A
ntoine-Laurent de Lavoisier sinh ngày 26 tháng 8 năm 1743 ở Paris nước Pháp. Cha ông là luật sư nhưng lại có rất nhiều bạn bè là nhà khoa học, họ là những người mà khi còn nhỏ Lavoisier rất hâm mộ. Chỉ cần bạn bè là những nhà khoa học của cha đến nhà là Lavoisier tích cực giúp mẹ bê trà. Khi mọi người nói chuyện, cậu thường ngồi bên cạnh lắng tai nghe. Lavoisier dần dần say mê khoa học, lúc nhỏ đã tự học thiên văn học, toán học, hoá học, địa chất học và thực vật học.
Một lần nhân dịp nghỉ hè, Lavoisier theo ông Kâyta, nhà nghiên cứu khoáng vật nổi tiếng, bạn của cha vào rừng cùng ông vẽ bản đồ địa chất. Ở đó Lavoisier đã học được rất nhiều kiến thức về khoáng vật lý thú.
Chẳng mấy chốc đã tốt nghiệp trung học, Lavoisier vào đại học Luật theo ý nguyện của cha. Vì thích hoá học nên một mặt học luật, mặt khác Lavoisier dành thời gian đi nghe bài giảng của một nhà hoá học nổi tiếng. Ngoài ra, anh còn đến thư viện đọc rất nhiều sách về hoá học. Lavoisier đã từng nói với bạn học: “Đối với tôi học pháp luật là nhiệm vụ, còn học hoá là hứng thú.”
Lavoisier tốt nghiệp đại học, có được chứng nhận học vị luật và cả giấy phép hành nghề luật sư. Người cha rất vui vì con trai sẽ kế thừa sự nghiệp của ông. Năm đó Lavoisier 20 tuổi, khi ngồi trong phòng luật sư nổi tiếng của cha mình anh vẫn không biết tại sao mình lại ngồi đây? Lavoisier không có một chút hứng thú nào với công việc này nên thường ngồi lặng lẽ nhìn ra cửa sổ như người mất hồn. Cha Lavoisier thấy vậy liền hỏi:
- Con làm sao thế?
Lavoisier đứng dậy, mắt vẫn nhìn ra ngoài, lơ đãng trả lời:
- Con nghĩ con nên rời khỏi nơi này!
Cha anh không chịu nổi, thốt lên:
- Con nói gì? Con ngồi xuống xem nào!
- Con muốn rời khỏi đây! Lavoisier trả lời cha một cách quả quyết, sau đó anh rời khỏi văn phòng luật sư của cha mình.
Từ đó, Lavoisier cống hiến hết sức lực và niềm đam mê của mình cho môn hóa học, giành được học bổng lớn hồi bấy giờ là học bổng Étienne Condillac. Công trình hóa học đầu tiên của Lavoisier hoàn thành năm 1764. Ở tuổi 25, ông được xem là một người có rất nhiều triển vọng với tinh thần học hỏi và một trí tuệ tuyệt vời.
Trước thế kỷ XVIII, hóa học bị chi phối bởi thuyết nhiên tố của Georg Ernst Stahl và Johann Joachim Becher, tất cả các phản ứng đều được giải thích theo thuyết nhiên tố dẫu thuyết này bộc lộ rất nhiều sơ hở và mâu thuẫn nhưng vẫn được chấp nhận vì chưa có lý thyết nào thay thế được. Cho đến giữa thế kỷ XVIII thuyết nhiên tố bị một số nhà khoa học công kích trong đó có cả nhà bác học Lomonosov nhưng ông mới chỉ cho thấy những mâu thuẫn của thuyết này mà chưa giải thích được tại sao lại có các mâu thuẫn đó. Tuy nhiên, điều này đã làm cho thuyết nhiên tố không còn đứng vững như trước nữa.
Năm 1774, Lavoisier khi làm thí nghiệm đốt nóng kim loại trong bình kín đã có một phát hiện mới vô cùng quan trọng, đó là khi biến thành một chất khác, kim loại đã hấp thu một trọng lượng gần bằng 1/5 không khí trong bình. Từ đó, ông đi đến kết luận trong quá trình biến đổi hóa học, kim loại đã hấp thu một thành phần nào đó của không khí mà thành phần đó bằng đúng 1/5 trọng lượng không khí chứ không hề có chất gì gọi là nhiên tố cả. Và chính thí nghiệm trên của Lavoisier đã chứng minh được cháy là sự kết hợp của kim loại và một thành phần của không khí mà về sau ông gọi là oxy.
