آنتوان لاوازیه
آنتوان لاوازیه
آنتوان لاوازیه در 26 اوت 1743 در پاریس متولد شد . پدر آنتوان تاجر ثروتمندی بود . وی در کودکی مادرش را از دست داد و پدر و عمه اش مراقبت از او را بر عهده گرفتند . لاوازیه به توصیه ی پدر ، تحصیلات خود را در رشته حقوق شروع کرد ، اما پس از اتمام تحصیلات بیشتر علاقه مند بود که به مطالعه و تحقیق علوم ریاضی ، فیزیک و شیمی بپردازد و به همین دلیل مرتباً در سخنرانی های پروفسور بوردلیان (Bourdelian) حاضر می شد . روزی با لینائوس ، طبیعی دان سوئدی ملاقاتی کرد و پس از اتمام این ملاقات بر آن شد به تحقیق علم بپردازد .
هنوز 22 سال نداشت که به خاطر ابتکاری که در وضع روشنایی خیابان های پاریس به خرج داد از سوی آکادمی علوم فرانسه به دریافت مدال طلا نایل شد . دو سال بعد به عضویت آکادمی علوم فرانسه در آمد و در آنجا مطالعات خود را در زمینه ی شیمی و همچنان خواص سنگ های آهکی آغاز کرد . لاوازیه به سمت تحویلداری مالیات کلیه نواحی فرانسه منصوب و همین امر باعث شد دشمنان او کمر به قتلش ببندند . در قدیم وصول مالیات به شرکت مقاطعه کاری فرم جنرال واگذار شده بود . این شرکت از این طریق ثروت هنگفتی به دست آورد و هر سال مبلغی به دولت می پرداخت ، ولی از مردم مالیات زیادی دریافت می کرد .
زمانی که آنتوان 28 سال داشت با ماری آن پیرت پولزه آشنا و این آشنایی سرانجام به ازدواج ختم شد . ماری در کارهای علمی به شوهرش کمک می کرد و با تشویق او به آموختن زبان های خارجی پرداخت و نوشته ها و آثار دانشمندانی چون پریستلی و کاوندیش و دیگران را برای آنتوان ترجمه کرد . او زنی هنرمند بود و با استعداد و ذوقی که در کارهای هنری از خود بروز داده بود ، بیشتر عکس ها و تصاویر روی کتاب ها را خود به تنهایی تهیه و تنظیم می کرد .
لاوازیه با آزمایش های گوناگون توانست هیدروژن را کشف کند . او حتی آزمایش های جالب دیگری هم انجام داد و مقداری الماس و اکسیژن خالص را سوزاند و گاز کربنیک به دست آورد و به این ترتیب ثابت کرد که الماس و زغال هر دو از نظر شیمیایی کربن دارند.
لاوازیه را پدر شیمی جدید نام نهاده اند ؛ زیرا او در آزمایش های مهمی که انجام داد توانست « قانون پایستگی ماده » را به اثبات برساند . به موجب این قانون هیچ چیز به خودی خود به وجود نمی آید و از بین نمی رود . این قانون پایه و اساس فرمول های مهم شیمی امروز است . بر طبق این قانون اگر دو یا چند عنصر با هم ترکیب شوند ، عناصر دیگری به وجود می آیند که وزنشان با عناصر اولیه یکی است .
قبل از او دانشمندان شیمی در مورد سوختن ، عقیده عجیبی داشتند و آن را این طور تعریف میکردند که هر جسم سوختنی دارای ماده ای است نامرئی به نام فلوژیستون و چون جسم مشتعل شود، این ماده از آن خارج میشود. هر چه جسم بیشتر قابل اشتعال باشد مقدار بیشتری از این ماده را در بردارد و شعله همان فلوژیستیک است که از جسم متصاعد میگردد.
