Lavoisier kimyasal bileşiklerdeki kütle miktarlarının değişmezliği konusunda şunları söylemiştir: “Hiçbir şey ne yapay ne de doğal işlemlerle yeniden yaratılmaz. Şu temel yasa ortaya atılabilir ki, her bir işlemde madde niceliği işlemden önce ve sonra aynı büyüklüktedir ve temel maddelerin niteliği aynıdır; yalnızca dönüşümler ve değişen biçimler vardır.” Bu bilgi modern nicel kimyanın temeli olmuş ve daha sonra, kimyasal tepkimelerde “Kütlenin Korunumu Yasası” olarak nitelenmiştir.
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) metal oksitlerinin, daha önce Joseph Priestley (1733-1804) ve Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) tarafından keşfedilmiş bulunan oksijen ile metallerin verdiği bileşikler olduğunu kanıtlayıp, yanma ve oksitlenme olaylarının bugün bile geçerli olan açıklamasını yaparak kimyada devrim yaratmış; kimyasal adlandırma konusunda son derece değerli çalışmalarda bulunmuş; maddeye gerçek anlamını vererek elementin nicel tanımını yapmış; kapalı kaplarda yaptığı deneylerde, kimyasal tepkimeler sırasında kütlenin değişmediğini saptayarak kütlenin korunumu yasasını sunmuştur. Kimyaya nicel yöntemleri yerleştiren Lavoisier’nin 1789’da yayınladığı Traité Élémentaire de Chimie (Temel Kimya İncelemesi) adlı yapıtı, fizikte Newton’un Principia’sına eşdeğer biçimde kimyada devrime yol açmıştır.
Lavoisier’nin yaşamı
26 Ağustos 1743’de Paris’te doğan Lavoisier’nin kimyaya temel katkısı, filojiston kuramını alt etmesidir. O, bu başarısını, herşeyden önce yıllar boyu süren dâhice deneysel çalışmalarına, kapsamlı eleştirel düşüncelerine ve derin literatür bilgisine borçludur. Bir ara güherçile fabrikası müdürlüğünü yapmış olan Lavoisier, 1768 yılında kral adına vergi toplama ayrıcalığına sahip “Férmé général” (“Genel Çiftlik”, vergi kesenek teşkilatı, iltizam) adlı kurumun yöneticilerinden biri olmuştur.
Lavoisier’nin maddî olanakları boldu ve zenginliğinin bir kısmını karısı Maria-Anne-Pierette Paulze’a (1758-1836) borçluydu. Lavoisier’nin kimya öğretmeni, Paris’teki “Jardin du Roi”da (Krallık Bahçesi) bir laboratuvarı bulunan ve Paris Bilimler Akademisi’nin bir üyesi olan Guillaume François Rouelle (1703-1770) idi. Lavoisier’nin etkilendiği kişiler arasında jeolog Jean-Etienne Guettard (1715-1786) da vardı. Ondan öğrendiği mineraloji bilgileri, kimya konusunda bilgilenmesi açısından yararlı oldu. Asıl kimya bilgilerini Rouelle’den aldı. Rouelle’in “Jardin du Roi”daki özel kimya kurs ve konferanslarını izledi ve belki yine Rouelle’in ecza dükkânındaki eczacılıkla ilgili hazırlık kurslarına da katıldı. Lavoisier, Guettard ile birlikte jeolojik ve mineralojik harita hazırlama çalışmaları yaptı ve bunun için aylarca dağlarda at sırtında gezip analizini yapmak üzere maden suyu örnekleri aldı.
11 yaşında ünlü Collége Mazarin’e yatılı öğrenci olarak girdi. 17 yaşında hukuk öğrenimine başladı ve 21 yaşında hukuk doktoru oldu. Kuşkusuz hukukla hiç ilgilenmedi. Tüm sevgisini, o zamanlar emeklemeye başlayan doğabilimlerine, özellikle de kimya dalına verdi.
