Antoine Laurent Lavoisier

De Viquipèdia

Antoine Laurent Lavoisier (París, 26 d'agost de 1743 - 8 de maig de 1794) va ser un químic francès. És considerat el creador de la química moderna pels seus estudis: llei de conservació de la massa, explicació de la combustió, la respiració, i l'oxidació com a reaccions amb l'oxigen, demostració de la naturalesa no elemental de l'aigua, composició de l'aire, refús de la teoria del flogist, nomenclatura química, definicions d'element químic i d'àcid, etc.

Taula de continguts 1 Biografia 2 Obra 2.1 La combustió i la teoria del flogist 2.2 La composició de l'aire 2.3 L'aigua no és un element 2.4 La respiració 2.5 La llei de conservació de la massa 2.6 La nomenclatura i el Tractat Elemental de Química 2.7 Obres 3 Bibliografia 4 Enllaços

[edita] Biografia

El seu pare era advocat a Villers-Cotterêts i succeí el 1741 a un dels seus oncles en el càrrec de procurador del parlament francès, per la qual cosa es traslladà a París on es casà. La seva mare morí quan Lavoisier només tenia cinc anys. Des de molt jove ja va demostrar ser un bon estudiant i realitzà els seus estudis al Col·legi Mazarin on hi va estudiar durant nou anys. Després realitzà la carrera d'advocat a la Universitat de París aconseguint el grau de llicenciat l'any 1764. Però com que li agradava la ciència realitzà cursos lliures de botànica amb Bernard de Jussieu, de física amb l'abad Nollet, de química amb Laplanche i Guillaume François Rouelle i de mineralogia amb Jean Étienne Guettard.

L'any 1764, als 21 anys, presentà un projecte per enllumenar París que va rebre un premi per ser l'estudi millor realitzat. El 1765 Lavoisier realitzà dos informes sobre el guix, mineral emprat a París per blanquejar les cases i observà que l'única diferència entre el guix cristal·litzat i el en pols era l'aigua d'hidratació i que es podien transformar l'un en l'altre simplement guanyant o perdent aigua. El 1767 viatjà amb Guettard als Vosgos per realitzar una mapa geològic i mineralògic de la zona, una feina de cinc mesos.

El 1768 gràcies a una herència familiar comprà una acció de la Ferme Générale, una empresa privada contractada pel govern francès per recaptar els imposts indirectes (sal, tabac, begudes,...) i per fer respectar els monopolis estatals respecte al contraban. L'any 1771, als 28 anys es va casar amb la filla d'un important recaptador d'imposts, membre influent de la Ferme Générale, Marie Anne Pierrette Paulze (1758-1836), de 14 anys. Marie Anne aprengué llatí i anglès i traduí obres de l'anglès al francès d'importants científics con Priestley, Cavendish i Kirwan. Marie Anne també estudià dibuix amb el pintor Jacques Louis David la qual cosa li permeté il·lustrar les obres de Lavoisier.

Lavoisier aconseguí entrar el 1772 a l'Acadèmia de Ciències. Fou una institució que influí decisivament en la vida de Lavoisier: li inspirà temes, li atorgà autoritat i li oferí una tribuna on exposar les seves investigacions. L'any 1775 fou nomenat director de pólvores i salnitres. Una de les seves tasques fou solucionar el problema de la manca de pólvora. S'instal·là a l'Arsenal i hi muntà el seu laboratori. Era el més ben equipat del seu temps ja que Lavoisier hi gastava importants quantitats de doblers que aconseguia de les seves rendes de la Ferme Générale.

