二、拉瓦锡与燃素
1794年5月8日，一位51岁的科学家被指控“在士兵的烟草中掺水”而被押上断头台。临刑前，这位科学家要求：“情愿被剥夺一切，只要让我做一名普通的药剂师，做一点化学试验，就心满意足了。”
然而，他的要求根本就得不到批准。随着行刑官一声令下，他被处死了。
这位科学家就是被人们誉为“近代化学之父”的法国科学家拉瓦锡。他的死是科学界的一大损失，以至于法国数学家拉格朗日痛惜感叹道：“他们割下拉瓦锡的头，只不过是一瞬间的事，但是不知在100年之内，世界上还能不能再长出一颗那样的头颅。”
安东·洛朗·拉瓦锡于1743年8月26日出生在巴黎一个富裕的家庭，他5岁丧母，在姨母照料下生活，11岁进入当时巴黎著名的马沙兰学校，以后升入政法大学。父亲是一位律师，本来想让儿子继承他的事业，但拉瓦锡对科学表现出浓厚的兴趣。1763年，年仅20岁的拉瓦锡就取得了法律学士学位，并且获律师从业证书。拉瓦锡没有马上去当律师，那时他对植物学发生了兴趣，经常上山采集标本使他又对气象学产生了兴趣。
1765年，巴黎科学院有奖征求解决街道照明问题的办法，22岁的拉瓦锡也投交了一篇论文。他提交的方案虽然没有被采纳，但他的才华还是引起了人们的注意，科学院一致决定发表他的论文，并授予他金质奖章。1767年，拉瓦锡随同地质学家盖达尔一起去野外绘制法国矿产图，旅行结束后撰写了论比重计的论文，结果他被选入法国科学院，当时他才24岁。这些促使他走向了自己喜爱的化学道路。
但是私人研究化学困难很大，要建实验室、买仪器，资金很难解决。拉瓦锡凭借他律师的眼光，分析了一下财政界，于是发现了一个诀窍。当时封建王朝为了搜刮更多的财富，加重了对人民的税收。但政府并不出面，而是承包给包税人。包税人先向国家交一笔巨款，然后再去收税。包税人只要保证向国家缴钱，至于他们向人民收多少税，政府却不管。为了研究化学，拉瓦锡违心地当上了一名包税人。他很快就拥有了自己的化学实验室，同时，又结识了一位美丽贤惠的姑娘玛丽。玛丽是包税公司经理的女儿，才14岁。但他们感情很好，很快他们结为伉俪。玛丽性情温柔，又能写一手好字，并擅长绘画，为丈夫抄论文，绘图表，是一个很好的助手。
有一天，拉瓦锡读到的一篇论文，说金刚石在空气中加热会燃烧并且燃烧后什么产物也没有，就这样金刚石消踪匿迹了（金刚石的化学成分是碳。它会燃烧，变成二氧化碳）。他想，这是不可能的，任何东西燃烧完总要留下一些灰烬的。这篇论文引起了拉瓦锡很大兴趣。
拉瓦锡重做实验。可是结果确实如文章所说的那样，金刚石不翼而飞了。他思考了很久，又采用不同的方法，即在金刚石外面裹上了一层厚厚的石墨稠膏，加热到发红。几小时以后，冷却，剥掉外面的稠膏，金刚石好端端的，没有烧掉！
“看来燃烧与空气大有关系。”拉瓦锡猜测道。他用石墨稠膏涂在金刚石上，使金刚石隔绝了空气，所以金刚石没有烧掉。也就是说，在燃烧过程中，参与了整个反应过程的是空气而不是燃素。
燃素说认为，火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体。这种火的微粒既能同其他元素结合而形成化合物，也能以游离方式存在。大量游离的火微粒聚集在一起就形成明显的火焰，它弥散于大气之中便给人以热的感觉，由这种微粒构成的火的元素就是“燃素”。凡物质能燃烧就因为含有燃素。而拉瓦锡通过的实验发现，金刚石被裹严时就没有变化，裸露时就发生变化，说明燃烧的原因不在燃素，而在空气。
在燃烧过程中到底空气发生了什么变化呢？能不能通过检验它的重量来解答呢？拉瓦锡又设计出另一个实验。
他在密闭的容器里燃烧金属，燃烧前后他都仔细地用天平称过重量，并没有一点变化，他再称金属灰的重量，是增加了，又称烧过后的空气的重量，却减少了，而减少的空气和增加了的金属灰正好重量相等。于是拉瓦锡便发现了化学上一条极重要的定律：重量（质量）守恒定律。物质既不能创生也不能消失，化学反应只不过是物质由这种形式转换成另一种形式。