Denis Diderot (1713-1784) ve Jean le Rond d’Alembert’in (1717-1783) Büyük Fransız Ansiklopedisi’nde o dönemin kimyacıları konusunda şunlar yazar: “…Kimyacılar sayıca çok az olan, kendilerine özgü dilleri, yasaları ve gizleri olan ve büyük halk kitlesi içinde onlardan yalıtık yaşayan bir kesim oluştururlar…”
Genç Antoine daha sonra bu duruma üzüldüğünden bunu temelden değiştirmek istemiş, kendi evinde kurduğu laboratuvarda yorulma bilmeksizin deneyler yapmış, kimya kitaplarında geçen her denemeyi yeniden yapıp sınamış, yeniden ölçüp tartmış ve deneyim ve bulgularını sürekli olarak kaydetmiştir. 1790’da ağırlık ve uzunluk ölçülerinin standartlaştırılması çalışmalarına başlayan Lavoisier, Fransa’da metrik sistemin temelini atan bilim adamı olmuştur. Ayrıca kimyacılarca kullanılmak üzere o zamanki kütle ve uzunluk ölçülerinin değişik birim sistemlerindeki dönüştürme çizelgelerini, ayrıca özgül ağırlık çizelgelerini de hazırlanmıştır.
Lavoisier’nin yapıtlarının dörtte üçü sanayi sorunlarına ilişkin makalelerden oluşmaktadır. Fransız Bilimler Akademisi Lavoisier’yi, uçuş balonlarının doldurulması için görevlendirdiğinde o, “yanar hava” (hidrojen) elde etmenin en ucuz yoluna ilişkin araştırmalara yönelerek akkor haline ısıtılmış bir tüfek namlusu içinden su buharı geçirmiştir. Bu sırada “oksijen ilkesi” [o zamanlar “element” anlamına gelmek üzere kimi yerde “principe” (ilke) sözcüğü kullanılıyordu] demirle birleşerek onu oksitliyor ve geriye “yanıcı ilke” (hidrojen) kalıyordu.
1779’da Maliye Dairesi çeşitli yakacaklar üzerine konulan vergilerin oranını belirlemek üzere Lavoisier’den açıklama istemiş ve Lavoisier de çeşitli odunların karşılaştırmalı etkileri üzerine deneyler yapmak amacıyla, Pierre Simon Laplace (1749-1827) ile birlikte ünlü “buzlu kalorimetre”yi geliştirmiş (1783), bununla ayrıca çeşitli maddelerin özgül ısılarını ve yanma ısılarını ölçmüştür.
Filojiston kuramının çürütülmesi
18. yüzyılın bilimsel paradigmaları olan “filojiston”, “kalorik” ve “esîr” gibi kuramlar, bilim tarihinde, kullanıldıkları dönemlerde en azından araştırmacı ruhları beslemek açısından çok yararlı olmuş “yanlış” kavramlardır. “Paradigma” terimi, bilimsel kuram, yöntem ve yaklaşımların değişmesine yol açan temel değişme, bir bilim çevresine belirli bir dönemde damgasını vuran ve model olarak yaygın geçerlilik kazanan kabul, yaygın kabullü model anlamlarına gelmektedir.
