Antoine Lavoisier - Antoine Lavoisier

Antoine-Laurent de Lavoisier
David - Portret Monsieur Lavoisier (przycięty).jpg
Urodzić się ( 1743-08-26 )26 sierpnia 1743
Zmarł 8 maja 1794 (1794-05-08)(w wieku 50)
Paryż, Francja
Przyczyną śmierci Egzekucja na gilotynie
Miejsce odpoczynku Katakumby Paryża
Alma Mater Collège des Quatre-Nations , Uniwersytet Paryski
Znany z
Małżonkowie Marie-Anne Paulze Lavoisier (żonaty 1771-1794)
Kariera naukowa
Pola Biolog, chemik
Znani studenci Eleuthere Irénée du Pont
Wpływy Guillaume-François Rouelle , Étienne Condillac
Podpis
Antoine Lavoisier Signature.svg

Antoine Laurent de Lavoisier ( francuski:  [ɑtwan lɔʁɑ də lavwazje] UK : / l ® V w ʌ Z i / lav- wuz -ee-Ay , USA : / L ə V w ɑ Z i / lə- VWAH -zee-ay , 26 sierpnia 1743 – 8 maja 1794), również Antoine Lavoisier po rewolucji francuskiej , był francuskim szlachcicem i chemikiem, który odegrał kluczową rolę w XVIII-wiecznej rewolucji chemicznej i miał duży wpływ zarówno na historię chemii i historii biologii . Powszechnie przyjmuje się, że wielkie osiągnięcia Lavoisiera w chemii wynikają w dużej mierze z jego zmiany nauki z jakościowej na ilościową . Lavoisier jest najbardziej znany z odkrycia roli tlenu w spalaniu . Rozpoznał i nazwał tlen (1778) i wodór (1783), przeciwstawiając się teorii flogistonu . Lavoisier pomógł skonstruować system metryczny , napisał pierwszą obszerną listę pierwiastków i pomógł zreformować nomenklaturę chemiczną . Przewidział istnienie krzemu (1787) i odkrył, że chociaż materia może zmieniać swoją formę lub kształt, jej masa zawsze pozostaje taka sama .

Lavoisier był potężnym członkiem wielu rad arystokratycznych i administratorem Ferme générale . Ferme Générale był jednym z najbardziej znienawidzonych składników Ancien Regime powodu zysków zajęło kosztem państwa, tajności warunków kontraktów i przemocy swoich uzbrojonych agentów. Wszystkie te działania polityczne i gospodarcze umożliwiły mu finansowanie badań naukowych. W szczytowym momencie rewolucji francuskiej został oskarżony o oszustwa podatkowe i sprzedaż podrabianego tytoniu i został zgilotynowany .

Biografia

Wczesne życie i edukacja

Antoine-Laurent Lavoisier urodził się w zamożnej rodzinie szlacheckiej w Paryżu 26 sierpnia 1743 roku. Syn adwokata w Parlamencie Paryskim , w wieku pięciu lat odziedziczył po swojej matce duży majątek. Lavoisier rozpoczął naukę w Collège des Quatre-Nations , University of Paris (znany również jako Collège Mazarin) w Paryżu w 1754 roku w wieku 11 lat. byli podnieceni, a on studiował chemię , botanikę , astronomię i matematykę . Na zajęciach filozofii był pod opieką księdza Nicolasa Louisa de Lacaille , wybitnego matematyka i astronoma obserwacyjnego, który zaszczepił młodemu Lavoisierowi zainteresowanie obserwacjami meteorologicznymi, entuzjazm, który nigdy go nie opuścił. Lavoisier wstąpił do szkoły prawniczej, gdzie uzyskał tytuł licencjata w 1763 r. i licencjat w 1764 r. Lavoisier uzyskał tytuł prawniczy i został przyjęty do palestry , ale nigdy nie praktykował jako prawnik. Edukację naukową kontynuował jednak w wolnym czasie.

Wczesna praca naukowa

Edukacja Lavoisiera była wypełniona ideałami francuskiego oświecenia w tamtym czasie i był zafascynowany słownikiem chemicznym Pierre'a Macquera . Uczęszczał na wykłady z nauk przyrodniczych. Na oddanie i pasję Lavoisiera dla chemii duży wpływ miał Étienne Condillac , wybitny francuski uczony z XVIII wieku. Jego pierwsza publikacja chemiczna ukazała się w 1764 roku. W latach 1763-1767 studiował geologię pod kierunkiem Jean-Étienne'a Guettarda . We współpracy z Guettardem, Lavoisier pracował nad geologicznymi badaniami Alzacji i Lotaryngii w czerwcu 1767. W 1764 przeczytał swoją pierwszą pracę we Francuskiej Akademii Nauk , najbardziej elitarnym towarzystwie naukowym Francji, na temat chemicznych i fizycznych właściwości gipsu ( wapnia uwodnionego). siarczanu ), aw 1766 r. został odznaczony przez króla złotym medalem za esej o problemach oświetlenia ulicznego w miastach . W 1768 Lavoisier otrzymał tymczasową nominację do Akademii Nauk. W 1769 pracował nad pierwszą mapą geologiczną Francji.

Lavoisier jako reformator społeczny

Lavoisier przeprowadzający eksperyment dotyczący oddychania w latach 70. XVIII wieku

Badania na rzecz dobra publicznego

Chociaż Lavoisier jest powszechnie znany ze swojego wkładu w naukę, poświęcił również znaczną część swojej fortuny i pracował na rzecz dobra opinii publicznej. Lavoisier był humanistą — bardzo troszczył się o ludzi w swoim kraju i często troszczył się o poprawę warunków życia ludności poprzez rolnictwo, przemysł i naukę. Pierwszy taki przypadek miał miejsce w 1765 roku, kiedy wysłał do Francuskiej Akademii Nauk esej na temat poprawy oświetlenia ulicznego w miastach.

Trzy lata później, w 1768 roku, skupił się na nowym projekcie zaprojektowania akweduktu. Celem było sprowadzenie wody z rzeki Yvette do Paryża, aby obywatele mogli mieć czystą wodę pitną. Ale ponieważ budowa nigdy się nie rozpoczęła, zamiast tego skupił się na oczyszczeniu wody z Sekwany. To był projekt, który zainteresował Lavoisiera chemią wody i publicznymi obowiązkami sanitarnymi.

