燃燒現(xiàn)象的科學(xué)范式

燃燒現(xiàn)象的科學(xué)范式

19世紀(jì)，隨著勞動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是冶金和化工的發(fā)展，燃料需求顯著增加。結(jié)果，歐洲森林幾乎被砍伐。我們正在尋找新的燃料并合理使用燃料。同時(shí)由于生產(chǎn)的需要使人們更迫切地想弄清燃燒現(xiàn)象?？茖W(xué)共同體需要統(tǒng)一的范式,以求不再為建立學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)花費(fèi)時(shí)間和精力,能在范式的指導(dǎo)下進(jìn)行更深入、更專業(yè)的研究來獲得同行的認(rèn)可并實(shí)現(xiàn)自身的價(jià)值。由于沒有形成化學(xué)范式,一開始對(duì)各種化學(xué)現(xiàn)象(如燃燒現(xiàn)象)有著各種各樣的解釋。早在15世紀(jì),達(dá).芬奇(L.DaVinci)就對(duì)燃燒現(xiàn)象進(jìn)行了探討并指出燃燒離不開空氣;1630年,雷伊(J.Rey)發(fā)表了《關(guān)于焙燒錫和鉛重量增加原因的研究》認(rèn)為焙燒錫和鉛時(shí)重量增加是由于“濃度的空氣”“混進(jìn)燒渣中”。1661年,波義耳(R.Boyle)在《懷疑派化學(xué)家》中發(fā)表了他對(duì)燃燒現(xiàn)象的見解:火微粒學(xué)說。他認(rèn)為金屬經(jīng)煅燒而質(zhì)量增加是由于火的微粒在燃燒過程中穿過容器壁而與金屬結(jié)合。雖然波義耳對(duì)空氣在燃燒過程中所起的作用有一些想法,但他的敘述不清楚。提出頭一個(gè)合理的燃燒學(xué)說的榮譽(yù)是他的助手胡克(R.Hooke)。1664年,胡克在波義耳的火微粒學(xué)說的基礎(chǔ)上指出火焰是引起化學(xué)作用的混合氣體;1674年,梅猷(J.Mayor)指出所有可燃物體都含有“硫素粒子”。1燃素f.hoffman到17世紀(jì)末,對(duì)燃燒現(xiàn)象還沒有形成統(tǒng)一的解釋,每一種燃燒學(xué)說都不滿足科學(xué)共同體的要求。對(duì)燃燒現(xiàn)象各種各樣的解釋,使得科學(xué)共同體希望找到一種解釋能優(yōu)于其他解釋以結(jié)束這種混亂的局面。在這樣的歷史條件下,燃素說逐漸浮出了水面并充當(dāng)了范式這一角色。1669年,貝歇爾(J.J.Becher)發(fā)表了其著作《土質(zhì)物理》,指出物體的組成部分是空氣、水及土質(zhì)。他企圖使煉金要素與17世紀(jì)成長(zhǎng)中的化學(xué)知識(shí)相適應(yīng),于是把土質(zhì)分為3種:一種叫“石質(zhì)”,存在于一切固體物體中,是一種“固體性的土”;一種叫“油土”,存在于一切可燃燒的物體中,是一種“可燃性的土”;還有一種叫“汞土”,是一種“流動(dòng)性的土”。貝歇爾認(rèn)為燃燒是火分解燃燒物的過程,物體燃燒時(shí),就是放出其中“油土”的成分,而剩下“石土”或“汞土”的成分。1703年斯塔爾(G.E.Stahl)重印了他老師貝歇爾的著作《土質(zhì)物理》,將貝歇爾的“油土”改名為“燃素”,指出燃素是“火質(zhì)和火素而非火本身”,它從燃燒的物體中作一種快速的轉(zhuǎn)動(dòng)逸出,它包含在所有可燃物體中也包含在能燒成燒渣的金屬里面。