به موجب این نظریه ، قدما معتقد بودند که وقتی جسمی در هوا میسوزد، سبکتر میشود. زیرا ماده فلوژیستون آن خارج میگردد. این نظریه نادرست ، سراسر قرن 18 را به کلی مسموم ساخته بود و حتی دانشمندان بزرگ نیز بدان اعتقاد داشتند. چنانکه پریستلی هنگامی که گاز اکسیژن را برای نخستین بار تهیه نمود، آن را هوای بدون فلوژیستون نام نهاد.
لاووازیه که شیمیدان برجستهای برای همیشه است، امکان درک و شناخت عناصر گازی شکل را فراهم کرد. در دوران سلطه نظریه آتشزایی (نظریه ای که در بالا ذکر شد)، وسایل تجربی زیادی فراهم آمده بود که سبب دگرگونیهای انقلابی در شیمی شدند. بیشترین اعتبار این تحولات مدیون زحمات لاووازیه است که درک درستی از اکسیژن را میسر کرد. انگلس نوشت: لاووازیه میتوانست نقطه مقابل و ضد فلوژیستون افسانهای را در اکسیژنی که پریستلی بدست آورده بود، بیابد و در نتیجه قادر بود کل نظریه آتشزایی را از پا دراورد.
اما این کار نمیتوانست نتایج تجربی حاصل از پذیرفتن آتشزاها را از بین ببرد. برعکس آن نظریات پا برجا بودند و فقط ترتیب بیانشان وارونه شده بود و از کلمه فلوژیستیک به عباراتی که اکنون در زبان شیمی اعتبار دارند، برگردانده شده بود و بنابراین اعتبارشان حفظ شده بود.
راه لاووازیه برای کشف اکسیژن خیلی مستقیم تر از راه دیگر هم عصرانش بود. در آغاز این دانشمند فرانسوی نیز گرایش به نظریه آتشزایی داشت. ولی هر چه بیشتر به نتایج میرسید، بیشتر از آن نظریه کناره میگرفت. در اول نوامبر سال 1772 شرح تجربیاتش در زمینه احتراق ترکیبات مختلف در هوا را به این ترتیب پایان بخشید که گفت: وزن همه مواد و از جمله فلزات بر اثر احتراق و سوختن افزایش مییابد.
نظر به اینکه چنین واکنشها نیاز به مقدار زیادی هوا داشتند، لاووازیه نتیجهگیری دیگری هم کرد و گفت: هوا مخلوطی از گازهای با خواص گوناگون است که در حین سوختن مواد ، قسمتی از آن با ماده سوزنده ترکیب میشود. در آغاز لاووازیه این جزء از هوا را مشابه هوای ثابت بلاک تلقی کرد. ولی بزودی متوجه شد که آن قسمت از هوا که با مواد در هنگام سوختن ترکیب میشود، مناسبترین جزء هوا برای تنفس است.
به این ترتیب لاووازیه رو در روی اکسیژن قرار گرفت. ولی از اعلام کشف گاز جدید خودداری کرد چون میخواست چند تجربه تکمیلی انجام دهد.
لاوازیه در زمینه زیست شناسی و فیزیولوژی نیز مطالعات و تحقیقات گسترده ای انجام داد و توانست با آزمایش های گوناگون متابولیسم بدن را کشف کند .
او روی خوک های هندی آزمایش های گوناگونی انجام داد و ثابت کرد که حرارت بدن در اثر سوختن مواد شیمیایی و ترکیب با اکسیژن ایجاد می شود .
لاوازیه همچنین به عنوان نماینده رسمی دولت ، مدت سه سال روی طرح باروت مطالعه کرد و توانست میزان تولید باروت را دو برابر کند . در یکی از آزمایش هایی که آنتوان و زنش روی باروت انجام دادند ، انفجاری رخ داد و هر دو به شدت زخمی شدند .
لاوازیه در سال 1789 به ریاست کل بانک فرانسه انتخاب شد . در زمان ریاست به مجلس ملی پیشنهادی داد که از نظر مالی و اقتصادی ارزش زیادی داشت . او یک سیستم جدید آموزش و پرورش برای فرانسه تدوین کرد که به سیستم آموزش و پرورش امروزی شباهت زیادی داشت .