El 1789 publicà la seva obra més important Tractat elemental de química i fou l'any que esclatà la revolució francesa. Fins l'any 1792, els antimonàrquics radicals van prendre el control proclamant la República a França i perseguint els "grangers d'hisenda". Lavoisier fou retirat del seu laboratori i, més tard, arrestat. Quan adduí que era un científic i no un recaptador d'imposts (cosa no del tot certa), l'oficial que el va arrestar contestà amb la frase: "la República no necessita científics". El judici fou una farsa, on Marat, que era un poderós cap revolucionari, acusà Lavoisier d'haver participat en complots absurds i demanà la seva mort. Marat fou assassinat el juliol de 1793, però el mal ja estava fet. Antoine Laurent Lavoisier fou guillotinat juntament amb el seu sogre i altres "grangers d'hisenda" a l'actual Plaça de la Concòrdia el 8 de maig de 1794 als 51 anys. El seu cos fou enterrat a una fossa comuna.

[edita] Obra

[edita] La combustió i la teoria del flogist

Lavoisier va participar a moltes comissions creades per a millorar la vida de la gent. El treball sobre la il·luminació dels carrers el va introduir de ple en el problema de la combustió. En aquell temps la combustió s'explicava amb la teoria del flogist de l'alemany Georg E. Stahl (1660-1734), que ja tenia un segle d'existència però que havia produït gran confusió entre els químics i no permetia avançar dins la química. La teoria del flogist suposava que els materials que es podien cremar (fusta, paper, carbó, sofre, fòsfor,...), o els metalls que es podien calcinar, posseïen flogist, una substància invisible amb pes negatiu que es perdia durant la combustió o la calcinació (les substàncies cremades ja no es podien tornar a cremar perquè no tenien flogist). Actualment ho escriuríem així:

Fusta ————> Cendra + Flogist

Lavoisier, l'any 1772, va començar a estudiar la combustió encalentint substàncies dins l'aire. Una vegada va comprar un diamant que va col·locar dins un recipient tancat i va enfocar-li els raigs del Sol que concentrava una lupa, i el diamant es cremà. No obstant això, el recipient es va omplir de diòxid de carboni (CO₂), fet que provà que el diamant estava compost per carboni igual que el grafit i el carbó. Lavoisier també va notar especialment que el diamant no es podia cremar amb absència d'aire. Va continuar cremant fòsfor, P, i sofre, S, i comprovà que els productes obtinguts, P₂O₅ i SO₂, pesaven més que els reactius, P i S, gràcies a la utilització de la balança amb la qual pesava totes les substàncies que emprava i els recipients. Així pensà que s'havia addicionat alguna substància a partir de l'aire (no creia que el flogist tingués un pes negatiu). La nova teoria seria:

Fusta + Aire ————> Cendra

També estudià la calcinació dels metalls i encalentí estany, Sn, i plom, Pb, dins un recipient tancat amb aire. A la superfície d'ambdós metalls va aparèixer una capa d'òxid, SnO i PbO respectivament, que se sabia que pesava més que el metall del que provenia. Lavoisier, emprant la balança, va veure que el metall, el seu òxid, l'aire, i tot el conjunt, no havien variat de pes en encalentir-los. Això volia dir que si l'òxid havia guanyat pes per un costat, el mateix pes s'hauria d'haver perdut per un altre lloc, possiblement l'aire. Si realment era l'aire, hauria d'aparèixer un buit parcial al recipient. Estant segur d'això, Lavoisier obrí el recipient i l'aire va entrar fent guanyar pes al conjunt. Per tant imaginà la següent reacció:

Sn + Aire ————> SnO

Lavoisier pogué demostrar que l'òxid era la combinació d'un metall amb l'aire i, per tant, que la calcinació i la combustió, no ocasionen una pèrdua del flogist, sinó un guany d'almenys una porció d'aire. Quan aquesta teoria de la combustió s'obrí pas entre els químics, es va enderrocar l'antiga teoria del flogist i es va establir la química sobre els fonaments que avui utilitzam.

[edita] La composició de l'aire

Durant el segle XVIII varis científics (Priestley, Scheele, Cavendish, Black,...) descobriren i definiren les propietats de diferents gasos (anomenats aires). Lavoisier va ser el primer que va exposar clarament que l'aire atmosfèric estava compost per dos gasos, un dels quals produïa la combustió, la calcinació i la respiració, que anomenà oxigen, que significa generador d'àcids, O₂, i que identificà com a element químic; i l'altre no, l'azot (no apte per a la vida animal), que després s'anomenà [nitrogen]], N₂.