拉瓦锡的实验室的设备在当时来说是非常先进的。很多科学名人，比如瓦特、富兰克林也都到他这里做客。
一天，英国著名学者普里斯特利来拜访拉瓦锡，他向拉瓦锡介绍了他用凸透镜加热汞锻灰发现了一种脱燃素空气（即氧气）。不过，舍勒也是一个“燃素学说”的虔诚的拥护者，他把氧气称为“火焰空气”。正因为这样，他同样没有揭开燃烧的奥秘，与成功失之交臂。拉瓦锡立刻重做了普里斯特利的实验，证实了加热汞锻灰时逸出的气体重量与汞锻炼成锻灰所增加的重量相等。这是拉瓦锡用来推翻燃素学说最有力的证据。后来他又设计了大量精细的燃烧试验都证实了燃素是不存在的。
拉瓦锡推翻了流传多年的“燃素学说”，指出：“由于人工的或天然的操作不能无中生有地创造任何东西，所以每一次操作中，操作前后存在的物质总量相等，且其要素的质与量保持不变，只是发生更换和变形，这可以看成是公理。”这番话体现了“物质不灭定律”的基本精神。拉瓦锡的思想超越了他的同时代人，因为他不仅注意到了物质在化学反应中性质的变化，而且注意到了数量上的变化，从而使得化学科学割断了与古代炼金术的最后一根纽带，以一种崭新的面目蓬勃发展起来。
拉瓦锡曾经出版过《化学教程》，总结了他多年来的实验，提出氧化学说，统治化学界近百年的燃素说被彻底推翻。书一出版就被抢购一空。1789年，拉瓦锡又补充修订了这本书，准备再版。他又把那几年新发现的元素整理成一张表，共33种，分为四类：
1.简单物质，光、热、氧、氮、氢等物质元素。
2.简单的非金属物质，硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素等，其氧化物为酸。
3.简单的金属物质，锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌等，被氧化后生成可以中和酸的盐基。
4.简单物质，石灰、镁土、钡土、铝土、硅土等。
这是化学史上第一份科学的元素表。化学在拉瓦锡面前彻底敞开了大门。许多新的现象和没有见过的问题，呈现在人们面前。也许是听到别人的议论，他总觉得有什么祸事就要临头，手头的任务怕是干不完了，所以他整天埋头写作，妻子玛丽也加紧帮他画插图。
果然，一天，拉瓦锡坐桌旁工作的时候有两个人进来，传他去法庭一趟。法庭上法官根本没有问几个问题审判得很草率，连拉瓦锡这个律师出身的人也没能为自己辩护几句。好心的律师提醒法官：“拉瓦锡先生可是一位全欧洲闻名的科学家啊！”法官说：“革命不需要科学家，只需要正义。”于是当即判了拉瓦锡死刑。
三、元素名单的刷新
“火焰空气”或“活空气”的发现以及燃素学说的垮台，使整个化学领域里发生了翻天覆地的变化。也只有这个时候，才有可能来认真研究围绕我们的全部世界是由哪些元素组成的。是哪一种物质更为复杂：是磷，还是磷酸酐？是碳，还是碳酸？是金属，还是金属的灰烬？
拉瓦锡以前的所有化学家都认为：“磷当然比磷酸酐复杂，金属当然比金属变成的灰烬更复杂。因为磷本身是由燃素和磷酸酐两种元素组成的，锡里面也包含着燃素和锡粉这两种元素。其余类推。”现在，已经知道物质燃烧或金属生锈（氧化）时，什么也没有失去，反而把“火焰空气”吸进自己里面。于是一切都完全变了样子。现在必须把磷酸酐看成复合物质，把磷看成元素了，因为磷酸酐是由磷和“火焰空气”化合而成的，而磷再也不能分解成别的物质。必须承认纯碳为元素，而不承认碳酸是元素了。关于金属，拉瓦锡认为所有的金属都是元素，而金属的粉末是复合物质。此外，新发现的“火焰空气”和“无用空气”也出现在元素的名单里。拉瓦锡给“火焰空气”取名叫酸素（我们叫氧），来表示它能和几种易燃物质化合成酸。例如：和磷化合，即成磷酸；和碳化合，即成碳酸；和硫化合，即成硫酸。而“无用空气”则被命名为窒素（我们叫氮，希腊文里是无生命的意思）。此前，水一直被认为是一种不可分解的元素。从远古时代起，科学家和哲学家们列举元素时，总是从空气和水开始。空气的复合性被发现后，过了10年左右，人们又研究水的成分。水绝对不是一种元素，只是一种复合物质，这是英国人卡文迪许和法国人拉瓦锡相继证明的。
