化学基础论

化学中的牛顿金吾伦(中国社会科学院哲学研究所 研究员)拉瓦锡是化学发展史上的巨人,被后世誉为“化学中的牛顿”。美国科学史家巴特菲尔德,称他是在科学革命中享有地位的少数巨人之一。哈佛大学科学史家科恩认为,化学革命在科学革命中占据首要位置,因为它是早被普遍认识的一场科学革命。可见,拉瓦锡和他的《化学基础论》,在科学史上的地位是多么重要。为了让读者更好地理解这部伟大著作,我们先来认识一下拉瓦锡这个人吧。拉瓦锡全名为安托万-洛朗· 拉瓦锡,1743年8月26日生于法国巴黎,是一位著名律师的儿子,家住在巴黎近郊的乡村,那里绿树环抱,风景宜人。拉瓦锡的先祖是地位比较低等的农民。祖父当过邮局的职员。1741年,拉瓦锡的父亲与一位富裕的巴黎法院法官的女儿结婚。拉瓦锡是他们的第三个儿子。就在拉瓦锡5岁那年,他的母亲不幸去世了。出于无奈,拉瓦锡的父亲就将两个儿子送到拉瓦锡外婆家去了。拉瓦锡则受到他未婚姨妈的悉心照料,在那里度过了他的童年生涯,也在那里上学,一直到拉瓦锡结婚。拉瓦锡在他11岁那年,也即1754 年秋天,过完生日不久,就进了当时法国著名的马扎林学院。这所学院里有许多著名人物在执教,如物理学家和数学家达朗贝尔、天文学家巴伊、画家大卫等,正所谓英才济济,学风醇厚,思想活跃,确是一所造就人才的学府。虽然这是一所中等学府, 但就读的学生不仅有巴黎的,还有来自法国各地有名望人士的子女,除了教物理、化学、数学外,还教拉丁文和希腊文。拉瓦锡如鱼得水,驾驭自己的智力之舟,在这个学术的海洋中漫游。这座知识的熔炉,铸就了拉瓦锡未来闪烁金光的才华。拉瓦锡在这所学校里,还受到经典文学方面的坚实训练,后来他多次获得文学奖金。在学完修辞学和语言文学之后,拉瓦锡还学了两年哲学,随后就在著名天文学家拉卡伊指导下,攻读数学和自然科学。拉卡伊曾因远征好望角的探险而闻名。他观测过许多星星,曾于 1758 年首次发表由行星引起摄动的、经过修正的太阳表。拉瓦锡在拉卡伊指导下学习天文观察。拉瓦锡并不满足于学习天文知识,还请当时著名的大化学家、实验化学学派的创始人——鲁埃尔给他教授化学。鲁埃尔的教学,给年轻的拉瓦锡留下了很深的印象,并使拉瓦锡对化学产生了浓厚的兴趣,使拉瓦锡终身受益。在拉瓦锡所受的教育中,对他影响的,要数法国著名地质学家盖塔尔。在盖塔尔的指引下,年轻的拉瓦锡醉心于地质学和矿物学。因为这两门科学都与化学有密切的关系,所以,盖塔尔又让拉瓦锡学习化学。不过,拉瓦锡在大学里的真正专业,既不是地质学和矿物学,也不是化学,而是法律。这是因为, 拉瓦锡不得不遵循他的家族传统,继承父业。1761 年,拉瓦锡取得文学学士之后,转到法学院学习,1763 年获得法学学士,第二年又获得法学硕士学位。不过拉瓦锡并没有从事法学工作,而是热衷于科学研究工作。拉瓦锡从法学院毕业之后的项研究工作,是解决巴黎城市街道的照明问题。他研究了各种类型的 灯和蜡烛,以及各种反射器和灯柱,设计各种类型的灯罩,并研究它们的照明效果,等等。这些研究使他增加了有关燃烧的知识,以及对燃烧问题研究的兴趣。1763年秋,拉瓦锡在研究矿物时,发表了篇专题报告《关于石膏的分析》,1765年2月,拉瓦锡在法国科学院宣读了这篇论文。拉瓦锡 关于石膏分析的方法,与传统的分析方法不同,传统的分析方法是“干法”,而拉瓦锡所用的分析方法是“湿法”,他创造了这种新的分析方法。1767年,拉瓦锡陪同他的地质学老师盖塔尔,前往法国东北部的孚日山脉考察。他们两人由拉瓦锡的仆人陪同,骑马足足考察了四个月。考察期间,在盖塔尔的指导下,拉瓦锡做了各种定量测定、定量分析和定量计算,这不但磨炼了他的意志和毅力,而且使拉瓦锡养成了进行严格定量研究的习惯,这为他后来的科学发现奠定了基础。地质考察结束后,拉瓦锡又连续发表了两篇关于比重计的论文,加上他以前发表的两篇论石膏的论文,拉瓦锡入选了巴黎科学院。此后,他的研究范围更加广泛,取得了大量成果。1768年,拉瓦锡在成为法国科学院院士的同时,又担任了法国兵工厂厂长。他接受巴黎科学院的建议,研究巴黎城市供水问题,让巴黎居民能够饮用到更清洁的水。1770年,拉 瓦锡分析了塞纳河水的含盐量;1771年,他向巴黎科学院提交了解决巴黎城市供水的总纲,其中包括建立一部由蒸汽机带动的水泵和一系列吸水管,这些设施还能确保巴黎城市防火所必需的水源。他不但提出方案,而且对财政需要和实际工程建设,包括建立蒸汽供水水泵所需要的费用等长期投资,都做了详细的估算。拉瓦锡既从事自然科学研究,又探讨经济和商业理论,更重视解决城市供水等关注民生的重大社会问题。拉瓦锡对物理学的重大贡献,是次科学地表述了质量守恒定律,它是物理学中个被发现的守恒定律。实际上,拉瓦锡在1763 年的石膏实验以后,就指出了质量守恒定律的初步形式,到1774 年,他通过一系列实验后,正式表述了这个定律。拉瓦锡开始集中研究燃烧问题,是从18 世纪70 年代开始的。1772年,拉瓦锡开始怀疑先前用来解释燃烧现象的燃素学说。他通过磷、硫的燃烧实 验,来验证他认为空气在燃烧中所起的作用,以及空气在金属煅烧中所起的作用,从而形成一个与燃素学说相对立的新理论——氧理论。人们称这一年是拉瓦锡的“关键年”,因为拉瓦锡用氧化学说,取代了燃素学说。1774年,拉瓦锡又做了许多实验,尤其是用天平做定量研究,以证明他的理论的正确性;1775 年,法国火药硝石管理局聘请拉瓦锡担任经理;1783 年,物理学家、数学家拉普拉斯个接受拉瓦锡的氧化学说,并且与拉瓦锡合作,用实验进行验证。后,氧化学说被科学共同体所接受。1789年,系统阐述拉瓦锡氧化学说的著作《化学基础论》正式出版,这部以法文写成的革命性著作刚一面世,就引起轰动,第二年就译成英文出版,第三年译成意大利文出版,第四年译成德文出版,又过了几年,先后被译成西班牙文和荷兰文出版。就在《化学基础论》出版的1789 年,法国大革命爆发。1793年11月24日,拉瓦锡因担任过包税官而被捕入狱。他被诬陷与法国的敌人有来往,犯有叛国罪。 1794 年5 月8 日,拉瓦锡被当时的法国革命政府处以绞刑,年仅51岁。就在拉瓦锡被处死的第二天,法国数学家、物理学家拉格朗日悲痛地说:“砍掉他的脑袋只需一瞬间,可 是,要 再长出一颗这样的头颅,也 许要等一百年。”后,必须要提一下拉瓦锡夫人。拉瓦锡夫人名叫玛丽,是 一位包税商的女儿,父亲和拉瓦锡是同事。 1771年,不满14岁的玛丽嫁给了28岁的拉瓦锡。婚后,玛丽成了拉瓦锡的科研助手。拉瓦锡做实验时,玛丽就在旁边做实验记录。玛丽多才多艺,通晓多种语言,比如英国化学家普里斯特利的一系列气体实验文献,都是由她从英文翻译成法文;由于拉瓦锡不懂英文,玛丽的专业翻译,使拉瓦锡能及时了解到气体研究的进展;在一位叫作大卫的画家指导下,玛丽掌握了精湛的工艺绘图技术,她将实验场景忠实地描绘出来,给拉瓦锡的实验报告和书籍绘制了精美的实验插图。例如,《化学基础论》中所有的化学仪器插图, 都是由拉瓦锡夫人一手绘制的。此外,玛丽还经常在家里举办沙龙,接待拉瓦锡的朋友, 给拉瓦锡提供信息交流的场所,使拉瓦锡能及时了解学术前沿。拉瓦锡被处死后不久就得到平反,被没收的财产也全部归还给拉瓦锡夫人。此后,玛丽对拉瓦锡的遗著进行了系统整理,为后世保留了珍贵的档案。1836 年,拉瓦锡夫人去世,享年78岁。

