1、科學(xué)發(fā)現(xiàn)與今天之 拉瓦錫的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)化學(xué)革命,1,“化學(xué)中的牛頓” Lavoisier （17431794）,近代化學(xué)之父,2,拉瓦錫生平大事年表,3,古希臘哲學(xué)家提出水轉(zhuǎn)為土的古老論點(diǎn)，曾經(jīng)獲得權(quán)威人士海爾蒙特和波義耳的支持。拉瓦錫并沒有盲目輕信，而是通過他親自操作的101天加熱水的實(shí)驗(yàn)，證明了水不能轉(zhuǎn)變成土。至于從水中得到的沉淀，實(shí)際上是容器被溶下來的固體物質(zhì)，從而推翻了水變?yōu)橥恋恼f法,水轉(zhuǎn)為土的實(shí)驗(yàn),4,一、拉瓦錫的科學(xué)發(fā)現(xiàn),5,1.1 推動化學(xué)與煉金術(shù)分裂,1 實(shí)用及自然哲學(xué)階段（公元前后） 2 煉金術(shù)、煉丹術(shù)時期 （公元前后公元1500年） 3 醫(yī)化學(xué)時期（公元1500年公元17

2、00年） 4 燃素說時期（公元1700年公元1774年）,古代化學(xué),6,1.2、提出新的燃燒理論 -從燃素說到氧化說,斯塔爾：燃素說的基本思路,金屬礦石通過燃燒-金屬,木柴燃燒后的灰燼比原來輕很多,木柴燃燒后的灰燼不再容易燃燒,燃燒過程中有些東西離開了可燃燒物,逃離的東西是某種易燃的物質(zhì),逃離的東西被命名燃素,7,按照燃素說：燃燒的過程是個分解的過程，而不是化合的過程,但是當(dāng)時的科學(xué)家其實(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了燃燒過程中空氣的不可或缺性,但是他們認(rèn)為燃燒過程燃素被空氣吸收，空氣只是單純助燃 ，主要的用途是帶走燃素。,8,燃素說：一個錯誤的卻能將各種化學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)一起來的化學(xué)原理,有機(jī)物和金屬在燃燒后截然不同的

3、反應(yīng),但是很可惜當(dāng)時還沒有嚴(yán)格的定量概念！,但燃素說面臨重大的困難燃素到底有沒有重量？,9,拉瓦錫焚書： 一個時代遠(yuǎn)去了：從燃素說到氧化說,10,拉瓦錫把少量的汞（水銀）放在密閉的容器里（見圖），連續(xù)加熱達(dá)十二天之久，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一部分銀白色的液態(tài)汞變成了紅色的粉末，同時容器里的空氣的體積差不多減少了五分之一。拉瓦錫研究了剩余的那部分空氣，發(fā)現(xiàn)這部分空氣既不能供給人類及動物呼吸來維持人類及動物的生命，也不能支持可燃物的燃燒。這種氣體后來被人們稱之為氮?dú)?1.3、對空氣成分的研究,11,氧氣的發(fā)現(xiàn),12,拉瓦錫的實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)，拉瓦錫得出空氣由氧氣和氮?dú)饨M成，其中氧氣約占1/5，氮?dú)饧s占4/5,1

4、3,測定空氣中氧氣的含量,【實(shí)驗(yàn)2-1】,14,測定空氣中氧氣的含量,你在實(shí)驗(yàn)過程中看到了什么現(xiàn)象？你能分析原因嗎？請把看到的現(xiàn)象及你的分析與同組的同學(xué)交流一下。,15,測定空氣中氧氣的含量,1、紅磷燃燒，產(chǎn)生大量的白煙。 2、燃燒著的紅磷逐漸熄滅。 3、打開彈簧夾后集氣瓶內(nèi)的水面上升，約占集氣瓶容積的1/5。,16,討論： 拉瓦錫通過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是氧氣約占空氣總體積的1/5，如果我們的實(shí)驗(yàn)中，氣體減少的體積小于1/5？可能的原因會有哪些?,測定空氣中氧氣的含量,17,歸納：,測定空氣中氧氣的含量,1、裝置漏氣。,2、紅磷量不足，沒有將瓶中氧氣全部消耗完。,3、沒有冷卻到室溫。,18,測定空

