拉瓦錫原來是學法律的。1763年,20歲的拉瓦錫取得了法律學士學位。拉瓦錫的父親是一位頗有名氣的律師,家境富有。所以拉瓦錫沒有去律師所上班,因為那時他對植物學發生了興趣,經常上山采集標本使他又對氣象學產生了興趣。在地質學家葛太德的建議下,拉瓦錫師從巴黎著名的化學家魯伊勒教授。從此,拉瓦錫就和化學結下不解之緣。
拉瓦錫的對化學的第一個貢獻便是從試驗的角度驗證并總結了質量守恒定律。早在拉瓦錫出生之時,多才多藝的俄羅斯科學家羅蒙諾索夫就提出了質量守恒定律,他當時稱之為“物質不滅定律”,其中含有更多的哲學意蘊。但由于“物質不滅定律”缺乏豐富的實驗根據,特別是當時俄羅斯的科學還很落后,西歐對沙俄的科學成果不重視,“物質不滅定律”沒有得到廣泛的傳播。
拉瓦錫用硫酸和石灰合成了石膏,當他加熱石膏時放出了水蒸氣。拉瓦錫用天平仔細稱量了不同溫度下石膏失去水蒸氣的質量。他的導師魯伊勒把失去水蒸氣稱為“結晶水”,從此就多了一個化學名詞——結晶水。這次意外的成功使拉瓦錫養成了經常使用天平的習慣。由此,他總結出質量守恒定律,并成為他進行實驗、思維和計算的基礎。為了表明守恒的思想,用等號而不用箭頭表示變化過程。如糖轉變為酒精的發酵過程表示為下面的等式:
葡萄糖=碳酸(CO2)+酒精
這正是現代化學方程式的雛形。為了進一步闡明這種表達方式的深刻含義,拉瓦錫又撰文寫到:“可以設想,參加發酵的物質和發酵后的生成物列成一個代數式,再假定方程式中的某一項是未知數,然后通過實驗,算出它們的值。這樣,就可以用計算來檢驗實驗,再用實驗來驗證計算。我就經常用這種方法修正實驗初步結果,使我能通過正確的途徑改進實驗,直到獲得成功。”
拉瓦錫對化學的第二大貢獻是系統地闡述了燃燒的氧化學說。
1772年秋天,拉瓦錫照習慣稱量了定量的白磷,使之燃燒,冷卻后又稱量灰燼(P2O5)的質量,發現質量竟然增加了!他又燃燒硫磺,同樣發現灰燼的質量大于硫磺的質量。他想這一定是什么氣體被白磷和硫磺吸收了。
于是他又改進實驗的方法:將白磷放入一個鐘罩,鐘罩里留有一部分空氣,鐘罩里的空氣用管子連接一個水銀柱(注:測定空氣的壓力)。加熱到40℃時白磷就迅速燃燒,水銀柱上升。拉瓦錫還發現“1盎司的白磷大約可得到2.7盎司的白色灰燼(P2O5)。增加的重量和所消耗的1/5容積的空氣重量基本接近。”
拉瓦錫的發現和當時的燃素學說是相悖的。燃素學說認為燃燒是分解過程,燃燒產物應該比可燃物質量輕。他把實驗結果寫成論文交給法國科學院。從此他做了很多實驗來證明燃素說的錯誤。在1773年2月,他在實驗記錄本上寫到:“我所做的實驗使物理和化學發生了根本的變化。”他將新化學命名為“反燃素化學”。
1775年,拉瓦錫對氧氣進行研究。他發現燃燒時增加的質量恰好是氧氣減少的質量。以前認為可燃物燃燒時吸收了一部分空氣,實際上是吸收了氧氣,與氧氣化合,這就是徹底推翻了燃素說的燃燒學說。
1777年,拉瓦錫批判燃素學說:“化學家從燃素說只能得出模糊的要素,它十分不確定,因此可以用來任意地解釋各種事物。有時這一要素是有重量的,有時又沒有重量;有時它是自由之火,有時又說它與土素相化合成火;有時說它能通過容器壁的微孔,有時又說它不能透過;它能同時用來’解釋堿性和非堿性、透明性和非透明性、有顏色和無色。它真是只變色蟲,每時每刻都在改變它的面貌。”
1777年9月5日,拉瓦錫向法國科學院提交了劃時代的《燃燒概論》,系統地闡述了燃燒的氧化學說,將燃素說倒立的化學正立過來。這本書后來被翻譯成多國語言,逐漸掃清了燃素說的影響。化學自此切斷與古代煉丹術的聯系,揭掉神秘和臆測的面紗,取而代之的是科學實驗和定量研究。化學由此也進入定量化學(即近代化學)時期。因此稱拉瓦錫是近代化學的奠基者,他當之無愧。
拉瓦錫對化學的第三大貢獻是否定了古希臘哲學家的四元素說和三要素說。建立在科學實驗基礎上的化學元素的概念:“如果元素表示構成物質的最簡單組分,那么目前我們可能難以判斷什么是元素;如果相反,我們把元素與目前化學分析最后達到的極限概念聯系起來,那么,我們現在用任何方法都不能再加以分解的一切物質,對我們來說,就算是元素了。”
在1789年出版的歷時四年寫就的《化學概要》里,拉瓦錫列出了第一張元素一覽表,元素被分為四大類:
1.簡單物質:光、熱、氧、氮、氫等物質元素。
2.簡單的非金屬物質:硫、磷、碳、鹽酸素、氟酸素、硼酸素等,其氧化物為酸。
3.簡單的金屬物質:銻、銀、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢、鋅等,被氧化后生成可以中和酸的鹽基。
4.簡單土質:石灰、鎂土、鋇土、鋁土、硅土等。
拉瓦錫具有非凡的科學洞察力和勇往直前的無畏精神。拉瓦錫畢生勤奮,每天六點起床,從六點到八點進行實驗研究,八點到下午七點從事火藥局長或法國科學院院士的工作,七點到晚上十點,又專心從事他的科學研究。星期天不休息,進行一整天的實驗工作。
拉瓦錫和妻子一生沒有孩子,但生活非常愉快。她幫助拉瓦錫實驗,經常陪伴在他左右。拉瓦錫的著作里的許多插圖都是他的妻子親手畫的。
1789年法國大革命爆發,拉瓦錫被誣陷與法國的敵人有來往,犯有叛國罪。于1794年5月8日處以絞刑。著名的法籍意大利數學家拉格朗日痛心地說:“他們可以一瞬間把他的頭割下,而他那樣的頭腦一百年也許長不出一個來。”