世界近代中期科技史-第17章
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“浊气”或“毒气”。由于他受燃素说的影响较深，他认为这种“浊气”并
不是一种独立的气体，而是从燃烧物体中吸取“燃素”后的“火气”。但他
的实验，实际上是氮气的最早发现，后来，他把这一发现写入了《固体空气
或浊气导论》一文中。
与卢瑟福大体同时，卡文迪许也运用苛性钾吸收木炭燃烧时产生的二氧
化碳的方法，制取过这种剩余气体，他也发现这种气体具有灭火的性质。可
见，卡文迪许也是氮气的独立发明者。
这时，英国化学家普列斯特列也利用石灰水吸收二氧化碳的方法，制取
过这种剩余气体，并且也发现这种气体的既不助燃、也不助呼吸的性质。由
于他信奉燃素说，因此他认为，氮气所以不助燃，是因为它已经吸足了燃素，
这样就使它失去了助燃的能力。因此，他把这种气体叫“被燃素饱和了的空
气”。
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瑞典著名化学家席勒也在这时发现过氮气，他还最后指出，氮气是空气
的组成成分之一。
正是在氮气这一重要成果的直接推动下，仅在一两年后，席勒和普列斯
特列就大体同时发现了直接推翻燃素说的重要气体——氧。
（5）席勒
席勒（1742—1786年），生于瑞典波美尼亚的斯特拉尔松城的一个经商
的家庭，十四岁时，被送到药剂师包赫的药店去当学徒，为他后来的化学研
究打下了基础。
在从事医药化学研究的同时，席勒也开始进行燃素现象与气体化学方面
的研究。1772年，席勒独立地发现了氮气。就在同年，他在实验中发现，一
定容积的空气在长久接触某种物质后，其容积就会减少，而其中剩余的空气
能使蜡烛熄灭。席勒根据这一实验事实分析，空气至少有两种性质不同的气
体组成。他认为这两种气体中有一种不表现出吸引燃素的性质，因此他把它
称为“浊空气”（即氮气）；而另一种则表现出特别能吸引燃素的性质，因
此他把这种气体称为“火空气”，这实际上是氧气的最初发现。
在发现“火空气”之后，席勒即想以实验方法制取出这种“火空气”来。
他根据燃素说设想，热是由“燃素”和“火空气”组成的。如果能把热分解
为“火空气”和“燃素”，便可制取出“火空气”来。他想，只要选定这样
一种物质，这种物质对燃素的吸引力比“火空气”对燃素的吸引力更大，那
么就可以使这种物质同燃素结合，从而将“火空气”单独离析出来。为此，
他选定了硝酸，因为硝酸易于与金属作用，易于吸取金属中的“燃素”。实
验的结果，他取得了这种气体，点着的小蜡烛在这种气体中能放射出耀眼的
光芒。这样，被席勒称为“火空气”的氧，就不但被席勒最先发现了，而且
被席勒最先制取出来了。
此后，席勒又先后采用加热氧化汞、硝酸镁、二氧化锰与硫酸等多种方
法制取过“火空气”，1782年，席勒又最先给“火空气”取名为“氧”。
在发现和制取氧气之后，席勒还对氧气的化学性质进行了初步的研究。
如果循此前进，席勒本来可以揭示出氧在物体的燃烧与金属的煅烧中的化学
实质，并由此推翻燃素说。但由于席勒坚信燃素说，因此，他同略后一些发
现氧的化学家一样，没有抓到“碰到鼻尖的真理”。
席勒在化学的其他方面也有建树，他在1774年曾对氯、锰、钡等元素有
过最初的发现，1775年，曾从骨中制取过磷，他还制取过一种被人们称为“席
勒绿”的染料。特别是他在1788年合成了第一种有机酸“氢氰酸”。可惜的
是，他由于多年的贫困与疾病的折磨，在刚得到一笔稿费使他得以同一个孀
妇结婚的两天之后，即已四十四岁之年去世。
1773年以前，席勒发现并制取氧的有关实验即已完成，有关氧气的著作
《论火与空气》一书，也在1775年底以前完稿，由于出版的延误，席勒这一
著作直到1777年8月才出版。此后，普列斯特列记述发现氧的论文已经发表
了，拉瓦锡论氧的论文也发表了。
（6）普列斯特列
普列斯特列 （1733—1804年）是与卡文迪许齐名的18世纪后期的英国
著名化学家之一，他是一个农民的儿子。起初，在富兰克林的影响下，他开
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始研究电学，特别是电学史的研究。1676年，他发表了一篇电学史方面的论
文《电的历史及状况》，他因这篇论文被选为英国皇家学会会员，并于同年