“燃素”的含義似乎和波義耳的“火微?！毕嘞?但他們二者對(duì)金屬煅燒過程的解釋卻正好相反。燃素說:金屬-燃素=煅灰;火微粒學(xué)說:金屬+火微粒=煅灰。當(dāng)燃素說形成后化學(xué)共同體并非馬上就認(rèn)可其范式的地位,只是當(dāng)它能解釋許多現(xiàn)象并通過燃素這一紐帶將許多化學(xué)現(xiàn)象聯(lián)系起來以后,化學(xué)共同體才逐漸認(rèn)可其為范式。燃素說在解釋燃燒現(xiàn)象時(shí),認(rèn)為一切與燃燒有關(guān)的化學(xué)變化都可以歸納為物體吸收燃素與放出燃素的過程,物體中含燃素越多,燃燒起來就越旺,否則就相反。燃素說除了能解釋燃燒現(xiàn)象以外還能解釋一系列的化學(xué)現(xiàn)象。如酸的生成(可燃的硫、磷經(jīng)過燃燒去除了燃素,生成了硫酸、磷酸);酸的還原(硫酸和富含燃素的松節(jié)油共煮時(shí),能從松節(jié)油中奪回燃素,于是硫酸被還原成硫磺);金屬在酸中的溶解(金屬在酸中分解燃素);金屬置換反應(yīng)(鐵置換溶液中的銅是由于金屬鐵中的燃素轉(zhuǎn)移到銅中去的緣故)等等。總之,燃素說能把大量的化學(xué)事實(shí)聯(lián)系到一起形成了一個(gè)首尾一貫,條理井然的化學(xué)理論。燃素說這一范式雖然能解釋氧化還原現(xiàn)象,但它被化學(xué)共同體廣泛接受并不是一帆風(fēng)順的。18世紀(jì)上半期就有一些學(xué)者反對(duì)燃素說。斯塔爾在哈勒大學(xué)的同事醫(yī)學(xué)教授霍夫曼(F.Hoffmann)就反對(duì)斯塔爾的觀點(diǎn)。他指出在金屬鍛灰中含有某種酸性鹽,但他沒能確切說明這種鹽的本質(zhì)。由于大多數(shù)化學(xué)現(xiàn)象在燃素的基礎(chǔ)上得到了統(tǒng)一的說明,因此在那個(gè)時(shí)代要結(jié)束煉金術(shù)的統(tǒng)治,使化學(xué)得到解放,燃素說不僅是必須的,而且在歷史上起過積極作用。正因?yàn)樗写俗饔?解答了一些問題,很快得到了當(dāng)時(shí)化學(xué)共同體的相信和支持。對(duì)于任何一個(gè)范式,人們都不能期待它能合理解釋每一個(gè)問題,燃素來說也不例外。燃素說的主要困難,在于它不能合理的解釋金屬煅燒后重量增加的事實(shí)。其實(shí)早在16世紀(jì),人們就已經(jīng)注意到燒渣要比金屬還重。燃素說在分別解釋煤和金屬燃燒時(shí)都認(rèn)為二者放出了燃素,但結(jié)果是煤燃燒后僅剩下一些很輕的灰燼(重量減少),而金屬燃燒后重量卻增加了。斯塔爾本人并沒有因此而感到不安,因?yàn)樗匀晃茨軓亩ㄐ悦枋龅臒捊鹦g(shù)體系中解脫出來。在牛頓(I.Newton)的偉大理論影響下,18世紀(jì)的化學(xué)家們開始對(duì)這一反常感到了不安,但他們不是去尋求新的規(guī)范而是極力的對(duì)燃素說進(jìn)行修正以讓其能解釋這一反?，F(xiàn)象。例如文耐爾(G.Venel)硬說燃素有負(fù)重量(即所謂“輕重”),火苗往上運(yùn)動(dòng)而不是往下運(yùn)動(dòng),就說明了這一點(diǎn)。這的確是一個(gè)很大膽的設(shè)想,可是為了解釋上述反?，F(xiàn)象竟要以否定萬有引力理論的普遍性為代價(jià)。又有人認(rèn)為金屬失去燃素,好比活著的人失去靈魂,因此就象死體比活著的時(shí)候要重那樣,“死”的灰渣自然比活的金屬重。