金屬煅燒實(shí)驗(yàn)的三種歷史解釋

袁振東 劉立新 杜衛(wèi)民

摘要： 分析19世紀(jì)以前的化學(xué)史可知，關(guān)于金屬煅燒實(shí)驗(yàn)的解釋先后出現(xiàn)了三種范式： 波義耳的微粒學(xué)說(shuō)、斯塔爾的燃素學(xué)說(shuō)和拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)。這三種范式之間更替的歷史是化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)史，也是化學(xué)思想的革命史。

關(guān)鍵詞： 金屬煅燒實(shí)驗(yàn); 波義耳的微粒學(xué)說(shuō); 斯塔爾的燃素學(xué)說(shuō); 拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)

文章編號(hào)： 10056629（2019）1009305 ? ? ?中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

一些金屬的天然存在以及早期冶金技術(shù)的發(fā)展，使人們很早就認(rèn)識(shí)了金、銀、銅、鐵、汞等金屬。與冶金技術(shù)及生活相關(guān)的“火”是人類(lèi)較早認(rèn)識(shí)的燃燒現(xiàn)象。自古以來(lái)人們就一直探索燃燒的本質(zhì)。金屬的煅燒實(shí)驗(yàn)自然成為早期化學(xué)家重要的研究活動(dòng)。英國(guó)化學(xué)史家柏廷頓（James Riddick Partington， 1886～1965）認(rèn)為“燃燒與金屬的焙燒這兩類(lèi)化學(xué)變化，因?yàn)樗鼈儽黄叫械匮芯浚揖哂邢嗤钠鹨颍瑸榱朔奖悖梢苑旁谝黄鹈枋觥盵1]。從科學(xué)方法角度看，金屬的煅燒、焙燒、灼燒、加熱等是有所不同的過(guò)程，但在史料中大都沒(méi)有清楚的界定，且這里主要關(guān)注實(shí)驗(yàn)中金屬與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的歷史解讀，因此文中將之統(tǒng)稱(chēng)為煅燒。

面對(duì)相同的金屬煅燒現(xiàn)象，不同時(shí)代的化學(xué)家有不同的解釋或說(shuō)明，于是形成了不同的假說(shuō)。當(dāng)這些模型化的假說(shuō)成為“科學(xué)共同體共同接受的實(shí)際科學(xué)研究范例”時(shí)，按照美國(guó)科學(xué)哲學(xué)家和科學(xué)史學(xué)家托馬斯·庫(kù)恩（Thomas S. Kuhn， 1922～1996）的觀點(diǎn)，科學(xué)研究的“范式”（paradigms）就形成了，這些范例包括定律、理論、應(yīng)用及儀器的設(shè)計(jì)、制作、操作等要素[2]。

關(guān)于金屬煅燒現(xiàn)象的解釋?zhuān)谝延谢瘜W(xué)史論著中均有不同程度的涉及，但迄今未見(jiàn)專(zhuān)題研究。本文擬按照時(shí)間順序?qū)瘜W(xué)史上關(guān)于金屬煅燒實(shí)驗(yàn)的解釋進(jìn)行深入考證，以期梳理史料，分析相關(guān)的化學(xué)思想變化及科學(xué)方法的發(fā)展，并為廣大化學(xué)教師提供課程資源。

1 波義耳的微粒說(shuō)解釋

英國(guó)科學(xué)家羅伯特·波義耳（Robert Boyle， 1627～1691）出身于愛(ài)爾蘭貴族，父親是伯爵，自幼受到良好的教育。年輕時(shí)受到宗教的感化，他爭(zhēng)取利用科學(xué)來(lái)揭示神的啟示。雖然家里經(jīng)濟(jì)富裕，但他并不追求享樂(lè)，而是把精力和錢(qián)財(cái)貢獻(xiàn)于科學(xué)。

波義耳對(duì)金屬煅燒現(xiàn)象的解釋基于他關(guān)于物質(zhì)構(gòu)成的微粒學(xué)說(shuō)和嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)方法。

在波義耳生活的17世紀(jì)，關(guān)于構(gòu)成物質(zhì)的本原，廣為傳播的元素論有古希臘哲學(xué)家亞里士多德（Aristotle，前384～322）的四元素論（水、火、氣、土）和瑞士煉金術(shù)士、醫(yī)師帕拉塞爾蘇斯（Paracelsus， 1493～1541）的三元素論（硫、汞、鹽）。