现代化学的奠基之作，化学革命的标志性成果，分析-合成思想的经典。采用化学元素的操作定义、质量守恒观点和定量实验，阐述化学物质系统命名法，把当时所知道的所有化学物质、化学反应和化学操作知识整合成为一个有序不悖的系统。*部分论述8种气体的性质、燃烧现象和酸的形成。第二部分论述酸与中性盐（即非金属氧化物）的性质和反应。第三部分按10类实验功能详述各种仪器的操作方法。附录给出不同度量衡之间的换算和各种普通物质的比重。书末附有作者夫人绘制的162幅图。是研究创造力理论经常分析的典型案例和用人工智能研究科学发现的模拟对象。有助于读者认识现代化学大厦的思想和实验根基，把握化学的思维方式，体会科学创新的过程。——《中国教育报》 科学史家认为：“《化学基础论》就像牛顿的《原理》奠定了现代物理学的基础一样，奠定了现代化学的基础……它在化学史上的重要性怎样强调也不过分”。本学生版为中学生量身打造，分为上篇、中篇和下篇三部分。上篇为阅读指导，由著名学者金吾伦教授撰写，深入浅出地介绍了拉瓦锡的生平及其贡献，并为学生提供切实的阅读建议。中篇精选原著的精华，将这部伟大著作的精华内容突出呈现，由中国科学院大学任定成教授翻译。下篇为学习资源，包括扩展阅读、数字课程、思考题、阅读笔记。名著名译，名家导读，配备优质融媒体学习资源，有助于中学生更好地阅读经典、理解经典、感受经典魅力。

