自從有了人類，化學便與人類結下了不解之緣。鑽木取火，用火燒煮食物，燒製陶器，冶煉青銅器和鐵器，都是化學技術的應用。正是這些應用，極大地促進了當時社會生產力的發展，成為人類進步的標誌。今天，化學作為一門基礎學科，在科學技術和社會生活的方方面面正起著越來越大的作用。從古至今，伴隨著人類社會的進步，化學歷史的發展經歷了哪些時期呢？　　1.遠古的工藝化學時期。這時人類的製陶、冶金、釀酒、染色等工藝，主要是在實踐經驗的直接啟發下經過多少萬年摸索而來的，化學知識還沒有形成。這是化學的萌芽時期。　　2.煉丹術和醫藥化學時期。從公元前1500年到公元1650年，煉丹術士和鍊金術士們，在皇宮、在教堂、在自己的家裡、在深山老林的煙燻火燎中，為求得長生不老的仙丹，為求得榮華富貴的黃金，開始了最早的化學實驗。記載、總結煉丹術的書籍，在中國、阿拉伯、埃及、希臘都有不少。這一時期積累了許多物質間的化學變化，為化學的進一步發展準備了豐富的素材。這是化學史上令我們驚嘆的雄渾的一幕。後來，煉丹術、鍊金術幾經盛衰，使人們更多地看到了它荒唐的一面。化學方法轉而在醫藥和冶金方面得到了正當發揮。在歐洲文藝復興時期，出版了一些有關化學的書籍，第一次有了「化學」這個名詞。英語的chemistry起源於alchemy，即鍊金術。chemist至今還保留著兩個相關的含義：化學家和藥劑師。這些可以說是化學脫胎於鍊金術和製藥業的文化遺跡了。　　3.燃素化學時期。從1650年到1775年，隨著冶金工業和實驗室經驗的積累，人們總結感性知識，認為可燃物能夠燃燒是因為它含有燃素，燃燒的過程是可燃物中燃素放出的過程，可燃物放出燃素後成為灰燼。　　4.定量化學時期，既近代化學時期。1775年前後，拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說，開創了定量化學時期。這一時期建立了不少化學基本定律，提出了原子學說，發現了元素週期律，發展了有機結構理論。所有這一切都為現代化學的發展奠定了堅實的基礎。　　5.科學相互滲透時期，既現代化學時期。二十世紀初，量子論的發展使化學和物理學有了共同的語言，解決了化學上許多懸而未決的問題；另一方面，化學又向生物學和地質學等學科滲透，使蛋白質、酶的結構問題得到逐步的解決。　　這裡主要講述近二百多年來的化學史故事。這是化學得到快速發展的時期，是風雲變幻英雄輩出的時期。讓我們一道去體驗當年化學家所經歷的艱難險阻,在近代化學史峯迴路轉的曲折歷程中不倦跋涉，領略他們撥開重重迷霧建立新理論、發現新元素、提出新方法時的無限風光。　　燃素說的影響　　可燃物如炭和硫磺，燃燒以後只剩下很少的一點灰燼；緻密的金屬煅燒後得到的鍛灰較多，但很疏鬆。這一切給人的印象是，隨著火焰的升騰，什麼東西被帶走了。當冶金工業得到長足發展後，人們希望總結燃燒現象本質的願望更加強烈了。　　1723年，德國哈雷大學的醫學與藥理學教授施塔爾出版了教科書《化學基礎》。他繼承並發展了他的老師貝歇爾有關燃燒現象的解釋，形成了貫穿整個化學的完整、系統的理論。《化學基礎》是燃素說的代表作。　　施塔爾認為燃素存在於一切可燃物中，在燃燒過程中釋放出來，同時發光發熱。燃燒是分解過程：　　可燃物==灰燼+燃素　　金屬==鍛灰+燃素　　如果將金屬鍛灰和木炭混合加熱，鍛灰就吸收木炭中的燃素，重新變為金屬，同時木炭失去燃素變為灰燼。木炭、油脂、蠟都是富含燃素的物質，燃燒起來非常猛烈，而且燃燒後只剩下很少的灰燼；石頭、草木灰、黃金不能燃燒，是因為它們不含燃素。