Antoine Lavoisier
Antoine Lavoisier bracht een revolutie teweeg in de chemie. Hij noemde de elementen koolstof, waterstof en zuurstof; ontdekte de rol van zuurstof bij verbranding en ademhaling; vastgesteld dat water een verbinding is van waterstof en zuurstof; ontdekte dat zwavel een element is en hielp de transformatie van scheikunde van een kwalitatieve naar een kwantitatieve wetenschap voort te zetten.
Beginnings
Antoine -Laurent Lavoisier werd op 26 augustus 1743 geboren in een bevoorrecht gezin in Parijs, de hoofdstad van Frankrijk.
Zijn vader was Jean-Antoine Lavoisier, een advocaat in het Parijse parlement.
Zijn moeder was Émilie Punctis, wiens familievermogen afkomstig was van een slagerij. Ze stierf toen Antoine vijf jaar oud was, waardoor hij een groot geldbedrag achterliet.
Tussen de leeftijd van 11 en 18 jaar volgde Antoine zijn opleiding aan het Collège des Quatre-Nations, een college van de Universiteit van Parijs. Hij studeerde daar algemene vakken, waaronder de wetenschappen in zijn laatste twee jaar.
Hoewel hij zich erg aangetrokken voelde tot de wetenschappen, schreef hij zich op 18-jarige leeftijd in voor de rechtenfaculteit van de universiteit, met als doel dezelfde carrière als zijn vader na te streven. (Zijn vader had hem aangemoedigd te geloven dat wetenschap slechts een hobby was, geen serieus beroep.)
Na twee jaar rechtenstudie behaalde Antoine Lavoisier een bachelordiploma. Een jaar later, in 1764, verkreeg hij een vergunning om als advocaat uit te oefenen, maar hij besloot dit niet te doen.
Antoine Lavoisiers Lifetime in Context
Het leven van Antoine Lavoisier en het leven van verwante wetenschappers.
De wetenschap van Antoine Lavoisier
Terwijl hij studeerde voor zijn Licentiaat in de rechten Lavoisier handhaafde zijn interesse in de wetenschap en woonde naast wetenschappen lezingen bij.
In 1764, het jaar waarin hij zijn vergunning als advocaat verkreeg, publiceerde hij ook zijn eerste wetenschappelijke paper. In hetzelfde jaar las hij een paper voor aan de elite Franse Academie van Wetenschappen. Hij werd in 1769 gekozen tot lid van de Franse Academie van Wetenschappen, slechts 26 jaar oud.
Vormen van koolstof
In 1772 kochten Lavoisier en andere scheikundigen een diamant en stopten die in een gesloten glazen pot . Ze gebruikten een opmerkelijk gigantisch vergrootglas om de zonnestralen op de diamant te richten. De diamant verbrandde en verdween.
Lavoisiers opmerkelijke verbrandingsapparaat
Lavoisier merkte op dat het totale gewicht van de pot ongewijzigd was, ook al was de diamant verdwenen. Deze waarneming zou later deel uitmaken van het bewijs dat hem ervan overtuigde dat zijn wet van massabehoud correct was.
Of diamant of houtskool werd verbrand door de gigantische lens, hetzelfde gas werd geproduceerd – we noemen het nu kooldioxide . Lavoisier realiseerde zich dat diamant en houtskool verschillende vormen zijn van hetzelfde element.
Hij gaf dit element de naam koolstof.
Zuurstof en verbranding
In 1772 begrepen mensen het verbrandingsproces niet. Ze hadden inconsistente en verwarde theorieën, waarvan de belangrijkste de theorie van phlogiston was, een niet-detecteerbare stof die soms een negatieve massa had!
We weten nu dat verbranding plaatsvindt wanneer stoffen reageren met zuurstof bij hoge temperaturen. Maar in 1772, toen Lavoisier op dit gebied begon te werken, lag de ontdekking van zuurstof door Joseph Priestley nog twee jaar in de toekomst.