這樣燃素說就帶有了神秘主義的色彩?？傊?燃素說畢竟是從煉金術(shù)和藥療化學(xué)學(xué)派中脫胎出來的,它雖然擯棄了煉金術(shù)的若干觀念和傳統(tǒng),企圖用新觀點(diǎn)解釋化學(xué)現(xiàn)象,但它沒能夠去掉關(guān)于燃燒的舊的傳統(tǒng)觀點(diǎn),特別是當(dāng)它遇到困難的時(shí)候,往往又回到煉金術(shù)和醫(yī)藥化學(xué)派中去尋求幫助,結(jié)果就把燃燒現(xiàn)象和燃素聯(lián)系了起來。2氣體的化學(xué)特性隨著時(shí)間的推移,人們始終不能制得所謂的“燃素”;同時(shí)人們對(duì)化學(xué)反應(yīng)更多地進(jìn)行了定量研究,特別是從18世紀(jì)下半期開始,化學(xué)共同體在燃素說范式的引導(dǎo)下進(jìn)行了更深入、更專業(yè)的研究,其中對(duì)氣體化學(xué)的研究對(duì)首次化學(xué)范式的更替功不可抹。從此開始了一個(gè)短暫的但對(duì)化學(xué)發(fā)展極為重要的氣體化學(xué)的發(fā)展階段?！皻怏w”這個(gè)詞是由海爾蒙特(B.VanHelmont)在17世紀(jì)二三十年代發(fā)明的。他專門研究了燃燒木頭產(chǎn)生的氣體,他稱之為“野氣”,我們現(xiàn)在稱之為二氧化碳。可惜他的文章晦色難懂,以至他的影響不如應(yīng)有的那樣大。直到1719年,莫瓦垂.德勒孟(M.d′Element)才描述了在水面上操作空氣法。黑爾斯(R.S.Hales)的氣槽的發(fā)明,使制取和研究個(gè)別氣體成為可能。黑爾斯做過氧、氫氧化氮、二氧化碳、煤氣等氣體的實(shí)驗(yàn),但他滿足于測(cè)量氣體的體積而不去研究它們的性質(zhì),所以沒能清楚地認(rèn)識(shí)到這些氣體之間的差異。2.1第一次使用定量方法研究固定空氣作為第一位氣體化學(xué)家,布拉克(J.Black)于1754年發(fā)表了化學(xué)界的經(jīng)典性論文“論胃中食物產(chǎn)生的酸,兼論白鎂氧”,在文中他指出在加熱碳酸鈣時(shí)會(huì)釋放出一種氣體,它的性質(zhì)和空氣不同,可以被苛性堿吸收,不能幫助燃燒和呼吸。布拉克把這種氣體叫做“固定空氣”,我們現(xiàn)在稱這種氣體叫二氧化碳。1755年,布拉克在論文“對(duì)鎂石,碳石和其他堿性的實(shí)驗(yàn)”中第一次應(yīng)用定量的方法研究了固定空氣,為化學(xué)定量研究提供了最初的光輝典范。布拉克首次證明了礦物分解會(huì)生成固定空氣,表明了一種氣體可以作一種固體的組成部分,氣體確是實(shí)物,它具有多樣性,可以參與化學(xué)反應(yīng)并他解除了人們對(duì)氣體的神秘感并以化學(xué)的觀點(diǎn)說明了氣體同液體和固體并沒有多大的區(qū)別。由于氧化鈣暴露在空氣中可以直接轉(zhuǎn)化為碳酸鈣因而得出了二氧化碳是大氣中的普通成分的結(jié)論,破除了空氣是一種元素的觀點(diǎn)。對(duì)固定空氣的研究的更大意義還在于給了燃素說第一次猛烈的沖擊。在燃素說看來石灰石燃燒后變?yōu)榭列允沂怯捎趶拿禾恐形樟巳妓氐脑蚨鶕?jù)石灰燃燒后失重;石灰水與蘇打反應(yīng),石灰又變成了無苛性的石灰石,同時(shí)生成了苛性堿;蘇打可轉(zhuǎn)化為苛性堿等定量實(shí)驗(yàn)事實(shí)斷定:石灰石煅燒后失重被轉(zhuǎn)化為苛性石灰與吸不吸收燃素毫無關(guān)系,完全是由于失去了固定空氣所引起的。