1645年，波義耳在其父親逝世一周年紀(jì)念會(huì)上，與來(lái)訪的法國(guó)學(xué)者勒內(nèi)·笛卡爾（Rene Descartes， 1569～1650）討論了關(guān)于物質(zhì)世界的學(xué)說(shuō)。波義耳堅(jiān)持德謨克里特（Demokritu from Abdera，約公元前460～公元前370）的原子論。笛卡爾辯駁說(shuō)：“您總該承認(rèn)目前亞里士多德的學(xué)說(shuō)占著優(yōu)勢(shì)。他的四元素和煉金術(shù)士的三元素，是大家公認(rèn)的。”然而，波義耳對(duì)上述兩種觀點(diǎn)持懷疑態(tài)度： 一切物體都僅有四種元素組成嗎？煉金術(shù)士為什么不能找到點(diǎn)金石并用它把所有的金屬都點(diǎn)成金子？作為皇家學(xué)會(huì)的創(chuàng)始人之一，他謹(jǐn)記印在會(huì)徽上的箴言——“勿信空言”，認(rèn)為“空談無(wú)濟(jì)于事，實(shí)驗(yàn)決定一切”[3]。

古代元素論與原子論在本體論意義上的重要區(qū)別在于： 元素論是宇宙充滿(mǎn)論，不承認(rèn)虛空;而原子論承認(rèn)虛空存在[4]。

波義耳相信原子學(xué)說(shuō)。他還認(rèn)為化合作用是在基本粒子之間發(fā)生的。他認(rèn)為： 存在這樣的粒子團(tuán)，其中粒子并不是非常緊密地附著在一起，但這些粒子可以在另一種粒子中相遇，同其中一些微粒結(jié)合，比這些粒子彼此之間的結(jié)合更為緊密[5]。

波義耳用以批判當(dāng)時(shí)的元素論的武器，就是他從實(shí)驗(yàn)中觀察和推論出來(lái)的微粒學(xué)說(shuō)。他注意到氣體具有彈性，可以被壓縮;液體蒸發(fā)和固體升華后，蒸氣可彌漫整個(gè)空間;大塊的鹽溶解在水中以后可以透過(guò)濾布上的微細(xì)小孔。波義耳受到了這些自然現(xiàn)象的啟發(fā)，提出了物質(zhì)的微粒學(xué)說(shuō)[6]。基本內(nèi)容如下：

（1） 物體的基本組分只有一種，即“同質(zhì)粒子”（particle），這與煉金術(shù)“萬(wàn)物同根生”思想相合;這些粒子由上帝制造，它們有大小、形狀，并且上帝已經(jīng)將它們置于運(yùn)動(dòng)之中（運(yùn)動(dòng)與活性只能來(lái)自上帝）。

（2） 最小的同質(zhì)粒子逐級(jí)凝結(jié)成各級(jí)微粒（corpuscle， cluster）直至最大的微粒，最大的微粒組成物體。

（3） 最大的微粒的組成決定著物體的化學(xué)性質(zhì)，它們?cè)诨瘜W(xué)過(guò)程中保持穩(wěn)定。

（4） 真正的煉金操作可以摧毀一切微粒的結(jié)構(gòu)，還原出原始粒子，再播入各種物體“種子”，讓原始粒子重新凝結(jié)，可實(shí)現(xiàn)任何嬗變。

在波義耳微粒哲學(xué)中，煉金術(shù)思想與機(jī)械論思想是合二為一的。這樣一種構(gòu)想具有鮮明的煉金術(shù)目的，但其解釋過(guò)程卻基本合乎機(jī)械論的要求[7]。

波義耳認(rèn)為火是由火微粒構(gòu)成的，并據(jù)此對(duì)燃燒和金屬的煅燒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。在實(shí)驗(yàn)研究中，把天平應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)中，盡管不太精確（精度1～0.5哩，也就是60～30毫克）。他研究了稱(chēng)量的方法[8]。