Năm 1777, ông đề ra thuyết oxy hóa, tuy bị một số người phản đối nhưng ý kiến này của ông đã được nhiều nhà khoa học lớn trong đó có Claude Louis Berthollet, người được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học Paris ủng hộ.
Ngày nay ai cũng hiểu nước được kết hợp từ oxy và hydro. Thế nhưng ở thế kỷ XVIII, người ta còn hoàn toàn chưa biết điều này. Chỉ tới năm 1785, khi Antoine Lavoisier chứng minh bằng thực nghiệm rằng nước là một hợp chất được tạo thành từ hai loại khí: oxy và hydro thì lịch sử hóa học có thêm một cột mốc mới.
“Nước không phải là đơn chất. Nó có khả năng phân rã cũng như tái tạo lại”. Antoine Lavoisier đã khẳng định như vậy trong bài phát biểu vào ngày 12 tháng 11 năm 1783 trước phiên họp toàn thể của Viện Hàn lâm Khoa học Paris. Lời khẳng định này được đưa ra sau khi Antoine Lavoisier tiến hành các thực nghiệm rất tốn kém kéo dài trong nhiều tháng trời và nó hoàn toàn ngược lại với quan niệm của nhiều nhà hóa học thời đó khi cho rằng nước là một đơn chất.
Tháng 4 năm 1784, Lavoisier tiếp tục đưa ra các kết quả nghiên cứu mới trước Viện Hàn lâm để khẳng định tuyên bố của mình nhưng cộng đồng khoa học lúc đó vẫn không chấp nhận ý kiến của ông. Không nản lòng, Lavoisier tiếp tục một đợt thực nghiệm lớn diễn ra từ ngày 27/2 cho tới 1/3/1785 trước sự chứng kiến của một hội đồng các nhà khoa học gồm các nhà hóa học lớn của Viện Hàn lâm và nhiều khách mời quan trọng.
Các thực nghiệm này đã chứng minh rằng nước có thể phân thành hai chất khác nhau sau đó hai chất này với cùng tỉ lệ kết hợp lại với nhau để trở thành nước như ban đầu. Nhằm mục đích khẳng định và củng cố giả thiết đưa ra ban đầu, các thực nghiệm này thực sự đã trở thành một sự kiện, một cột mốc quan trọng trong lịch sử của ngành hóa học. Chúng đã phá vỡ bức màn bao phủ về thành phần tự nhiên của nước và cung cấp các bằng chứng có tính chất quyết định cho quan niệm hóa học của Lavoisier, chống lại lý thuyết nhiên tố vốn rất thịnh hành lúc bấy giờ.
Những thực nghiệm của Lavoisier chứng tỏ tổng khối lượng của các chất khí sử dụng tương đương với khối lượng của toàn bộ số nước thu được. “Người ta có thể áp dụng nguyên tắc này cho tất cả các hoạt động khác: luôn có một khối lượng giống nhau về chất liệu trước và sau một phản ứng hóa học và tính chất cũng như trọng lượng của các chất này là như nhau và chỉ có sự thay đổi hoặc biến đổi (tính chất) của chất được tạo thành mà thôi”, ông đã viết như vậy trong cuốn “Chuyên luận cơ bản về hóa học” năm 1789.
Lúc mới bắt đầu nghiên cứu khoa học, Lavoisier quan sát các chất cháy trong không khí, thí dụ như phốt pho, lưu huỳnh, cacbon, kim loại dễ nóng chảy như chì, thiếc và ông nhận thấy khối lượng của các chất này tăng lên. Điều này chứng tỏ có một cái gì đó trong không khí đã được thêm vào chất đang cháy. Ông tiến hành các thực nghiệm theo giả thiết đó và viết kết quả vào một cuốn sách có tên “Cẩm nang về vật lý và hóa học” xuất bản năm 1774.
Dù vậy thì Lavoisier vẫn chưa thể xác định, nói cụ thể hơn là cô lập và đặt tên được cái chất có trong không khí thường xuất hiện trong mỗi lần cháy. Mà nó lại được Joseph Priestley, một nhà hóa học tên tuổi người Anh xác định ra vào ngày 1/8/1774 và ông này đặt tên là khí ngược nhiên tố. Nhiên tố, hay còn gọi là thành phần cơ bản của tính gây cháy là một nguyên lý chi phối sự cháy của các chất. Theo cách lý giải như vậy, không khí chứa một phần khí ngược nhiên tố và đa phần khí nhiên tố. Cách lý giải này dường như phù hợp với các quan niệm của các nhà hóa học lúc đó.