Dodatkowo interesował się jakością powietrza i poświęcił trochę czasu na badanie zagrożeń dla zdrowia związanych z wpływem prochu na powietrze. W 1772 r. przeprowadził badania nad odbudową szpitala Hôtel-Dieu, po zniszczeniu go przez pożar, w taki sposób, aby zapewnić odpowiednią wentylację i czyste powietrze w całym budynku.

W tamtych czasach więzienia w Paryżu były w dużej mierze nie do zamieszkania, a ich traktowanie nieludzkie. Lavoisier brał udział w dochodzeniach w 1780 r. (i ponownie w 1791 r.) dotyczących higieny w więzieniach i przedstawiał sugestie dotyczące poprawy warunków życia, które w dużej mierze zostały zignorowane.

Będąc częścią Akademii, Lavoisier organizował także własne konkursy, aby nadać kierunek badaniom w kierunku poprawy opinii publicznej i własnej pracy. Jednym z takich projektów, który zaproponował w 1793 r., była poprawa zdrowia publicznego w „sztukach niezdrowych”.

Sponsoring nauk

Lavoisier miał wizję edukacji publicznej zakorzenionej w „naukowej towarzyskości” i filantropii.

Lavoisier uzyskał znaczną większość swoich dochodów poprzez kupowanie akcji w General Farm , co pozwoliło mu pracować nad nauką w pełnym wymiarze godzin, żyć wygodnie i finansowo przyczyniać się do rozwoju społeczności. (Przyczyniłoby się to również do jego śmierci podczas panowania terroru wiele lat później).

W tamtym czasie bardzo trudno było zapewnić publiczne finansowanie nauki, a dodatkowo niezbyt opłacalne finansowo dla przeciętnego naukowca, więc Lavoisier wykorzystał swój majątek do otwarcia bardzo drogiego i wyrafinowanego laboratorium we Francji, aby początkujący naukowcy mogli studiować bez barier pozyskiwania funduszy na ich badania.

Naciskał też na edukację publiczną w naukach ścisłych. Założył dwie organizacje, Lycée i Musée des Arts et Métiers , które zostały stworzone, aby służyć jako narzędzia edukacyjne dla społeczeństwa. Ufundowane przez bogatych i szlachciców Liceum regularnie prowadziło kursy dla publiczności począwszy od 1793 roku.

Ferme generale i małżeństwo

Portret Lavoisiera wyjaśniającego swojej żonie wynik swoich eksperymentów na antenie autorstwa Ernesta Boarda

W wieku 26 lat, mniej więcej w czasie, gdy został wybrany do Akademii Nauk, Lavoisier kupił udział w Ferme générale , firmie finansowej zajmującej się rolnictwem podatkowym, która przekazała szacunkowe dochody z podatków rządowi królewskiemu w zamian za prawo do pobierania podatki. W imieniu Ferme générale Lavoisier zlecił budowę muru wokół Paryża, aby można było pobierać cła od osób przewożących towary do iz miasta. Jego udział w ściąganiu podatków nie polepszył jego reputacji, gdy we Francji rozpoczęło się panowanie terroru , ponieważ podatki i słaba reforma rządu były głównymi motywatorami podczas rewolucji francuskiej.

Lavoisier umocnił swoją pozycję społeczną i ekonomiczną, gdy w 1771 w wieku 28 lat poślubił Marie-Anne Pierrette Paulze , 13-letnią córkę starszego członka Ferme générale . Była odgrywać ważną rolę w karierze naukowej Lavoisiera-zwłaszcza, że przetłumaczone dokumenty angielskie dla niego, w tym Richard Kirwan „s Essay on flogistonu i Joseph Priestley ” badań s. Ponadto asystowała mu w laboratorium i stworzyła wiele szkiców i rycin rzeźbiarskich instrumentów laboratoryjnych używanych przez Lavoisiera i jego współpracowników w ich pracach naukowych. Madame Lavoisier redagowała i publikowała pamiętniki Antoine'a (nie wiadomo, czy przetrwały jakieś angielskie tłumaczenia tych pamiętników) oraz gościła imprezy, na których wybitni naukowcy omawiali idee i problemy związane z chemią.

Portret Antoine i Marie-Anne Lavoisier został namalowany przez słynnego artysty Jacques-Louis David . Ukończony w 1788 roku w przededniu Rewolucji obrazowi odmówiono zwyczajowego publicznego wystawiania w Salonie Paryskim z obawy, że mógłby rozpalić antyarystokratyczne namiętności.

Przez trzy lata po wstąpieniu do Ferme générale działalność naukowa Lavoisiera nieco osłabła, ponieważ większość czasu zajmowała oficjalnym biznesem Ferme générale . W tym okresie przedstawił jednak Akademii Nauk jeden ważny pamiętnik, dotyczący rzekomej przemiany wody w ziemię poprzez parowanie. W bardzo precyzyjnym eksperymencie ilościowym Lavoisier wykazał, że „ziemisty” osad powstały po długotrwałym ogrzewaniu wody w naczyniu z refluksem nie był wynikiem przemiany wody w ziemię, ale raczej stopniowego rozpadu wnętrza szklane naczynie wytwarzane przez wrzącą wodę. Próbował również wprowadzić reformy we francuskim systemie monetarnym i podatkowym, aby pomóc chłopom.