Het werk van Lavoisier genoot een groot voordeel ten opzichte van veel andere wetenschappers, namelijk zijn grote passie voor het maken nauwkeurige metingen. Hij streefde eerder naar kwantitatieve dan naar kwalitatieve wetenschap.
In 1772 ontdekte Lavoisier dat wanneer fosfor of zwavel in de lucht wordt verbrand, de producten zuur zijn. De producten wegen ook meer dan de oorspronkelijke fosfor of zwavel, wat suggereert dat de elementen combineren met iets in de lucht om zuren te produceren. Maar wat?
In 1774 bezocht Joseph Priestley Parijs. Hij vertelde Lavoisier over het gas dat werd geproduceerd toen hij de verbinding ontleedde die we nu kwikoxide noemen. Dit gas ondersteunde de verbranding veel krachtiger dan normale lucht. Priestley geloofde dat het gas een bijzonder zuivere versie van lucht was. Hij begon het gedeflogisticeerde lucht te noemen, in de overtuiging dat de ongebruikelijke eigenschappen ervan werden veroorzaakt door de afwezigheid van phlogiston.
Lavoisier geloofde niet dat het iets gedeflogisticeerd was, omdat hij niet in phlogiston geloofde.
In 1779 bedacht Lavoisier de naam zuurstof voor het element dat vrijkomt door kwikoxide. Hij ontdekte dat zuurstof voor 20 procent uit de lucht bestond en essentieel was voor verbranding en ademhaling. Hij concludeerde ook dat wanneer fosfor of zwavel in lucht wordt verbrand, de producten worden gevormd door de reactie van deze elementen met zuurstof.
“Zwavel neemt bij verbranding zuurstofgas op; het resulterende zuur is aanzienlijk zwaarder dan de verbrande zwavel; het gewicht is gelijk aan de som van de gewichten van de zwavel verbrandde en de zuurstof werd geabsorbeerd. “
Zwavel is een element
In 1777 identificeerde Lavoisier zwavel correct als een element. Hij had uitgebreide experimenten uitgevoerd met deze stof en merkte op dat het niet kon worden opgesplitst in eenvoudiger stoffen.
Het behoud van massa
In 1778 ontdekte Lavoisier dat wanneer kwikoxide wordt verwarmd, het gewicht ervan afneemt. Het zuurstofgas dat het afgeeft, heeft precies hetzelfde gewicht als het gewicht dat verloren gaat door het kwikoxide.
Hoewel dit ons vandaag de dag misschien vanzelfsprekend lijkt, was het in die tijd minder het geval (vandaar de algemene steun voor de phlogistontheorie). Na het uitvoeren van werkzaamheden met een aantal verschillende stoffen, en herinnerend aan eerder werk zoals zijn werk in 1772 met koolstof, kondigde Lavoisier een nieuwe fundamentele natuurwet aan: de wet van behoud van massa:
- materie wordt geconserveerd in chemische reacties
of anders vermeld:
- de totale massa van de producten van een chemische reactie is identiek aan de totale massa van de uitgangsmaterialen
Er wordt vaak gezegd dat Lavoisier de eerste wetenschapper was die het principe van massabehoud naar voren bracht. Dit is niet helemaal onjuist. In 1630 had Jean Rey een soortgelijke wet opgesteld; in 1755 had Joseph Black aangenomen dat de wet waar was toen hij magnesium ontdekte; en in 1760 had Michail Lomonosov een verklaring van de wet gepubliceerd.
De wet van massabehoud werd pas stevig verankerd nadat Lavoisier deze onafhankelijk had ontdekt.
“Bij het uitvoeren van experimenten is het noodzakelijk … dat ze zoveel mogelijk vereenvoudigd worden, en dat elke omstandigheid die de resultaten zou kunnen bemoeilijken volledig moet worden verwijderd. “
Verbranding en ademhaling
Lavoisier vermoedde dat verbranding en ademhaling chemisch hetzelfde zijn. Hij demonstreerde dit met de hulp van Pierre-Simon Laplace. Het tweetal maten de hoeveelheid kooldioxide en warmte die een cavia tijdens het ademen afgeeft, en vergeleken dit met de hoeveelheid warmte die wordt geproduceerd wanneer ze koolstof verbrandt om dezelfde hoeveelheid koolstofdioxide te produceren als de cavia heeft uitgeademd.
