Antoine Lavoisier

Antoine Laurent de Lavoisier (26. elokuuta 1743 Pariisi – 8. toukokuuta 1794 Pariisi) oli ranskalainen kemisti. Hän julkaisi aineen häviämättömyyden lain ensimmäisen version, tunnisti ja nimesi hapen ja todisti sen osuuden palamisreaktioon ja näin flogiston-teorian vääräksi ja uudisti kemian nimistöä. Lavoisieria pidetään usein nykyaikaisen kemian isänä.

Henkilöhistoria

Antoine Laurent Lavoisier syntyi Pariisissa ja opiskeli kardinaali Mazarinin perustamassa yliopistossa Collège des Quatre-Nations (1754–1761) kemiaa, kasvitiedettä, tähtitiedettä ja matematiikkaa. Ensimmäinen kemian alan julkaisu ilmestyi 1764. Vuonna 1767 hän osallistui Elsassin ja Lothringenin maantieteen tutkimiseen. Hänet valittiin Ranskan tiedeakatemian jäseneksi vuonna 1768. Vuonna 1771 hän meni naimisiin 13-vuotiaan Marie-Anne Pierrette Paulzen kanssa, joka käänsi myöhemmin hänelle englanninkielisiä tekstejä ja teki niihin muistiinpanoja ja korjauksia sekä kuvitti hänen kirjojaan sekä työskenteli hänen kanssaan tutkimuksen parissa. Paulze julkaisi Lavoisierin kuoleman jälkeen tämän muistelmat ja kirjoituskokoelman. Vuodesta 1775 Lavoisier palveli kuninkaallisessa ruutihallinnossa, missä hän kehitti ruudin tuotantoa ja maanviljelyskäyttöä suunnittelemalla uuden salpietarin valmistusmenetelmän.

Palamisilmiö

Eräät Lavoisierin tärkeimmistä kokeista tarkastelivat palamisilmiön luonnetta. Hän osoitti kokeellisesti, että palaminen on prosessi, missä palava aine ja happi yhdistyvät. Hän osoitti kokeellisesti myös hapen merkityksen eläinten ja kasvien hengityksessä, samoin kuin hapen roolin metallin ruostumisessa. Lavoisierin palamisilmiön selitys korvasi flogiston-teorian, joka väitti että palava aine luovuttaa flogiston-nimistä ainetta palaessaan. Hän osoitti myös veden olevan vedyn ja hapen yhdistelmä, mikä selitti Joseph Priestleyn havainnon, jonka mukaan Henry Cavendishin eristämä "palava ilma" tuotti palaessaan höyryä, joka jäähtyessään tiivistyi vedeksi. Tämän vuoksi hän antoi tälle "palavalle ilmalle" nimen hydrogenium, kreikan "vedenmuodostaja", mihin myös suomenkielinen termi vety viittaa.
Lavoisierin työ perustui osittain Priestleyn työhön. Kuitenkin hän yritti ottaa kunnian Priestleyn havainnoista. Taipumus käyttää muiden henkilöiden saavutuksia heitä mainitsematta ja sitten tehdä omia johtopäätöksiä, sanotaan olleen tyypillistä Lavoisierille. Hän osoitti julkaisuissaan Sur la combustion en general (”Palamisesta”, 1777 ja Considérations Générales sur la Nature des Acides, 1778), että palamiseen osallistuva ”ilma” oli myös happamuuden lähde. Vuonna 1779 hän nimesi tämän ilman osan hapeksi (oxygenium, kreikan haponmuodostaja), ja muun nimellä azote (kreikaksi: elämätön, nykyranskassa typpi). Julkaisussa Reflexions sur le Phlogistique, 1783, Lavoisier osoitti flogiston-teorian olevan epäjohdonmukainen.