Fałszowanie tytoniu

Generał Farmerów miał monopol na produkcję, import i sprzedaż tytoniu we Francji, a podatki, które nakładali na tytoń, przynosiły dochody w wysokości 30 milionów liwrów rocznie. Przychody te zaczęły spadać z powodu rosnącego czarnego rynku tytoniu, który był przemycany i fałszowany, najczęściej z popiołem i wodą. Lavoisier wymyślił metodę sprawdzania, czy popiół został zmieszany z tytoniem: „Kiedy na popiół wlewa się witriol , aqua fortis lub inny kwaśny roztwór, następuje natychmiastowa, bardzo intensywna reakcja musowania, której towarzyszy łatwo wyczuwalny hałas. " Lavoisier zauważył również, że dodatek niewielkiej ilości popiołu poprawia smak tytoniu. O jednym sprzedawcy sprzedającym zafałszowane towary napisał: „Jego tytoń cieszy się bardzo dobrą reputacją na prowincji… bardzo mała ilość dodanego popiołu nadaje mu szczególnie ostry smak, którego szukają konsumenci. dodając trochę tej płynnej mieszanki, gdy tytoń jest wytwarzany.” Lavoisier odkrył również, że chociaż dodanie dużej ilości wody w celu zwiększenia masy tytoniu spowoduje jego fermentację i nieprzyjemny zapach, dodanie bardzo małej ilości poprawiło produkt. Następnie fabryki Farmers General dodały, zgodnie z jego zaleceniami, stałe 6,3% objętości wody do przetwarzanego tytoniu. Aby pozwolić na ten dodatek, Farmers General dostarczył detalistom siedemnaście uncji tytoniu, pobierając tylko szesnaście. Aby zapewnić, że dodawane są tylko te dozwolone ilości i wykluczyć czarny rynek, Lavoisier dopilnował, aby wodoszczelny system kontroli, księgowości, nadzoru i testowania bardzo utrudniał detalistom pozyskiwanie przemycanego tytoniu lub zwiększanie zysków poprzez masowe kupowanie tytoniu. to się. Był energiczny i rygorystyczny we wdrażaniu tego, a wprowadzone przez niego systemy były głęboko niepopularne wśród sprzedawców tytoniu w całym kraju. Ta niepopularność miała mieć dla niego konsekwencje podczas Rewolucji Francuskiej.

Królewska Komisja ds. Rolnictwa

Lavoisier wezwał do utworzenia Królewskiej Komisji Rolnictwa. Następnie pełnił funkcję jej sekretarza i wydał znaczne sumy własnych pieniędzy na poprawę plonów rolnych w Sologne , obszarze, na którym grunty rolne były złej jakości. Wilgoć regionu często prowadziła do niszczenia zbiorów żyta, powodując wybuchy zatrucia wśród ludności. W 1788 r. Lavoisier przedstawił Komisji raport szczegółowo opisujący dziesięć lat wysiłków podejmowanych na jego eksperymentalnej farmie w celu wprowadzenia nowych upraw i gatunków zwierząt gospodarskich. Jego wniosek był taki, że pomimo możliwości reform rolnych system podatkowy pozostawił dzierżawcom tak niewiele, że nierealistyczne było oczekiwanie od nich zmiany tradycyjnych praktyk.

Komisja Prochu

Éleuthère Irénée du Pont (po prawej) i mentor Antoine Lavoisier

Badania Lavoisiera nad spalaniem były prowadzone w trakcie bardzo napiętego harmonogramu obowiązków publicznych i prywatnych, zwłaszcza w związku z Ferme Générale . Były też niezliczone raporty i komitety Akademii Nauk, które badały konkretne problemy na zlecenie władz królewskich. Lavoisier, którego umiejętności organizacyjne były wybitne, często otrzymywał zadanie sporządzania takich oficjalnych raportów. W 1775 r. został jednym z czterech komisarzy prochowych powołanych do zastąpienia prywatnej firmy, podobnej do Ferme Générale, która okazała się niezadowalająca w zaopatrywaniu Francji w zapotrzebowanie na amunicję. W wyniku jego wysiłków znacznie poprawiła się zarówno ilość, jak i jakość francuskiego prochu , który stał się źródłem dochodów rządu. Jego nominacja do Komisji Prochu przyniosła również jedną wielką korzyść karierze naukowej Lavoisiera. Jako komisarz cieszył się zarówno domem, jak i laboratorium w Królewskim Arsenale. Tutaj mieszkał i pracował w latach 1775-1792.

Lavoisier wywarł wpływ na kształtowanie biznesu prochowego Du Pont, ponieważ przeszkolił Eleuthère Irénée du Pont , jej założycielkę, w zakresie wytwarzania prochu we Francji; ten ostatni powiedział, że młyny prochowe Du Ponta „nigdy by nie zostały uruchomione, gdyby nie jego życzliwość dla mnie”.

Podczas rewolucji

W czerwcu 1791 r. Lavoisier pożyczył 71 000 liwrów Pierre'owi Samuelowi du Pont de Nemours na zakup drukarni, aby du Pont mógł wydawać gazetę La Correspondance Patriotique . W planach było włączenie do niego zarówno sprawozdań z debat w Krajowym Zgromadzeniu Ustawodawczym, jak i referatów z Akademii Nauk. Rewolucja szybko zniszczyła pierwszą gazetę starszego du Ponta, ale jego syn EI du Pont wkrótce wydał Le Republicain i opublikował najnowsze teksty Lavoisiera z chemii.

Lavoisier przewodniczył także komisji powołanej do ustanowienia jednolitego systemu miar i wag, która w marcu 1791 r. zaleciła przyjęcie systemu metrycznego . Nowy system wag i miar został przyjęty przez Konwent 1 sierpnia 1793 r. Sam Lavoisier został usunięty z komisji ds. wag i miar 23 grudnia 1793 r. wraz z matematykiem Pierre-Simonem Laplacem i kilkoma innymi członkami z powodów politycznych.

Jedną z jego ostatnich ważnych prac była propozycja do Konwentu Narodowego w sprawie reformy francuskiego szkolnictwa. Interweniował również w imieniu wielu urodzonych za granicą naukowców, w tym matematyka Josepha Louisa Lagrange'a , pomagając zwolnić ich z mandatu pozbawiającego wszystkich cudzoziemców własności i wolności.

Ostatnie dni i egzekucja

Lavoisier , Jacques-Léonard Maillet , ok. 1853, wśród bohaterów kultury w Cour Napoleon w Luwrze

Gdy rewolucja francuska nabrała rozpędu, ataki na bardzo niepopularne Ferme générale , które ostatecznie zostały zniesione w marcu 1791 roku. Arsenał. 8 sierpnia 1793 wszystkie towarzystwa naukowe, w tym Akademia Nauk, zostały zlikwidowane na prośbę księdza Grégoire'a .