由此,他斷然否定了燃素說。2.2凱第點(diǎn)和規(guī)劃系統(tǒng)的氣體來源對(duì)氣體的研究當(dāng)時(shí)引起了倫敦氣體化學(xué)家的注目,稍后又對(duì)法國(guó)化學(xué)家產(chǎn)生了很大的影響。1766年,英國(guó)化學(xué)家凱文第旭(H.Cavendish)把一篇名為“人造空氣的實(shí)驗(yàn)”的研究報(bào)告提交給英國(guó)皇家學(xué)會(huì),描述了他用鐵和鋅等與鹽酸或稀硫酸作用產(chǎn)生一種可燃性氣體,他稱之為“可燃空氣”。雖然早在16世紀(jì)醫(yī)療化學(xué)派的奠基人帕拉塞斯(P.A.Paracelsus)就描述鐵屑與醋酸作用時(shí)有氣體產(chǎn)生,但凱文第旭是系統(tǒng)的研究它的性質(zhì)的第一個(gè)人,因此發(fā)現(xiàn)該氣體的榮譽(yù)一般給予他。他用排水集氣法把氫收集起來,發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬(如鋅、鐵)量固定時(shí),只要酸(如鹽酸、稀硫酸)過量,那么產(chǎn)生的氫氣量也是固定的,與酸的種類、濃度等無關(guān)。他還指出“可燃空氣”與“固定空氣”不同,不溶于水和堿;可燃空氣和空氣混合后點(diǎn)燃會(huì)爆炸,其中3體積可燃空氣和7體積普通空氣的混合物爆炸最猛烈。凱文第旭是最先測(cè)量一定體積的不同氣體的重量來確定氣體密度的人。他發(fā)現(xiàn)“可燃空氣”異常輕,把其沖入氣球,氣球會(huì)徐徐上升(該現(xiàn)象曾被燃素論者作為論證燃素具有負(fù)重量的根據(jù))再加上其易于燃燒,使這位虔誠(chéng)的燃素說信徒認(rèn)為“可燃空氣”就是燃素。但不久,他就弄清了這是空氣浮力所致,再加上他通過實(shí)驗(yàn)證明“可燃空氣”也是有重量的,只是比空氣輕得多,因此他不得不放棄“可燃空氣”就是燃素的結(jié)論而認(rèn)為“可燃空氣”是燃素和水的化合物,但是氫的發(fā)現(xiàn)及有關(guān)它的爭(zhēng)論終究還是進(jìn)一步動(dòng)搖了燃素說。2.3燃素說的空氣隨著人們對(duì)研究空氣興趣的升溫,盧塞福(D.Rutherford)在其老師布拉克的引導(dǎo)下對(duì)“空氣中不能維持燃燒的部分”這一課題進(jìn)行了研究。他讓老鼠在一定量的空氣中生活直到死亡,其后在剩下的空氣中燃燒蠟燭,再燃燒磷直到磷熄滅,用以除去助呼吸和助燃的氣體。于是他對(duì)剩余氣體進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)它能滅火,又不能維持動(dòng)物生命,且不溶于苛性堿溶液,因此命名為“濁氣”(即今天所稱的氮?dú)?。1772年,盧塞福在其博士論文“固定空氣與濁氣導(dǎo)論”中報(bào)道了它的研究成果,但是他不承認(rèn)“濁氣”是空氣的一種成分,追隨燃素說的盧塞福相信“濁氣”接受了它所能容納的所有燃素,以致這種“燃素化的空氣”不可能再接受更多的燃素、不能再維持呼吸和燃燒了(因?yàn)樵谌妓卣f看來:呼吸和燃燒都要放出燃素)。同年,舍勒(C.W.Scheele)首次提出氮?dú)馐强諝獾慕M成成份之一,并用“硫矸”(磺和鐵粉的混合物)吸收大氣中的氧而得到氮?dú)?。燃素說對(duì)于燃素和空氣關(guān)系問題始終未能合理的解釋清楚。