A l'O₂ l'anomenà oxigen perquè creia que generava els àcids. És cert que molts d'àcids tenen oxigen: HClO, H₂CO₃, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄,... però altres, com es demostrà després, no en tenen, com per exemple HCl, H₂S,...

[edita] L'aigua no és un element

L'any 1772 realitzà un experiment per estudiar un fet basat en la teoria dels quatre elements d'Aristòtil: la calor podia transmutar l'aigua en terra. L'experiment que dissenyà va consistir en posar una certa quantitat d'aigua dins d'un recipient hermèticament tancat el qual va escalfar durant cent un dies sense interrupció. Poc a poc es va formar un residu sòlid que podia ser l'aigua que s'havia transmutat en terra. Però Lavoisier havia pesat l'aigua i el recipient abans de començar l'experiència i els va pesar novament quan l'acabà, observant que no hi havia hagut variació de la massa. Després pesà per separat l'aigua, el residu sòlid i el recipient i comprovà que l'aigua no havia perdut pes i sí ho havia fet el recipient de vidre en una quantitat igual a la del residu sòlid. Quedà clar que la calor no produïa la transmutació de l'aigua, contràriuament a les prediccions de les teories dels alquimistes.

L'any 1781 l'anglès Cavendish obtengué aigua cremant un gas anomenat aire inflamable dins aire. Després realitzà altres experiències i, finalment, va concluir que l'aigua es podia obtenir fent reaccionar aire inflamable i un altre tipus de gas que anomenaven aire desflogisticat. Lavoisier va repetir l'experiment d'una manera més presisa emprant gasòmetres de nova construcció enlloc de cubes hidropneumàtiques demostrant que Cavendish tenia raó. Però va donar una passa més que Cavendish en identificar els dos aires com a elements químics: hidrogen, nom ideat per Lavoisier que significa que genera aigua era l'aire inflamable i oxigen, nom ideat per Lavoisier que significa que genera àcids era l'aire desflogisticat. Avui escrivim la reacció de formació de l'aigua així:

2 H₂ + O₂ ————> 2 H₂O

També realitzà la reacció de descoposició de l'aigua fent passar vapor d'aigua per damunt de ferro molt calent i obtengué un òxid de ferro, que demostrava que l'aigua contenia oxigen, i hidrogen:

4 H₂0 + 3 Fe ————> Fe₃O₄ + 4 H₂

Aquestes dues experiències demostraren clarament que l'aigua no era un element químic com es creia des de la teoria dels quatre elements d'Aristòtil ja que es podia sintetitzar a partir de dos elements químics, hidrogen i oxigen, i que també es podia descompondre en ells.

[edita] La respiració

Lavoisier estudià la respiració el 1777. Suposà que es consumia oxigen i es produïa diòxid de carboni, però no explicà quin era l'origen de la calor animal ni si el procés era degut a una reacció química o simplement era un intercanvi de gasos dins dels pulmons.

Cap al final de la seva carrera, Lavoisier, amb l'ajuda de Pierre S. de Laplace, tractà de mesurar calors de combustió i deduí alguns detalls del que passava en els animals. Per fer-ho, hagué d'inventar un calorímetre (aparell que mesura la calor) i amb ell realitzà mesures quantitatives de la respiració d'un conillet d'Índies, d'on va sorgir l'expressió "fer de conillet d'Índies". Després d'aquestes experiències explicà que la respiració és un procés similar a la combustió del carbó, però que té lloc més lentament, dins dels pulmons. La calor es produeix en reaccionar l'oxigen de l'aire amb el carbó que subministra la sang a partir dels aliments.

