鬼火白磷发现有人认为是化学的开端
相比拥有上千年历史的数学、物理学和天文学，化学的历史非常短暂。不过它源于另一种历史非常悠久的知识体系－－炼金术。炼金术你肯定并不陌生，在中国的一些影视剧中，我们经常可以看到古代的许多道士，甚至是皇帝，都热衷于炼制一些能使人长生不老的“仙丹”。从今天的视角来看，我们当然觉得他们的行为是愚昧荒谬的。那么，并没有什么科学依据的“炼金术”，为什么能发展成近代科学中一门重要的学科呢？从炼金术到化学，这不仅仅是一个名字的改变，而是化学研究的方法彻底变革了。在这个过程中，有三个人物做出了很大的贡献。
01
布兰德发现磷
首先是布兰德对磷元素的发现。1669年，德国汉堡有一个叫布兰德的炼金术士和军官，想从各种物质中提取黄金。他相信各种金属之间可以互相生成和转化。由于黄金是黄色的，他就猜想同样是黄色的人体尿液中会不会也含有黄金。这个想法在今天听起来有些匪夷所思，但是布兰德真的展开了他的实验。
布兰德利用他当过军官的便利，从部队里收集了1500多加仑（大约6000-7000升）的尿液，然后煮沸。可以想象实验室里充斥着多么难闻的气味。最终，布兰德没有得到想要的黄金，却在残留的液体中发现了一种像白蜡一样从未见过的物质。
这种物质很容易燃烧，甚至会自己燃烧。更加神奇的是，它燃烧的火焰并不热，在黑暗处还会发出绿色的冷光。这一发现让布兰德兴奋不已，不过这时他并不知道他所发现的新物质是自然界中的磷。
其实在自然界中，磷的含量并不低，但是因为磷容易自燃，在自然界中不会以单质的形式存在。它是人们通过实验发现的第一种非天然单质物质。有一部分历史学家就把磷的发现作为化学学科的开端。
虽然布兰德提炼磷的过程让操作者有些难以忍受，但是这个过程本身却是可以被重复的。布兰德记录了详细的流程，别人按照这个流程也能提炼出磷。
不过，布兰德一直想靠炼金术挣钱。为了发财，他一直没有公开配方和磷的提炼方法。但他实在不是一个精明的商人，因此几度破产。最后，还是只好把制作白磷的秘方卖出去了。
这些购买秘方的人并没有把提炼白磷当作科学来研究，而是把它当成一个魔术，在欧洲的宫廷中表演挣钱。
后来，英国科学家罗伯特·波义耳从这些表演者手中得到了一些白磷，并且在不知道秘方的情况下自己独立想出了制作白磷的方法，并写了一本化学书。这本书让后来想通过实验提炼白磷的人有了参考。
磷容易自燃，在自然界中不会以单质的形式存在。它是人们通过实验发现的第一种非天然单质物质。
磷的发现有两个重大意义。首先这是人类第一次通过化学反应在实验室里提炼出一种元素的单质；其次，提炼磷的流程是可以被记录和重复的，这是炼金术成为化学的前提条件。
02
伯特格尔瓷器
对化学学科的确立起到关键性作用的第二位人物，也是德国的一名炼金术士——伯特格尔。他开创了欧洲的烧制瓷器的技术。这里提醒你注意，制瓷技术自从被中国发明之后，就一直掌握在中国人手里。中国的瓷器在欧洲一直是畅销品，但是在伯特格尔在欧洲发明瓷器之前，欧洲人是自己造不出来的。
伯特格尔经过了三万多次实验，尝试了瓷土中各种成分的配比，以及不同的烧制条件，最终制作出了一种精美的瓷器，这就是今天国际上知名的迈森瓷器。关于伯特格尔发明瓷器的动机和过程，这里就不赘述了。我们主要来讲一讲这项发明对化学的意义。
伯特格尔经过了三万多次实验，最终制作出了一种精美的瓷器——迈森瓷器。
伯特格尔在研究瓷器的过程中采用了科学的方法。他不仅对自己做过的实验留下了详细的实验记录，而且还在实验中使用了量杯、天平、比重计等各种简单的测量工具，让实验的数据更加精确。实验之后，他还会对实验结果进行定量分析。有了这些定量的记录和分析，后人便可以准确重复前人的实验过程。
伯特格尔当年的实验记录都保留在德雷斯顿的档案馆里，他不仅记录了成功的经验，而且记录了失败的教训，这让后人可以直接在前人实验的基础上发展科学，获得累加性的进步。对比之下，早期文明的很多发明缺乏完整的记录，因此免不了“发明、失传、再发明、再失传”的轮回，这就大大减慢了科学发展的速度。
03
化学之父安托万· 拉瓦锡
当然，从炼金术到化学的转变是一个漫长的过程。在这个过程中，起了最大作用的，就是化学学科的奠基人——著名科学家安托万· 拉瓦锡。他在化学界的地位就相当于牛顿在物理学界的地位。
