作者 高关中（德国汉堡）2026/1/14

化学的实践古已有之，炼丹、火药都是，但化学形成科学理论，搭起构架，是18世纪的事情。其中，法国科学家拉瓦锡（1743-1794）扮演了极为重要的角色。正是他，推翻了统治化学达百年之久的燃素学说，正确解释了燃烧现象。他使化学从定性转为定量，阐明了质量守恒定律及其在化学中的运用。他总结出世界第一张真正的化学元素表，与他人合作制定出化学物种命名原则。他撰写了第一部真正的近代化学教科书《化学概要》，将过去和当时的许多零散实验结果，加以综合使之成为完整的学说。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，因而后人称拉瓦锡为近代化学之父。

杰出科学家，命终绞刑架

安托万·拉瓦锡（Antoine Lavoisier）1743年8月26日出生于巴黎的一个律师家庭。5岁时母亲过世，拉瓦锡继承了一大笔财产。他在家庭教师的辅导下，受到了良好的教育。11岁进入马扎然学院（Collège Mazarin，马扎然又译马萨林，为路易十四的宰相）读书，学过化学、生物、矿物、地质等学科。家人想要他成为一名律师，从1761年起他在巴黎大学法学院攻读，两年后他获得法学学士学位，取得律师资格。但是他本人却对自然科学，特别是化学更感兴趣，最终走上了科学家的道路。

1766年拉瓦锡因出色地撰写了巴黎街道照明的设计文章而获得法国科学院的金质奖章。

1764年至1767年，他作为一位地理学家的助手，进行采集法国矿产、绘制第一份法国地图的工作。在考察矿产过程中，他研究了生石膏与熟石膏之间的转变，1768年在《法国科学院院报》发表第一篇化学论文，就是对石膏的研究。

1769年，年仅26岁的拉瓦锡成为法兰西学院院士。法兰西学院（Institut de France）设在拉丁区，与卢浮宫隔塞纳河相望。法兰西学院是与英国皇家学会齐名的科学学会，包括法语、文学、自然科学、艺术和社会科学五个学部，其中自然科学学部就是法国科学院。在法国，学者、科学家若能当选为法兰西学院的院士，是很高的荣誉。该院评选院士特别注重水平而不是资历，由此可见拉瓦锡绝非等闲之辈。

1771年底拉瓦锡与同事的女儿，不到14岁的玛丽（1758-1836）结婚。女孩这么早结婚是怎么回事呢？原来玛丽父亲是议会的律师，家境殷实。这年，一位伯爵来向玛丽求婚，可是这个求婚者已50岁，玛丽父亲拒绝了，但他不能得罪伯爵，需要为女儿找一条摆脱困窘的出路，于是他同事的儿子，28岁的拉瓦锡，就被选为乘龙快婿。玛丽通晓多种语言，多才多艺，冰雪聪明。她成了拉瓦锡的学生，替拉瓦锡翻译英文文献，保存拉瓦锡实验记录，协助丈夫进行科学研究。真是一对神雕侠侣。正是夫妇二人的共同协作，氧化学说才彻底推翻了燃素说，化学蓬勃发展起来。拉瓦锡春风得意，成为教授，并担任皇家火药局局长。

拉瓦锡在法国大革命时期也为新政府做了大量有益的工作，如设计城市照明、制定农业改革方案、贡献出火药制造和矿物探寻的资料。

作为改革委员会委员，拉瓦锡还参加了新政府推行的“改革旧度量衡制，创造新的国际通用单位”的工作。他起草了报告，主张采取地球极点到赤道的距离的一千万分之一为标准，定为一米（千米即一公里），建立米制系统。接着他又提出质量标准采用千克，定一立方分米水的质量为一千克（公斤）。这种系统尽管当时受到了很大阻力，但是今天已经被世界通用。也就是人们所说的国际公制。

除了搞科学之外，拉瓦锡还有一个身份，1768年拉瓦锡当上包税官。当时的法律规定，如果包税官收的税除去交给国王的还有剩余，那么就由他自己支配，因此很多包税官不用工作也有大笔的收入。这使得很多纳税人特别是农民对包税官印象极差。拉瓦锡本人收入颇丰，他将大部分收入用于购买和制造仪器。他倡议盐税改革，甚至在自己的农场进行农业化学实验，希望可以通过提高产量来抵消高税收的影响。但是他最终受累于包税官这一身份。