人类最亲密的元素——氯
古代的炼金术士们使用王水（一般用3份盐酸与1份硝酸相混合）来溶解金子。当他们加热王水时，会产生一种刺激性很强的烟雾。当时他们还不知道这种烟雾是氯气，但至少可以说，他们在那个时代就已经接触过氯这种元素了。
氯气为黄绿色气体，有窒息性气味。溶于水和易溶于碱液。遇水生成次氯酸和盐酸，次氯酸再分解为盐酸。氯与一氧化碳在高热条件下，可生成光气。氯气不燃烧，但可助燃。氢气能在氯气中燃烧，燃烧后，都生成重要的氯化物——氯化氢。氯化氢是无色的气体，有一股刺鼻、呛人的气味。在日光下与易燃气体混合时会发生燃烧爆炸。与许多物质反应引起燃烧和爆炸。
氯是瑞典化学家舍勒在1774年发现的，它的希腊文原意就是“绿色的”。我国清末翻译家徐寿，最初便把它译为“绿气”，后来才把两字合为一字——“氯”。氯约比空气重2.5倍，在常温和6个大气压下，氯就可以被液化，变成黄绿色的液体，在工业上称之为“液氯”。
氯气有毒，吸入人体后与黏膜和呼吸道的水作用形成氯化氢和新生态氧。氯化氢可使上呼吸道黏膜炎性水肿、充血和坏死；新生态氧对组织具有强烈的氧化作用，并可形成具有细胞原浆毒作用的臭氧。
氯浓度过高或接触时间较久，常可致深部呼吸道病变，使细支气管及肺泡受损，发生细支气管炎、肺炎及中毒性肺水肿。由于刺激作用使局部平滑肌痉挛而加剧通气障碍，加重缺氧状态；高浓度氯吸入后，还可刺激迷走神经引起反射性的心跳停止。
1774年，舍勒使二氧化锰跟盐酸起反应，产生了有刺激性气味的气体。但是，限于当时的历史条件，燃素说还在盛行，舍勒认为这种气体是“无燃素的盐酸”，后来又把它叫做“氧化盐酸”，经过许多人的研究，分解“氧化盐酸”遭到失败，戴维才确定它是一种单质，命名为氯。
后来，贝莱梯和卡斯登先后各自在有水汽存在的情况下，将舍勒所发现的这种气体加以冷却，随后他们便获得了一种黄色结晶物质（实际上它是氯的水合物，他们指出，舍勒所发现的气体并不是一种简单的物质，当然也不是一种化学元素。
1805年诺斯莫尔将这种气体液化，他在描述其实验过程时说：“当我把这种含氧的盐酸气（诺斯莫尔和贝采里乌斯的看法一样，他们都认为氯气是盐酸与氧气的化合物，所以把这叫做含氧的盐酸气）放到压缩的大气压力下时，发现它具有极大的挥发性，当把耐压的接受容器的阀门打开时，这种液体物质便立即完全挥发了。我发现这种物质的浓度非常大，以致让我感受到一种难以忍受的刺激。当气体挥发后，接受容器中只留下很少的黄色的残留物。这种气体能破坏蔬菜的颜色，并且很难控制。”
1810年，戴维通过试验进一步证实了在-40℃下将氯气冷却，获得了贝莱梯和卡斯登所制出来的黄色晶体物质。
1823年3月5日，当法拉第正在操作一支装有氯的水合物的玻璃管时，帕里斯恰好来拜访。当看到玻璃管中有一些油状物质时，他责备法拉第不该使用带油污的仪器（因为帕里斯以为这支玻璃管是法拉第没有洗净的器具）。帕里斯走后，法拉第继续进行实验，把那支玻璃管拿出来看时不小心打破了。与此同时，管内的油状物也马上消失了。这件事使法拉第认识了这种油状物的性质。帕里斯第二天便收到了法拉第的一封信，信中写道：“亲爱的先生，昨天您注意到的油状物是已经变成液态的氯。”
1888年，克尼许采用加压冷却的方法将液态的氯装在一种耐压的容器中。这一方法为使用氯气的单位提供了很大的方便。此后，液氯的生产才达到商品的规模。
漂白粉用于生产开始于18世纪末期。此前，欧洲人在漂白麻纤维和棉纤维的时候，需要花费很长的时间及繁重的劳动。他们先把棉、麻纤维放在草木灰、石灰水或皂液中煮沸。然后取出来浸泡在牛奶中，最后取出来铺在草地上，充分地暴露在空气中和阳光下，这时纤维才被漂白。这种方法需要耗费长达7个月的时间。