Lavoisier lặp lại các thí nghiệm của Priesley nhưng áp dụng nguyên tắc bảo toàn khối lượng. Bằng việc chấp nhận về mặt chất lượng quan sát của nhà hóa học người Anh, ông nhấn mạnh tới sự không tương thích về trọng lượng mà người ta thấy rất rõ. Ông xác định phần khí tham gia vào sự cháy là phần khí lành nhất hoặc có thể hít được. Ông đặt tên nó là khí cơ bản vào năm 1775 nhưng ông vẫn thường dùng từ khí ngược nhiên tố như cách gọi thông dụng của các nhà hóa học thời bấy giờ.
Theo Lavoisier, một chất khí được tạo nên từ một thành phần cơ bản (mà giờ chúng ta gọi là một nguyên tố hóa học) cùng với một chất liệu tạo cháy mà sau này ông đặt tên là chất dinh dưỡng. Như vậy, trên nền của chất tạo cháy này, vào năm 1777, nhà hóa học đặt tên nó là oxygine, một từ có gốc từ tiếng Hy Lạp nghĩa là “chất tạo axit”. Thực tế phải tới năm 1787, ông mới sử dụng chính thức cái tên này. Nguyên lý axit đã giúp Lavoisier tạo ra một lý thuyết mới về hóa học và suốt nửa cuối cuộc đời, ông giành thời gian để chứng minh điều này.
Với việc tiến hành ngày càng nhiều thực nghiệm hơn, Lavoisier buộc phải cần làm việc nhóm để tiến hành các thí nghiệm trên những máy móc ngày càng phức tạp và đòi hỏi thời gian nhiều hơn. Ông hợp tác với Pierre Simon Laplace và nhà quân nhân kiêm kỹ sư Bastiste Meusnier vào đầu những năm 1780.
Thời gian này, Lavoisier đã đưa ra giả thiết rằng nước được tạo thành từ hai chất: oxy và hydro. Sau một thực nghiệm phân tách các thành phần của nước vào năm 1784, công việc còn lại của ông là chứng minh giả thiết của mình cùng bằng thực nghiệm tương tự nhưng có thêm phần tái tạo lại nước từ chính các chất vừa phân tách được ra. Đây là một thực nghiệm lớn được tiến hành năm 1785.
Thời gian này, một số nhà hoá học đã dùng cách gia nhiệt tức là đun nước để cuối cùng nhận được một loại cặn lắng màu trắng, họ gọi đó là “đất do nước biến thành”. Lavoisier không chấp nhận quan điểm này. Theo ông nước và đất là hai loại vật chất khác nhau, đất làm sao sinh ra từ trong nước được? Ông nghĩ: Nếu nước không biến thành đất được thì giải thích như thế nào về chất lắng màu trắng sau khi đun nước? Chỉ còn cách tự tay làm thí nghiệm.
Lavoisier cho xác định trọng lượng của nước dùng cho thí nghiệm và trọng lượng của bình đựng nước chưng cất làm thí nghiệm, sau đó nút chặt bình lại, gia nhiệt cho bình nước bằng cách đun nóng. Trong quá trình đun nước, Lavoisier thường xuyên quan sát xem trong bình có chất lắng mà mọi người vẫn gọi là “đất” ấy như thế nào. Đun liên tục mấy ngày liền, nước trong bình sôi sùng sục, nhưng trong bình vẫn không hề xuất hiện chất lắng nào.
Lavoisier làm lạnh nước rồi cẩn thận lọc đưa sang bình lọc khác, ông nhanh chóng cho cân để xác định trọng lượng của nước sau 10 ngày đun sôi liên tục. Kết quả cho thấy nước trước và sau khi đun cơ bản không thay đổi. Như vậy có thể khẳng định “đất” không phải được sinh ra từ nước.
Lavoisier chăm chú nhìn chất lắng màu trắng, nó sinh ra từ đâu? Như nghĩ ra điều gì, ông cho cân bình nước làm thí nghiệm. Kết quả cho thấy bình có nhẹ đi. Lavoisier rất xúc động. Ông sắp làm rõ được cái gọi là “nước sinh ra đất” rồi. Ông nín thở đưa chất màu trắng lên cân. Trọng lượng của nó xác định được rồi, nó đúng bằng trọng lượng mất đi của bình đựng nước làm thí nghiệm. Lavoisier đỏ bừng mặt, ông quá xúc động. Thế là mọi việc đã rõ, cái gọi là “đất sinh ra từ nước” ấy không phải được sinh ra từ nước mà nó sinh ra từ cái bình thuỷ tinh làm thí nghiệm! Chất lắng màu trắng ấy được hình thành bởi thuỷ tinh đun nóng lâu mà có.