مدتی بعد ژان پاول مارا ، از رهبران تروریست انقلاب فرانسه ، کینه لاوازیه را به دل گرفت . علت این دشمنی این بود که لاوازیه از رساله شیمی ژان پاول مارا در آکادمی علوم فرانسه انتقاد کرد و آن را بی اساس دانست . وی لاوازیه را متهم به دزدی و تصرف اموال مردم کرد و باعث شد لاوازیه و پدر زنش به زندان بیفتند . لاوازیه حتی در زندان به تحقیقاتش ادامه داد و به نوشتن اثری با عنوان « یادداشت های شیمی » پرداخت ولی هرگز نتوانست آن را تکمیل کند ، زیرا دادخواهی او به جایی نرسید و سرانجام در روز 8 مه 1794 تیغه ی گیوتین به زندگی او خاتمه داد . پس از مرگ لاوازیه ، زنش ماری اثر ناتمام او را تنظیم کرد و محرمانه آن را به چاپ رساند .
دو سال بعد در سال 1796 دولت فرانسه طی مراسم باشکوهی نام این دانشمند و شیمی دان معروف را در خاطره ها زنده کرد . فراسه بیشترین تلاش خود را برای سپاس و تقدیر از مقام لاوازیه به کار بست ولی افسوس که نمی توانست او را دوباره به زندگی بازگرداند .
لاوازیه همچون دیگر دانشمندان آثار ارزنده ای از خود به جای گذاشت . او نخستین فردی بود که به اندازه گیری های دقیق کمی اهمیت بسیار می داد . از همین رو ترازو را به عنوان یکی از اساسی ترین ابزار اندازه گیری در آزمایش هایش به کار می برد . او به نقش اکسیژن در تنفس و همچنین فرایند اکسید شدن در واکنش های شیمی پی برد . در سال 1789 قانون بقای جرم را کشف کرد که در تنفس جانداران ، اکسید شدن و سوختن مواد نقش اساسی دارد .همچنین لاوازیه با انجام آزمایشات خود ثابت کرد که در حدود یک پنجم هوا را گاز اکسیژن تشکیل می دهد .
قانون بقاي جرم لاوازيه
مقدمه
آزمايش هاي آنتوان لاوازيه، شروع يک انقلاب در علم شيمي است. اين آزمايش ها را مي توان سرآغاز علم شيمي جديد دانست. او با توجه به نتايج آزمايش هاي کمي به توضيح پديده هاي شيميايي دست يافت و نظريه فلوژيستون را در توجيه فرايندهاي شيميايي برانداخت.
قانون بقاي جرم
قانون بقاي جرم مي گويد که در جريان يک واکنش شيميايي تغييري در جرم ، که قابل تشخيص باشد روي نمي دهد.
تا قبل از قرن هجدهم ميلادي اصل بقاي جرم و اصل بقاي انرژي، دو اصل کلي و مستقل بودند که پايه هاي دانش را تشکيل مي دادند.
در نيمه دوم قرن هجدهم ميلادي لاوازيه دانشمند فرانسوي پس از يك سلسله تجربيات دريافت كه مقدار جرم ماده كه در فعل و انفعالات شيميايي دخالت دارند همواره ثابت مي ماند و اين مشخصه مواد رادر قانون زير به نام قانون بقاي جرم خلاصه نمود.
در محدوده فيزيک کلاسيک؛ در دستگاه هاي منزوي هيچ جرمي از بين نمي رود و هيچ جرمي نيز به خودي خود و بدون جرم ديگر به وجود نمي آيد و يا به عبارت ديگر مقدار جرم مادي كه در عالم وجود دارد همواره ثابت است. اصل بقاي انرژي مي گويد انرژي هر دستگاه معين مقدار ثابتي دارد. نه مي توان انرژي را خلق كرد و نه آن را از بين برد فقط انرژي از شکلي به شکل ديگر تغيير مي کند .