24 listopada 1793 zarządzono aresztowanie wszystkich byłych rolników podatkowych. Lavoisier i inni generałowie rolników stanęli w obliczu dziewięciu oskarżeń o defraudację należnych pieniędzy i dodawanie wody do tytoniu przed jego sprzedażą. Lavoisier zredagował ich obronę, odrzucając oskarżenia finansowe, przypominając sądowi, że utrzymywali niezmiennie wysoką jakość tytoniu. Sąd był jednak skłonny wierzyć, że skazując ich i zagarniając ich dobra, odzyska dla państwa ogromne sumy. Lavoisier został skazany i zgilotynowany 8 maja 1794 roku w Paryżu w wieku 50 lat wraz z 27 współoskarżonymi.

Według popularnej legendy apel o ocalenie życia, aby mógł kontynuować swoje eksperymenty, został przerwany przez sędziego Coffinhala : „La République n'a pas besoin de savants ni de chimistes; le cours de la Justice ne peut être suspendu ”. („Republika nie potrzebuje ani uczonych, ani chemików; biegu sprawiedliwości nie można opóźniać”). Sam sędzia Coffinhal miał zostać stracony niecałe trzy miesiące później, w następstwie reakcji termidoriańskiej .

Znaczenie Lavoisiera dla nauki wyraził Lagrange, który ubolewał nad ścięciem, mówiąc: „Il ne leur a fallu qu'un moment pour faire tomber cette tête, et cent années peut-être ne suffiront pas pour en reproduire une semblable”. („Zajęło im tylko chwilę, aby odciąć tę głowę, a sto lat może nie wystarczyć do odtworzenia jej podobnego”).

Sekcja zwłok

Półtora roku po egzekucji Lavoisier został całkowicie oczyszczony z zarzutów przez rząd francuski. Podczas Białego Terroru jego dobytek został przekazany wdowie. Dołączono krótką notatkę, czytając „Do wdowy po Lavoisier, która została fałszywie skazana”.

Około sto lat po jego śmierci w Paryżu wzniesiono posąg Lavoisiera. Później odkryto, że rzeźbiarz nie skopiował głowy Lavoisiera do posągu, ale użył zapasowej głowy markiza de Condorcet , sekretarza Akademii Nauk w ostatnich latach Lavoisiera. Brak pieniędzy uniemożliwił dokonywanie przeróbek. Posąg został przetopiony w czasie II wojny światowej i nie został zastąpiony. Jedno z głównych „ lycées ” (szkoły średnie) w Paryżu i ulica w 8. dzielnicy noszą imię Lavoisiera, a jego posągi znajdują się na Hôtel de Ville i na fasadzie Cour Napoleon w Luwrze . Jego nazwisko jest jednym z 72 nazwisk wybitnych francuskich naukowców, inżynierów i matematyków zapisanych na Wieży Eiffla, a także na budynkach wokół Killian Court w MIT w Cambridge, MA .

Wkład do chemii

Tlenowa teoria spalania

Eksperyment flogistonu Antoine'a Lavoisiera . Grawerowanie przez Mme Lavoisier w latach 80. XVIII wieku zaczerpnięte z Traité Élémentaire de Chimie (Podstawowy traktat o chemii)

Pod koniec 1772 roku Lavoisier zwrócił uwagę na zjawisko spalania , na temat którego miał wnieść swój największy wkład w naukę. Poinformował o wynikach swoich pierwszych eksperymentów dotyczących spalania w notatce do Akademii w dniu 20 października, w której poinformował, że spalanie fosforu łączy się z dużą ilością powietrza, aby wytworzyć kwaśny spirytus fosforu i że fosfor wzrasta w waga na spalanie. W drugiej zapieczętowanej notatce złożonej w Akademii kilka tygodni później (1 listopada) Lavoisier rozszerzył swoje obserwacje i wnioski na spalanie siarki i dodał, że „to, co obserwuje się przy spalaniu siarki i fosforu, może mieć miejsce w w przypadku wszystkich substancji, które przybierają na wadze przez spalanie i kalcynację: i jestem przekonany, że wzrost wagi wapiennych metali jest spowodowany tą samą przyczyną”.

„Fixed air” Josepha Blacka

W 1773 roku Lavoisier postanowił dokładnie przejrzeć literaturę na temat powietrza, zwłaszcza „stałego powietrza”, i powtórzyć wiele eksperymentów innych robotników w terenie. Opublikował relację z tego przeglądu w 1774 r. w książce zatytułowanej Opuscules physiques et chimiques (Eseje fizyczne i chemiczne). W trakcie tego przeglądu dokonał pierwszego pełnego studium pracy Josepha Blacka , szkockiego chemika, który przeprowadził serię klasycznych eksperymentów ilościowych na łagodnych i żrących alkaliach. Black wykazał, że różnica między łagodną zasadą, na przykład kredą ( CaCO 3 ), a formą żrącą, na przykład wapnem palonym ( CaO ), polegała na tym, że ta pierwsza zawierała „powietrze stałe”, a nie zwykłe powietrze stałe w kredzie, ale odrębnym związkiem chemicznym, obecnie rozumianym jako dwutlenek węgla (CO 2 ), który był składnikiem atmosfery. Lavoisier uznał, że stałe powietrze Blacka było identyczne z powietrzem wytworzonym, gdy wapń metalu został zredukowany węglem drzewnym, a nawet zasugerował, że powietrze, które łączyło się z metalami podczas kalcynacji i zwiększało wagę, może być stałym powietrzem Blacka, czyli CO 2 .