Khí hydro lúc đầu được đặt tên là khí dễ cháy và do nhà hóa học người Anh Henry Cavendish phát hiện ra vào năm 1766. Do có khối lượng cực nhẹ và dễ cháy, người ta đã từng cho rằng hydro là một thiên tố thuần túy. Rất có khả năng kể từ năm 1781, Cavendish là người đầu tiên thừa nhận rằng nước là sản phẩm duy nhất của khí dễ cháy có trong khí cơ bản mà Friestley đã khẳng định vào năm 1783. Cả hai nhà bác học này giả định rằng khí dễ cháy được tạo thành từ nước và thiên tố, dù nó có là thiên tố thuần túy hay không. Chính vì vậy, họ cho rằng nước được tạo thành khi người ta kết hợp hai chất khí này lại. Vào mùa hè năm 1783, cả Gaspard Monge và Lavoisier đều nhận thấy chỉ có nước được tạo ra từ hỗn hợp của hai loại khí này.
Trong phòng thí nghiệm, người ta tạo ra được khí hydro từ việc kết hợp axit sulfuric với sắt hoặc kẽm. Nhưng giá của loại axit này khá đắt trong khi người ta cần tới rất nhiều khí hydro để sử dụng các khinh khí cầu vừa được ra đời. Anh em nhà Montgolfier đã chế tạo ra một quả khinh khí cầu làm từ giấy và được bơm đầy không khí nóng để bay lên không trung Annonay vào ngày 4/6/1783, trước sự chứng kiến của quan khách Vivarais. Sau đó ít lâu, vào ngày 27/8, nhà vật lý Jacques Charles và anh em nhà Robert đã sản xuất được các khí cụ để có thể đưa khinh khí cầu hydro bay lên không trung khu vực Champ-de-Mars. Lúc đó người ta rất hoan hỉ vì chế tạo được khinh khí cầu và các quả bóng khí cầu được sử dụng rộng rãi trong trang trí và nhà hát như là một mốt thịnh hành. Trước tình hình này, Viện Hàn lâm Khoa học đã thành lập liên tiếp hai ủy ban trong đó có sự tham gia của Lavoisier. Với sự giới thiệu của Lavoisier, Meusnier cũng tham gia các ủy ban này và hai nhà khoa học đã chứng minh được rằng khi phun khí nóng vào sắt thì sẽ tạo ra được rất nhiều khí dễ cháy. Quan sát này đã khiến Lavoisier nghĩ tới việc tiến hành thực nhiệm chi tiết hơn trên nước nhằm mục đích phân tích và tổng hợp nước. Mục tiêu của thực nghiệm lớn chưa từng thấy này lúc đầu là phân tích thành phần của nước khi tác động với sắt-thực chất là hơi nước nóng tác động với sắt tạo ra oxit sắt và giải phóng khí hydro. Sau đó, đốt khí hiđdo trong oxy để tổng hợp nước trở lại. Khối lượng của các chất tham gia phản ứng và chất tạo thành phải tương đương với nhau trong hai thực nghiệm. Từ thực nghiệm này, Lavoisier khẳng định nước không phải là một sản phẩm đơn chất.
Meusnier là người được giao nhiệm vụ viết biên bản chi tiết của hai cuộc thực nghiệm nhưng vì là quân nhân, vào cùng thời điểm đó, ông nhận lệnh dẫn quân đi bảo vệ khu vực công trình cảng Cherbourg. Thời gian quá gấp gáp khiến ông không hoàn thành được biên bản hai cuộc thực nghiệm như Lavoisier mong muốn. Tuy nhiên, một bản báo cáo khác xuất hiện vào ngày 27 tháng 2 năm 1786 trong một tạp chí khoa học mới ra đời, tờ báo Journal polytype. Biên bản này, rất có khả năng do Lavoisier viết, mở đầu bằng việc nhận định phương pháp tiến hành thực nghiệm khoa học, sau đó nhắc tới các khám phá của Cavendish, Monge và các nhà khoa học khác. Tác giả của báo cáo cũng miêu tả chi tiết việc phân tách nước, việc tiến hành đốt khí hydro, các dụng cụ thí nghiệm, các biện pháp an toàn, các nghiên cứu tiến hành trước thực nghiệm và kết quả cũng như bình luận các kết quả này.