為什么燃燒不能離開空氣而進(jìn)行呢?胡克曾提出空氣仿佛是一種溶劑,燃素通過空氣的溶解才能從物體中釋放出來。但是氮?dú)獾陌l(fā)現(xiàn)向人們質(zhì)疑:既然空氣是燃素的溶劑,為什么有的能自燃、有的則不能助燃呢?可見空氣并非單一的元素,而是具有不同組分的混合體。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)就打破了把氣當(dāng)作元素的傳統(tǒng)觀點(diǎn),同時(shí)也為氧氣的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。2.4反對(duì)燃素的觀點(diǎn)一般認(rèn)為首先取得較純凈的氧氣并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行研究的是舍勒。當(dāng)時(shí)他把氧氣稱之為“火氣”,由于他深信燃素說,認(rèn)為燃燒是空氣中的“火氣”與燃素結(jié)合的過程,火是“火氣”與燃素生成的化合物,所以未能正確解釋氧在燃燒中所起的作用。雖然舍勒先于普利斯特里(J.Priestley)制得氧氣,但后者先于前者發(fā)表了自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1774年8月1日普利斯特里用聚光鏡加熱氧化汞發(fā)現(xiàn)放出一種氣體,它不僅可以支持呼吸和燃燒,而且比空氣的助燃性強(qiáng)許多。作為堅(jiān)定的燃素論者,普利斯特里認(rèn)為這種氣體十分需要接受燃素以至于使伴隨著燃素消耗而表現(xiàn)出的燃燒體現(xiàn)的更劇烈,因此他將這種氣體命名為“脫燃素空氣”?？茖W(xué)共同體在承認(rèn)范式后進(jìn)行的研究大都是在范式的框架內(nèi)進(jìn)行的,這樣雖然顯得有些保守但只有這樣他們才能期待取得科學(xué)成就、實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值。雖然舍勒和普利斯特里都獨(dú)立的發(fā)現(xiàn)并制得了氧氣,但他們都應(yīng)用燃素說解釋這一發(fā)現(xiàn),最終導(dǎo)致了錯(cuò)誤。正如恩格斯所說的他們“從歪曲的、片面的、錯(cuò)誤的前提出發(fā),尋著錯(cuò)誤的、彎曲的、不可靠的途徑行進(jìn),往往當(dāng)真理碰到鼻尖上的時(shí)候還是沒有得到真理”。結(jié)果“這種本來可以推翻全部燃素說觀點(diǎn),并使化學(xué)發(fā)生革命的元素在他們手中沒有能接出果實(shí)”。但是反對(duì)燃素的觀點(diǎn)始終沒有中斷過,1756年羅蒙諾索夫(M.V.Lomonosov)曾在密閉玻璃器中煅燒金屬,作出了金屬因吸收空氣而質(zhì)量增加的解釋;1759年,貝卡里亞(Beccaria)證明用密閉容器焙燒錫或鉛,容器越大,被焙燒后的錫或鉛的重量也就越大。由于上述反對(duì)燃素的觀點(diǎn)是不全面或不是定量的所以未能給燃素說以致命的打擊。隨著氣體化學(xué)研究的深入,化學(xué)共同體發(fā)現(xiàn)了更多燃素說解釋不了的反常現(xiàn)象,這樣一來危機(jī)便會(huì)浮現(xiàn)。針對(duì)各種反?，F(xiàn)象,大多數(shù)人會(huì)對(duì)范式進(jìn)行改進(jìn)以求消除各種反常。同時(shí)也有少數(shù)人對(duì)反?