Kemian uudistaja

Lavoisierin kokeet olivat ensimmäisiä, joissa käytettiin kvantitatiivisen kemian menetelmiä. Hän osoitti, että vaikka aineen tila muuttuu kemiallisessa reaktiossa, niin aineen määrä säilyy samana jokaisessa kemiallisessa reaktiossa. Hän poltti fosforia ja rikkiä ilmassa, ja osoitti että lopputuotteet painoivat enemmän kuin lähtöaineet. Painonlisäys saavutettiin kuitenkin ilman kustannuksella. Nämä kokeet todistivat massan häviämättömyyden lain. Lavoisier tutki myös veden rakennetta ja nimesi veden rakenneosat vedyksi (vedenmuodostaja) ja hapeksi.
Ranskalaisen kemistin Claude-Louis Bertholletin ja muiden kanssa Lavoisier kehitti kemian nimistöä ja nimeämistä, mihin nykyinen nomenklatuurikin perustuu. Hän nimistöä teoksessa Méthode de nomenclature chimique (Method of Chemical Nomenclature, 1787). Järjestelmän nimet ovat pääosin yhä, kuten esimerkiksi nimet rikkihappo, sulfaatit ja sulfiitit.
Lavoisier'n teosta Traité Élémentaire de Chimie (Elementary Treatise of Chemistry, 1789, englanniksi kääntänyt Robert Kerr) pidetään ensimmäisenä nykyaikaisena kemian oppikirjana, mikä esitti yhtenäisen kuvan uusista kemian teorioista, määritteli selkeästi massa häviämättömyyden lain (law of mass action) sekä hienovaraisesti kyseenalaisti flogistonin olemassaolon, sillä flogistonin massa olisi ollut massan häviämättömyyden lain mukaan negatiivinen. Lavoisier myös selkeytti alkuaineen käsitettä yksinkertaiseksi aineeksi mitä mikään tunnettu kemiallinen analyysimenetelmä ei pysty pilkkomaan, ja hän kehitti teorian kemiallisten yhdisteiden muodostumisesta alkuaineistaan. Lisäksi se sisälsi luettelon alkuaineista, ja useista aineista joita ei voida enää pilkkoa pienemmiksi, kuten esimerkiksi happi, typpi, vety, fosfori, elohopea, sinkki ja rikki. Luettelo sisälsi kuitenkin myös valon, sähkön ja lämmön (oikeastaan ranskaksi: calorique; englanniksi: caloric eli lämmön ilmentymä, lämmön alkulähde, nestemäinen ja tuhoutumaton ja havaitsematon, nestemäinen – aikaisempi käsitys), joiden hän uskoi olevan ainetta.

Muu toiminta ja kuolema

Lavoisierin elämässä oli myös lakitieteen opinnoilla suuri merkitys. Tämä johti kiinnostukseen Ranskan politiikkaa kohtaan, ja tämän seurauksena hän hankki viran verojen kerääjänä yksityisessä Ferme Générale -nimisessä veronvuokraamista ja verojen karhuntaa suorittavassa yrityksessä 26-vuotiaana, missä hän yritti uudistaa Ranskan rahatalous- ja verotusjärjestelmää.
Ollessaan Ranskan virkamiehenä hän oli mukana komiteassa, joka kehitti metrijärjestelmän turvatakseen painojen ja mittojen yhdenmukaisuuden koko Ranskassa. Ranskan suuren vallankumouksen terrorin kauden vallankumoukselliset leimasivat Lavoisierin petturiksi yhtenä 28 ranskalaisesta veronvuokraajasta vuonna 1794 ja hänet mestattiin giljotiinilla Pariisissa 50-vuotiaana. Veronvuokraajat olivat erityisen vihattu ammattikunta, ja heidät tuomittiin kokonaisuudessaan kuolemaan. Lavoisieria ei tosin voitu todistaa syylliseksi väärin­käytöksiin, mutta häntä syytettiin perusteettomasti vehkeilystä Ranskan vihollisten kanssa. On kohtalon ivaa, että Lavoisier oli yksi harvoista vapaamielisistä asemassaan. Hänen puolustuspuheensa kerrotaan kumotun kuittauksella ”Tasavalta ei tarvitse tiedemiehiä!”

Merkitys

Lavoisierin perustavanlaatuinen merkitys kemian kehittymiselle johtui hänen tietoisesta yrityksestään selittää kaikki kokeelliset tulokset yhdellä teorialla. Hän vakiinnutti kemiallisen tasapainon teorian johdonmukaisen käytön, kumosi hapen avulla flogiston-teorian ja kehitti uuden kemian nimeämisjärjestelmän, mikä väitti, että happi oli kaikkien happojen oleellinen ainesosa (mikä myöhemmin osoittautui vääräksi). Ensimmäistä kertaa alkuaineiden nykyaikainen merkitys esitellään järjestelmällisesti; klassisen kemian kolme tai neljä alkuainetta korvautuvat uudella järjestelmällä, ja Lavoisier selvitti kemiallisten yhtälöiden reaktioita jotka noudattavat aineen häviämättömyyden periaatetta.
Lavoisierin merkitystä tieteelle kuvasi matemaatikko Lagrange joka valitti teloitusta sanomalla: ”Pään katkaiseminen kesti heiltä vain hetken, mutta Ranskalta saattaa kestää vuosisata samanlaisen luomiseen.”