Antoine Lavoisier – modernin kemian isä, hapen ja vedyn löytäjä

Antoine-Laurent de Lavoisier (26. elokuuta 1743 - 8. toukokuuta 1794) oli ranskalainen aatelismies, kemisti ja biologi. Häntä kutsutaan usein "modernin kemian isäksi". Hänen työnsä on tärkeä osa kemian ja biologian historiaa ja vaikutti myös osaltaan atomiteorian alkuihin. Hän määritteli uudelleen käsitteen alkuaine, korvasi vanhan flogiston-teorian tarkalla kokeellisella tutkimuksella ja vakiinnutti kemian mittaamiseen perustuvaksi tieteenalaksi. Hän oli ensimmäinen tiedemies, joka systemaattisesti nimesi ja kuvasi keskeiset kaasut vety ja happi sekä osoitti niiden roolin veden muodostumisessa ja palamisessa; itse hapen kokeellisen havaitsemisen tekivät hieman aiemmin toisistaan riippumatta Carl Wilhelm Scheele ja Joseph Priestley, mutta Lavoisier antoi ilmiölle oikean tulkinnan ja nimesi sen. Hänet teloitettiin satojen muiden aatelisten tavoin Ranskan vallankumouksen aikana.

Varhainen elämä ja ura

Lavoisier syntyi Pariisissa varakkaaseen perheeseen, opiskeli Collège Mazarinissa ja suoritti lakimiehen pätevyyden, mutta suuntautui varhain luonnontieteisiin. Hän teki 1760-luvulla geologisia ja mineraalitieteellisiä tutkimuksia sekä tunnetut kokeet kipsistä (Parisissa käytetyistä kipsikivistä), joissa hän osoitti kiteisen veden merkityksen – varhaisen esimerkin tarkasta aineen punnitukseen perustuvasta analyysistä. Vuonna 1771 hän avioitui Marie-Anne Pierrette Paulzen kanssa; Marie-Anne kouluttautui piirustuksessa ja kielissä ja työskenteli myöhemmin Lavoisier’n keskeisenä tutkimusavustajana, kääntäjänä ja laboratoriolaitteiden kuvaajana.

Kemian vallankumous käytännössä

• Massan säilymisen laki: Lavoisier osoitti toistettavissa olevilla, suljetuissa astioissa tehdyillä kokeilla, että kemiallisissa reaktioissa aineen kokonaismassa säilyy. Ajatus oli esitetty aiemminkin, mutta Lavoisier’n mittaustarkkuus ja todistelu tekivät siitä kemian peruslain.
• Flogiston-teorian kumoaminen: Hän osoitti, että palaminen ja metallien kalkkiutuminen (hapettuminen) eivät johdu kuvitteellisesta flogistonista, vaan aineen sitoutumisesta happeen. Klassisia olivat kokeet, joissa rikki ja fosfori punnittiin ennen palamista ja sen jälkeen – massa kasvoi, koska happea liittyi yhdisteeseen.
• Ilman koostumus: Lavoisier todisti, että ilma ei ole yksi aine, vaan seos, jossa on elämää ja palamista ylläpitävää happea sekä pääosin kemiallisesti välinpitämätöntä kaasua, jolle hän antoi nimen azote (nykyinen typpi).
• Vesi on yhdiste: Hän näytti, että vesi ei ole alkuaine, vaan muodostuu vedystä ja hapesta. Tästä syystä hän nimesi vedyn (”vedenmuodostaja”) ja hapen (”happojenmuodostaja”) – jälkimmäinen nimitys osoittautui myöhemmin osin harhaanjohtavaksi, mutta nomenklatuuri yhdenmukaistui.
• Uusi kemiallinen nimistö: Yhdessä kollegoidensa (mm. Guyton de Morveau, Berthollet ja Fourcroy) kanssa hän laati 1780-luvulla systemaattisen nimistön, joka korvasi sekavat perinteiset nimet selkeillä, koostumusta kuvaavilla nimillä.
• Traité élémentaire de chimie (1789): Lavoisier’n oppikirja kokosi uuden kemian periaatteet: aineiden luokittelun, reaktioiden selitykset ja kokeellisen menetelmän. Teos toimi mallina modernille kemian opetukselle.
• Kalorimetria ja fysiologia: Yhdessä Pierre-Simon Laplacen kanssa hän kehitti jääkalorimetrin ja osoitti, että eläinten hengitys on hidasta palamista, jossa kulutetaan happea ja syntyy hiilidioksidia ja lämpöä.
• Analytiikka ja välineistö: Hän toi kemiaan tarkan punnituksen, suljetut reaktioastiat ja taseajattelun (stoikiometrian). Hän osoitti myös, että timantti on hiilen muoto polttamalla sen ja havaitsemalla hiilidioksidin muodostumisen.