Op basis van de resultaten kon Lavoisier concluderen dat ademhaling een vorm van verbranding is. De warmte die door zoogdieren wordt geproduceerd houden hun lichaam tijdens de ademhaling boven kamertemperatuur.
Lavoisier meet de zuurstof in de lucht die wordt uitgeademd door een man longen. De vrouw van Lavoisier, Marie-Anne, maakt aantekeningen. Als bekwaam kunstenaar creëerde ze ook de gravure waaruit deze afbeelding werd genomen.
Water is geen element
In 1783 bedacht Lavoisier de naam waterstof voor de gas dat Henry Cavendish in 1766 als een nieuw element had erkend; Cavendish had het gas ontvlambare lucht genoemd.
Door opnieuw samen te werken met Pierre-Simon Laplace, verbrandde Lavoisier waterstof met zuurstof en ontdekte dat water werd geproduceerd, waarmee hij vaststelde dat water geen element is, maar eigenlijk een verbinding is gemaakt van de elementen waterstof en zuurstof. Dit resultaat verbaasde veel mensen, want in die tijd wist iedereen dat water zelf een van de ondeelbare elementen was.
Waterstof betekent in het Grieks watervormer.
“Er waren 85 gewichtsdelen zuurstof en 15 delen waterstof nodig om 100 delen water samen te stellen.”
Er bestaat niet zoiets als phlogiston!
Lavoisiers werk met zuurstof en zijn demonstratie van massabehoud maakte hem volkomen duidelijk dat flogiston fictief was. In 1783 markeerde zijn artikel Reflections on Phlogiston het begin van het einde voor phlogiston en een triomf voor Lavoisiers zuurstoftheorie en kwantitatieve chemie.
Lavoisiers list of elements
In 1789 publiceerde Lavoisier zijn baanbrekende Elementaire verhandeling over scheikunde.
Aristoteles elementen aarde, water, lucht, vuur en kwintessens waren verlaten door middeleeuwse alchemisten en Lavoisier lieten nu hun tria prima van zwavel, kwik en zout varen.
Elementaire verhandeling over scheikunde gedetailleerd zijn zuurstoftheorie van de scheikunde (verbannen van flogiston), maakte het verschil duidelijk tussen een verbinding en een element, en bevatte een lijst met chemische elementen. De lijst omvatte zuurstof, stikstof, waterstof, zwavel, fosfor, koolstof, antimoon, kobalt, koper, goud, ijzer, mangaan, molybdeen, nikkel, platina, zilver, tin, wolfraam en zink.
Vreemd genoeg, en in overeenstemming met de kinderschoenen van de chemie, nam Lavoisier licht op als een van de chemische elementen.
Hij voegde ook een stof toe genaamd caloric, waarvan later werd aangetoond dat het, net als phlogiston, fictief was. In feite gaat zo veel van Elementary Treatise on Chemistry over calorie in verklaringen dat het het werk enigszins bederft. Maar nogmaals, we moeten niet vergeten dat chemie nog in de kinderschoenen stond en dat Lavoisier grotendeels verantwoordelijk was voor het omhoog trekken naar vastere grond.
“Experimenten op de vegetatie geeft reden om aan te nemen dat licht combineert met bepaalde delen van groenten, en dat het groen van hun bladeren en de verschillende kleuren van bloemen voornamelijk te danken zijn aan deze combinatie. “
Het metrische systeem
Vanaf 1791 was Lavoisier lid van de commissie van de Franse Academie van Wetenschappen, die het metrische meetsysteem heeft ontwikkeld. Andere leden van de commissie waren onder meer de bekende wiskundigen Pierre-Simon Laplace en Adrien-Marie Legendre.