1661年，波義耳在《懷疑的化學(xué)家》中指出： 火的微粒可以穿透玻璃器皿壁與瓶中的金屬相結(jié)合而生成新物質(zhì)。

1673年，波義耳用密閉的曲頸甑對(duì)金屬煅燒的增重問(wèn)題進(jìn)行了定量的實(shí)驗(yàn)研究。他把銅、鐵、錫、銀等金屬放在骨灰坩堝中，以烈火煅燒，發(fā)現(xiàn)： 480格令（grain， 1格令=64.8毫克）銅加重30～49格令;480格令錫加重60格令;240格令鐵加重66格令;212格令銀加重2格令。

為了避免爐火中的什么東西落進(jìn)了敞口的坩堝中引起增重，波義耳又在密閉的曲頸甑中加熱金屬，結(jié)果仍然增重了。

波義耳最終將金屬煅燒增重的原因解釋為火微粒與金屬結(jié)合，并于1674年發(fā)表題為“固定火焰并使之可稱(chēng)量的新實(shí)驗(yàn)”的論文，提出以下公式： 金屬+火微粒=金屬煅灰[9]。

事實(shí)上，16世紀(jì)的煉金家就已經(jīng)注意到金屬在敞口的坩堝中加熱生成的燒渣（拉丁文calx）要比金屬還重。通常的解釋為： 某種“靈魂”從金屬中跑掉;或者物質(zhì)變得更加密集;或者從火中吸收進(jìn)來(lái)某種酸;或者火具有重量，被金屬吸收以后就形成燒渣[10]。相比之下，波義耳對(duì)金屬煅燒現(xiàn)象的微粒說(shuō)解釋拋棄了煉金家的主觀臆測(cè)，保留并發(fā)展了其“火具有重量”的觀點(diǎn)。

從科學(xué)哲學(xué)的角度看，觀察是受意識(shí)支配的。波義耳堅(jiān)信火微粒的存在，且當(dāng)時(shí)的化學(xué)界普遍認(rèn)為氣體不參加化學(xué)反應(yīng)。這就導(dǎo)致波義耳能“觀察到火微粒與金屬反應(yīng)”的現(xiàn)象卻觀察不到金屬與空氣的反應(yīng)。

波義耳在嚴(yán)密的定量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上推翻了過(guò)去的四元素說(shuō)和三元素說(shuō)，發(fā)展了古代原子論，提出了微粒學(xué)說(shuō)。這是化學(xué)思想從元素觀到微粒觀的一次范式更替，是化學(xué)思想的一次革命性發(fā)展。然而，盡管三元素論與四元素論受到波義耳的批判，但二者能舉出像硫磺、水等具體物質(zhì)的名稱(chēng)，這是微粒學(xué)說(shuō)所不及的，所以一直到波義耳以后仍為化學(xué)界廣泛采用。例如，波義耳同時(shí)代的法國(guó)化學(xué)家勒梅里（Lemery， N.， 1645～1715）在三元素之外加了水和土，提出了五元素論[11]。

2 施塔爾的燃素說(shuō)解釋

喬治·恩斯特·施塔爾（Georg Ernst Stahl， 1660～1734）生于德國(guó)巴伐利亞州安斯巴赫（Ansbach），在耶那（ Jena）大學(xué)學(xué)醫(yī)，后講授化學(xué)，1687年成為薩克斯魏瑪公爵的醫(yī)生。1694年擔(dān)任哈雷（Halle）新建的大學(xué)的醫(yī)生和化學(xué)教授，但1716年他離職去做柏林的普魯士王的御醫(yī)，1734年卒于柏林。

施塔爾對(duì)燃燒的研究與波義耳的研究有一定的淵源關(guān)系，因?yàn)樗睦蠋熦愋獱枺↗ohannJoachim Becher， 1635～1682）曾與波義耳一起研究火，他自己的微粒觀也與波義耳的微粒學(xué)說(shuō)相似。