在法国大革命高潮中，1794年的“恐怖统治”期间拉瓦锡被捕，罪名就是因为拉瓦锡当过包税官。说到这里，就不得不提拉瓦锡和革命领袖马拉的私人恩怨——这也加速了他的死亡。两人的矛盾正始于科学研究。马拉早年著书《火焰论》欲跻身科学界，时任科学院秘书长的拉瓦锡评其无科学价值而否定，两人结下私怨。马拉公开叫嚣“埋葬这个人民公敌的伪学者”。许多科学家联合求情都没有用。据说法官宣布：“共和国不需要天才。”1794年5月8日早晨，拉瓦锡被送上断头台，他泰然受刑而死，年仅51岁。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“砍下他的头颅只需要一眨眼工夫，但生出他那样的大脑一百年也不够。”

不错，这是一颗不平凡的大脑。正是它的精细运作，引发了化学史上第一次真正的革命，其影响可以用这样一句话来概括：拉瓦锡之于化学，犹如牛顿之于物理学。就在拉瓦锡撒手人寰不久，革命政府即改口说，拉瓦锡其实被冤枉了。人们为他举行了隆重的追思大会，并在巴黎市政厅给他竖立了塑像。

化学方面的四大成就

前面介绍了一下拉瓦锡的人生简历，现在盘点一下他在化学方面的突出贡献。

1.推翻燃素理论，建立氧化学说，从而科学地阐明了燃烧原理。这是拉瓦锡对化学研究的第一大贡献，堪称一场“化学革命”。

“燃烧”是一常见的化学现象，怎么解释这一现象呢？欧洲曾经流传着燃素说，认为物质在空气中燃烧是物质失去燃素（助燃的物质），空气得到燃素的过程。燃素说可以解释一些现象，因此很多化学家包括英国科学家普里斯特利（Joseph Priestley，1733-1804）和瑞典科学家舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742-1786）等人都拥护这一说法。他们两人分别在1774年前后用不同方法制取了氧气，但未能对“燃烧”现象做出正确解释。普里斯特利更是将自己发现的氧气称为“脱燃素气”，意思是“能带走燃素的空气”，因为物质在其中燃烧比在普通空气中更剧烈。但是燃素说始终难以解释金属燃烧之后变重这个事实。

早在1772年秋天，拉瓦锡就开始对金属在空气中煅烧的现象进行研究。他将锡在真空密封容器中加热，发现质量不变，加热后打开容器，发现质量迅速增加。拉瓦锡于是提出了另一种解释，即认为物质的燃烧是可燃物与空气中某种物质结合的结果，这样可以同时解释燃烧需要空气和金属煅烧后质量变重（成为金属氧化物）的问题。但是此时他仍然无法确定是那一种空气成分与可燃物结合，只知道大约1/5的空气可以助燃。

1774年10月，普里斯特利访问欧洲大陆，在宴会上向拉瓦锡介绍了自己的实验：氧化汞加热时，可得到脱燃素气，这种气体使蜡烛燃烧得更明亮，还能帮助呼吸。拉瓦锡重复了普里斯特利的实验，得到了相同的结果。但拉瓦锡并不相信燃素说，所以他认为这种气体是一种元素，把这种气体命名为oxygen（中译名氧），含义是酸的元素。他确定，燃烧是物质同氧气的一种结合。

1777年，拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的论文《燃烧概论》，系统地阐述了燃烧作用的氧化学说，要点为：①燃烧时放出光和热。②只有在氧存在时，物质才会燃烧。③空气是由两种成分组成的，物质在空气中燃烧时，吸收了空气中的氧，因此重量增加，物质所增加的重量恰恰就是它所吸收氧的重量。④一般的可燃物质（非金属）燃烧后通常变为酸，氧是酸的本原，一切酸中都含有氧（这一条不确切，今天知道也有不含氧的酸，如盐酸）。金属煅烧后变为煅灰，它们是金属的氧化物。拉瓦锡的氧化学说彻底地推翻了燃素说，使化学开始蓬勃地发展起来。

《燃烧概论》后来被翻译成多国语言，扫清了燃素说的影响。化学自此切断与古代炼丹术的联系，揭去了神秘和臆测的面纱，取而代之的是科学实验和定量研究。化学由此也进入定量化学（即近代化学）时期。

拉瓦锡其实并没有发现重要的化学物质和化学反应，但他的成就在于对别人的实验结果在一个全新的理论框架内进行了合理的解释。拉瓦锡强调精确测量在化学研究的重要性，并用定量的实验结果验证他的理论。拉瓦锡推翻了以燃素学说为代表的旧化学体系，明确了氧气在燃烧中的作用，发起了现代化学革命。

拉瓦锡还研究过生命的过程，认为氧气在呼吸过程中同样至关重要。他认为，从化学的观点看，物质燃烧和动物的呼吸同属于空气中氧所参与的氧化作用。后者是一种缓慢的燃烧过程，并且是所有动物赖以生存的基础。也就是说，人类和动物利用吸入的氧气，从体内有机物缓慢燃烧中获得能量。这项发现的重要性或许可与哈维发现血液循环的重要性相比。