和之前的炼金术士做实验是为了发财不同，拉瓦锡并不缺钱，他做化学实验只是为了探索自然的奥秘。拉瓦锡对化学做出了很多贡献，比如，他发现了空气中的氧气，并且提出了氧气助燃的学说；他证实并确立了质量守恒定律，制定了化学物质的命名法等等。
化学之父安托万· 拉瓦锡奖
这里面任何一项成就都足以让人名垂青史，这里我重点为你介绍一下拉瓦锡对氧气的发现。
在拉瓦锡之前，学术界普遍认为一些物质能够燃烧，是因为其中具有所谓的“ 燃素”。燃烧的过程就是物质释放燃素的过程。但是这种说法无法解释很多现象，比如给炉子鼓风，火就能烧得更旺；把油灯的罩子盖严火苗就会灭。
当时的人们还没有形成氧气这个概念。1774年，英国科学家普利斯特里在加热氧化汞时，得到了一种气体，这种气体不仅能使火焰燃烧得更明亮，还能帮助呼吸。这种气体其实就是氧气。遗憾的是，燃素学说在普利斯特里的脑子里根深蒂固，因此他最终只是在化学的大门外徘徊，没有迈进去。后来普利斯特里到了法国，向拉瓦锡介绍了自己的实验，后者重复了他的实验，得到了相同的结果。
但是拉瓦锡并不相信传统的“燃素说”。他通过定量分析和逻辑推理发现了“燃素说”的逻辑破绽：如果燃烧是因为物质中的燃素造成的，那么燃烧之后，灰烬的质量应该比原来物质的质量要小。而事实上，燃烧的生成物质量却增加了，这说明一定有新的东西加入到了燃烧的产物中。
拉瓦锡在实验中有一个信条：“必须用天平进行准确测定来确定真理。”正是依靠严格测量反应物前后的质量，他才确认了在燃烧的过程中，空气中有一种气体加入了进来，而不是所谓的燃素分解掉了。
1777年，拉瓦锡正式确认了空气中的这种气体，给它起名为氧气。随后拉瓦锡向巴黎科学院提交了一篇报告《燃烧概论》，用氧化说阐明了燃烧的原理。他在报告里阐述了氧气的作用，也就是首先必须有氧气参与，物质才会燃烧。拉瓦锡还指出，空气中除了氧气之外，一定还有其他气体，因为燃烧时空气中的气体没有用光。氧化说合理地解释了燃烧生成物质量增加的原因，增加部分的就是它所吸收的氧气的质量。在研究燃烧的过程中，拉瓦锡确定了精确的定量实验和分析在自然科学研究上的重要性。
氧化说合理地解释了燃烧生成物质量增加的原因，增加部分的就是它所吸收的氧气的质量。
拉瓦锡还通过定量实验证实了极其重要的质量守恒定律。也就是说，物质虽然在一系列化学反应中改变了状态，但参与反应的物质的总量，在反应前后都是相同的。 质量守恒定律奠定了化学发展的基础，今天学习化学的人都知道化学方程式的两边需要平衡，这就来自于质量守恒定律。有了前面的积累，拉瓦锡开始着手建立起化学的体系。
一个科学体系的建立，首先要将各种概念定义清楚，拉瓦锡确定了化学物质的命名方法。
在拉瓦锡之前，化学家们对同一种物质说法不一，非常混乱。拉瓦锡等人指出每种物质必须有一个固定名称，而且它的名称要尽可能地反映出其组成成分和特性。1787年，拉瓦锡和几位科学家一起编写并发表了《化学命名法》。在这本书中，他们制定了化学中物质的命名原则和分类体系。今天化学课本中使用的各种化学物质的名称，都遵循拉瓦锡等人给出的命名法则。为了科学地描述化学反应，拉瓦锡还发明了化学方程式。如果没有化学方程式，我们今天描述化学反应就既不简洁也不清晰。
化学之美
有了统一的命名方法，还需要把那门科学基本的原理和方法确定下来。1789 年拉瓦锡发表了《化学基础论》。在这本学术专著中，拉瓦锡定义了化学“元素”的概念，总结出当时已知的33种基本元素和由它们组成的常见化合物，以及各种化学反应的方法和结果。这样，以前各种零碎混乱的化学知识点就变成系统性的学科。至此，化学作为一门独立的科学确立下来了。拉瓦锡不仅在化学发展史上建立了不朽功绩，而且进一步确立了实验在自然科学研究中的重要性。
拉瓦锡在科学实验中不靠猜想，而是根据事实。他在研究中首先要大量地重复前人的实验，一旦发现矛盾和问题，就将它们作为自己研究的突破点，这种研究方法一直沿用至今。无论是在学术上的成就，还是在方法论上的贡献，拉瓦锡都无愧于“化学界的牛顿”的赞誉。
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