酒精是燃素與水的結合物，酒精燃燒時失去燃素，便只剩下了水。　　空氣是帶走燃素的必需媒介物。燃素和空氣結合，充塞於天地之間。植物從空氣中吸收燃素，動物又從植物中獲得燃素。所以動植物易燃。　　富含燃素的硫磺和白磷燃燒時，燃素逸去，變成了硫酸和磷酸。硫酸與富含燃素的松節油共煮，磷酸（當時指P2O5）與木炭密閉加熱，便會重新奪得燃素生成硫磺和白磷。而金屬和酸反應時，金屬失去燃素生成氫氣，氫氣極富燃素。鐵、鋅等金屬溶於膽礬（CuSO4·5H2O）溶液置換出銅，是燃素轉移到銅中的結果。　　燃素說儘管錯誤，但它把大量的化學事實統一在一個概念之下，解釋了冶金過程中的化學反應。燃素說流行的一百多年間，化學家為瞭解釋各種現象，做了大量的實驗，積累了豐富的感性材料。特別是燃素說認為化學反應是一種物質轉移到另一種物質的過程，化學反應中物質守恆，這些觀點奠定了近、現代化學思維的基礎。我們現在學習的置換反應，是物質間相互交換成分的過程；氧化還原反應是電子得失的過程；而有機化學中的取代反應是有機物某一結構位置的原子或原子團被其它原子或原子團替換的過程。這些思想方法與燃素說多麼相似。　　舍勒和普里斯特裏發現氧氣的製法　　令後人尊敬的瑞典化學家舍勒的職業是藥劑師——chemist，他長期在小鎮徹平的藥房工作，生活貧困。白天，他在藥房為病人配製各種藥劑。一有時間，他就鑽進他的實驗室忙碌起來。有一次，後院傳來一聲爆鳴，店主和顧客還在驚詫之中，舍勒滿臉是灰地跑來，興奮地拉著店主去看他新合成的化合物，忘記了一切。對這樣的店員，店主是又愛又氣，但從來不想辭退他，因為舍勒是這個城市最好的藥劑師。　　到了晚上，舍勒可以自由支配時間，他更加專心致志地投入到他的實驗研究中。對於當時能見到的化學書籍裏的實驗，他都重做一遍。他所做的大量艱苦的實驗，使他合成了許多新化合物，例如氧氣、氯氣、焦酒石酸、錳酸鹽、高錳酸鹽、尿酸、硫化氫、昇汞（氯化汞）、鉬酸、乳酸、乙醚等等，他研究了不少物質的性質和成分，發現了白鎢礦等。至今還在使用的綠色顏料舍勒綠（Scheele』s green）,就是舍勒發明的亞砷酸氫銅（CuHAsO3）。如此之多的研究成果在十八世紀是絕無僅有的，但舍勒只發表了其中的一小部分。直到1942年舍勒誕生二百週年的時候，他的全部實驗記錄、日記和書信才經過整理正式出版，共有八卷之多。其中舍勒與當時不少化學家的通信引人注目。通信中有十分寶貴的想法和實驗過程，起到了互相交流和啟發的作用。法國化學家拉瓦錫對舍勒十分推崇，使得舍勒在法國的聲譽比在瑞典國內還高。　　在舍勒與大學教師甘恩的通信中，人們發現，由於舍勒發現了骨灰裏有磷，啟發甘恩後來證明瞭骨頭裡面含有磷。在這之前，人們只知道尿裏有磷。　　1775年2月4日，33歲的舍勒當選為瑞典科學院院士。這時店主人已經去世，舍勒繼承了藥店，在他簡陋的實驗室裏繼續科學實驗。由於經常徹夜工作，加上寒冷和有害氣體的侵蝕，舍勒得了哮喘病。他依然不顧危險經常品嘗各種物質的味道——他要掌握物質各方面的性質。他品嘗氫氰酸的時候，還不知道氫氰酸有劇毒。1786年5月21日，為化學的進步辛勞了一生的舍勒不幸去世，終年只有44歲。　　舍勒發現氧氣的兩種製法是在1773年。