Nimet, löydöt ja tieteelliset kiistat

Lavoisier’n ansio oli ennen kaikkea siinä, että hän määritteli oikein uusien kaasujen luonteen ja roolin kemiallisissa ilmiöissä sekä antoi niille nimet, jotka jäivät käyttöön. Hapen varhaisen havaitsemisen tekivät Scheele ja Priestley, ja veden koostumuksen parissa työskenteli myös Henry Cavendish; Lavoisier toisti ja laajensi kokeita ja sijoitti havainnot uuteen teoriaan, jossa elementit ja yhdisteet erotettiin selkeästi. Hän piti elementtinä ainetta, jota ei tuon ajan menetelmin voitu hajottaa, ja laati luettelon tunnetuista alkuaineista (mukana on sittemmin virheellisiksi osoittautuneita kuten ”kalorinen”, mutta periaate oli uraauurtava).

Julkiset tehtävät ja yhteiskunnallinen rooli

Tieteen ohella Lavoisier toimi valtion palveluksessa. Hän kuului Ranskan ruutiteollisuutta ja salpietarin tuotantoa uudistaneeseen komissioon, mikä paransi ruudin laatua ja saatavuutta. Hän osallistui paino- ja mittajärjestelmän uudistukseen ja edisti yhtenäisten mittojen käyttöönottoa, mikä johti myöhemmin metrijärjestelmään. Talousasioissa hän oli mukana veronkannon järjestelyissä, ja hän laati myös raportteja kansanterveydestä, maanviljelystä ja kaupunkien hygieniasta. Hänen työskentelytapaansa kuvasivat avoimuus, tarkka kirjanpito ja kokeiden toistettavuus.

Marie-Anne Paulze Lavoisier

Lavoisier’n puoliso Marie-Anne oli yksi syy hänen laboratoriotyönsä selkeyteen ja tunnettuuteen. Hän käänsi englanninkielisiä ja saksalaisia tutkimuksia ranskaksi, piirsi tarkkoja kuvia laitteistoista (oppi taidon Jacques-Louis Davidilta), johti laboratoriopäiväkirjoja ja järjesti tiedesalonkia. Puolisonsa kuoleman jälkeen hän julkaisi ja toimitti tämän käsikirjoituksia, mikä auttoi vakiinnuttamaan Lavoisier’n työn vaikutuksen.

Vallankumous, kuolema ja maine

Vallan­kumouksen kiihtyessä Lavoisier’n yhteydet valtion veronkantoon johtivat pidätykseen ja pikaiseen oikeudenkäyntiin. Hänet tuomittiin ja mestattiin giljotiinilla 8. toukokuuta 1794. Lausahdus ”Tasavalta ei tarvitse tiedemiehiä” liitetään usein tapaukseen, mutta sitä pidetään epävarmana. Muutamaa vuotta myöhemmin hänet rehabilitoitiin virallisesti. Lavoisier’n perintö on pysyvä: mittaamisen täsmällisyys, selkeä kemiallinen kieli ja teorialla ohjattu kokeellinen menetelmä ovat sittemmin olleet kemian kulmakiviä.

Tieteellinen ura

Uransa aikana Lavoisier toi merkittäviä muutoksia kemian tutkimukseen. Suuri osa hänen tutkimuksistaan koski palamista. Hän on henkilö, joka selitti palamisen hapettamalla. Todistaakseen tämän Lavoisier tutki ilmaa. Tätä varten hän poltti vuonna 1776 elohopeaa suljetussa maljakossa. Hänen johtopäätöksensä: ilma on hapen yhdistelmä eikä se ole kemiallinen alkuaine.

Hän löysi myös massan säilymislain, jonka mukaan mikään ei katoa, mitään ei synny, vaan kaikki muuttuu. Sen mukaan kemiallisen reaktion lopputuotteiden massa on sama kuin reagoijien massa. Nykyään tämä periaate on modernin kemian perusta.

Lavoisier loi yhdessä L. B. Guyton de Morveaun, Claude-Louis Berthollet'n ja Antoine François de Fourcroyn kanssa ensimmäisen kemiallisen nimikkeistön 1780-luvulla.

Miten Lavoisier poltti elohopeaa. Elohopea oli A:ssa.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Kuka oli Antoine Lavoisier?

K: Miksi Antoine Lavoisieria kutsutaan usein "modernin kemian isäksi"?

K: Vaikuttiko Antoine Lavoisier atomiteorian alkuun?

K: Mitkä alkuaineet Antoine Lavoisier tunnisti ja nimesi?

K: Milloin Antoine Lavoisier teloitettiin?

K: Miten Antoine Lavoisierin teloitus tapahtui?

K: Mikä on Antoine Lavoisierin työn merkitys?

Hae kirjaimella