2. 拉瓦锡对化学的另一大贡献是从实验的角度验证并总结了质量守恒定律（或称物质守恒定律）。

早在拉瓦锡少年之时，多才多艺的俄国科学家罗蒙诺索夫（1711-1765）就在1756年就提出了“物质不灭”的观点，但缺乏丰富的实验依据。当时俄罗斯的科学还很落后，西欧对沙俄的科学成果并不重视，“物质不灭定律”没有得到广泛的传播。

拉瓦锡在化学实验中，倡导并改进了定量分析方法，养成了经常使用天平的习惯。他在进行了大量的定量试验后，1777年公布结论，证明了质量守恒定律。在化学反应中，它表现为反应前各物质的质量总和等于反应后生成物各物质的质量总和。质量守恒定律成为他进行实验、思维和计算的基础。这种作法使化学成为一种精密的科学，为后来化学的大多数进步铺平了道路。

拉瓦锡曾作过“烧干水不会变土”的著名实验，历时100多天，推翻了“水能变成土”的错误观点，揭示出水中出现的沉淀物并非“土”，而是水溶解了当时制作还比较粗糙的玻璃容器的部分物质而沉淀下来的，从而有力支持了“物质不会凭空产生”的科学原理。而且推翻了炼金术士们所主张的“水变土，土变铁，铁变黄金”之类的无稽之谈。

为了表明守恒的思想，拉瓦锡用“=”而不用箭头表示物质变化的过程。如糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式：

葡萄糖(C6H12O6)=二氧化碳（CO2）+酒精(C2H5OH)

而这正是现代化学反应方程式的雏形。只是还没有配平。拉瓦锡的贡献促使18世纪的化学更加物理及数学化。

3.拉瓦锡建立了在科学实验基础上的化学元素概念：“凡是简单的不能分离的物质，才可以称为元素”。这个定义今天看来并不十分精确，但在二三百年前提出，还是有一定意义的。它推翻了古希腊四元素说和其它炼金术时期的元素理论。古希腊哲学家相信，组成我们周遭世界的物质都可以由四种基本物质概括，即土、火、气、水。我国古代也有金木水火土的说法。

拉瓦锡识别了氧、氮和氢，虽然他并非首次发现，但他弄清了他们的性质，并给出了氧与氢的命名，由此确定气并非一种元素，而是多种气体元素的混合物。

拉瓦锡将水滴在加热的炮筒上，识别出了氢气（1783年），命名为hydrogen，意思是“成水的元素”。由此确证水也不是一种元素，而是氢与氧的化合物。

1789年拉瓦锡发表第一个现代化学元素表，对当时常见的化学物质进行了分类，总结出33种元素，使得当时零碎的化学知识逐渐清晰化，初步打开了物质世界的秩序大门。尽管他的表中还有少量错误，有些元素实际上是化合物，但这张表被公认是世界上第一张真正的化学元素表。今天的元素周期表包括118种元素，基本上就是拉瓦锡元素表的扩大而已。

针对当时化学物质的命名混乱不堪的状况，拉瓦锡与他人合作制定出化学物质，特别是化合物的命名原则，设计了一套简洁规范的命名法，创立了化学物质分类的新体系。他在《化学命名法》（Méthode de nomenclature chimique）中正式提出这一命名系统。目的是使不同语言背景的化学家可以彼此交流，其中的很多原则加上后来瑞典化学家贝采利乌斯（Jöns Jakob Berzelius，1779-1848）的符号系统，形成了至今沿用的化学命名体系。

4.拉瓦锡撰写了第一部真正现代化学教科书《化学概要》（Traité Élémentaire de Chimie）。这部划时代著作系统论述了氧化说的科学理论，重新解释了各种化学现象，并且指明了化学研究的方向和任务，从而建立起从元素概念到反应理论的全面的近代化学体系。这标志着近代化学的诞生。由此，化学作为一门科学才得以最后确立。拉瓦锡自豪地说：“我的理论已经像革命风暴，扫向世界的知识阶层。”

后来的科学史家评价这部著作：“它就像牛顿的《自然哲学之数学原理》在一个世纪前奠定了现代物理学的基础一样，奠定了化学的基础。”

当拉瓦锡出生时，化学远远落后于物理、数学和天文学，当时化学家们已经发现了大量零零碎碎的化学现象，但还没有一个适当的理论框架来综合这些零碎信息。在他去世时，化学已步入正轨，系统化、理论化，成为建立在科学基础上的学科。