大約1645年，波義耳與一群對(duì)新科學(xué)感興趣的人一起成立了名為無(wú)形學(xué)院（The invisible college）的實(shí)驗(yàn)小組，宗旨是研究新興科學(xué)中的各種問(wèn)題。無(wú)形學(xué)院為隨后的皇家學(xué)會(huì)（Royal Society）的成立（1660年）奠定了基礎(chǔ)。波義耳被一致選舉為學(xué)會(huì)委員會(huì)委員，并于1680年被聘為會(huì)長(zhǎng)。波義耳擁有條件良好的實(shí)驗(yàn)室。曾先后擔(dān)任過(guò)皇家學(xué)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)的亨利·奧爾登伯格（Henry Oldenberg， 1619～1677）和羅伯特·胡克（Robert Hooke， 1635～1703）都是他的助手。值得注意的是，當(dāng)時(shí)在波義耳實(shí)驗(yàn)室里工作的還有德國(guó)青年化學(xué)家約翰·貝歇爾。他們?cè)谝黄鹧芯咳紵F(xiàn)象。波義耳當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了焰色反應(yīng)： 把不同的物質(zhì)放在火焰上，火焰就會(huì)現(xiàn)出不同的顏色，例如銅的化合物能使火焰變綠。這一發(fā)現(xiàn)有助于辨認(rèn)物質(zhì)。貝歇爾對(duì)此很有興趣，他進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)以確定每一種元素特有的顏色。貝歇爾回到德國(guó)以后，于1667年出版了《土質(zhì)物理學(xué)》（Physicae Subterrabeae）一書(shū)，發(fā)展了波義耳的學(xué)說(shuō)[12]。

關(guān)于物質(zhì)的構(gòu)成，貝歇尓在書(shū)中提出“空氣、水和土質(zhì)”是初始元素。土質(zhì)分為三類(lèi)： 一種叫石土（terra lapidea），存在于一切物體中，是玻璃狀的，有固定性和可溶性，使物體具有一定的形狀;一種叫汞土（terra mercurialis），是流動(dòng)性的和揮發(fā)性的;第三種叫油土（terra pinguis），是可燃的，一切可燃的物體都含有油土。物體燃燒時(shí)，其中的油土便釋放出來(lái)（被燒掉了），剩下的是汞土和石土。貝歇尓的說(shuō)法像是帕拉塞爾蘇斯“硫、汞、鹽”三要素說(shuō)的翻版。

1703年，貝歇爾的學(xué)生，哈雷大學(xué)教授施塔尓重印了貝歇尓的著述，并寫(xiě)了一篇很長(zhǎng)的評(píng)注。隨后，他在講課及教科書(shū)《化學(xué)基礎(chǔ)》（Fundamenta Chymia）（1723年）中傳播并修正過(guò)貝歇尓的觀點(diǎn)。他把貝歇爾的“油狀土”改名為“燃素”（他寫(xiě)成希臘文фλογιστo？ν，意即“燃燒”或“易燃”），從而形成了一個(gè)解釋燃燒現(xiàn)象甚至整個(gè)化學(xué)的完整、系統(tǒng)的燃素學(xué)說(shuō)。施塔尓認(rèn)為，燃素是“火質(zhì)和火素而非火本身”，包含在所有可燃物中。物質(zhì)燃燒時(shí)，它從燃燒的物體中快速逸出，與空氣結(jié)合，從而發(fā)光發(fā)熱，這就是火。

斯塔爾非常重視金屬，他研究燃素比貝歇爾研究油狀土更熱心。按照燃素學(xué)說(shuō)，能燒成燒渣的金屬里面也含有燃素;一切化學(xué)變化，甚至物質(zhì)的顏色、氣味的改變都可以歸結(jié)為物體釋放燃素或吸收燃素的過(guò)程。金屬的煅燒可用如下公式解釋?zhuān)?金屬-燃素=金屬煅灰。

例如，煅燒鋅和鉛，燃素逸出，生成了白色的鋅灰和紅色的鉛灰;將鋅灰和鉛灰與木炭一起煅燒時(shí)，前者從木炭中吸收了燃素，金屬便重生出來(lái)。

燃素學(xué)說(shuō)很快得到許多化學(xué)家的支持和采納。從18世紀(jì)初到該世紀(jì)末流行了近一個(gè)世紀(jì)，在化學(xué)史上被稱(chēng)為燃素說(shuō)時(shí)期[13]。在這個(gè)時(shí)期，氣體化學(xué)取得很大進(jìn)展，先后發(fā)現(xiàn)了二氧化碳、氫氣、氮?dú)狻⒙葰獾取?/p>

