آنتوان لوران لاووازیه

شعله های انقلاب لاوازیه
داستان کشف اکسیژن


تاریخ شیمی بدون اغراق به دو بخش تقسیم می شود. شیمی قبل از لاوازیه و پس از او. لاوازیه دانشمند شهیر فرانسوی از اعضای آکادمی سلطنتی و از نزدیکان دربار لویی شانزدهم بود که پس از انقلاب همراه خیل بسیاری از اشراف زادگان به تیغ تیز گیوتین انقلابیون سپرده شد. اما طنز تلخ تاریخ از این قرار بود که این درباری معدوم خود بنیانگذار بزرگترین انقلاب تاریخ علم شیمی بوده است: نظریه اقراق، طرد فلوژیستون و کشف اکسیژن.
اکسیژن در شیمی یکی از عناصر جالبی است که موضوع بحث و مناقشات فراوانی در خلال مطالعات علم بوده است. این مورد بخصوص موضوع جالبی برای فلاسفه علم و تاریخ نگاران تحولات علمی بوده است.
توماس کوهن فیلسوف علمی که بحث های مختلفی درباره اندیشه های او وجود دارد و در خلال مطالعات تاریخی، فلسفه علم ساختارگرای خود را مدون ساخت، در کتاب نافذ خود «ساختار انقلاب های علمی» هنگام بررسی مورد اکسیژن در تاریخ علم شیمی، پرسش جالبی را طرح می کند که تصویر عمومی مخاطب از تاریخ علم را با چالش اساسی مواجه می کند.
پرسش نخست کوهن در رابطه با مورد اکسیژن از این قرار است: «این عنصر دقیقاً چه زمانی کشف شد » پاسخ به این سؤال در بادی امر به نظر ساده می رسد. کافیست به یکی از کتابهای اطلاعات عمومی مراجعه کرده و در بخش علمی و تاریخ شیمی دنبال تاریخ کشف عناصر بگردیم. آن وقت همان طور که انتظار می رود مشاهده خواهد شد که چه سال بخصوصی را برای کشف این عنصر به لاوازیه دانشمند فرانسوی نسبت داده اند. قضیه به همین سادگی است و هیچ نکته مبهم خاصی در این رخداد علمی به نظر نمی رسد و این البته شیوه متعارف روایت کتابهای علمی از تاریخ رشته مورد بحث شان است.
اما شیوه تاریخ نگاری کوهن موضوع را کمی از این سطح ساده جدا می کند. برای روشن تر شدن موضوع بد نیست شرایط علم شیمی پیش از حضور اکسیژن را مورد بررسی قرار دهیم.
چگونگی پدیده احتراق مواد پیش از حضور این گاز در علم شیمی با چیزی تحت عنوان فلوژیستون تبیین می شد. طبق فرضیه اشتال، فلوژیستون یک ماده تثبیت شده آتش در همه مواد قابل احتراق بود. بحث در مورد خواص این چیز بخصوص همانقدر برای یک شیمیدان امروزی سخت و یا به تعبیری بی معناست که اگر از او راجع به کیمیا یا طلسم سؤال شود. با این حال فلوژیستون از نظر لاوازیه و سایر دانشمندان عالی قدر معاصر وی همچون پریستلی کاملاً موضوعی قابل بحث بوده است.
اکسیژن به عنوان یک اصل اسیدی پیشنهاد لاوازیه جهت تبیین احتراق می باشد. البته موضع خاص این شیمیدان عالیقدر به همین صراحت در برابر فلوژیستون طرح نمی شود. نخست آن که از نظر او فرض فلوژیستون مستلزم نوعی دور است. چنانکه او به صراحت می گوید: «اگر از مبلغان نظر اشتال بخواهیم که به ما ثابت کنند چنین ماده ای در مواد قابل احتراق وجود دارد، ناخواسته در دور باطلی گرفتار می شوند. زیرا باید پاسخ بدهند که اجسام قابل احتراق دارای ماده آتش اند چون می سوزند و می سوزند چون دارای ماده آتش اند. روشن است که این در نهایت یعنی توضیح احتراق با احتراق.»