Józefa Priestleya

Joseph Priestley , angielski chemik znany z izolowania tlenu , który nazwał „dephlogisticated air”

Wiosną 1774 r. Lavoisier przeprowadził eksperymenty z kalcynacją cyny i ołowiu w zamkniętych naczyniach, których wyniki jednoznacznie potwierdziły, że wzrost masy metali podczas spalania wynikał z połączenia z powietrzem. Pozostało jednak pytanie, czy było to połączenie ze zwykłym powietrzem atmosferycznym, czy tylko z częścią powietrza atmosferycznego. W październiku angielski chemik Joseph Priestley odwiedził Paryż, gdzie spotkał Lavoisier i powiedział mu powietrza którą produkowanego przez ogrzewanie czerwony calx z rtęcią z płonącego szkła i który wspiera spalanie z ekstremalnych wigoru. Priestley w tym czasie nie był pewien natury tego gazu, ale czuł, że jest to szczególnie czysta forma zwykłego powietrza. Lavoisier prowadził własne badania nad tą osobliwą substancją. W rezultacie powstał jego pamiętnik O naturze zasady, która łączy się z metalami podczas ich kalcynacji i zwiększa ich wagę , odczytany w Akademii 26 kwietnia 1775 r. (powszechnie nazywany Pamiętnikiem Wielkanocnym). W oryginalnym pamiętniku Lavoisier wykazał, że calx rtęciowy był prawdziwym metalicznym calxem, ponieważ można go było zredukować węglem drzewnym , wydzielając w tym procesie stałe powietrze Blacka. Po zredukowaniu bez węgla drzewnego wydzielał powietrze, które wspomagało oddychanie i spalanie w ulepszony sposób. Doszedł do wniosku, że jest to po prostu czysta forma zwykłego powietrza i że samo powietrze „niepodzielone, bez zmian, bez rozkładu” łączy się z metalami podczas kalcynacji.

Po powrocie z Paryża Priestley ponownie zajął się badaniem powietrza z kalku rtęciowego. Jego wyniki pokazały, że to powietrze nie było tylko szczególnie czystą formą zwykłego powietrza, ale było „pięć lub sześć razy lepsze niż zwykłe powietrze, w celu oddychania, zapalenia i… każdego innego wykorzystania zwykłego powietrza”. Powietrze nazwał powietrzem pozbawionym flogistonu , gdyż sądził, że jest to powietrze zwykłe pozbawione flogistonu . Ponieważ był więc w stanie wchłonąć znacznie większą ilość flogistonu wydzielanego przez palące się ciała i oddychające zwierzęta, wyjaśniono znacznie wzmożone spalanie substancji i większą łatwość oddychania tym powietrzem.

Pionier stechiometrii

Badania Lavoisiera obejmowały jedne z pierwszych prawdziwie ilościowych eksperymentów chemicznych . Starannie zważył reagenty i produkty reakcji chemicznej w szczelnie zamkniętym szklanym naczyniu, aby żadne gazy nie mogły się wydostać, co było kluczowym krokiem w rozwoju chemii. W 1774 wykazał, że chociaż materia może zmienić swój stan w reakcji chemicznej, całkowita masa materii na końcu i na początku każdej zmiany chemicznej jest taka sama. Tak więc, na przykład, jeśli kawałek drewna jest spalany na popiół, całkowita masa pozostaje niezmieniona, jeśli włączone są gazowe reagenty i produkty. Eksperymenty Lavoisiera wspierały prawo zachowania masy . We Francji naucza się go jako prawa Lavoisiera i parafrazuje to stwierdzenie w jego Traité Élémentaire de Chimie : „Nic nie jest stracone, nic nie jest tworzone, wszystko się zmienia”. Michaił Łomonosow (1711-1765) wcześniej wyrażał podobne idee w 1748 r. i udowadniał je w eksperymentach; inni, których pomysły poprzedzają prace Lavoisiera, to Jean Rey (1583–1645), Joseph Black (1728–1799) i Henry Cavendish (1731–1810).

Nomenklatura chemiczna

Lavoisier wraz z Louis-Bernardem Guytonem de Morveau , Claude-Louis Berthollet i Antoine François de Fourcroy przedłożyli Akademii w 1787 r. nowy program reformy nomenklatury chemicznej , ponieważ praktycznie nie istniał żaden racjonalny system nomenklatury chemicznej. czas. Praca ta, zatytułowana Méthode de nomenclature chimique ( Metoda nomenklatury chemicznej , 1787), wprowadziła nowy system, który był nierozerwalnie związany z nową teorią chemii Lavoisiera dotyczącą tlenu. W klasycznych elementów ziemi, powietrza, ognia i wody odrzucono, a zamiast około 55 substancje, które nie mogą być rozkładane na substancje prostsze dowolnymi znanymi środkami chemicznymi zostały tymczasowo wymieniony jako elementów. Elementy obejmowały światło; kaloryczny (materia ciepła); zasady tlenu, wodoru i azotu ( azotu ); węgiel; siarka; fosfor; nieznane jeszcze „rodniki” kwasu murianowego (kwasu solnego ), kwasu borowego i kwasu „fluorowego”; 17 metali; 5 ziem (głównie tlenki jeszcze nieznanych metali, takich jak magnezja , baria i strontia ); trzy zasady ( potaż , soda i amoniak ); oraz „rodniki” 19 kwasów organicznych. Kwasom, traktowanym w nowym układzie jako związki różnych pierwiastków z tlenem, nadano nazwy wskazujące na zaangażowany pierwiastek wraz ze stopniem natlenienia tego pierwiastka, np. kwas siarkowy i siarkowy, kwas fosforowy i fosforowy, kwas azotowy i azotawy , zakończenie „ic” ​​wskazuje na kwasy o większej zawartości tlenu niż te z końcówką „ous”. Podobnie, sole kwasów „ic” ​​otrzymały końcowe litery „ate”, jak w siarczanie miedzi, podczas gdy sole kwasów „ous” były zakończone przyrostkiem „ite”, jak w siarczynie miedzi. Całkowity efekt nowej nomenklatury można ocenić, porównując nową nazwę „ siarczan miedzi ” ze starym terminem „witriol Wenus”. Nowa nomenklatura Lavoisiera rozprzestrzeniła się w całej Europie i Stanach Zjednoczonych i stała się powszechnie stosowana w dziedzinie chemii. To zapoczątkowało antyflogistyczne podejście do pola.