Enkele persoonlijke details en het einde
Naast zijn wetenschappelijk onderzoek was Lavoisier ijverig op andere gebieden. Op 26-jarige leeftijd kocht hij een bedrijf in dat belasting haalde voor de de Franse regering. Nadat hij dit had gedaan, probeerde hij de belastingwetgeving te hervormen om armere belastingbetalers te helpen. Hij diende ook in de buskruitcommissie van de regering, waardoor de kwaliteit van het Franse buskruit aanzienlijk werd verbeterd.
Lavoisier trouwde in 1771 met Marie-Anne Pierrette Paulze. Hij was 28 en zij pas 13. Toen hij zo jong met Marie-Anne trouwde. , handelde hij op verzoek van haar vader, die een senior lid was van de belastingmaatschappij waarin Lavoisier had gekocht. De graaf dAmerval, die ongeveer 40 was, had een huwelijksaanzoek gedaan aan Marie-Anne en haar vader was met ontslag van de belastingmaatschappij bedreigd als ze geen ja zou zeggen. Lavoisier stapte in en trouwde met haar om Marie-Anne en haar vader een geschikt excuus te geven voor haar niet trouwen met The Count.
Antoine Lavoisier en zijn vrouw Marie-Anne, geschilderd door Jacques-Louis David in c. 1788.
Marie-Anne was een bekwaam kunstenaar en goed opgeleid. Ze hielp Lavoisier aanzienlijk met zijn werk, vertaalde wetenschappelijke artikelen van het Engels naar het Frans, voegde haar eigen aantekeningen en wetenschappelijke kritiek op artikelen toe, hielp met laboratoriumwerk, maakte nauwkeurige tekeningen van laboratoriumapparatuur voor de wetenschappelijke publicaties van Lavoisier en hield nauwkeurige schriftelijke verslagen bij van Lavoisiers experimenten .
Tijdens de Franse Revolutie, die begon in 1789, werden rijke mensen en iedereen die voor de regering had gewerkt bedreigd. In 1793 maakten de revolutionairen een einde aan de Franse Academie van Wetenschappen en andere academische verenigingen.
In 1794 werd Lavoisier gebrandmerkt als verrader vanwege zijn betrokkenheid bij belastingen. Hij was ook niet populair bij revolutionairen omdat hij buitenlandse wetenschappers had gesteund die de revolutionairen van hun bezittingen wilden beroven.
Lavoisier werd ter dood veroordeeld door de revolutionairen. Kwetsbare beschuldigingen tegen hem waren onder meer het stelen van geld van de Franse schatkist en het geven aan de vijanden van Frankrijk.
Antoine Lavoisier stierf door de guillotine op 50-jarige leeftijd op 8 mei 1794 in Parijs. De vader van Marie-Anne en 26 andere mensen werden bij dezelfde gelegenheid geëxecuteerd.
Aan het einde van 1795, in een ommezwaai, vond de Franse regering Lavoisier onschuldig aan alle beschuldigingen. Tegen die tijd was het natuurlijk te laat: hij was gewoon weer een onschuldig slachtoffer van het schrikbewind van de revolutie.
De vrouw van Lavoisier en zijn enorme bijdragen aan de chemie hebben het overleefd. Ironisch genoeg trouwde Marie-Anne later met Benjamin Thompson, die een sleutelrol speelde bij het vaststellen dat calorieën, net als phlogiston, slechts een verzinsel waren van de verbeelding van mensen.
Auteur van deze pagina: The Doc
Images of Lavoisier digitaal verbeterd en ingekleurd door deze website. © Alle rechten voorbehouden.
Citeer deze pagina
Gebruik de volgende MLA-compatibele bronvermelding:
Gepubliceerd door FamousScientists.org
Verder lezen
Antoine -Laurent Lavoisier
Elements of Chemistry
Dover Publications Inc, 1965
Robert D. Whitaker
An Historical Note on the Conservation of Mass
J. Chem. Educ., 1975, 52 (10), p 658
Arthur Donovan
Antoine Lavoisier: Science, Administration and Revolution
Cambridge University Press, 1996