علاوه بر این طبق آزمایشات جرم مواد پس از احتراق افزایش می یافت و این بدین معنا بود که شیمیدان فلوژیستونی برای توجیه این رویه مجبور بود در نهایت جرمی منفی برای این چیز به ظاهر تبیین گر در نظر بگیرد!
حال آن که لاوازیه به فرض معکوسی فکر می کرد که مطابق آن ماده آتش عبارت بود از سیال بسیار رقیق و قابل ارتجاعی که همه نقاط سیاره زمین را در برگرفته و کمابیش به آسانی در همه اجسام نفوذ می کند و مثل آب با نمکها و مثل اسید با فلزها ترکیب می شود و حاصل این ترکیب خواصی به مواد می دهد که آنها را بیشتر شبیه مواد آتش می کند. این اصل اسیدی که بعدها لاوازیه از آن تحت عنوان اکسیژن به معنای مادر اسیدها نام برد همان نظریه احتراق او را تشکیل می دهد. درواقع لاوازیه در نظریه احتراق خود که اساس آن را اکسیژن تشکیل می دهد احتراق را توسط چیزی خارج از ماده توضیح داد، بدین ترتیب نیاز به فرض چیزی اضافی در ماده به نام فلوژیستون نبود و این با اصل اکامی همخوان بود که پس از قرون وسطی روح حاکم بر فلسفه و علم در قرون جدید بوده است.
با این توضیحات بد نیست به روایت توماس کوهن از کشف اکسیژن پرداخته شود. در اوایل دهه
۱۷۷۰ م دست کم سه نفر را می توان کاندیدای کشف اکسیژن نمود. نخست دارو ساز سوئدی شله است که به نظر کوهن می توان این فرد را علیرغم تقدم زمانی از این فهرست خط زد چون او کار خود را تا پیش از اعلام چندین کشف رسمی این گاز چاپ نکرد. مورد بعدی پریستلی انگلیسی بود که گاز آزاد شده از اکسید جیوه سرخ رنگ گرم شده را به عنوان یک فرآورده جمع آوری کرد. او در سال ۱۷۷۴ میلادی این گاز را هوای عادی با مقدار فلوژیستونی کمتر از حد معمول خواند. نفر سوم لاوازیه است که بر اساس کارهای پریستلی ابتدا در سال ۱۷۷۵ م این گاز را هوای کامل و در سال ۱۷۷۷ م آن را گونه متمایزی از دو گاز تشکیل دهنده جو دانست. با این حساب آیا پریستلی اکسیژن را کشف کرده است یا لاوازیه پاسخ کوهن در مورد پریستلی منفی است چون اگر تقدم او در جدا کردن گاز مبنای تقدم قرار گیرد پس به طریق اولی می توان هر کسی که زمانی هوای جو را در بطری کرده باشد کاشف اکسیژن دانست چون به هر حال نمونه پریستلی خالص نبود. ضمن آن که از نظر پریستلی این چیز هوای فلوژیستون زدوده بود. اما نفی پریستلی به عنوان کاشف اکسیژن بدین معنا نیست که از نظر کوهن بتوان لاوازیه را به سادگی کاشف آن دانست چرا که لاوازیه در ۱۷۷۵ م آن را هوای کامل می دانست و ۱۷۷۷ م اکسیژن را یک اصل اسیدی اتمی می دانست که وقتی با «کالریک» متحد شود به وجود می آید. حال آن که خود این «کالریک» موجود نظری دیگری بود که در نیمه دوم قرن نوزدهم از علم طرد شد.
با این حساب نه تنها به طور قاطعی نمی توان گفت اکسیژن توسط چه کسی کشف شد بلکه تعیین زمان دقیقی برای این اکتشاف میسر نیست. حداکثر چیزی که به قول کوهن می توان گفت آن است که اکسیژن پیش از سال
۱۷۷۴ م کشف نشده بود و مدتی بعد از ۱۷۷۷ م دیگر کشف شده بود. اما بین این دو تاریخ هیچ زمان مشخصی وجود ندارد.
آنچه در این میان نقش لاوازیه را برجسته می سازد آن است که او متوجه شده بود که چیزی در نظریه احتراق فلوژیستونی نادرست است و این همان نکته اساسی است که او را از سایر همعصران خویش متمایز می سازد. در واقع غیر از شله و پریستلی عده زیاد دیگری هم به تهیه این گاز پرداخته بودند، اما آنچه موجب شد هیچکدام موفق به مشاهده اکسیژن نشوند عدم وجود نظریه رقیبی بود که بر پایه آن می شد پدیده احتراق را به گونه ای نوین توضیح داد. به قول کوهن: «تجدید نظر عمده ای در پارادایم لازم بود تا چیزی که لاوازیه دید رؤیت شود. این می بایست دلیل اصلی آن باشد که چرا پریستلی تا پایان عمر طولانی خویش نتوانست اکسیژن را ببیند.»
با این حساب «کشف» رخداد پیچیده ای است که به شدت درگیر مفاهیم اصلی پارادایم یا سنت نظری غالب است ،کشف اکسیژن نشانه یک تغییر پارادایم یا شاکله عقلی یا سنت نظری در علم شیمی بود. چون لاوازیه به این نتیجه رسیده بود که نظریه فلوژیستونی اشتباه است اما طی تمام این سالها او نیاز به تدوین نظریه یا پارادایم رقیبی داشت که بر اساس آن قادر به توضیح همین پدیده باشد و درست به همین دلیل هم نمی توان تاریخ دقیقی برای کشف اکسیژن اعلام نمود چون طی تمام این سالها این مفهوم در حال شکل گیری یا شاید هم اختراع در ذهن او بود.
نکته جالب توجه در بررسی کوهن آن که به نظر می رسد بیش از آن که کشف اکسیژن موجب طرد پارادایم فلوژیستونی شده باشد اتفاقاً برعکس ظهور پارادایم رقیب موجب کشف اکسیژن شده است. به تعبیر دیگر اکسیژن محصول پارادایم غیرفلوژیستونی است و نه خالق این پارادایم. درست به همین دلیل لاوازیه چیزی را دید که دیگران ندیدند. درست مثل آنچه گالیله برخلاف منجمین هم عصر خود از پشت دوربین دست ساز خود قادر به مشاهده آن بود. نتیجه آن که کشف فرایندی بسیار نظری و پیچیده است حتی وقتی درگیر آزمایش و شواهد تجربی قاطعی باشیم چراکه این شواهد بیش از آن که مؤید پارادایم جدید باشند محصول خود آن پارادایم هستند و به طور طبیعی در سازگاری با این شاکله عقلی جدید هم قرار می گیرند.