Biên bản này chắc hẳn đã được đánh máy rất vội vã do vậy có rất nhiều lỗi in ấn và sau này được viết lại rõ ràng hơn vào năm 1892 trong quyển V của bộ sách “Các tác phẩm của Lavoisier”. Trong lần tái bản này, nhiều thuật ngữ như oxy, hydro, oxy hóa... đã được sử dụng và chúng hoàn toàn khác lạ so với bản gốc. Tuy nhiên, chúng lại là tất cả những gì mà Lavoisier muốn đưa ra giúp các nhà khoa học thời đó hiểu rõ hơn về các công việc mà ông đã thực hiện. Chính vì vậy, rất nhiều nhà hóa học lúc đó đã nhanh chóng theo và bảo vệ học thuyết của Lavoisier, thí dụ như Claude Berthollet, Louis Guyton de Morveau, Antoine de Fourcroy..
Từ năm 1778 đến năm 1782, Lavoisier trực tiếp phụ trách xưởng chế tạo thuốc súng, nghiên cứu nông nghiệp và đưa ra nhiều cải tiến có giá trị. Năm 1782, ông cùng một số nhà hóa học nổi tiếng khác định ra quy tắc thống nhất về cách gọi tên các hợp chất hóa học, đặt nền móng cho sự phân loại các chất. Toàn bộ các công trình trên của ông khiến cho thuyết nhiên tố tồn tại nhiều thế kỷ qua sụp đổ.
Năm 1789 Lavorsier đã xuất bản cuốn sách “Các biến đổi của hóa học” với những hình vẽ tuyệt vời do vợ ông minh họa. Cuốn sách gây chấn động thế giới và lập tức được dịch ra nhiều thứ tiếng như Anh, tiếng Đức, Hà Lan, Tây Ban Nha, Ý,... Chỉ hai năm sau khi cuốn sách ra đời, người đứng đầu thuyết nhiên tố là Richard Kirwan đã chấp nhận đầu hàng.
Cuộc cách mạng hóa học cuối thế kỷ XVIII đã hoàn tất. Trong lúc đó, tình hình xã hội Pháp trải qua nhiều biến động mà đỉnh điểm là cuộc Cách mạng Pháp năm 1789. Lavorsier với những hoạt động chính trị và kinh doanh liên quan đến giới quý tộc như tham gia đầu tư, quản trị của công ty thu thuế cá nhân Ferme Générale; chủ tịch uỷ ban của Discount Bank (sau đổi tên thành Banque de France); và là một thành viên giàu quyền lực trong một số hội đồng quản trị quý tộc khác, nhất là việc ông trở thành một chuyên viên thu thuế khiến ông trở thành một đối tượng của cách mạng. Người tham gia kết tội ông là Antoine Fouqier- Tinville, ủy viên công tố của phái Jacobin dựa trên những lời kết tội của một nhà khoa học khác là Jean-Paul Marat, một người có nhiều mâu thuẫn với Lavorsier. Và mặc dù Maximilien Robespierre, người đứng đầu phái Jacobin đã tìm ra những lý lẽ bào chữa cho ông như việc ông tìm ra trọng lượng của hệ metric mới và chế tạo thuốc súng nhưng ông vẫn bị đem ra xét xử vào ngày 4 tháng 5 năm 1784 và bị kết án tử hình.
Chuyện kể rằng, ngày 2 tháng 5 năm 1794 Chính phủ cách mạng giao Lavoisier cho Toà án cách mạng xét xử. Những người có mặt trong phiên tòa hôm đó hò hét như điên loạn:
- Có tội, có tội, đưa nó ra Quảng trường Cách mạng, ngay lập tức.
Lavoisier nói:
- Tôi đang chờ làm một thí nghiệm, xin cho tôi một chút thời gian.
- Đủ rồi! - Quan toà vỗ mạnh vào bàn. - Nước Cộng hòa không cần nhà khoa học.
Ngày 8 tháng 5 năm 1794, Lavoisier cùng bố vợ với hơn hai mươi phạm nhân khác nữa bị đưa lên xe áp giải đến nơi hành hình. Xe áp tải dừng tại Quảng trường Cách mạng. Lavoisier nhắm nghiền đôi mắt, trên mặt ông không có biểu hiện gì. Một lúc sau, ông mở mắt, nhìn một lượt mọi người xung quanh đến xem, trong đó có đám quần chúng đang giận dữ mong ông sớm bị hành hình.
Lavoisier ung dung bước lên máy chém. Ngay sau khi Lavoisier mất, nhà khoa học Joseph Louis Lagrange đã đau đớn viết: “Chặt một cái đầu chỉ cần giây lát, nhưng hàng trăm năm sau nhân loại cũng không sinh ra được cái đầu như vậy”.
Sau sự cuồng loạn nhất thời, người Pháp đương nhiên đã hiểu được giá trị của con người Lavoisier, chưa đầy hai năm sau khi ông mất, Paris đã xây dựng tượng bán thân nhà khoa học vĩ đại này.