一、  近代化学的诞生

文 / 杨天林

本文选自作者的著作《化学与人类文明》（中国社会科学出版社出版）

整个18世纪，基础理论方面最重大的突破发生在化学领域，拉瓦锡是这一里程碑时期最杰出的一个，所有这些突破都是从对燃烧和气体问题的研究开始的。因此，我们稍稍回顾一下17世纪发生的一些事情。

1627年1月25日，罗伯特·波义尔（R . Boyle）出生在爱尔兰伍特福德的利斯莫尔城堡，贵族家庭的背景使他受到了良好的教育。8岁时，他进入英国的贵族学校伊顿公学，他也是一位神童，据说当时他就已经会希腊文和拉丁文了。

11岁时，他随同家庭教师周游欧洲，逐渐接触到伽利略和笛卡儿的著作。未成年时父亲已经去世，但给他留下了一份遗产。1654年，波义尔移居牛津，在那里结识了胡克(Robert Hooke，1635-1703年)并收其为助手，关于压缩空气的实验就是在这段时间做的。1668年，波义尔移居伦敦，在那里建立了一个私人实验室，从事化学研究，在这期间完成了许多化学实验和理论著作。1691年，波义尔在伦敦去世。

波义尔最重要的化学著作是1661年出版的《怀疑的化学家》，这本书的出版标志着近代化学的诞生，从那之后，炼金术从人们的视野里淡出。那个时代的其他化学工作者，虽然在物质分类和定量实验方面做了许多工作，但他们的工作依然是为了实用的目的，即注重于医药筛选和矿物应用。

从波义尔开始，化学作为一门理论科学，开始了它的伟大历程。它已经不是制造贵重金属或有用药物的经验技艺，而成为自然哲学的一个分支，在纯粹思维领域发挥自己的作用。这是波义尔对化学的重要贡献。

在对物质及其组成的认识方面，波义尔不同意亚里士多德的四元素说，也反对帕拉塞尔苏斯的三元素说。在他看来，万物由几种不多的元素组成的思想是不可靠的，这就好像读一本密码书，只认识里面的几个字母而进行破译是不可能的。

他认为，任何物质都不是真正的元素或要素，因为它们都处于化合状态。他给元素下的定义是：“所谓元素是某些原初的和单纯的物质，这些物质不是由任何其他物质组成，也不是相互组成，而是作为一种组分，化合形成其他物质，其他物质最终也分解成这些原初的和单纯的物质。”波义尔的元素概念在当时是最先进的。

在确立了元素概念后，波义尔接着说，化学家的任务不应该是思考自然界由多少种元素组成，而应通过实验考察自然界是如何被化合出来的。他自己就做了不少实验，证明丰富多彩的世界远远是四元素或三元素没法组成的。

传统炼金术认为，火是万能的化学分离工具，所有的元素都预先混合在物质之中，火可以将它们分离开来。波尔义说，自然界的物质由元素化合而成，不可能进行简单的分离。他认为，火可以分离许多混和物，但不能分离所有混和物，玻璃就不能用火来分解，虽然它由盐和土组成。有些经火分离出来的物质也不一定是元素，而是另一种化合物。火不能分解的物质可以通过别的方式加以分解。

波义尔还研究了燃烧问题，这要得益于胡克的帮助。正是在胡克的帮助下，他造出了抽气机，这使得他有可能在真空中做燃烧实验。在发表于1673年的“关于火焰与空气的关系的新实验”一文中，波义尔叙述了在真空中燃烧硫磺的过程。他注意到，在没有空气的情况下，带有硫磺的纸卷只冒烟不着火。而一放进空气，纸卷马上发出蓝色的火焰。这个实验使他意识到空气对于燃烧的必要性。

另一个实验使得他接近于发现氧，试验在一个未完全抽空的容器里进行，他发现，放在容器里的灯不久就熄灭了，但灯里的油仍然十分足够。这表明，只有某一部分空气才是燃烧所必需的。波义尔还认识到，像物质燃烧一样，动物的生命也依靠空气中的某一部分来维持。但他没有想到，维持燃烧的那一部分空气恰恰就是维持动物生命的那一部分空气。

1664年，胡克用压缩空气做实验，研究表明，可燃物或者动物在高压空气中持续燃烧或持续存活的时间比在普通空气中更长，这就意味着维持燃烧和维持动物生命所需要的是同一部分空气。胡克把这部分空气叫做“亚硝气”。这就是我们今天所熟悉的氧气。对氧的认识标志着化学发展的水平，直到拉瓦锡出现，化学才迎来了它的里程碑时期。