斯塔爾承認(rèn)原子的存在，但他認(rèn)為原子不但具有機(jī)械性能，而且還有某些本來(lái)就有的特性。元素物質(zhì)的微粒靠一種牛頓引力互相吸引，由此生成當(dāng)時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為“結(jié)合物”的各種化合物。這類(lèi)簡(jiǎn)單結(jié)合物為數(shù)不多，黃金白銀就是典型的例子，結(jié)合物能構(gòu)成更復(fù)雜的化合物，化合物的微粒仍然小得無(wú)法看到，化合物又可構(gòu)成聚集體，聚集體的微粒就要大得多了，完全可以用肉眼看到[14]。

施塔爾對(duì)金屬煅燒的燃素說(shuō)解釋源于當(dāng)時(shí)化學(xué)家的直覺(jué)： 金屬煅燒時(shí)有某種易燃的元素逃逸了。雖然，與此同時(shí)冶金化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與上述現(xiàn)象相反的事實(shí)，即金屬在加熱時(shí)變成了較重的粉末——金屬灰。但他們只埋首于實(shí)際工作，對(duì)這樣的理論問(wèn)題不感興趣，也不研究[15]。

從科學(xué)哲學(xué)的角度看，化學(xué)反應(yīng)中燃素的得失可解釋為“有某種東西從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種物質(zhì)中去”。其實(shí)，正是這種轉(zhuǎn)移概念才使燃素說(shuō)大有用處，才能用它來(lái)解釋大量現(xiàn)象。因此它是化學(xué)領(lǐng)域中第一個(gè)把化學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)一起來(lái)的偉大原理[16]。

然而，施塔爾對(duì)金屬煅燒過(guò)程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移與波義耳的看法是完全不同的。波義耳認(rèn)為是金屬與外界的火微粒結(jié)合了，而施塔爾卻認(rèn)為是金屬內(nèi)部的燃素逸出了。因此，從波義耳的微粒學(xué)說(shuō)到施塔爾的燃素學(xué)說(shuō)的發(fā)展不是范式的演進(jìn)，而是舊范式被新范式取代的過(guò)程，是化學(xué)思想的革命過(guò)程。

3 拉瓦錫的氧化說(shuō)解釋

安托萬(wàn)·洛郎·拉瓦錫（Antoine Laurent Lavoisie， 1743～1794）生于巴黎一個(gè)富有律師家庭。他在麥哲林學(xué)院（Collège Mazarin）受教育，學(xué)過(guò)化學(xué)、天文學(xué)、植物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等科學(xué)課程。在該校學(xué)習(xí)的都是貴族、大資產(chǎn)階級(jí)代表人物和顯赫的國(guó)家官員的子女。指導(dǎo)他學(xué)習(xí)化學(xué)的是化學(xué)家盧埃尓（GuillaumeFranois Rouelle， 1703～1770）。1768年，他成為科學(xué)院院士。1780年擔(dān)任征稅官，并因此于1794年被判叛國(guó)罪送上斷頭臺(tái)。

拉瓦錫熱愛(ài)化學(xué)研究，并對(duì)金屬煅燒實(shí)驗(yàn)情有獨(dú)鐘。18世紀(jì)化學(xué)家在燃素學(xué)說(shuō)指引下關(guān)于氣體化學(xué)的研究成果使拉瓦錫認(rèn)識(shí)到氣體能夠化合，又能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)從化合物中釋放出來(lái)。這使拉瓦錫在化學(xué)思想上比波義耳前進(jìn)了一大步。于是，他在開(kāi)始工作的最初階段已經(jīng)認(rèn)識(shí)到金屬煅燒實(shí)驗(yàn)中，金屬也和空氣發(fā)生化合作用[17]。

1774年，拉瓦錫送給科學(xué)院一篇論文“關(guān)于在密閉容器內(nèi)金屬灰化的報(bào)告”。其中他描述在密封的曲頸甑中，煅燒錫和鉛的實(shí)驗(yàn)。他發(fā)現(xiàn)重量沒(méi)有變化，從而推翻了波義耳的關(guān)于可稱(chēng)量的火微粒的固定的學(xué)說(shuō)。打開(kāi)曲頸甑的口，就進(jìn)來(lái)一些空氣，于是重量稍有增加，他推想所增加的重量等于與金屬化合的空氣的重量[18]。