，F(xiàn)象日益重視,發(fā)現(xiàn)對(duì)范式的改進(jìn)難度越來越大,便對(duì)范式產(chǎn)生了懷疑,這樣一來范式的更替便成了他們的奮斗目標(biāo)。從1772年拉瓦錫(A.L.Lavoisier)開始做各種物質(zhì)的燃燒實(shí)驗(yàn),他首先做了金剛石的燃燒實(shí)驗(yàn),他發(fā)現(xiàn)金剛石消失了,器皿中出現(xiàn)了二氧化碳,他還特別注意到在缺乏空氣的條件下金剛石不會(huì)燃燒。接著他做了燃燒磷和硫的實(shí)驗(yàn),證明產(chǎn)物比原始物質(zhì)重,他不相信燃素有負(fù)重量,所以他推測(cè),在燃燒時(shí)大量空氣被固定下來導(dǎo)致了重量的增加。1773年春,布拉克的論文傳到了法國(guó),此時(shí)拉瓦錫已對(duì)燃素說產(chǎn)生了懷疑但未能超出燃素說提出新機(jī)制,他認(rèn)為金屬煅燒質(zhì)量增重可能是空氣的一部分與金屬結(jié)合的結(jié)果。這時(shí)定量方法起的決定性的作用。拉瓦錫十分重視定量研究,他經(jīng)常使用天平作為研究工具并把物質(zhì)不滅定律看作是化學(xué)的基本定理之一。1774年,拉瓦錫做了著名的鉛和錫的燃燒實(shí)驗(yàn),他在嚴(yán)格的有條理的定量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)整個(gè)容器在加熱前后質(zhì)量不變,但是金屬在煅燒后重量的確增加了,這就意味著可能是空氣失去重量而金屬獲得了重量。一旦是這樣容器中必定有部分真空,于是他把容器打開發(fā)現(xiàn)空氣沖了進(jìn)去,稱重后發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)增加的重量恰好等于金屬煅燒后增加的重量。在事實(shí)面前拉瓦錫作出了一個(gè)具有重大意義的預(yù)見:金屬煅灰是金屬與空氣的化合物。為了證明自己的預(yù)見,他又將鉛煅灰和焦炭一起加熱發(fā)現(xiàn)在煅灰還原為鉛的同時(shí)有大量的固定空氣生成,他認(rèn)為這不會(huì)是煅灰從焦炭中吸收了燃素的結(jié)果(煅灰+燃素=金屬),如果按燃素說的上述解釋,那么大量的固定空氣從何而來呢?聯(lián)系到這一點(diǎn)使他更確信煅灰是金屬與空氣的化合物,當(dāng)用焦炭還原時(shí),煅灰放出空氣,與焦炭結(jié)合便生成了大量固定空氣。要想進(jìn)一步證明他的預(yù)見最好是從金屬煅灰中直接分離出空氣來,但他用鐵煅灰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)未能成功。就在他面對(duì)這一難題時(shí)刻,普利斯特里訪問了巴黎并在宴會(huì)上告訴拉瓦錫加熱氧化汞制得脫燃素空氣的實(shí)驗(yàn)(其實(shí)拉瓦錫接到過舍勒1774年9月30日的來信,信中建議他用聚光鏡加熱碳酸銀,再用石灰水吸收二氧化碳就可以得到一種能助燃的氣體。當(dāng)時(shí)拉瓦錫可能一心想從金屬煅灰中直接分離出空氣,所以沒重視這一建議)。1774年11月拉瓦錫試做了普利斯特里告之的實(shí)驗(yàn),1775年拉瓦錫重做了此實(shí)驗(yàn)并向法蘭西科學(xué)院宣讀了論文“復(fù)活節(jié)報(bào)告”,他宣稱金屬煅燒時(shí)化合的是“全部空氣本身”。