燃烧的氧化学说：揭示燃烧本质的科学突破

燃烧，这一日常生活中常见的现象，曾长期笼罩在神秘的面纱之下。直至 18 世纪，燃烧的氧化学说横空出世，才为我们真正揭开了燃烧的神秘本质。今天，就让我们一同走进这段波澜壮阔的科学史，探寻燃烧氧化学说的前世今生。
燃素说：曾经的主流
在 1703 年，德国化学家施塔尔系统地提出了燃素说。这一学说认
为，烧是一种分解过程，物质燃烧时会释放出一种名为 “燃素” 的神秘物质。这一学说在当时具有重要意义，它引导着化学家们开始关注化学反应过程的研究，也促使了许多化学发现的诞生。在燃素说的框架下，人们似乎能够解释一些燃烧现象，比如木材燃烧后化为灰烬，被认为是木材中的燃素释放出去了。燃素说也并非无懈可击。随着科学研究的深入，一些无法用燃素说解释的现象逐渐浮现。例如，金属燃烧后变为金属灰，按照燃素说，金属燃烧放出燃素，应该质量减轻，但实际上金属灰的重量反而比金属的重量增加了。为了解释这一矛盾，就不得不假设燃素具有负重量，然而这与当时物理学中物体质量、重量不可能为负的观念严重冲突。
氧气的发现：关键转折点
18 世纪中叶，一系列重要气体的发现为燃烧理论的变革埋下了伏笔。1772 年，布拉克的学生卢瑟福发现了氮气，普利斯特里也在同年独立发现了氮气。但他们作为燃素说的虔诚信徒，将氮气解释为 “被燃素饱合了的空气”，认为其失去助燃能力是因为燃素饱和，并没有认识到氮气是空气中的一种成分。而氢气的发现同样引发了对燃素说的质疑。虽然很难确定谁是第一个发现氢气的人，但卡文迪许是第一个收集并研究其性质的化学家。他用金属与酸反应制得氢气，发现定量的某种金属和足量的各种酸作用，产生氢气的数量固定，且氢气与空气混合点燃会爆炸。卡文迪许用燃素说解释氢气的生成，认为金属中含有燃素，在酸中溶解时释放出燃素形成氢气，甚至一度认为氢气就是燃素。但当他弄清楚浮力问题后，发现氢气有重量只是比空气轻得多，又改口说氢是燃素和水的化合物，这种牵强附会的解释充分显示了燃素说在面对新发现时的困境。而氧气的发现，无疑是推翻燃素说的关键。1774 年前后，瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特里分别先后独立地发现并制得了氧气。然而，他们深受燃素说的束缚，对氧气能使火燃烧得更好的现象给出了错误解释。舍勒称氧气为 “火气”，认为燃烧是火气与燃烧体中燃素结合的过程；普利斯特里则认为氧是一种 “脱燃素空气”，因为吸收燃素能力强所以助燃能力格外大。