Rewolucja chemiczna i opozycja

Lavoisier jest powszechnie cytowany jako główny twórca rewolucji chemicznej . Jego precyzyjne pomiary i skrupulatne prowadzenie bilansów podczas całego eksperymentu były niezbędne do powszechnej akceptacji prawa zachowania masy. Jego wprowadzenie nowej terminologii, systemu dwumianowego wzorowanego na Linneuszu , pomaga również w zaznaczeniu dramatycznych zmian w tej dziedzinie, które ogólnie określa się mianem rewolucji chemicznej. Lavoisier spotkał się z dużym sprzeciwem, próbując zmienić tę dziedzinę, zwłaszcza ze strony brytyjskich naukowców zajmujących się flogistyką. Między innymi Joseph Priestley, Richard Kirwan , James Keir i William Nicholson twierdzili, że oznaczanie ilościowe substancji nie implikuje zachowania masy. Zamiast zgłaszać dowody rzeczowe, opozycja twierdziła, że ​​Lavoisier błędnie interpretował implikacje swoich badań. Jeden ze sprzymierzeńców Lavoisiera, Jean Baptiste Biot , pisał o metodologii Lavoisiera, „człowiek odczuwał konieczność powiązania dokładności w eksperymentach z rygorem rozumowania”. Jego sprzeciw twierdził, że precyzja w eksperymentowaniu nie oznacza precyzji wnioskowania i rozumowania. Pomimo sprzeciwu Lavoisier nadal używał precyzyjnych instrumentów, aby przekonać innych chemików o swoich wnioskach, często z dokładnością do pięciu do ośmiu miejsc po przecinku. Nicholson, który oszacował, że tylko trzy z tych miejsc po przecinku były znaczące, stwierdził:

Jeśli zaprzeczy się, że te wyniki są udawane jako prawdziwe w ostatnich cyfrach, muszę błagać o zauważenie, że te długie rzędy cyfr, które w niektórych przypadkach rozciągają się do tysiąca razy więcej niż subtelność eksperymentu, służą jedynie do wykazania parada, której prawdziwa nauka nie potrzebuje; a co więcej, gdy rzeczywisty stopień dokładności eksperymentów jest w ten sposób ukryty przed naszą kontemplacją, jesteśmy nieco skłonni wątpić, czy skrupulatność eksperymentów jest rzeczywiście taka, aby dowody de l'ordre demonstratif .

Godne uwagi prace

Laboratorium Lavoisiera, Musée des Arts et Métiers , Paryż

Pamiętnik wielkanocny

„Oficjalna” wersja Pamiętnika Wielkanocnego Lavoisiera ukazała się w 1778 roku. W międzyczasie Lavoisier miał wystarczająco dużo czasu, aby powtórzyć niektóre z ostatnich eksperymentów Priestleya i przeprowadzić kilka własnych. Oprócz badania deflogistycznego powietrza Priestleya, dokładniej zbadał powietrze resztkowe po kalcynowaniu metali. Wykazał, że to powietrze resztkowe nie wspomagało ani spalania, ani oddychania i że około pięć objętości tego powietrza dodanego do jednej objętości powietrza dephlogistyfikowanego daje zwykłe powietrze atmosferyczne. Powietrze zwykłe było wówczas mieszaniną dwóch różnych związków chemicznych o zupełnie różnych właściwościach. Tak więc, kiedy w 1778 r. opublikowano poprawioną wersję Pamiętnika Wielkanocnego, Lavoisier nie stwierdził już, że zasadą, która łączy się z metalami podczas kalcynacji, jest zwykłe powietrze, ale „nic więcej niż najzdrowsza i najczystsza część powietrza” lub „wspaniale oddychająca”. część powietrza". W tym samym roku ukuł nazwę tlenu dla tego składnika powietrza, od greckich słów oznaczających „powstający kwas”. Uderzył go fakt, że produkty spalania takich niemetali jak siarka, fosfor, węgiel drzewny i azot były kwaśne. Utrzymywał, że wszystkie kwasy zawierają tlen i dlatego tlen jest zasadą zakwaszania.

Demontaż teorii flogistonu

Badania chemiczne Lavoisiera w latach 1772-1778 dotyczyły głównie opracowania własnej nowej teorii spalania. W 1783 r. przeczytał w akademii swój artykuł zatytułowany Réflexions sur le phlogistique (Refleksje nad flogistonem), który był szeroko zakrojonym atakiem na obecną flogistonową teorię spalania. W tym samym roku Lavoisier rozpoczął również serię eksperymentów nad składem wody, które miały udowodnić ważny kamień węgielny jego teorii spalania i zdobyć wielu nawróconych na nią. Wielu badaczy eksperymentowało z kombinacją łatwopalnego powietrza Henry'ego Cavendisha, które Lavoisier nazwał wodorem (po grecku „tworzący wodę”), z „powietrzem deflogistycznym” (powietrze w procesie spalania, obecnie znane jako tlen) przez iskrzenie elektryczne mieszaniny gazów. Wszyscy badacze odnotowali wytwarzanie czystej wody przez Cavendisha poprzez spalanie wodoru w tlenie, ale interpretowali reakcję na różne sposoby w ramach teorii flogistonu. Lavoisier dowiedział Eksperyment Cavendisha w czerwcu 1783 roku przez Karola BLAGDEN (przed wyniki zostały opublikowane w 1784 roku) i od razu rozpoznał wodę jako tlenek z hydroelektrowni gaz.

We współpracy z Laplace'em, Lavoisier zsyntetyzował wodę, spalając strumienie wodoru i tlenu w kloszu nad rtęcią. Wyniki ilościowe były wystarczająco dobre, aby poprzeć tezę, że woda nie jest pierwiastkiem, jak sądzono przez ponad 2000 lat, ale związkiem dwóch gazów, wodoru i tlenu. Interpretacja wody jako związku wyjaśniała łatwopalne powietrze powstające z rozpuszczania metali w kwasach (wodór wytwarzany podczas rozkładu wody) oraz redukcję zwapnień przez łatwopalne powietrze (połączenie gazu z calx z tlenem w celu wytworzenia wody).