5、氣中氧氣的含量,我們已經(jīng)用紅磷測定出空氣中氧氣約占1/5，那么用其他物質(zhì)代替紅磷能否得到這樣的結(jié)論呢？,用蠟燭代替紅磷做【實(shí)驗(yàn)2-1】,觀察并思考： 1、紅磷燃燒與蠟燭燃燒的現(xiàn)象是否一樣？ 2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不一樣的原因是什么？,提示,19,測定空氣中氧氣的含量,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不一樣的原因是什么呢？,（白煙且易溶于水）,（氣體）,20,氫元素,氧元素,21,1.3、能量守恒的啟蒙工作,質(zhì)量守恒的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和總結(jié),在密閉容器中加熱金屬,22,化學(xué)概要，這篇論文標(biāo)志著現(xiàn)代化學(xué)的誕生。在這篇論文中，拉瓦錫除了正確地描述燃燒和吸收這兩種現(xiàn)象之外，在歷史上還第一次開列出化學(xué)元素的準(zhǔn)確名稱。名稱的確立建立在物質(zhì)是由化學(xué)

6、元素組成的這個基礎(chǔ)之上。而在此之前，這些元素有著不同的稱謂。在書中，拉瓦錫將化學(xué)方面所有處于混亂狀態(tài)的發(fā)明創(chuàng)造整理得有條有理。,1.4、化學(xué)概要的出版,“元素： 是用任何方法都不能再分解的簡單物質(zhì)”。,23,拉瓦錫的周期表,規(guī)范很重要！,24,二、拉瓦錫的科學(xué)研究方法,一、重視實(shí)驗(yàn)而且作了定量要求 拉瓦錫研究科學(xué)的名言是，“不靠猜想，而要根據(jù)事實(shí)”。他認(rèn)為實(shí)踐是認(rèn)識的基礎(chǔ)，沒有充分的實(shí)驗(yàn)根據(jù)，不能推導(dǎo)出嚴(yán)格的定律。 他說：“在任何情況下，都應(yīng)該使我們的推理受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，除了通過實(shí)驗(yàn)和觀察的自然道路去尋求真理之外，別無他途?！?25,2002年2月23日，清華學(xué)子劉海洋用硫酸潑向北京動物園里的

7、大黑熊，為的是想驗(yàn)證黑熊是否具有靈敏的嗅覺。 此事遭到了公眾的強(qiáng)烈譴責(zé)，引發(fā)了關(guān)于學(xué)校教育對學(xué)生的道德與人文素質(zhì)培養(yǎng)問題的大討論。,26,二、善于應(yīng)用科學(xué)史的分析方法 拉瓦錫同歷史上那些偉大的科學(xué)家一樣、善于應(yīng)用科學(xué)史的分析方法來分析化學(xué)史中的問題。前面所提到的關(guān)于水可以轉(zhuǎn)變?yōu)橥恋姆穸?，火微?？梢栽黾又亓康姆穸ǎ伎梢钥闯隼咤a在這個方面的才能。至于推翻燃素學(xué)說的過程，更能說明他應(yīng)用分析方法的效用。遠(yuǎn)在普利斯特里發(fā)現(xiàn)氧氣以前，拉瓦錫就已經(jīng)覺察到燃素學(xué)說有些問題。因?yàn)樗麖目茖W(xué)史的研究中認(rèn)識到，燃燒可能不是燃素學(xué)說的支持者所說的那樣，是可燃物中析出了什么燃素，相反的可能是從空氣中吸收了什么東西。為

