אנטואן לבואזיה

ביוגרפיה

לבואזיה נולד למשפחה עשירה בפריז, וזכה לירושה נאה עם מות אמו. למד כימיה, בוטניקה, אסטרונומיה, ומתמטיקה במכללת מזראן בין 1754 ו-1761.ב-1764 פרסם את חיבורו המדעי הראשון, בכימיה. ב-1767 החל לעבוד על סקר גאולוגי באלזס-לורן. בשנת 1768, כשהיה בן 25, נבחר כחבר באקדמיה המלכותית למדעים של צרפת, המוסד המדעי המכובד ביותר של צרפת, בזכות מאמר על תאורת רחובות וכהכרה על הישגיו במחקרו המוקדם יותר. ב-1769 החל לבואזיה בעבודה על מיפוי גאולוגי ראשון של צרפת.
לבואזיה למד גם משפטים ולימודים אלו היו חלק חשוב מחייו. הוא קיבל תואר אקדמי במשפטים והיה חבר בלשכת עורכי הדין, אך לא עבד כעורך דין בפועל. הוא נעשה מעורה בפוליטיקה הצרפתית, וכתוצאה מכך, כשהיה בגיל 26 התקבל לעבודה כגובה מס על ידי פרם ז'נרל, חברת גביית מס, אז ניסה להעביר רפורמות במערכת הכספים ובגביית המיסים הצרפתית והגה את חומת הפרם ז'נרל של פריז, ששימשה לייעול גביית המכס. בזמן עבודתו בממשלה עזר לפתח את השיטה המטרית, כדי לקבוע בכל צרפת יחידות זהות למידות ומשקולות.
ב-1771 נישא לנערה בת 13, מארי-אן פִּירֶט פּוֹלז (Marie-Anne Pierette Paulze), בתו של משקיע אחר בפרם ז'נרל. עם השנים למדה אשתו כימיה והפכה לעמיתה למקצוע של בעלה. פולז תרגמה למענו מאמרים מאנגלית, איירה את ספריו, הכינה שרטוטים ותחריטים של מתקני המעבדה שנדרשו ללבואזיה ולעמיתיו. היא גם ערכה את זיכרונותיו של לבואזיה ופרסמה אותם, וערכה מסיבות רבות שאליהן הגיעו מדענים ידועי-שם, שם דנו בתאוריות בכימיה. כתוצאה מעבודתה הצמודה עם בעלה קשה להבדיל בין תרומות השניים, אך נראה שחלק ניכר מהעבודה שמיוחסת ללבואזיה בוצע בעצם על ידי אשתו.
היותו של לבואזיה אחד מ-28 גובי המס בצרפת וחבר האקדמיה למדעים, שנחשבה לנחלת האליטה הצרפתית, הייתה לו לרועץ עם פרוץ המהפכה הצרפתית. בזמן שלטון הטרור שהנהיגו המהפכנים ב-1794, נחשב לבואזיה ל"אויב האומה". בית הדין המהפכני שפט אותו באשמת בגידה, הרשיע אותו ושילח אותו אל הגיליוטינה - כל זאת באותו היום, 8 במאי, בגיל 51. למרבה האירוניה היה לבואזיה אחד מהליברלים בתפקידו, אך אחד מהמעשים שאולי חרצו את גורלו היה ריב עם ז'אן-פול מארה עיתונאי ומסית שטוף שטנה שקידש את השימוש בגליוטינה נגד מי שראה בעיני רוחו כאויבי המהפכה.
ערעורו של לבואזיה כנגד הוצאתו להורג נדחה על ידי השופט בצורה ברורה והחלטית: "הרפובליקה לא צריכה גאונים" (יש הטוענים שהוא אמר "מדענים"). חשיבותו למדע בוטאה על ידי המתמטיקאי ז'וזף לואי לגראנז' שקונן על ההוצאה להורג במילים "לראש הזה נדרשה שנייה אחת כדי ליפול, אך מאה שנים לא יפיקו עוד אחד שכזה". שנה וחצי לאחר מותו זוכה לבואזיה בידי הממשלה הצרפתית, וחפציו הפרטיים הועברו אז לידי אלמנתו, כשמוצמד אליהם פתק עם המילים "לאלמנתו של לבואזיה, שהורשע בשוגג".