第一種方法是分別將KNO3、Mg（NO3）2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加熱分解放出氧氣：　　2KNO3==2KNO2+O2↑　　2Mg（NO3）2 == 2MgO+4NO2↑+O2↑↑　　2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑　　2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑　　2HgO==2Hg+O2↑　　第二種方法是將軟錳礦（MnO2）與濃硫酸共熱產生氧氣：　　2MnO2+2H2SO4（濃）== 2MnSO4+2H2O+O2↑　　舍勒研究了氧氣的性質，他發現可燃物在這種氣體中燃燒更為劇烈，燃燒後這種氣體便消失了，因而他把氧氣叫做「火氣」。舍勒是燃素說的信奉者，他認為燃燒是空氣中的「火氣」與可燃物中的燃素結合的過程，火焰是「火氣」與燃素相結合形成的化合物。他將他的發現和觀點寫成《論空氣和火的化學》。這篇論文拖延了4年直到1777年才發表。而英國化學家普里斯特裏在1774年發現氧氣後，很快就發表了論文。

普里斯特裏始終堅信燃素說，甚至在拉瓦錫用他們發現的氧氣做實驗，推翻了燃素說之後依然故我。他將氧氣叫做「脫燃素氣」。他寫到：　　「我把老鼠放在『脫燃素氣』裏，發現它們過得非常舒服後，我自己受了好奇心的驅使，又親自加以實驗，我想讀者是不會覺得驚異的。我自己實驗時，是用玻璃吸管從放滿這種氣體的大瓶裏吸取的。當時我的肺部所得的感覺，和平時吸入普通空氣一樣；但自從吸過這種氣體以後，經過好長時間，身心一直覺得十分輕快舒暢。有誰能說這種氣體將來不會變成通用品呢？不過現在只有兩隻老鼠和我，纔有享受呼吸這種氣體的權利罷了。」　　普里斯特裏一生的大部分時間是在英國的利茲作牧師，業餘愛好化學。1773年他結識了著名的美國科學家兼政治家富蘭克林，他們後來成了經常書信往來的好朋友。普里斯特裏受到好朋友多方的啟發和鼓勵。他在化學、電學、自然哲學、神學四個方面都有很多著述。　　1774年普里斯特裏到歐洲大陸參觀旅行。在巴黎，他與拉瓦錫交換了好多化學方面的看法。正直的普里斯特裏同情法國大革命，曾在英國公開做了幾次演講。英國一批反對法國大革命的人燒毀了他的住宅和實驗室。普里斯特裏於1794年他六十一歲的時候不得已移居美國，在賓夕法尼亞大學任化學教授。美國化學會認為他是美國最早研究化學的學者之一。他住過的房子現在已建成紀念館，以他的名字命名的普里斯特裏獎章已成為美國化學界的最高榮譽。　　拉瓦錫和他的天平　　燃素說的推翻者，法國化學家拉瓦錫原來是學法律的。1763年，他20歲的時候就取得了法律學士學位，並且獲得律師開業證書。他的父親是一位律師，家裡很富有。所以拉瓦錫不急於當律師，而是對植物學發生了興趣。經常上山採集標本使他對氣象學也產生了興趣。後來，拉瓦錫在他的老師，地質學家葛太德的建議下，師從巴黎有名的魯伊勒教授學習化學。　　拉瓦錫的第一篇化學論文是關於石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。當他加熱石膏時放出了水蒸氣。拉瓦錫用天平仔細測定了不同溫度下石膏失去水蒸氣的質量。從此，他的老師魯伊勒就開始使用「結晶水」這個名詞了。這次成功使拉瓦錫開始經常使用天平，並總結出了質量守恆定律。質量守恆定律成為他的信念，成為他進行定量實驗、思維和計算的基礎。例如他曾經應用這一思想，把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。用等號而不用箭頭表示變化過程，表明了他守恆的思想。拉瓦錫為了進一步闡明這種表達方式的深刻含義，又具體地寫到：　　「我可以設想，把參加發酵的物質和發酵後的生成物列成一個代數式。再逐個假定方程式中的某一項是未知數，然後分別通過實驗，逐個算出它們的值。