8、了弄清楚物體燃燒時空氣所起的作用，從研究化學(xué)史中發(fā)現(xiàn)，不同的研究者有不同的解釋，有的解釋甚至互相矛盾。這充分說明了拉瓦錫推倒燃素學(xué)說并非偶然的，而是長期確定的革命對象,27,這些史料啟發(fā)他找到了研究的課題，需要重復(fù)、改進(jìn)別人的實(shí)驗(yàn)以判斷其真?zhèn)?，他曾在一篇日記中寫道：“?dāng)我研究所有從物質(zhì)中所析出或與物質(zhì)結(jié)合的空氣的全部歷史時，一些不同的解釋全部呈現(xiàn)。由于這項(xiàng)研究結(jié)果的重要性促使我擔(dān)任這項(xiàng)工作，這項(xiàng)研究最后可能導(dǎo)致物理學(xué)和化學(xué)的革命。我認(rèn)為過去做的實(shí)驗(yàn)僅供參考，有人建議我用新的方法重做這些實(shí)驗(yàn)以便將空氣從物體中析出或與物體結(jié)合的知識同其他知識融合，以形成一項(xiàng)新的理論。”,28,伽羅瓦、哥白尼、布魯

9、諾、拉瓦錫等：他們這樣死去,三、對拉瓦錫死的思索？,1993年6月23日，英國數(shù)學(xué)家安德魯懷爾斯在題為橢圓曲線、模型式和伽羅瓦表示的講演中，證明了困擾數(shù)學(xué)界長達(dá)三個半世紀(jì)的費(fèi)馬大定理。很多人可能不知道伽羅瓦是誰，5月最后一天就是這位過早凋謝的數(shù)學(xué)之花的去世紀(jì)念日。 1811年10月25日，伽羅華出生于法國巴黎郊區(qū)拉賴因堡伽羅華街的第54號房屋內(nèi)?，F(xiàn)在這所房屋的正面有一塊紀(jì)念牌，上面寫著：“法國著名數(shù)學(xué)家埃瓦里斯特伽羅華生于此，卒年20歲，18111832年”。紀(jì)念牌是小鎮(zhèn)的居民為了對全世界學(xué)者迄今公認(rèn)的、曾有特殊功績的、卓越的數(shù)學(xué)家伽羅華表示敬意，于1909年6月設(shè)置的。,伽羅瓦-他的死使數(shù)學(xué)

10、的發(fā)展被推遲了幾十年,29,遺憾的是，這位優(yōu)秀青年不是因他所熱愛的革命和數(shù)學(xué)而死。 在決斗前夜，伽羅瓦對次日的戰(zhàn)局充滿悲觀，連夜寫出數(shù)十頁手稿，以記錄他的研究心得。在零亂潦草的手稿中，到處夾雜著伽羅瓦隨處插入的情感流露：“我沒有時間了”，“我沒有時間了”，顯露出他預(yù)知厄運(yùn)臨頭的兇險暗示。他在天亮之前那最后幾個小時寫出的東西，為一個折磨了數(shù)學(xué)家們幾個世紀(jì)的問題找到了真正的答案，并且開創(chuàng)了數(shù)學(xué)的一片新的天地。后人認(rèn)為，僅是這些篇幅寥寥的“科研遺囑”，就足以使伽羅瓦躋身歷史上最偉大的數(shù)學(xué)家之列。,法國數(shù)學(xué)家埃瓦里斯特伽羅瓦1811年誕生在巴黎郊外，12歲進(jìn)入巴黎路易大帝皇家學(xué)院，開始對數(shù)學(xué)表現(xiàn)出興趣

11、和才華。1830年熱血的伽羅瓦投身法國革命，聲稱“如果需要一具尸體來喚起人民，我愿獻(xiàn)出我的”，并為此兩次被捕。,30,按照過去的說法，波蘭天文學(xué)家尼古拉哥白尼推翻了宗教的“地心說”，創(chuàng)立了科學(xué)的“日心說”。事實(shí)上不能簡單地認(rèn)為“地心說”不科學(xué)，當(dāng)初托勒密在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)完善“地心說”時，也經(jīng)過了大量詳細(xì)的測量、運(yùn)算和考證，“地心說”也是科學(xué)的結(jié)晶，只不過因其符合“神創(chuàng)論”為宗教勢力大加贊賞罷了。而哥白尼創(chuàng)立“日心說”的最初動機(jī)并非發(fā)現(xiàn)“地心說”與實(shí)測不符，而是因?yàn)椤暗匦恼f”經(jīng)年的謬誤已使它千瘡百孔，不得不加入諸多條件以彌補(bǔ)漏洞；而哥白尼堅(jiān)持認(rèn)為：世界是簡單的，一定能用簡單而優(yōu)美的數(shù)學(xué)形式來描述。