[edita] La llei de conservació de la massa

Lavoisier havia emprat la llei de conservació de la massa en totes les seves experiències gravimètriques durant molts d'anys sense preocupar-se d'explicitar-lo. Fou l'any 1785 en la “Memòria sobre la dissolució del metalls pels àcids” on formulà per primera vegada la llei de conservació de la massa:

“Res es crea en les operacions de l'art ni en les de la Natura, i pot establir-se com a principi que en tota operació hi ha una quantitat igual de matèria abans i després de l'operació... Sobre aquest principi es fonamenta tot l'art de fer experiments en química.”

Actualment ho escrivim així:

massa reactius químics = massa productes de la reacció

[edita] La nomenclatura i el Tractat Elemental de Química

Una vegada establertes les bases de la nova química, Lavoisier va començar a treballar per crear una nova nomenclatura i, juntament amb Guyton de Morveau, Berthollet i Fourcroy, va publicar, l'any 1787, l'obra: Mètodes de nomenclatura química on s'establien les normes que s'utilitzaven per anomenar cada compost químic, basades amb els elements químics que contenia. La idea fou identificar la composició química amb el nom assignat. El sistema era tan clar i lògic, que els químics l'adoptaren a l'instant i encara constitueix la base de la nomenclatura actual (varen aparèixer així els coneguts sulfats, nitrats, clorits,...) i s'eliminaren els noms antics: sucre de Saturn, flors de bismut, guix de Paris, sal admirable, blanc d'Espanya, pedra blava, salfumant,...

L'any 1789, Antoine L. Lavoisier, publicà un llibre de text anomenat Tractat elemental de Química, en el qual reuní la seva nova doctrina sobre la combustió, la formació dels àcids, la nomenclatura química, les tècniques experimentals,... i que representa el primer text modern de química. Els dibuixos foren realitzat per la seva dona Marie Anne. En aquest llibre Lavoisier va escriure, per primera vegada una equació química en parlar de la fermentació i també hi escriu la seva llei de conservació de la massa:

“Tot l'art de fer experiències en química està fonamentat sobre aquest principi: s'ha de suposar en tots els experiments una vertadera igualtat o equació entre els principis (elements) del cos que s'examina i els que s'obtenen mitjançant l'anàlisi. Així, donat que el most del raïm genera el gas de l'àcid carbònic i alcohol, puc dir que: most del raïm = àcid carbònic + alcohol”

[edita] Obres

• Traité élémentaire de chimie, présenté dans un ordre nouveau et d'après les découvertes modernes (2 volums, 1789). Reedició : Bruxelles : Cultures et Civilisations, 1965.
• Œuvres complètes, Paris : CRHST, 2003. Texte en línia

[edita] Bibliografia

• Berthelot, M., La révolution chimique: Lavoisier. Paris: Alcan, 1890.
• Daumas, M., Lavoisier, théoricien et expérimentateur. Paris: Presses Universitaires de France, 1955.
• Donovan, Arthur, Antoine Lavoisier: Science, Administration, and Revolution., Cambridge University Press, 1993.
• Grey, Vivian, The Chemist Who Lost His Head: The Story of Antoine Lavoisier., Coward, McCann & Geoghegan, Inc. , 1982
• Jackson, Joe, A World on Fire: A Heretic, An Aristocrat And The Race to Discover Oxygen, Viking, 2005
• Kelly, Jack, Gunpowder: Alchemy, Bombards, & Pyrotechnics - The history of the explosive that changed the world (Basic Books, 2004 - 0-465-03718-6).
• Lavoisier, Antoine, Traité élémentaire de chimie, présenté dans un ordre nouveau et d'après les découvertes modernes, 2 vols. Paris: Chez Cuchet, 1789. Reprinted Bruxelles: Cultures et Civilisations, 1965.
• Lavoisier, Antoine, Elements of Chemistry, Dover Publications Inc., New York, NY,1965, 511 pages.
• Poirier, Jean-Pierre, Lavoisier, University of Pennsylvania Press, English Edition, 1996.

[edita] Enllaços

• Museu virtual d'Antoine L. de Lavoisier
• Antoine Lavoisier - Chemical Achievers profile.

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Antoine Laurent Lavoisier