這些定量實(shí)驗(yàn)的事實(shí)讓拉瓦錫開(kāi)始懷疑燃素學(xué)說(shuō)。1774年9月30日，瑞典化學(xué)家舍勒（Carl Wilhelm Scheele， 1742～1786）寄信給拉瓦錫，說(shuō)明他制取了“火空氣”（fire sir）;1774年10月，在與英國(guó)科學(xué)家普利斯特里（Joseph Pristley， 1733～1804）的會(huì)晤中，拉瓦錫得知用加熱汞灰（HgO）能得到“失燃素空氣”（dephlogisticated air）。在這些啟發(fā)下，拉瓦錫經(jīng)過(guò)深入研究發(fā)現(xiàn)了氧氣（principe oxygine），并提出了燃燒的氧化學(xué)說(shuō)。所謂的“火空氣”和“失燃素空氣”都是氧氣。

按照拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)，燃燒就是由可燃物體引起氧氣的分解，形成這種氣體的基的氧被燃燒物體吸收并與之化合，同時(shí)游離出熱素和光。因此，每一種燃燒必定都意味著氧化;相反，并非每一種氧化必定都意味著伴隨燃燒，因?yàn)閲?yán)格地說(shuō)來(lái)，所謂的燃燒沒(méi)有熱素和光的離析就不能發(fā)生[19]。

那么，拉瓦錫如何使用氧化學(xué)說(shuō)解釋金屬煅燒現(xiàn)象呢？如果類(lèi)比斯塔爾“金屬失去燃素”的簡(jiǎn)單模式，氧化學(xué)說(shuō)的解釋就是“金屬得到氧”。但拉瓦錫對(duì)此有深入的理論研究。由于那時(shí)還沒(méi)有化學(xué)鍵理論，拉瓦錫只能借助當(dāng)時(shí)流行的化學(xué)親和力學(xué)說(shuō)。此外，拉瓦錫當(dāng)時(shí)仍然像他以前的化學(xué)家一樣相信熱是物質(zhì)，熱素是一種元素。現(xiàn)在看來(lái)這是他理論中的不足之處。

按照拉瓦錫在《化學(xué)基礎(chǔ)論》（Traité élémentair de Chémie， 1789）中的說(shuō)法，氧在一定程度上所具有的對(duì)加熱了的金屬的親和力比對(duì)熱素的親和力強(qiáng)，由于這個(gè)緣故，除金、銀、鉑之外的所有金屬，都具有通過(guò)吸收與熱素化合了的氧氣的基，而分解氧氣的性質(zhì)。這些操作中熱的用處就是讓金屬粒子彼此分離，并削弱其內(nèi)聚吸引或聚集吸引，或者換個(gè)說(shuō)法削弱它們彼此的吸引。

金屬物質(zhì)的絕對(duì)重量與它們吸收的氧的量成比例地增加;同時(shí)，它們失去光澤，變成土狀粉末物質(zhì)。這種狀態(tài)的金屬必然不會(huì)被看成是完全被氧飽和了的，因?yàn)樗鼈儗?duì)這種元素的作用被它與熱素之間的親和力所抵消。因此，在金屬鍛燒時(shí)，氧受到兩種獨(dú)立和相反的力的作用，即它對(duì)熱素的吸引力和金屬所施的力，由于后一種力超過(guò)了前一種力，一般來(lái)說(shuō)前一種力無(wú)足輕重，所以氧與后者結(jié)合。

關(guān)于金屬煅燒產(chǎn)物的名稱(chēng)，老的化學(xué)家們使用金屬灰渣（calx）這一表達(dá)方式。為了規(guī)范化學(xué)命名，拉瓦錫和戴莫威（Guyton de Morveau， 1737～1816）等法國(guó)化學(xué)家研究制定了《化學(xué)命名法》（Méthode de nomenclature chimique），于1787年在巴黎出版。書(shū)中建議： 每一種物質(zhì)必須有一個(gè)固定名稱(chēng)。化合物的命名應(yīng)盡可能反映出它的組成成分。今天在化學(xué)課本中使用的各種酸、堿、鹽的名稱(chēng)，都是遵循拉瓦錫等人的命名法則的。據(jù)此，拉瓦錫用希臘語(yǔ)的詞οζυs，即氧化物，這一術(shù)語(yǔ)來(lái)代替金屬灰渣。

