
17、功绩的、卓越的数学家伽罗华表示敬意，于1909年6月设置的。科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 伽罗瓦伽罗瓦-他的死使数学的发展被推迟了几十年他的死使数学的发展被推迟了几十年2021/5/2529 遗憾的是，这位优秀青年不是因他所热爱的革命和数学而死。遗憾的是，这位优秀青年不是因他所热爱的革命和数学而死。 在决斗前夜，伽罗瓦对次日的战局充满悲观，连夜写出数十页手稿，以在决斗前夜，伽罗瓦对次日的战局充满悲观，连夜写出数十页手稿，以记录他的研究心得。在零乱潦草的手稿中，到处夹杂着伽罗瓦随处插入的记录他的研究心得。在零乱潦草的手稿中，到处夹杂着伽罗瓦随处插入的情感流露：情感流露：
18、“我没有时间了我没有时间了”，“我没有时间了我没有时间了”，显露出他预知厄运临，显露出他预知厄运临头的凶险暗示。他在天亮之前那最后几个小时写出的东西，为一个折磨了头的凶险暗示。他在天亮之前那最后几个小时写出的东西，为一个折磨了数学家们几个世纪的问题找到了真正的答案，并且开创了数学的一片新的数学家们几个世纪的问题找到了真正的答案，并且开创了数学的一片新的天地。后人认为，仅是这些篇幅寥寥的天地。后人认为，仅是这些篇幅寥寥的“科研遗嘱科研遗嘱”，就足以使伽罗瓦跻，就足以使伽罗瓦跻身历史上最伟大的数学家之列。身历史上最伟大的数学家之列。 法国数学家埃瓦里斯特法国数学家埃瓦里斯特伽罗瓦伽罗瓦181118
19、11年诞生在巴黎郊外，年诞生在巴黎郊外，1212岁进入巴黎路易岁进入巴黎路易大帝皇家学院，开始对数学表现出兴趣和才华。大帝皇家学院，开始对数学表现出兴趣和才华。18301830年热血的伽罗瓦投身法年热血的伽罗瓦投身法国革命，声称国革命，声称“如果需要一具尸体来唤起人民，我愿献出我的如果需要一具尸体来唤起人民，我愿献出我的”，并为此两，并为此两次被捕。次被捕。2021/5/2530 按照过去的说法，波兰天文学家尼古拉哥白尼推翻了宗教的“地心说”，创立了科学的“日心说”。事实上不能简单地认为“地心说”不科学，当初托勒密在总结前人经验完善“地心说”时，也经过了大量详细的测量、运算和考证，“地心说”也
20、是科学的结晶，只不过因其符合“神创论”为宗教势力大加赞赏罢了。而哥白尼创立“日心说”的最初动机并非发现“地心说”与实测不符，而是因为“地心说”经年的谬误已使它千疮百孔，不得不加入诸多条件以弥补漏洞；而哥白尼坚持认为：世界是简单的，一定能用简单而优美的数学形式来描述。经过近40年的观测和计算，哥白尼终于创立了“日心说”。 尼古拉尼古拉哥白尼哥白尼科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2531 相比于意大利人乔尔丹诺布鲁诺，哥白尼走得算是没有痛苦，顶多是在撒手人寰后任人评说罢了。而布鲁诺则在1600年2月17日被烧死在罗马的鲜花广场。这里还有一点需要说明：布鲁诺遭此
21、酷刑，一来是因为他支持“日心说”并比哥白尼走得更远，二来是因为他与教廷在哲学观点上的分歧和尖锐对立为了捍卫科学真理仅是其一。乔尔丹诺布鲁诺科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2532假如说伽罗瓦死得愚蠢，哥白尼死得胆怯，那么拉瓦锡死得甚至都有些卑微了。真是无巧不成书，拉瓦锡也死在同一个月的第8天。科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2533法国化学家安东罗朗拉瓦锡是化学发展史上最重要的人物之一：把近代化学从“炼金术”中分离出来；推翻“燃素说”，创建氧化学说；建立质量守恒定律等等。这些成就使拉瓦锡被誉为“近代化学之父”。拉瓦锡也
22、曾为此自豪：“我的理论已经像革命风暴，扫向世界的知识阶层。”然而拉瓦锡本人却不幸被另一种革命风暴击倒。1768年，年仅25岁的拉瓦锡在成为皇家科学院院士的同时，当上了一名包税官；他向包税局投资50万法郎，承包了食盐与烟草的征税大权，实际上就是“买官敛财”。结果在18世纪末的法国大革命中，拉瓦锡成为被革命对象，送上断头台。安东罗朗拉瓦锡 -一场风暴、另一场风暴科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2534 挖掘和揭示这些历史事实没有别的意思，只是希望阐述一段史实，还科学家以本来面目。 我们没有必要去神化科学家，因为即便洗尽铅华之后这些科学家的形象依旧伟大。 科学发
23、现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2535四、我们学习拉瓦锡什么？一、精益求精的精神一、精益求精的精神 拉瓦锡研究科学的名言是，拉瓦锡研究科学的名言是，“不靠猜想，而要根据事不靠猜想，而要根据事实实”。他认为实践是认识的基础，没有充分的实验根据，。他认为实践是认识的基础，没有充分的实验根据，不能推导出严格的定律。不能推导出严格的定律。 他说：他说：“在任何情况下，都应该使我们的推理受到实在任何情况下，都应该使我们的推理受到实验的检验，除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理验的检验，除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理之外，别无他途。之外，别无他途。”科学发现与今
24、天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2536三、实践的求证精神三、实践的求证精神 拉瓦锡研究科学的名言是，拉瓦锡研究科学的名言是，“不靠猜想，而要根据事不靠猜想，而要根据事实实”。他认为实践是认识的基础，没有充分的实验根据，。他认为实践是认识的基础，没有充分的实验根据，不能推导出严格的定律。不能推导出严格的定律。 他说：他说：“在任何情况下，都应该使我们的推理受到实在任何情况下，都应该使我们的推理受到实验的检验，除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理验的检验，除了通过实验和观察的自然道路去寻求真理之外，别无他途。之外，别无他途。”科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学
25、中国矿业大学 2021/5/2537三、献身科学的精神三、献身科学的精神 把钱用于化学研究把钱用于化学研究 一瞬间，然后就是永恒！一瞬间，然后就是永恒！ 再给我一点点时间！与再给我一点点时间！与“共和国不需要科学家共和国不需要科学家” 做实验做实验-直到生命最后一刻！直到生命最后一刻！科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2538科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 拉瓦锡在做实验，夫人记录拉瓦锡在做实验，夫人记录科学伉俪的典范玛丽玛丽拉瓦锡为拉瓦锡为化学概要化学概要所作的插图。所作的插图。2021/5/2539科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 拉瓦锡纪念馆一角拉瓦锡纪念馆一角2021/5/2540砍下拉瓦锡的头颅只需要一瞬间，砍下拉瓦锡的头颅只需要一瞬间，但是再过但是再过100100年法国可能也没有这样的一颗头了年法国可能也没有这样的一颗头了 -拉格朗日拉格朗日科学发现与今天科学发现与今天 中国矿业大学中国矿业大学 2021/5/2541The end ！谢谢2021/5/2542
