拉瓦锡测定空气成分的实验是化学史上的一个重要里程碑,它标志着现代化学的诞生。在18世纪,人们普遍认为燃烧和呼吸过程会消耗一种名为“燃素”的神秘物质。然而,法国科学家安托万-洛朗·德·拉瓦锡(Antoine-Laurent de Lavoisier)通过一系列精巧的实验,推翻了这一观点,并揭示了空气的真实组成。
拉瓦锡的实验设计巧妙地利用了封闭系统中的质量守恒原理。他将一个封闭的玻璃容器放在天平上,容器内有燃烧用的燃料和空气。当燃料开始燃烧时,火焰逐渐熄灭,这表明容器内的氧气已被耗尽。然后,他向容器中加入水银,并加热混合物,促使汞与空气中的氧气发生反应,形成氧化汞。待反应完成后,冷却容器并打开,发现有一部分汞重新还原为金属汞,而另一部分则形成了红色粉末状的氧化汞。通过精确测量这些物质的质量变化,拉瓦锡证明了参与反应的氧气的质量等于生成的氧化汞中氧元素的质量。
更重要的是,拉瓦锡还发现,即使在燃烧过程中,整个系统的总质量保持不变。这一发现直接支持了质量守恒定律,这是化学领域的一项基本原理。基于这些实验结果,拉瓦锡提出了空气是由多种气体组成的混合物的观点,其中大约五分之一是氧气,其余大部分则是氮气。这一结论彻底改变了人们对燃烧和呼吸过程的理解,奠定了现代化学的基础。
拉瓦锡的工作不仅推动了科学的进步,而且对后世科学家产生了深远的影响。他的实验方法和理论贡献至今仍被广泛认可和应用,使他成为化学史上最伟大的科学家之一。