這樣以來，就可以用計算來檢驗我們的實驗，再用實驗來驗證我們的計算。我經常卓有成效地用這種方法修正實驗的初步結果，使我能通過正確的途徑重新進行實驗，直到獲得成功。」　　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恆定律，他當時稱之為「物質不滅定律」，其中含有更多的哲學意蘊。但由於「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後，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。　　1772年秋天，拉瓦錫照習慣稱量了一定質量的白磷使之燃燒，冷卻後又稱量了燃燒產物P2O5的質量，發現質量增加了！他又燃燒硫磺，同樣發現燃燒產物的質量大於硫磺的質量。他想這一定是什麼氣體被白磷和硫磺吸收了。他於是又做了更細緻的實驗：將白磷放在水銀面上，扣上一個鐘罩，鐘罩裏留有一部分空氣。加熱水銀到40℃時白磷就迅速燃燒，之後水銀面上升。拉瓦錫描述道：「這表明部分空氣被消耗，剩下的空氣不能使白磷燃燒，並可使燃燒著的蠟燭熄滅；1盎司的白磷大約可得到2.7盎司的白色粉末（P2O5，應該是2.3盎司）。增加的重量和所消耗的1/5容積的空氣重量接近相同。」　　燃素說認為燃燒是分解過程，燃燒產物應該比可燃物質量輕。而拉瓦錫實驗的結果卻是截然相反。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」。　　1774年，拉瓦錫做了焙燒錫和鉛的實驗。他將稱量後的金屬分別放入大小不等的曲頸瓶中，密封后再稱量金屬和瓶的質量，然後充分加熱。冷卻後再次稱量金屬和瓶的質量，發現沒有變化。打開瓶口，有空氣進入，這一次質量增加了，顯然增加量是進入的空氣的質量（設為A）。他再次打開瓶口取出金屬鍛灰（在容積小的瓶中還有剩餘的金屬）稱量，發現增加的質量正和進入瓶中的空氣的質量相同（即也為A）。這表明鍛灰是金屬與空氣的化合物。　　拉瓦錫進一步想，如果設法從金屬鍛灰中直接分離出空氣來，就更能說明問題。他曾經試圖分解鐵鍛灰（即鐵鏽），但實驗沒有成功。　　拉瓦錫製得氧氣之後　　到了這年的10月，普里斯特裏訪問巴黎。在歡迎宴會上他談到「從紅色沉澱（HgO）和鉛丹（Pb3O4）可得到『脫燃素氣』」。對於正在無奈中的拉瓦錫來說，這條信息是很直接的啟發。11月，拉瓦錫加熱紅色的汞灰製得了氧氣。在舍勒的啟發下，拉瓦錫甚至製造了火車頭大小的加熱裝置，其中心是聚光鏡。平臺下面是六個大輪子，以便跟著太陽隨時轉動。　　1775年，拉瓦錫的實驗中心已從分解金屬鍛灰轉移到了對氧氣的研究。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，其實是吸收了氧氣，與氧氣化合，即氧化。這就是推翻了燃素說的燃燒的氧化理論。　　與此同時，拉瓦錫還用動物實驗，研究了呼吸作用，認為「是氧氣在動物體內與碳化合，生成二氧化碳的同時放出熱來。這和在實驗室中燃燒有機物的情況完全一樣。」這就解答了體溫的來源問題。　　空氣中既然含有1/4的氧氣(數據來自原文），就應該含有其餘的氣體，拉瓦錫將它稱為「碳氣」。研究了空氣的組成後，拉瓦錫總結道：「大氣中不是全部空氣都是可以呼吸的；金屬焙燒時，與金屬化合的那部分空氣是合乎衛生的，最適宜呼吸的；剩下的部分是一種『碳氣』，不能維持動物的呼吸，也不能助燃。」他把燃燒與呼吸統一了起來，也結束了空氣是一種純凈物質的錯誤見解。　　