前段时间，激烈的年普通高等学校招生全国统一考试落下帷幕。可能所有报志愿的同学都听说过四大天坑——化学，材料学，生物学，环境工程。那化学，是怎么从炼金进化成四大天坑的呢？
上一期说到，有部分炼金术师意识到，所谓的炼金是无法实现的，在加上工业革命，火开始被大量使用。关于火的本质，传统的炼金术是无法解释的。另外，在17世纪时期，牛顿的经典物理学已经基本形成，科学家已经习惯于用“力”或者“素”的概念去解释自然现象。
17世纪下半叶，英国化学家波义尔首先提出来火微粒说，从根本上冲击了亚里士多德的自然哲学体系。波义尔认为，火是由一个一个无法被肉眼看见的微粒构成，是实际存在的实体。
他的理论根据来源，应该是金属燃烧时火星四射的现象。根据化学知识可知，那不过是飞溅金属在空气中燃烧而已。虽然火微粒说是错的，但客观上为燃素说奠定了基础。
18世纪初期，德国化学家施塔尔创立了燃素说。施塔尔认为：火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体。这各微粒可以和其他的元素结合形成化合物。同时也能够以游离的形式存在。如果大量的微粒聚焦在一起就会形成明显的火焰，这些微粒弥漫在大气之中便给人以热的感觉。由这种微粒构成的火的元素称为“燃素”。
简单来说，燃烧的本质是失去燃素。当温度达到一定程度后，由空气将燃素吸取出来，燃素在空气中燃烧。燃烧后的灰烬则不含燃素，因此不会燃烧。
其实仔细想想就知道，燃素说有一个很大的漏洞，无法解释金属燃烧后质量增加的问题。燃素说的拥护者解释：是测量仪器不够精准，是可允许的误差。另一种解释则认为：燃素带有负质量，也就是燃素的质量是负数，失去后自然增加了。
从现代化学的角度来看，第一种解释是正确的。因为在当时确实没有称量氧气的装置，即使在现在，要想定量称取氧气也不容易。
瑞典舍勒磷在密闭空气中燃烧，变为磷酸酐。发现容器内空气体积减少了1/5占1/5的气体是能助燃的有用空气，或称为活空气。设想释放出的燃素穿过玻璃壁跑出去了。其实舍勒已经相当接近真理，但由于燃素说根深蒂固的观念，让他没有进一步探索。
虽然是错的结论，但燃素说从思想上为近代化学的发展做了准备，这一时期成为近代化学的孕育时期。
在燃素说统治化学界多年后，在年，一个划时代的人物—拉瓦锡闪亮登场，他用钟罩实验（红磷燃烧），验证了氧气在空气中占20%。并将铅放入真空中加热，发现铅的质量不变。但当他打开容器后，质量迅速增加。于是，拉瓦锡根据以上实验提出了氧化学说。
他认为，物质的燃烧是可燃物与空气中某种物质结合的成果。他一开始将这种物质命名为养气，后来为了让氧化学说传播，拉瓦锡与法国化学家贝托莱等人创立了《化学命名法》。根据其原则，养气重新命名为氧气（oxygen）。
因为红磷燃烧实验有着划时代的意义，所以他成了我们化学书上的第一个实验，红磷燃烧的方程，也成了我们的第一个方程式。
拉瓦锡的伟大还在于他发现了质量守恒定律；对氧化还原奠定了基础；而他建立的《化学命名法》至今还在使用；他定义了元素的概念，使得化学逐渐走向规范化，体系化；正因为这些成就，拉瓦锡被誉为“近代化学之父”。但拉瓦锡的一生却十分悲惨，由于正值法国大革命，由于出身和身份，他被逮捕入狱，惨死在断头台上。
从此，伟大的化学终于摆脱了炼金和炼丹，从胡闹成为一个真正意义上的科学。
此后，化学与物理，数学等学科结合，建立了电化学，化学动力，物质相溶，化学元素周期表等等。
19世纪，道尔顿提出了原子说，意大利化学家阿伏伽德罗提出分子的概念。逐渐清晰了元素里面是什么。于是，有一部分科学家开始思考，之前的炼金，貌似是可以实现的。至少，没格局的化铜为金是可以的。
没格局的炼金术的本质是把一种元素变为另一种元素。元素与元素之间的不同就在于质子数和中子数的不同。只要能想方设法改变质子数就可以做到炼金。
历史上第一位成功的炼金术师是卢瑟福。是的，就是那个发现质子和中子组成原子核的物理学家。
卢瑟福用镭发射的α粒子作“炮弹”，用“闪烁法”观察被轰击的粒子的情况。年的时候，观察到氮原子核俘获一个α粒子后放出一个氢核，同时变成了另一种原子核的结果，这个新生的原子核后来被证实为是氧17原子核。
这是人类历史上第一次实现原子核的人工衰变，使古代炼金术士梦寐以求的把一种元素变成另一种元素的空想有可能成为现实。当时卢瑟福写了一本书就取名为《新炼金术》。
也就是说，炼金，其实是一个物理学家完成的。这和年、年的诺贝尔化学奖颁发给物理学家是有异曲同工之妙。果然，历史总是惊人的相似。
同时，在发展过程中，人们发现当年炼金的一些器物可以拿来用，比如蒸馏技术就是根据我国炼丹“抽汞器”改进而来；铁架台+石棉网+烧杯+酒精灯的基础就是我国炼丹文化中的“丹炉”改进而来。
进入现代，化学研究主要向两个方向。一是新的材料或新的有机物合成，通俗的说就是化学和材料学；二是在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科，并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。通俗的说就是环境工程和生物学。
至此，伟大的化学终于脱离了炼丹与炼金的落后，荣获了四大天坑的“美誉”。但在未来，化学界不会因为四大天坑而停滞不前。正如伏尔泰所言：不经巨大的困难，不会有伟大的事业。
参考资料：
科学发展史中批判性思维的作用和习得途径——顾晔——南京大学教育研究院，江宁高级中学
氧化还原反应的知识发展、教材编排与学生学习的融合——何春兰——南京师范大学教师教育学院，程萍——江苏省上冈高级中学
“质量守恒定律”的建立过程分析及其对教学的启示——郭晓丽、魏锐——北京师范大学化学学院，北京市海淀区教师进修学校，王澜——北京师范大学附属实验中学
“原子核的人工转变原子核的组成”教学设计——杨继林、沈晨——浙江省宁波市效实中学