到1778年拉瓦錫在其發(fā)表的“復(fù)活節(jié)報(bào)告”的修訂版中把“空氣本身”改為“空氣的更適宜衛(wèi)生更純粹的部分”或“空氣永遠(yuǎn)可呼吸的部分”。1777年9月5日,他向法國(guó)科學(xué)院提出了劃時(shí)代的論文“燃燒概論”,建立了燃燒的氧化學(xué)說,其要點(diǎn)如下:(1)燃燒時(shí)都有火質(zhì)和光放出;(2)物體只能在純粹空氣中燃燒;(3)燃燒時(shí)伴隨有“空氣的離析”。燃燒物質(zhì)重量的增加精確地等于被離析出的空氣(氧素)的重量;(4)易燃物質(zhì)由于與使其重量增加的物質(zhì)(氧素)相結(jié)合而變成酸;(5)“純粹空氣”是熱質(zhì)和一個(gè)基(氧素)的化合物。燃燒的物質(zhì)在燃燒過程中吸收了這個(gè)基,因?yàn)槿紵奈镔|(zhì)吸收這個(gè)基的力量遠(yuǎn)比熱質(zhì)為強(qiáng),于是把原與基結(jié)合的熱質(zhì)釋放出來,表現(xiàn)為火焰、熱和光。要想化學(xué)共同體接受拉瓦錫的氧學(xué)說必須克服一個(gè)難題,為什么像鋅之類的金屬溶于酸中能放出可燃空氣。這一問題對(duì)燃素說不難回答:金屬(燒渣+燃素)+酸=鹽(燒渣+酸)+燃素。但這一難題拉瓦錫的氧學(xué)說卻解釋不了,直到由“可燃空氣”和“脫燃素空氣”合成水之后才使拉瓦錫有了頭緒。這樣上述難題氧學(xué)說也可進(jìn)行解釋了:金屬(如鋅)溶解在稀酸中,就從水中取走氧形成氧化鋅而放出氫氣。當(dāng)時(shí)把酸看成氧化物,現(xiàn)在把酸看成(氧化物+水),所以氫實(shí)際上來自酸。在以后的一段時(shí)間內(nèi)仍然還有一些科學(xué)家相信燃素說。1786年,羅維茨(T.Lowitz)試圖制得酒石酸的無色晶體,他猜想酒石酸渾濁是燃素造成的,而木炭對(duì)燃素很貪婪,加入木炭后就可以吸收酒石酸中的燃素。當(dāng)他將木炭放入酒石酸后酒石酸果然變清了。這一實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是燃素存在的又一證明,其實(shí)我們知道這只是木炭能吸收色素罷了。與燃素學(xué)說到處暴露出矛盾、沖突、混亂和牽強(qiáng)附會(huì)的種種跡象相反,拉瓦錫所建立的燃燒氧學(xué)說,對(duì)于所碰到的矛盾和疑難就會(huì)迎刃而解,顯示了無比的優(yōu)越性,很令人信服。過去對(duì)于物質(zhì)燃燒后重量增加所作的牽強(qiáng)的解釋很容易得到更正;對(duì)于在有限空氣中物質(zhì)燃燒后空氣體積減小的奧秘,已經(jīng)能夠不言而喻地得到闡明。此外,對(duì)于當(dāng)時(shí)已經(jīng)知道的許多有關(guān)燃燒產(chǎn)物能夠利用某種方法復(fù)原為可燃物的實(shí)例,如金屬灰渣混以木炭加熱后重新得到金屬(其中的木炭也可用氫氣來代替)應(yīng)當(dāng)怎樣來解釋這些事實(shí)呢?燃素論者認(rèn)為,不論是木炭還是氫氣,凡是易燃的東面都是富有燃素的物質(zhì)。因此,當(dāng)灰渣同這類物質(zhì)共熱時(shí),就會(huì)使曾經(jīng)一度失去燃素的灰渣重新獲得大量燃素而恢復(fù)為原來的金屬。但是如果真是這樣的話那么由水銀在空氣中加熱時(shí)所生成的紅色粉末為什么僅僅加熱就能把它轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼乃y呢“