با وجود تغييراتي كه ممكن است در ديگر كميت هاي دستگاه (مثل انرژي ،حجم ودما ) رخ دهد، جرم كل دستگاه به شرط منزوي بودن ثابت خواهد بود. يعني اين كه جرم نمي تواند آفريده شود و يا از بين برود، يا توليد و يا نابود شود. به عبارت ديگر مي توان گفت كه جرم خاصيت زوال ناپذير ماده است كه در تغييرات شيميايي ماده همواره ثابت مي ماند. تنها از ماده اي به ماده ديگر منتقل مي شود به طور كلي در هيچ تغييري جرم ماده از بين نمي رود و يا به وجود نمي آيد. به طوري كه جرم كل جهان همواره ثابت مي ماند.
البته سيستم هايي وجود دارند كه جرم آن ها درطول زمان تغيير مي كند. به عنوان مثال اگر حركت موشك را در نظر بگيريم. موشك قبل از پرتاب داراي يك مقدار جرم كل خواهد بود . اما بعد از پرتاب سوخت موشك مصرف مي شود بنابراين جرم سيستم موشك در اين لحظه با جرم آن قبل از پرتاب متفاوت خواهد بود. پس سيستم بقا نخواهد داشت. با اين حال اگر موشك و گازهاي خارج شده از آن را كلا به صورت يك سيستم فرض كنيم در اين صورت نيروهايي كه گازها ي خارج شده و موشك به يكديگر وارد مي كنند، در حكم نيروهاي داخلي بوده و شرط منزوي بودن سيستم برقرار مي شود و باز جرم بقا خواهد داشت.
درحالتي كه سرعت جسم نزديك به سرعت نورباشد، دراين صورت ديگر در قلمرو فيزيك كلاسيك نخواهيم بود و لذا قانون بقاي جرم نقض مي شود .
قانون بقاي جرم - انرژي: گفتيم كه اگر سرعت جسمي بتواند نزديك به سرعت نور برسد، در اين صورت از محدوده فيزيك كلاسيك خارج خواهيم شد. در اين حالت قوانين بقاي جرم وانرژي نقض مي شود، ودر عوض يك قانون واحد به نام قانون بقاي جرم- انرژي بيان مي شود. براين اساس هرگاه تغييري در مقدار جرم صورت گيرد، اين تغيير به وسيله تغيير انرژي جبران مي شود.
به عنوان مثال اگر جرم كاهش يابد، در اين صورت به اندازه تغيير جرم انرژي توليد مي شود و برعكس، اگرجرم افزايش يابد، مقداري انرژي به جرم تبديل شده است. هم ارزي بين جرم و انرژي اولين بار توسط اينشتن در نظريه نسبيت بيان شد. در مورد تبديلات هسته اي نيز هم ارزي بين جرم وانرژي حاکم است.
لاوازيه اعلام کرد که تغييرات انرژي در واکنش هاي شيميايي معمولي ممکن است در نتيجه تغيير جرم باشد ولي اين گونه تغييرات جرمي بسيار کمتر از آن است که از طريق آزمايش قابل تشخيص باشد ازاين رو قانون بقاي جرم همان طوري که بيان شد ، براي تمام واکنش ها معتبر است به استثناء واکنش هايي که با تغييرات هسته اي همراه باشند
. اين قانون نخستين بار توسط آنتوان لاوازيه در اثري از او با عنوان بررسي مقدماتي شيمي 1 رسماً بيان شده است ولي کساني هم که پيش از او با روش هاي کمي سروکار داشته اند چنين اصلي را پذيرفته بودند قانون بقاي جرم تا آنجا که به معادلات شيميايي مربوط مي شود به اين معني است که اتم هاي هر عنصر خواه ترکيب شده وخواه ترکيب نشده به همان تعداد که در طرف چپ معادله ديده مي شوند در طرف راست آن هم بايد وجود داشته باشند.