רקע

מחקר כמותי ולא רק איכותי היה חלק מהמסורת המדעית המקובלת בכימיה בזמנו של לבואזיה. אף על פי כן, לבואזיה הנהיג שיטות מדידה סטנדרטים כמותיים מחמירים יותר מאלה שהיו נהוגים עד זמנו. ב-1775 שירת ב"מנהל אבק השריפה המלכותי" בארסנל בפריז והקים שם מעבדה משוכללת שמשכה כימאים מכל אירופה שבאו ללמוד את שיטותיו המהפכניות. עבודתו היסודית שם, במיוחד ההשגחה על ניקיון המרכיבים ויחסי הכמויות ביניהם, הובילה לשיפור בייצור אבק שריפה. כמו כן נעשה שימוש בכישוריו בכימיה חקלאית, בתכנון שיטה חדשה לשימוש באשלגן חנקתי המשמש כדשן.

מחקרים עיקריים

ניסוייו החשובים ביותר של לבואזיה בחנו את טבע הבעירה והשריפה. הוא טען באמצעות ניסויים אלו שבעירה היא תהליך הכולל שילוב בין חומר בעיר לבין חמצן. בנוסף, גילה לבואזיה עובדות חשובות גם על אופן יצירת חלודה, וזיהה את נחיצות החמצן ליצירתה, בנוסף לתפקידו בתהליכי נשימה המתבצעים בחי ובצומח. ניסוייו יחד עם פייר סימון לפלס הראו שתהליך הנשימה הוא למעשה בעירה איטית של חומר אורגני באמצעות החמצן הננשם.

מחקרו על מימן והחלפת תאוריית הפלוגיסטון

לבואזיה גילה גם ש"הגז הדליק" שגילה הנרי קוונדיש, שהוא כינה אותו מימן (ביוונית: יוצר מים), מגיב עם חמצן ליצירת טל - מים. עבודתו של לבואזיה בתחום זה מבוססת חלקית על עבודתו של ג'וזף פריסטלי. לבואזיה התכתב עם פריסטלי, ושניהם היו חברים באגודה המדעית האנגלית "Lunar Society". לאחר זמן ניסה לבואזיה לזקוף לזכותו את הישגיו של פריסטלי וטען שעבודותיו וגילוייו של פריסטלי הם בעצם שלו. נטען שנטייה זו להשתמש בתוצאותיהם של אחרים ולהתבסס עליהן ללא איזכור נאות כמקובל הייתה דפוס התנהגות חוזר אצל לבואזיה. 
לבואזיה הוכיח שה"אוויר" האחראי לבעירה הוא גם המקור לחמצון, במאמריו "על הבעירה באופן כללי" (Sur la combustion en general) מ-1777 ו"שיקולים כלליים על טבע החומצות" (Considérations Générales sur la Nature des Acides) מ-1778. ב-1779 קרא לבואזיה לחלק זה של האוויר חמצן (ביוונית: יוצר חומצה), ולחלק השני שבאוויר קרא "אזוט" (ביוונית: חסר חיים). במאמר "הרהורים על פלוגיסטון" (Reflexions sur le Phlogistique) מ-1783 טען לבואזיה שתאוריית הפלוגיסטון שהייתה מקובלת אז, ולפיה כל חומר שבוער משחרר לאוויר חומר הנקרא פלוגיסטון, והוא הגורם לבעירה, היא בלתי עקבית ושגויה. טענתו התקבלה ותיאורית החמצן שניסח שימשה בסיס לתאוריות הכימיות המוכרות כיום.

חלוץ הסטויכיומטריה

לבואזיה נחשב כחלוץ הסטויכיומטריה. ניסוייו היו מהימנים יותר מאלה של קודמיו. הוא הראה שאף על פי שבמהלך תגובה כימית החומר משנה את מצבו, כמות החומר לפני כל תגובה כימית ולאחריה היא תמיד זהה. הוא שרף זרחן וגופרית באוויר והוכיח שמשקל התוצרים לאחר השריפה היה גדול יותר ממשקל המגיבים המקורי. אולם עובדה זו לא הטעתה את לבואזיה, שהוכיח שהמשקל העודף לאחר השריפה בא מן האוויר שמשקלו ירד, כך שבכל זאת משקל החומרים הכולל לפני תגובה כימית ולאחריה הוא גודל קבוע. ניסויים אלה היוו את העדות לחוק שימור החומר. כך למשל כשדן בתסיסת סוכר והפיכתו לכהל כתב:
שום דבר אינו נוצר על ידי האדם או הטבע. ואפשר להניח כאקסיומה שבכל פעולה שווה כמות החומר הקיימת לפני הפעולה לזו שאחריה...אנו יכולים לראות את החומרים הנתונים לתסיסה, ואת המוצרים הבאים מתגובה זו כמהווים משוואה אלגברית...כל אלמנט במשוואה זו הוא נעלם, נוכל לחשב את ערכיהם בזה אחר זה ועל ידי כך לאמת את ניסויינו בחישוב, ואת החישוב בניסוי. לעתים קרובות הצלחתי לתקן בשיטה זאת את התוצאות הראשונות של ניסויי ולכוון את עצמי לדרך המתאימה כדי לחזור עליהם למרבה היעילות
— Traité Élémentaire de Chimie