Pomimo tych eksperymentów, antyzapalne podejście Lavoisiera pozostało nieakceptowane przez wielu innych chemików. Lavoisier pracował nad dostarczeniem ostatecznego dowodu na skład wody, próbując wykorzystać to na poparcie swojej teorii. Współpracując z Jean-Baptiste Meusnierem , Lavoisier przepuszczał wodę przez rozgrzaną do czerwoności żelazną lufę pistoletu, pozwalając tlenowi utworzyć tlenek z żelazem, a wodór wypłynął z końca rury. W kwietniu 1784 r. przekazał swoje odkrycia dotyczące składu wody do Académie des Sciences, podając swoje dane z dokładnością do ośmiu miejsc po przecinku. Opozycja odpowiedziała na te dalsze eksperymenty, stwierdzając, że Lavoisier nadal wyciągał błędne wnioski i że jego eksperyment wykazał wypieranie flogistonu z żelaza przez połączenie wody z metalem. Lavoisier opracował nową aparaturę, która wykorzystywała rynnę pneumatyczną, zestaw wag, termometr i barometr, wszystko dokładnie skalibrowane. Zaproszono trzydziestu uczonych, aby byli świadkami rozkładu i syntezy wody za pomocą tego aparatu, przekonując wielu, którzy uczestniczyli w prawdziwości teorii Lavoisiera. Ta demonstracja ustaliła, że ​​woda jest związkiem tlenu i wodoru z dużą pewnością dla tych, którzy ją oglądali. Rozpowszechnienie eksperymentu okazało się jednak słabe, ponieważ brakowało w nim szczegółów, aby prawidłowo pokazać stopień dokładności pomiarów. Artykuł zakończył się pospiesznym stwierdzeniem, że eksperyment był „więcej niż wystarczający, aby uchwycić pewność propozycji” składu wody i stwierdził, że metody zastosowane w eksperymencie zjednoczą chemię z innymi naukami fizycznymi i zaawansowanymi odkryciami .

Podstawowy traktat z chemii

Lavoisier i Berthollet, Chimistes Celebres, Karta handlowa firmy Liebiga z ekstraktem firmy mięsnej , 1929

Lavoisier zastosował nową nomenklaturę w swoim Traité élémentaire de chimie ( Podstawowy traktat o chemii ), opublikowanym w 1789 roku. Ta praca stanowi syntezę wkładu Lavoisiera w chemię i może być uważana za pierwszy nowoczesny podręcznik na ten temat. Sednem pracy była teoria tlenu, a praca stała się najskuteczniejszym środkiem przekazu nowych doktryn. Przedstawiał ujednolicony pogląd na nowe teorie chemiczne, zawierał jasne sformułowanie prawa zachowania masy i zaprzeczał istnieniu flogistonu. Tekst ten wyjaśniał pojęcie pierwiastka jako substancji, której nie można było rozbić żadną znaną metodą analizy chemicznej oraz przedstawiał teorię Lavoisiera o powstawaniu związków chemicznych z pierwiastków. Pozostaje klasykiem w historii nauki. Podczas gdy wielu czołowych chemików tamtych czasów odmawiało zaakceptowania nowych pomysłów Lavoisiera, zapotrzebowanie na Traité élémentaire jako podręcznik w Edynburgu wystarczyło, by zasłużyć na tłumaczenie na angielski w ciągu około roku od jego francuskiej publikacji. W każdym razie Traité élémentaire był wystarczająco mocny, aby przekonać następne pokolenie.

Praca fizjologiczna

Lavoisier (noszący okulary ochronne) obsługuje swój piec słoneczny, aby zapobiec zanieczyszczeniu produktów spalania.

Związek między spalaniem a oddychaniem był od dawna rozpoznawany na podstawie zasadniczej roli, jaką powietrze odgrywało w obu procesach. Dlatego Lavoisier był niemal zmuszony rozszerzyć swoją nową teorię spalania o fizjologię oddychania . Jego pierwsze pamiętniki na ten temat zostały odczytane w Akademii Nauk w 1777 r., ale jego największy wkład w tę dziedzinę miał miejsce zimą 1782/1783 we współpracy z Laplace'em. Wynik tej pracy został opublikowany w pamiętniku „On Heat”. Lavoisier i Laplace zaprojektowali przyrząd do kalorymetru lodowego do pomiaru ilości ciepła wydzielanego podczas spalania lub oddychania. Zewnętrzna powłoka kalorymetru była wypełniona śniegiem, który topił się, aby utrzymać stałą temperaturę 0 °C wokół wewnętrznej powłoki wypełnionej lodem. Mierząc ilość dwutlenku węgla i ciepła wytworzonego przez zamknięcie żywej świnki morskiej w tym aparacie oraz porównując ilość ciepła wytworzonego podczas spalania w kalorymetrze lodowym wystarczającej ilości węgla, aby wytworzyć taką samą ilość dwutlenku węgla, jaka świnia wydychana, doszli do wniosku, że oddychanie jest w rzeczywistości powolnym procesem spalania. Lavoisier stwierdził, że „la respiration est donc une burning , to znaczy, że wymiana gazów oddechowych jest spalaniem, jak przy paleniu świecy.

To ciągłe powolne spalanie, które, jak przypuszczano, zachodziło w płucach, umożliwiało żywemu zwierzęciu utrzymywanie temperatury ciała powyżej temperatury otoczenia, wyjaśniając w ten sposób zagadkowe zjawisko zwierzęcego ciepła. Lavoisier kontynuował te eksperymenty oddechowe w latach 1789-1790 we współpracy z Armandem Seguinem . Zaprojektowali ambitny zestaw eksperymentów, aby zbadać cały proces metabolizmu i oddychania organizmu, wykorzystując w eksperymentach Seguin jako ludzką świnkę morską. Ich praca została tylko częściowo ukończona i opublikowana z powodu zakłócenia rewolucji; ale pionierska praca Lavoisiera w tej dziedzinie zainspirowała kolejne pokolenia do podobnych badań nad procesami fizjologicznymi.

Spuścizna

Antoine-Laurent Lavoisier autorstwa Julesa Dalou 1866

Fundamentalny wkład Lavoisiera w chemię był wynikiem świadomego wysiłku, aby dopasować wszystkie eksperymenty w ramy jednej teorii. Ustanowił konsekwentne stosowanie równowagi chemicznej , użył tlenu do obalenia teorii flogistonu i opracował nowy system nomenklatury chemicznej, który utrzymywał, że tlen jest niezbędnym składnikiem wszystkich kwasów (który później okazał się błędny).

Lavoisier przeprowadził również wczesne badania z zakresu chemii fizycznej i termodynamiki we wspólnych eksperymentach z Laplace'em. Użyli kalorymetru, aby oszacować ciepło wydzielane na jednostkę wytworzonego dwutlenku węgla, ostatecznie znajdując ten sam stosunek dla płomienia i zwierząt, co wskazuje, że zwierzęta wytwarzają energię w wyniku reakcji spalania.