获博士学位。这一年，他出版了《电学史》的第一卷。在写作《电学史》第
二卷的过程中，他在听一位化学博士的讲演时，对化学产生了兴趣。经过几
年的努力，他已经精通了当时的化学理论与实践技术。1771年，他在加热硝
石时，实际上已制得了氧气，并认识到这种气体有助燃性。只是他当时还未
认识到这是一种独立的气体，而是把它同空气混为一谈。
1772年，普列斯特列独立地发现了氮气，他开始认识到，空气并不是单
一的气体，而是由不同的气体组成的。氮气的发现，为他进一步发现氧气铺
平了道路。
1774年8月1日，普列斯特列想用刚得到的一只大透镜做一次实验，以
分析光对氧化汞的作用。他想，物体燃烧时，它的火焰总是放射出光，也许
燃素本身是一种光？当他把透镜的聚焦点上的强光投射到玻璃罩内的氧化汞
上时，红色的汞灰即出现耀眼的光点。几分钟后，汞灰竟变成了水银珠。而
当他把点燃的干木条放入玻璃罩内时，不但木条本身燃烧得更旺，而且整个
罩内即发出闪亮的光焰。显然，罩内有一种未知的气体被点燃了。但由于他
笃信燃素说，他误认为通过透镜聚射进去的强光本身就是燃素，而没有认识
到这是新的气体。
以后他陪一公爵到欧洲旅行，在法国期间，他会见了拉瓦锡，并告诉了
自己的发现，这一新的科学信息，成了拉瓦锡在三年后彻底推翻燃素说的最
初起点。
1774年11月，他回到英国，1775年，他开始研究他的发现，这时，他
逐渐认识到，他所发现的并不是燃素，而是一种新的气体。这一年，他在对
新气体所进行的研究中，主要做了以下两方面工作。在实验上，他进一步分
析了这种气体的化学性质，发现这种气体特别能助燃烧和助呼吸。老鼠在盛
有这种气体的器皿中活的时间要相当于在盛有普通空气的器皿中活的时间的
两倍，而且在取出之后还能复活。他自己吸入这种气体后，胸部有一种特别
轻松舒畅的快感，他欣喜地说：“这种气体，将来说不定要成为一种时髦的
奢侈品呢！”他看到这种气体具有重要的医学价值，建议医学家们在治疗中
运用这种气体。而这一点，后来成为现代输氧技术的发端。在理论上，他也
试图对这种气体进行一些探索，但由于燃素说的影响，他认为，这种气体之
所以特别能助燃烧，是因为它只含有少量燃素或者根本不含燃素，因此，他
把这种空气称为“脱燃素空气”。同时他认为氮气之所以能使火焰熄灭，是
因为它已被燃素饱和，因此，他把氮气称为“燃素化空气”。这些是完全错
误的分析。
普列斯特列发现了氧，可是他不承认拉瓦锡以他所发现的氧所建立起来
的氧化学说，正如居维叶所说：“普列斯特列是现代化学之父，但是，他始
终不承认自己的亲生女儿。”
5。氧化说
席勒和普列斯特列相继发现氧气之后，他们本来应由此引起对燃素说的
怀疑与动摇，本来可以引起一场理论化学的革命，但由于他们盲目崇信燃素
说，以至使氧气“这种本来可以推翻全部燃素说观点，并使化学发生革命的
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①
元素，没有在他们手中结下果实。”而发现氧气并引起化学革命的并不是一
个职业化学家，而是一个曾是学习法学的法国青年拉瓦锡（1743—1794年）。
拉瓦锡是巴黎一个富有的律师的儿子，在父亲的敦促下，他上了巴黎的
索尔蓬纳学院的法学系。在校期间，他除了学习法学课程之外，还经常去听
该校著名化学家卢埃尔（1703—1770年）的化学课，他开始接触到了元素理
论和燃素假说，并产生了献身于化学的最初愿望。
人们一直认为，拉瓦锡本质上是一个理论化学家，而不是一个实验科学
家，“在科学方面，拉瓦锡虽然是一个伟大的建筑师，但他在采石场的劳动
却是很少的。他的材料大都是别人的，而他是不劳而获的。他的技巧就表现
①
在把它们编排和组织起来。”但这并不是说，拉瓦锡不重视实践，他曾进行
过不少化学实验，只不过他在理论思维上表现出了杰出的才能，而在实验技
巧上显得平庸而已。他的这些平庸实践，对于他后来走向化学革命的里程有
重要的意义。拉瓦锡虽然缺乏杰出的实验才能，但他的实验却颇具有独特的
风格和独到的特点，这就是他在实验中十分重视系统的定量分析方法，他认
为：“由于人工的或天然的操作不能无中生有地创造任何东西，所以每一次
操作中，操作前后的物质总是相等的，而且其要素的质和量保持不变，只是
发生更换和变形。这可以看成公理。做化学实验的全部技艺是基于这样一个
原理。我们必须假定被检定的物体的要素和分解产物的要素精确相等。”这