作者拉瓦锡（1743—1794），法国著名化学家，氧化理论的提出者，化学革命的旗手，被后世尊称为“现代化学之父”。译者任定成，中国科学院大学教授。导读作者金吾伦，中国社会科学院哲学研究所研究员。

弁言

上篇  阅读指导

化学中的牛顿/3
风云激荡的时代/11
天平功不可没/19
启蒙思想家·牛顿·拉瓦锡/24
是谁为拉瓦锡铺平了成功之路?/30
《化学基础论》讲了什么? /34
氧理论是如何建立的?/40

中篇  化学基础论(节选)

部分 论气态流体的形成与分解,论简单物体的燃烧以及酸的形成/51
与我们大气的形成和组成有关的一般看法/53
大气的几个组成部分的命名/57
论用硫、磷与炭分解氧气,酸形成通论/63
论酸的普通命名,尤其是从硝石和海盐中提取的酸的命名/73
论水的基本要素,论用炭和铁对其进行分解/83

第二部分 论酸与成盐基的化合,论中性盐的形成/97
导 言/98
对于简单物质表的观察/100
对于复合根的观察/105
关于氧与简单物质的化合物的观察/109对于氧与复合根的化合物的观察/114  
对于氮与简单物质的化合物的观察/118
对于氢及其与简单物质的化合物的观察/121
对于硫及其化合物的观察/124
对于磷及其化合物的观察/127
对于炭及其与简单物质的化合物的观察/130
对于盐酸根、萤石酸根、月石酸根及其化合物的观察/133
对于金属相互化合物的观察/134

第三部分 化学仪器与操作说明/135
论气量法,即气态物质的重量与体积之测量/136
论气体化学蒸馏,金属溶解以及需要极复杂仪器的其他某些操作/169
论燃烧与爆燃操作/183

下篇  学习资源
扩展阅读/205
数字课程/215
思考题/216  
阅读笔记/218

现代化学的奠基之作，化学革命的标志性成果，分析-合成思想的经典。采用化学元素的操作定义、质量守恒观点和定量实验，阐述化学物质系统命名法，把当时所知道的所有化学物质、化学反应和化学操作知识整合成为一个有序不悖的系统。*部分论述8种气体的性质、燃烧现象和酸的形成。第二部分论述酸与中性盐（即非金属氧化物）的性质和反应。第三部分按10类实验功能详述各种仪器的操作方法。附录给出不同度量衡之间的换算和各种普通物质的比重。书末附有作者夫人绘制的162幅图。是研究创造力理论经常分析的典型案例和用人工智能研究科学发现的模拟对象。有助于读者认识现代化学大厦的思想和实验根基，把握化学的思维方式，体会科学创新的过程。——《中国教育报》 科学史家认为：“《化学基础论》就像牛顿的《原理》奠定了现代物理学的基础一样，奠定了现代化学的基础……它在化学史上的重要性怎样强调也不过分”。本学生版为中学生量身打造，分为上篇、中篇和下篇三部分。上篇为阅读指导，由著名学者金吾伦教授撰写，深入浅出地介绍了拉瓦锡的生平及其贡献，并为学生提供切实的阅读建议。中篇精选原著的精华，将这部伟大著作的精华内容突出呈现，由中国科学院大学任定成教授翻译。下篇为学习资源，包括扩展阅读、数字课程、思考题、阅读笔记。名著名译，名家导读，配备优质融媒体学习资源，有助于中学生更好地阅读经典、理解经典、感受经典魅力。

作者拉瓦锡（1743—1794），法国著名化学家，氧化理论的提出者，化学革命的旗手，被后世尊称为“现代化学之父”。译者任定成，中国科学院大学教授。导读作者金吾伦，中国社会科学院哲学研究所研究员。

有助于读者认识现代化学大厦的思想和实验根基，把握化学的思维方式，体会科学创新的过程。——《中国教育报》