نویسنده: علی شاهمرادی زواره

 

 

 

 

 

 

قانون بقای جرم لاوازیه

 

سرآغازشیمی جدید، آزمایشهای آنتوان لاوازیه است. لاوازیه با تعمق کافی دست اندرکاربراندازی نظریه فلوژیستون شد و انقلابی در شیمی پدید آورد. او (که از ترازوی شیمیاییبسیار استفاده می‌کرد) با تکیه بر نتایج آزمایشهای کمّی به توضیح تعدادی ازپدیده‌های شیمیایی دست یافت.

گئورگارنست اشتال نظریه فلوژیستون را بیان کرد که در سراسر سده هجدهم، نظریه مسلط در علمشیمی بود.

فلوژیستونیا " اصل آتش " جزئی از هر ماده سوختنی بود.

چنینپنداشته شد که هر جسم در اثر سوختن، فلوژیستون خود را آزاد می‌کند و به صورتساده‌تری در می‌آید، همچنین نقش هوا را در سوختن، انتقال فلوژیستون می‌دانستند. مثلاً بنابر نظریه فلوژیستون خواهیم داشت:

فلوژیستون+ خاکسترچوب

وامروزه می‌دانیم فرآیند سوختن چوب چنین است:

گازهای اکسیژن‌دار+خاکسترگازاکسیژن+ چوب

همچنین این نظریه تشکیل یک اکسید فلزی (کالکس) در اثر حرارت دادن فلز در هوا (عملتکلیس) را به طریقی مشابه تفسیر می‌کند:

فلوژیستون + کالکسفلز

واکنون فرآیند زیر برای ما روشن است:

اکسید فلزی ( کالکس)   گازاکسیژن+ فلز

درنظریه فلوژیستون ذاتاً مشکلی وجود دارد که هرگز توضیح کافی درباره آن داده نشد، وقتیچوب می‌سوزد فرض بر این است که فلوژیستون از دست می‌دهد و نتیجه آن خاکستری است کهجرم آن کمتر از قطعه چوب است. امّا در فرآیند تکلیس، از دست رفتن فلوژیستون باافزایش جرم همراه است، چون مسلماً جرم اکسید فلزی بیشتر از جرم فلز اولیه است. هواداران این نظریه متوجه وجود این مشکل شده بودند، لیکن در سراسر سده هجدهمتقریباً اهمیت توزین و اندازه‌گیری مشخص نشد.

لاوازیه در " قانون پایستاری جرم" خود می‌گوید: در طی یک واکنش شیمیایی تغییر محسوسی در جرمصورت نمی‌گیرد. به عبارت دیگر، جرم کل تمام موادی که در واکنش شیمیایی وارد می‌شوندبرابر جرم تمام محصولات واکنش است. لاوازیه به کمک ترازو و اندازه‌گیریهای خودنتیجه گرفت که حاصل‌جمعجرمهای مواداولیه برابر حاصل جمع جرمهای محصولات عمل می‌باشد. بنابراین او گفت کهماده به خودی خود به وجود نمی‌آید و از بین نمی‌رود، بلکه از شکلی و ترکیبی به شکلو ترکیب دیگر در می‌آید.

اینقانون در کارهای پیشین محسوس بود، لیکن او آن را به وضوح بیان کرد و مبنای کار علمیخود قرار داد.

در آنزمان وجود گازها و عدم شناخت آنها، بازدارنده توسعه نظریه‌ های شیمیایی بود مثلاًٌدر واکنش سوختن و یا تکلیس برای اثبات قانون پایستاری جرم، باید جرم گازهای اولیه و

/ 3 نظر / 100 بازدید
حسن سهرابی

اولا نخور.دوما دوست دارم.سیومن خیلی مخلصیم

زهرا

آنتوان لوران لاووازیه چه آتیش سوزونده پس![نیشخند]

زهرا

آنتوان لوران لاووازیه چه آتیش سوزونده پس![نیشخند]