Ο Λαβουαζιέ και ο νόμος της αφθαρσίας της ύλης

Ο Λαβουαζιέ (Antoine-Laurent de Lavoisier 1743-1794) θεωρείται ο θεμελιωτής της Χημείας ως επιστήμης γιατί για πρώτη φορά εισήγαγε τους ποσοτικούς προσδιορισμούς στα πειράματα που πραγματοποίησε για να στηρίξει τις απόψεις του. Το 1789 (έτος έναρξης της Γαλλικής επανάστασης) δημοσιεύει το έργο του «Στοιχειώδης πραγματεία χημείας» (Traite elementaire de chimie) στο οποίο μεταξύ των άλλων διατυπώνει με πολύ σαφή τρόπο το νόμο της διατήρησης της μάζας κατά τις χημικές αντιδράσεις. Γράφει: «Τίποτα δεν εξαφανίζεται και τίποτα δεν δημιουργείται από το μηδέν κατά τη διάρκεια των χημικών φαινομένων. Πραγματοποιούνται μόνο μεταβολές ή τροποποιήσεις της ύλης, ενώ υπάρχει ίση ποσότητα ύλης πριν και μετά από αυτά».
Αναξαγόρας (499 – 427 π.Χ.) | Εμπεδοκλής (493 – 433 π.Χ.) | Δημόκριτος (470 – 380 π.Χ.)
Η πρόταση αυτή αν και αποδίδεται γενικά στον Λαβουαζιέ δεν είναι καινούργια την είχαν διατυπώσει αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι όπως ο Αναξαγόρας (499 – 427 π.Χ.) ο Εμπεδοκλής (493 – 433 π.Χ.) και ο Δημόκριτος (470 – 380 π.Χ.). Η μεγάλη όμως αξία του Λαβουαζιέ είναι ότι την απέδειξε με χαρακτηριστικά πειράματα που επινόησε και πραγματοποίησε χρησιμοποιώντας για πρώτη φορά το ζυγό με τον οποίο μετρούσε τις μάζες των διαφόρων ουσιών πριν και μετά τις χημικές αντιδράσεις. Παρακάτω παρατίθενται δύο χαρακτηριστικά αποσπάσματα από το βιβλίο του Καθηγητή Οργανικής Χημείας στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Αναστάσιου Βάρβογλη «ΜΕΓΑΛΟΙ ΧΗΜΙΚΟΙ – Η ΠΑΛΙΑ ΦΡΟΥΡΑ» Εκδόσεις ΖΗΤΗ, Θεσσαλονίκη 1995. «Ο ορθολογισμός του Lavoisier δε μπορούσε να δεχθεί τέτοιες ανακολουθίες. Όπως συνέβη με την περίπτωση του νερού, αποφάσισε ότι έπρεπε να καταφύγει σε ποσοτικές μετρήσεις των μεταβολών βάρους. Επινόησε λοιπόν το ακόλουθο απλό πείραμα: τοποθέτησε ένα έλασμα κασσίτερου μέσα σε κλειστό δοχείο, ζύγισε όλο το σύστημα και στη συνέχεια το θέρμανε. Όπως αναμενόταν, σχηματίστηκε ένα άσπρο επίχρισμα στην επιφάνεια του μετάλλου, η σκουριά, η οποία και όφειλε να έχει μεγαλύτερο βάρος από το αρχικό βάρος του μετάλλου. Όπως το βάρος του συστήματος δεν είχε μεταβληθεί, άρα η μόνη δυνατότητα ήταν να είχε σημειωθεί ελάττωση βάρους του αέρα του δοχείου και μάλιστα ίση με την αύξηση του βάρους του ελάσματος. Πράγματι, μόλις άνοιξε το δοχείο, ο αέρας όρμησε μέσα και το βάρος του συστήματος αυξήθηκε. Όπως αποδείχθηκε στη συνέχεια, το επιπλέον βάρος ήταν ίσο με το βάρος της σκουριάς. Αυτές οι μετρήσεις ήταν αρκετές για να καταπέσει η θεωρία του φλογιστού». Σε άλλο σημείο γράφει: «Τον ίδιο περίπου καιρό απασχολούσε το Lavoisier το πρόβλημα του "εύφλεκτου αερίου", δηλαδή του αερίου που εκλύεται όταν επιδράσουμε με οξέα στα μέταλλα-το υδρογόνο. Κατά περίεργο τρόπο, η καύση του έμοιαζε vα το εξαφανίζει, αφού δε μπορούσε να διαπιστώσει το σχηματισμό κάποιου προϊόντος-κάτι που σίγουρα έπρεπε να βρει. Όπως και στην περίπτωση του οξυγόνου, έτσι και εδώ η λύση είχε δοθεί άθελά του από τον 'Αγγλο ερευνητή Henry Cavendish ( 1731-1810), ο οποίος είχε ανακαλύψει ότι κατά την καύση του υδρογόνου σε κλειστά δοχεία σχηματίζεται νερό. Ο Cavendish πίστευε ότι το πολύ ελαφρό υδρογόνο δεν ήταν άλλο από το φλογιστό και ότι αν ενωνόταν με το "αποφλογισμένο αέριο" (οξυγόνο) θα σχηματιζόταν το "φλογισμένο αέριο" (άζωτο). Κατά συνέπεια, δεν μπόρεσε να εκτιμήσει τη σημασία του ευρήματός του. Αντίθετα, ο Lavoisier που ήδη είχε καταρρίψει τη θεωρία του φλογιστού, μόλις έμαθε για τα πειράματα του Cavendish συνειδητοποίησε την πραγματικότητα. Επανέλαβε αμέσως την καύση του υδρογόνου, που το ονόμασε έτσι επειδή "γεννά ύδωρ", και μάλιστα μέτρησε επακριβώς την ποσότητα του παραγόμενου νερού. επίσης, κατόρθωσε να πετύχει και το αντίθετο, τη διάσπαση του νερού στα συστατικά του. Με τα πειράματα αυτά λύθηκε ένα ακόμη πρόβλημα που τον απασχολούσε και αποτελούσε αγκάθι στη θεωρία της αφθαρσίας της μάζας: η κατανάλωση από τους ζωικούς οργανισμούς περισσότερου οξυγόνου από ό,τι μπορούσε να δικαιολογήσει το εκλυόμενο διοξείδιο του άνθρακα. Τώρα έγινε φανερό ότι αυτό οφειλόταν στην ένωσή του με το υδρογόνο των τροφών».