מחקרים עיקריים בכימיה אנליטית ומינוח כימי

לבואזיה חקר גם תרכובות של מים ואוויר, חומרים שנחשבו עד אז ליסודות. הוא גילה שמים הם תרכובת של חמצן ומימן, ושאוויר הוא תערובת של גזים שונים - בעיקר חנקן וחמצן. יחד עם שלושה כימאים צרפתיים (קלוד-לואי ברתולט, אנטואן פורקרוי וגיטון דה-מורבו) המציא שיטה למינוח כימי, המאפשרת נתינת שמות לכימיקלים כך שמתוך השם ניתן יהיה להבין את מבנה החומר. חומצות ובסיסים נקראו בשיטה זו לפי היסודות שלהם והמלחים לפי החומצות והבסיסים שהם מתקבלים מתגובת הסתירה ביניהם. הוא פרסם שיטה זו ב"שיטה למינוח כימי" (Méthode de nomenclature chimique) ב-1787. שיטת מינוח זו עזרה לשיפור העברת המידע על תגליות חדשות בין כימאים בעלי רקע שונה, ורובה בשימוש עד היום, כולל שמות נפוצים מאוד כגון חומצה גופרתית, גופרה וסולפיט.
ספרו "יסודות הכימיה" (Traité Élémentaire de Chimie) מ-1789 נחשב לספר הלימוד הראשון לכימיה אנליטית. מוצגים בו לראשונה תאוריות החמצן שפיתח, הסבר ברור על חוק שימור החומר והכחשת קיום הפלוגיסטון. כמו כן סיפק לבואזיה הגדרה של יסוד – חומר פשוט שלא ניתן לפירוק בשום שיטת אנליזה כימית ידועה עד כה, והציע תאוריה לגבי היווצרות תרכובת מיסודות. לבואזיה לא ייחס מעמד אונטולוגי מיוחד ליסודות כאבני הבניין הבסיסיות של החומר ולא פסל את האפשרות שחומר שנחשב בתקופה מסוימת ליסוד יתגלה בעתיד כתרכובת. לעומת זאת, הגדרה המקובלת כיום ליסוד מבוססת על ההשקפה של ג'ון דלטון שזיהה את היסודות הכימיים עם אטומים. הספר הכיל גם רשימת יסודות שכללה חמצן, חנקן, מימן, זרחן, גופרית, כספית, ואבץ. היה זה הבסיס לרשימת היסודות המוכרת היום. רשימתו כללה גם אור, שלבואזיה סבר שהוא חלקיק חומרי, וקלוריק - חומר דמוי נוזל שלבואזיה שיער את קיומו וזיהה עם תופעת החום. בזמנו סירבו כימאים וחוקרים רבים להסכים עם גילוייו החדשים של לבואזיה, אך הדור הצעיר שבא אחריהם האמין לו, בעיקר בזכות ספרו המוצלח.

הישגים נוספים

תרומותיו החשובות של לבואזיה לכימיה היו תוצאה של מאמץ מודע שלו לאגד את כל הניסויים לתאוריה יחידה. הוא זה שהחל לשקול בעקביות את המגיבים ואת התוצרים במערכת סגורה. הוא פיתח שיטה חדשה למינוח כימי, שלפיה חמצן היה מרכיב הכרחי בכל החומצות (מאוחר יותר התברר שטעה בכך). לבואזיה גם ערך יחד עם לפלס מחקר ראשוני, כשבדקו באמצעות קלורימטר כמה חום נפלט ביחס לכמות הפחמן הדו-חמצני שנפלט במקרים שונים וגילו שהם ביחס זהה גם בלהבה וגם בנשימה של בעלי חיים, ומכאן הסיקו שבעלי חיים מייצרים חום על ידי תהליך מסוים של שריפה.
לבואזיה תרם בצורה ראויה לציון גם בנושא הקשר הכימי כשפרסם את תאוריית הרדיקלים, לפיה רדיקלים מתפקדים כקבוצה בתגובה כימית ומתרכבים עם חמצן. הוא גם העלה את האפשרות של אלוטרופיה ביסודות, כשגילה שיהלום הוא צורה גבישית של פחמן טהור.