Lavoisier również przyczynił się do wczesnych pomysłów dotyczących składu i zmian chemicznych, przedstawiając teorię rodników, wierząc, że rodniki , które działają jako pojedyncza grupa w procesie chemicznym, łączą się z tlenem w reakcjach. Wprowadził również możliwość alotropii pierwiastków chemicznych, gdy odkrył, że diament jest krystaliczną formą węgla .

Był też odpowiedzialny za budowę gazometru, drogiego przyrządu, którego używał podczas swoich pokazów. Chociaż używał swojego gazometru wyłącznie do nich, stworzył również mniejsze, tańsze i bardziej praktyczne gazometry, które działały z wystarczającą precyzją, którą mogło odtworzyć więcej chemików.

Był zasadniczo teoretykiem, a jego wielka zasługa polegała na zdolności do przejmowania prac eksperymentalnych, które wykonywali inni – bez odpowiedniego rozpoznania ich twierdzeń – oraz dzięki rygorystycznej procedurze logicznej, wzmocnionej jego własnymi eksperymentami ilościowymi, wyjaśniającymi prawdziwe wyjaśnienie. wyników. Ukończył pracę Blacka, Priestleya i Cavendisha i podał poprawne wyjaśnienie ich eksperymentów.

Ogólnie rzecz biorąc, jego wkład uważany jest za najważniejszy w rozwoju chemii do poziomu osiągniętego w fizyce i matematyce w XVIII wieku.

Nagrody i wyróżnienia

Za życia Lavoisier został odznaczony przez króla Francji złotym medalem za pracę nad miejskim oświetleniem ulicznym (1766) i został powołany do Francuskiej Akademii Nauk (1768). Został wybrany na członka Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego w 1775 roku.

Praca Lavoisiera został uznany jako Międzynarodowy Historic Chemical Landmark przez American Chemical Society , Académie des Sciences de l'Institut de France i Société Chimiąue de France w 1999 roku Louis 1788 publikacji Antoine'a Laurenta Lavoisiera pt Methode de scalonej CHIMIQUE , opublikowane z kolegami Louis -Bernard Guyton de Morveau , Claude Louis Berthollet i Antoine François, hrabia de Fourcroy , zostali uhonorowani nagrodą Citation for Chemical Breakthrough od Wydziału Historii Chemii Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego, wręczoną w Académie des Sciences (Paryż) w 2015.

Medal upamiętniający Franklina i Lavoisiera, 2018

Szereg medali Lavoisiera zostało nazwanych i wręczonych na cześć Lavoisiera przez organizacje, w tym Société chimique de France , Międzynarodowe Towarzystwo Kalorymetrii Biologicznej i firmę DuPont. -Laurent Lavoisier i Benjamin Franklin . Nagrodę wraz z medalem przyznają wspólnie Fondation de la Maison de la Chimie w Paryżu we Francji oraz Science History Institute w Filadelfii w USA.

Wybrane pisma

Dzieło Lavoisiera zostało przetłumaczone w Japonii w latach 40. XIX wieku w procesie Rangaku . Strona z Seimi Kaisō z 1840 roku Udagawy Yōan

W tłumaczeniu

  • Eseje fizyczne i chemiczne (Londyn: for Joseph Johnson, 1776; Londyn: Frank Cass and Company Ltd., 1970) przekład Thomasa Henry'ego z Opuscules physiques et chimiques
  • Sztuka wytwarzania soli alkalicznych i potażu, wydana przez Zakon Jego Najwyższej Mości Chrześcijańskiej i zatwierdzona przez Królewską Akademię Nauk (1784), przeł. autorstwa Charlesa Williamosa z L'art de fabriquer le salin et la potasse
  • (z Pierre-Simonem Laplacem) Wspomnienia o cieple: czytane w Królewskiej Akademii Nauk, 28 czerwca 1783, przez panów Lavoisier i De La Place z tej samej Akademii. (Nowy Jork: Neale Watson Academic Publications, 1982) przeł. Henry Guerlac z Mémoire sur la chaleur
  • Eseje o wpływach różnych procesów na powietrze atmosferyczne; Ze szczególnym uwzględnieniem badania konstytucji kwasów , przeł. Thomas Henry (Londyn: Warrington, 1783) zbiera te eseje:
  1. „Eksperymenty dotyczące oddychania zwierząt i zmian dokonywanych na powietrzu podczas przechodzenia przez ich płuca”. (Przeczytaj Académie des Sciences, 3 maja 1777)
  2. „O spalaniu świec w powietrzu atmosferycznym i powietrzu spuszczonym z wody”. (Przekazano do Académie des Sciences, 1777)
  3. „O spalaniu fosforu Kuncela”.
  4. „O istnieniu powietrza w kwasie azotawym oraz o sposobach rozkładu i rekompozycji tego kwasu”.
  5. „O rozwiązaniu rtęci w kwasie witriolowym”.
  6. „Eksperymenty na spalanie ałunu z substancjami flogicznymi i na zmiany dokonane w powietrzu, w którym spłonął Pyrophorus”.
  7. „O witriolizacji pirytów wojennych”.
  8. „Ogólne rozważania na temat natury kwasów i zasad, z których się składają”.
  9. „O połączeniu materii ognia z parowalnymi płynami oraz o tworzeniu elastycznych płynów lotnych”.
  • „Reflections on Phlogiston”, tłumaczenie Nicholas W. Best of „Réflexions sur le phlogistique, pour servir de suite à la théorie de la burning et de la calcination” (przeczytane w Académie Royale des Sciences przez dwie noce, 28 czerwca i 13 lipiec 1783). Opublikowany w dwóch częściach:
  1. Najlepszy, Mikołaj W. (2015). „Refleksje na temat flogistonu” Lavoisiera I: Przeciw teorii flogistonu. Podstawy Chemii . 17 (2): 361–378. doi : 10.1007/s10698-015-9220-5 . S2CID  170422925 .
  2. Najlepszy, Mikołaj W. (2016). „Refleksje Lavoisiera nad flogistonem” II: O naturze ciepła”. Podstawy Chemii . 18 (1): 3–13. doi : 10.1007/s10698-015-9236-x . S2CID  94677080 .

Zobacz też

Uwagi

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki

O jego pracy
Jego pisma