1777年，拉瓦錫明確地譏諷和批判了燃素說：「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；它能同時用來解釋鹼性和非鹼性、透明性和非透明性、有顏色和無色。它真是隻變色蟲，每時每刻都在改變它的面貌。」　　　　　　　　　　這年的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。這本書後來被翻譯成多國語言，逐漸掃清了燃素說的影響。化學自此切斷了與古代煉丹術的聯繫，揭掉了神祕和臆測的面紗，代之以科學的實驗和定量的研究。化學進入了定量化學（即近代化學）時期。所以我們說拉瓦錫是近代化學的奠基者。　　舍勒和普里斯特裏先於拉瓦錫發現氧氣，但由於他們思維不夠廣闊，更多地只是關心具體物質的性質，沒有能衝破燃素說的束縛。與真理擦肩而過是很遺憾的。　　拉瓦錫對化學的另一大貢獻是否定了古希臘哲學家的四元素說和三要素說，辨證地闡述了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，那麼目前我們可能難以判斷什麼是元素；如果相反，我們把元素與目前化學分析最後達到的極限概念聯繫起來，那麼，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》裏，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，普遍存在於動物、植物、礦物界，可以看作是物質元素：光、熱、氧、氮、氫。　　2.簡單的非金屬物質，其氧化物為酸：硫、磷、碳、鹽酸素、氟酸素、硼酸素。　　3.簡單的金屬物質，被氧化後生成可以中和酸的鹽基：銻、銀、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、鉑、鉛、鎢、鋅。　　4.簡單物質，能成鹽的土質：石灰、鎂土、鋇土、鋁土、硅土。　　拉瓦錫對燃素說和其它陳腐觀點的譏諷和批判是無情和激烈的。這使他在創建科學勛績的同時得罪了一大批同時代和老一輩的科學家。在《影響世界歷史的一百位人物》中，在許多有關歷史、科學史、化學史的書籍中，作者都對拉瓦錫總是突出自己的人格特點進行低調的描述和評價，指責他在《化學概要》裏沒有提起舍勒和普里斯特裏對他的啟示和幫助。但我們得看到，拉瓦錫確實具有非凡的科學洞察力和勇往直前的無畏精神。雖然不是他最先發現氧氣的製法，但他通過製取氧氣分析了空氣的組成，建立了燃燒的氧化學說。氧氣因此不同於其它氣體，被賦予非凡的科學意義。　　拉瓦錫十分勤奮，每天六點起牀，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，專門進行一整天的實驗工作。　　拉瓦錫28歲結婚時，他的妻子只有14歲。他們一生沒有孩子，但生活非常愉快。她幫助拉瓦錫實驗，經常陪伴在他身邊。在拉瓦錫的著作裏，有很多插圖都是他的妻子畫的。　　1789年法國大革命爆發，三年後拉瓦錫被解除了火藥局長的職務。1793年11月，國民議會下令逮捕舊王朝的包稅官。拉瓦錫由於曾經擔任過包稅官而自首入獄。極左派馬拉曾與拉瓦錫有過激烈的科學爭論，心存嫉恨，便誣陷拉瓦錫與法國的敵人有來往，犯有叛國罪，於1794年5月8日把他送上了斷頭臺。對此，當時科學界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍義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。」