最難以捉摸的東西

    施塔爾

    拉瓦錫

    古人對於火是十分重視的。古希臘人把水、氣、火、土四元素當成世界萬物之源；古代中國人則把金、木、水、火、土的「五行」說作為構成萬物的元素。無論是「四元素」說還是「五行」說，都少不了「火」的存在。

    同樣，無論是在「四元素」中，還是在「五行」中，火都是最難以捉摸的東西。

    從許多特徵來看，火很像一種有生命的東西：火點燃之後，假如你不繼續喂東西給它吃，它就不會長大，甚至會熄滅。因而許多人設想出了「火精靈」或者「可燃性動物物種」等等概念和解釋。1776年問世的《論自然》一書的作者羅比耐，竟然聲稱曾經在顯微鏡下看到了這種微小的生物，說其樣子很像是極其細小的蠕蟲。

    不過在18世紀，更佔主流的燃燒學說是所謂「燃素」說。1703年，德國化學家施塔爾系統提出了燃素學說。施塔爾認為，火是由無數細小而活潑的微粒構成的物質實體。這些微粒可以和其他的元素結合形成化合物，同時也能夠以游離的形式存在。如果大量的微粒聚焦在一起就會形成明顯的火焰，這些微粒瀰漫在大氣之中便給人以熱的感覺。由這種微粒構成的火的元素稱為「燃素」。

    歷史文獻記述的施塔爾是個「性格陰沉」的人，原因可能是他的四次不幸婚姻。他的一幅肖像畫中，把他繪成一副很古板的形象，頭戴一套很大的假髮，嘴唇緊閉，一副充滿懷疑的表情。一眼可以看出，他是不苟言笑的人。他的科學著作也離奇古怪，常常使用多種文字混合的寫法，包括德文、希臘文和拉丁文。

    施塔爾在其著作中，首先用希臘文杜撰了「燃素」這個詞。希臘語當中，這個詞語就是燃燒的意思。施塔爾用它指代一切可燃物質中的可燃成分。依照他的理論學說，任何物質燃燒時，都會丟失燃素，向空氣中釋放。假如燃燒停止，要麼就是所儲存的燃素已經用光，要麼就是周圍的空氣里所吸收的燃素已達到了飽和，無法接受更多的燃素了。

    燃素說在幾乎一個世紀的時間裡，佔據著化學科學指導思想的崇高地位。可是，在實踐領域裡燃素說有許多難以回答的問題：比如，製造業常常發現，這種難以捉摸的燃素往往變化無常。假如煅燒一定數量的金屬礦石，比如鐵礦石，其過程中產生的礦渣全部重量往往比其原材料還要重，而不是更輕；這與燃燒過程丟失燃素、減輕重量的理論相悖。對比來看，炭塊既然燃燒得十分充分，那麼，它可能完全由燃素構成，因而燃燒之後，會所剩無幾，只留下一些灰燼；其重量幾乎全部丟失，這倒是在意料之中。

    根據這種種矛盾現象，研究人員又提出，可能有不同種類的燃素，具有完全相反的習性特徵；以致或許還有負重量的燃素；否則，為什麼有些物質燃燒之後重量反倒會增加呢？所以，損失了負重量的燃素，母體物質的重量就會增加。

    如今稱為燃燒的這個化學過程，後來由法國化學家拉瓦錫最終予以正確解決。拉瓦錫指出，可燃性物質經過燃燒之後損失重量，不是因為它們損失了燃素，而是因為這些可燃性物質的分子在此過程中結合了氧原子，生成了揮發性的二氧化碳和水蒸氣。而有些金屬煅燒後質量增加，是因為吸收空氣中的氧形成了氧化物。

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