關(guān)于“金屬氧化物都具有獨(dú)特而持久的顏色”，拉瓦錫認(rèn)為，這些顏色不僅因?yàn)榻饘俜N類(lèi)而別，而且依同種金屬的不同氧化度而異。因此，還必須給每個(gè)化合物增加兩個(gè)性質(zhì)形容詞。一個(gè)表示被氧化的（oxydated）金屬，而另一個(gè)則表示該氧化物的獨(dú)特顏色。這樣，我們就有黑色氧化鐵、紅色氧化鐵以及黃色氧化鐵;這些措詞分別與瑪爾斯黑劑、鐵丹、鐵銹或赭石這些老的無(wú)意義的術(shù)語(yǔ)相對(duì)應(yīng)。同樣，我們有灰色、黃色和紅色氧化鉛，它們與鉛灰、黃丹（massicot）及紅丹（minium）這些同樣錯(cuò)誤或無(wú)意義的術(shù)語(yǔ)相吻合[20]。

人們往往強(qiáng)調(diào)他沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)什么新化合物或新反應(yīng)。他的杰出天才主要表現(xiàn)在他能看到舊理論的主要弱點(diǎn)，并能把有用的事實(shí)和更正確、更全面的新理論結(jié)合起來(lái)[21]。

總之，拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)與施塔爾的燃素學(xué)說(shuō)對(duì)金屬煅燒實(shí)驗(yàn)做出的解釋和現(xiàn)代的解釋完全相反。凡拉瓦錫認(rèn)為與氧這種物質(zhì)結(jié)合的反應(yīng)，斯塔爾都認(rèn)為是燃素這種物質(zhì)被分離出來(lái)。不過(guò)，從科學(xué)哲學(xué)的角度看，在這兩種解釋中，有某種東西從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種物質(zhì)中去的想法倒是完全一致的。拉瓦錫發(fā)現(xiàn)氧氣、提出了符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的燃燒理論，由此終結(jié)了燃素理論，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)史上重要的范式轉(zhuǎn)換，促進(jìn)了近代化學(xué)的發(fā)展。因此，這次范式轉(zhuǎn)換成為化學(xué)史上重要的化學(xué)革命。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述以金屬煅燒實(shí)驗(yàn)的理論解釋為線(xiàn)索的考證分析可知，從波義耳的微粒學(xué)說(shuō)到斯塔爾的燃素學(xué)說(shuō)，再到拉瓦錫的氧化學(xué)說(shuō)，這三種歷史解釋反映了前人對(duì)原子的認(rèn)識(shí)由虛向?qū)嵉陌l(fā)展過(guò)程。這三種范式的更替的歷史不僅是元素（氫、氮、氧等）的發(fā)現(xiàn)史，也是化學(xué)思想的革命史。

波義耳懷疑舊的元素說(shuō)，并利用實(shí)驗(yàn)科學(xué)的方法將之搗毀，建立了微粒學(xué)說(shuō)。然而，由于受當(dāng)時(shí)化學(xué)思想基礎(chǔ)的限制，他沒(méi)能認(rèn)識(shí)到氣體可參加化學(xué)反應(yīng)，致使其在觀察金屬煅燒實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)能注意空氣的作用。斯塔爾在直覺(jué)指引下繼承并發(fā)展了貝歇爾的觀點(diǎn)，提出了統(tǒng)領(lǐng)化學(xué)領(lǐng)域近一個(gè)世紀(jì)的燃素學(xué)說(shuō)，并促進(jìn)了氣體化學(xué)的發(fā)展。然而，他在研究方法上不能對(duì)金屬煅燒增重的定量結(jié)果做出令人滿(mǎn)意的解釋。拉瓦錫基于當(dāng)時(shí)氣體化學(xué)的研究結(jié)果，在舍勒和普利斯特里等人的實(shí)驗(yàn)方法的啟發(fā)下，深入研究，發(fā)現(xiàn)了氧氣，弄清了空氣的組成，推翻了波義耳和斯塔爾的假說(shuō)，提出了氧化學(xué)說(shuō)，推動(dòng)了化學(xué)思想的革命，使化學(xué)步入近代科學(xué)領(lǐng)域。

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