一论述见于他在1770年写的一篇论文中，这实际上是对化学反映中质量守恒
定律的最初表述。
1772年11月，拉瓦锡在提交科学院的一篇论文中，说他在一次实验中
通过定量分析发现，硫或磷在空气中被燃烧后重量增加了。他由此推测，这
是因为一些空气在燃烧时被吸收了。
1773年，拉瓦锡在《物理化学简史》一书中，论述了他所进行的另一次
实验：在一个钟罩内的水银面上燃烧磷，在磷完全燃烧后，置于罩内的水银
面上升了，其中剩下的空气使余下的磷或小蜡烛熄灭，而由磷燃烧所产生的
白色粉末（实为PO）比磷重。磷的生成物所增加的重量，与罩内失去的空
22
气的重量基本一致。拉瓦锡认为，这一实验事实说明，罩内的一部分空气在
燃烧时确实被磷的生成物吸收了。与此同时，拉瓦锡也用硫进行过同样的实
践，也得到了同样的结果。
通过硫和磷在密封的钟罩内的燃烧实验，使拉瓦锡对燃素说产生了最初
的怀疑。根据燃素说，燃素在燃烧中或具有正重量，或具有负重量。可是，
无论取正重量还是取负重量，对这种现象都根本解释不通。磷或硫燃烧后增
加重量的事实说明，它们的生成物只能是燃烧物体与某种空气化合的结果。
可是，空气中以一定的比例与燃烧物体化合在一起的这种气体到底是什么
呢？
1774年，拉瓦锡又以锡和铅作了著名的金属煅烧实践。他把经过精确称
量的锡和铅分别放在两只曲颈瓶中。在将曲颈瓶密封后，他精确地称出了金
属、曲颈瓶和其中空气的总重量。在将曲颈瓶内的锡和铅加热之后，他发现，
锡和铅虽都已化为灰烬，但瓶内的总重量并无变化。而后，当他称量锡和铅
的灰烬时，发现灰烬总量增加了。这说明，金属灰烬中所增加的重量，既不
① 《资本论》第2卷，恩格斯序，人民出版社1964年第2版。
① 《化学简史》，第131页。
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可能来自于火中，也不可能来自于瓶外，而只能是与瓶内部分空气化合的结
果。同时，他还发现，当把曲颈瓶口一打开时，瓶外的空气立即冲了进去。
而冲进去的空气的重量，又刚好与金属灰烬中增加的重量相等。
通过锡与铅的煅烧实验，使拉瓦锡对燃素说产生了进一步的怀疑。因为
在密封的曲颈瓶中加热金属增加重量的实验事实，用燃素说是无论如何也解
释不了的。而它只能说明，金属灰烬只能是金属本身与某种空气的化合物。
可是，这种同样以一定的比例在煅烧时与金属化合在一起的气体又是什么
呢？拉瓦锡曾设想，要想证实金属灰烬是金属本身与某种气体的化合物，最
有说服力的实验，莫过于从金属煅灰中把这种气体直接分解出来。根据这一
设想，他用煅灰进行了实验，但没有成功。
正当拉瓦锡在实验上遇到困难时，普列斯特列会见了他并介绍了自己的
新发现，席勒也写信给他告诉自己发现的“火空气”。1774年11月，拉瓦
锡运用普列斯特列的方法，重做了普列斯特列作过的用火镜加热氧化汞的实
验，果然得到了与普列斯特列的实践同样的结果，他也从金属灰烬中分解出
了这种被他称为“上等纯空气”的氧气。
从1772年对燃素论产生最初的怀疑和动摇开始，经过长达五年的实验分
析和理论探讨，特别是在普列斯特列和席勒发现氧气的基础上，拉瓦锡感到
推翻燃素说并建立起新的燃烧理论的化学革命的条件已经成熟。于是，他在
1777年9月5日，向巴黎科学院提出了一篇题为《燃烧通论》的论文报告，
正式提出了他的关于燃烧理论的氧化说：①燃烧时，放出光和热。②物体只
能在纯粹空气中才能燃烧。③燃烧时空气被分为两种成份，其中的纯粹空气
被燃烧物体吸收。燃烧物体后所增加的重量等于“被破坏或被分解”的纯粹
空气的重量。④非金属燃烧后变为酸酐。纯粹空气是酸的本原，一切酸中都
含有纯粹空气。金属煅烧后变为煅灰，它是金属与纯粹空气的化合物。⑤纯
粹空气是火质或光的一个基的化合物。由上述要点可见，其中除个别内容还
带有燃素说的某些影响之外，把以前曾被燃素颠倒了的燃素理论，从根本上
再颠倒过来了。
此后不久，拉瓦锡在一篇论文中开始把“纯粹空气”的基称作“酸化要
素”或“氧素”。1782年，席勒首次把这种空气称为“氧”，拉瓦锡也采用
了这一名称，这样，新的燃烧理论就以氧化说著称于世了。
氧化说建立之初，遭到了卡文迪许、席勒和普列斯特列等著名化学家的
反对，但受到了正处于科学发展上升时期的法国科学界的欢迎。在天文学和
物理学界中初露头角的青年科学家拉普拉斯最先对氧化说表示支持。到了八
十年代，法国青年化学家富克鲁瓦（17