12、經(jīng)過近40年的觀測和計(jì)算，哥白尼終于創(chuàng)立了“日心說”。,尼古拉哥白尼,31,相比于意大利人喬爾丹諾布魯諾，哥白尼走得算是沒有痛苦，頂多是在撒手人寰后任人評說罷了。而布魯諾則在1600年2月17日被燒死在羅馬的鮮花廣場。 這里還有一點(diǎn)需要說明：布魯諾遭此酷刑，一來是因?yàn)樗С帧叭招恼f”并比哥白尼走得更遠(yuǎn)，二來是因?yàn)樗c教廷在哲學(xué)觀點(diǎn)上的分歧和尖銳對立為了捍衛(wèi)科學(xué)真理僅是其一。,喬爾丹諾布魯諾,32,假如說伽羅瓦死得愚蠢，哥白尼死得膽怯，那么拉瓦錫死得甚至都有些卑微了。真是無巧不成書，拉瓦錫也死在同一個月的第8天。,33,法國化學(xué)家安東羅朗拉瓦錫是化學(xué)發(fā)展史上最重要的人物之一：把近代化學(xué)從“煉金術(shù)

13、”中分離出來；推翻“燃素說”，創(chuàng)建氧化學(xué)說；建立質(zhì)量守恒定律等等。這些成就使拉瓦錫被譽(yù)為“近代化學(xué)之父”。拉瓦錫也曾為此自豪：“我的理論已經(jīng)像革命風(fēng)暴，掃向世界的知識階層?！?然而拉瓦錫本人卻不幸被另一種革命風(fēng)暴擊倒。1768年，年僅25歲的拉瓦錫在成為皇家科學(xué)院院士的同時，當(dāng)上了一名包稅官；他向包稅局投資50萬法郎，承包了食鹽與煙草的征稅大權(quán)，實(shí)際上就是“買官斂財(cái)”。結(jié)果在18世紀(jì)末的法國大革命中，拉瓦錫成為被革命對象，送上斷頭臺。,安東羅朗拉瓦錫 -一場風(fēng)暴、另一場風(fēng)暴,34,挖掘和揭示這些歷史事實(shí)沒有別的意思，只是希望闡述一段史實(shí)，還科學(xué)家以本來面目。 我們沒有必要去神化科學(xué)家，因?yàn)榧幢阆幢M鉛華之后這些科學(xué)家的形象依舊偉大。,35,四、我們學(xué)習(xí)拉瓦錫什么？,一、精益求精的精神 拉瓦錫研究科學(xué)的名言是，“不靠猜想，而要根據(jù)事實(shí)”。他認(rèn)為實(shí)踐是認(rèn)識的基礎(chǔ)，沒有充分的實(shí)驗(yàn)根據(jù)，不能推導(dǎo)出嚴(yán)格的定律。 他說：“在任何情況下，都應(yīng)該使我們的推理受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，除了通過實(shí)驗(yàn)和觀察的自然道路去尋求真理之外，別無他途?！?36,三、實(shí)踐的求證精神 拉瓦錫研究科學(xué)的名言是，“不靠猜想，而要根據(jù)事實(shí)”。他認(rèn)為實(shí)踐是認(rèn)識的基礎(chǔ)，沒有充分的實(shí)驗(yàn)根據(jù)，不能推導(dǎo)出嚴(yán)格的定律。 他說：“在任何情況下，都應(yīng)該使我們的推理受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，