19. yüzyılda kimyanın temel sorunu, yanma olayının (“ateş ruhlarının işlevlerinin”) açıklığa kavuşturulması olmuştur. Odun kömürünün yakılmasındaki ağırlık yitiminden ve yanma sonucu karbon dioksit oluştuğunun bilinmesinden sonra gazların ağırlıkları olduğu anlaşıldı. Robert Boyle (1626-1691), metallerin, onların kalk’larına (oksitlerine) dönüştürülmelerinde ağırlıklarının arttığını, solunum ve yanma sırasında havanın bir kısmının (oksijenin) ortadan kaybolduğunu ve geriye yanma ya da solunum için kullanışsız bir artık (azot) bıraktığını biliyordu. 17. yüzyıl ortalarına doğru madde “elementlerinden” birinin yanmaya neden olduğu önerilmiş, ama bu öneri ateşin maddesel bir cisim olamayacağı gerekçesiyle ünlü simyacı Jan Baptist van Helmont (1577-1644) tarafından reddedilmişti. Bu öneri daha sonra 1669’da Alman simyacısı Johann Joachim Becher (1635-1682) tarafından yeniden gözden geçirilmiş, “terra pinguis” diye terimlendirilen “ateş elementi”nin yanma sırasında kaçıp giden bir nesne olduğu varsayılmıştır. Daha sonra, Becher’in öğrencisi ve Berlin’li bir hekim olan Georg Ernst Stahl (1660-1734), bu nesneyi “filojiston” diye yeniden adlandırmıştır. Yanma olayına yanlış da olsa ilk kez bilimsel bir açıklama getirmiş olan filojiston kuramına göre her yanıcı madde, biri yanıcı olmayan sabit bir madde (“calx”, kül, kireç) ile yanıcı bir “ilke” olan filojiston ya da filojistik’ten (Yun. “phlox”: alev; “phlogistikos”: yanıcı) (“ateş ruhu”, “ateş maddesi”) ibaretti. Buna göre metal oksitleri birer element, metaller ise kül (metal oksit) ile filojistondan oluşan birer bileşik cisimdi. Metal yandığı zaman eksi (negatif) kütleli (anti-madde!) olan filojiston, bir ruh gibi kendisinden ayrılarak elementin külü (metal oksit) açığa çıkıyordu. Küle yeniden filojiston verildiğinde, örneğin çinko oksit, filojistonca zengin olan kömür ile ya da hidrojen gazı ile ısıtıldığında, yeniden metal oluşuyor ve hafifliyordu. İşte üç çeyrek yüzyıl boyunca kimyaya egemen olan ve kendi içinde mantıklı olan filojiston kuramı, element kavramının gelişmesine hiç de uygun düşmemiştir.
Stahl ve Becher’in ortaya koyduğu filojiston kuramına, 18. yüzyılın Priestley ve Scheele gibi seçkin kimyacıları tarafından da arka çıkılmıştır. Tutuşabilir maddelerde bulunduğu varsayılan filojiston öğesi, yanma sırasında kurtularak havaya karışıyor, filojistonunu yitirdiği süre boyunca yanmasını sürdürüyordu. Lavoisier’nin savunduğu, buna karşıt olan oksijen kuramına göre ise yanmanın nedeni, havadaki oksijendi.
Stahl Fundamenta Chymiae (Kimyanın Temelleri) (1722) adlı ders kitabında Becher’in görüşlerini popüler hale getirmiş ve Becher’in “terra pinguis”ini “phlogiston” diye adlandırmıştır. Stahl’a göre yanan maddenin filojiston çıkarmasıyla ağırlığı azalıyordu (aslında yanma ürünleri gaz halinde uçup gidiyordu). Oysa o zamanlar, örneğin metallerin yakma işleminde daha ağırlaştığı şeklinde kabul edilen gerçek (örneğin demir, çapak oluşturuyordu), başkaca varsayımlar yoluyla açıklanmaya çalışılıyordu ve metallerin “kalklaştırılması” (oksitlenmesi) sırasında ağırlık artışına ilişkin Jean Rey’in (1583-1645) deney sonuçları, dikkatleri çekmemişti.
Stahl’ın filojiston kuramı simyasal bir fantezi olmasına karşın sonuçları açısından çok verimli olmuş ve pratikte filojiston kuramı kendini aklamıştır. Örnek olarak kükürtün yanması ele alınacak olursa, Stahl’a göre bu madde, yanma sırasında belirli bir miktar filojistonunu vererek zayıf kükürtlü bir asite (SO2) dönüşür, filojistonu daha fazla uzaklaştırılırsa çok daha kuvvetli olan sülfürik asit (burada SO3) oluşur.
Buna göre Stahl gerçek yanma ve kalsinleme kuramını tersine çevirmişti. Gerçekte oksijeni çıkaracağı yerde filojistonu eklemiş ve oksijeni ekleyeceği yerde de filojistonu çıkarmıştır:
Oksidasyon (yükseltgenme): Metal – Ø → Metal kalkı
Redüksiyon (indirgenme): Metal kalkı + Ø → Metal
Bu tepkimeler çağdaş yazımla şunlara karşılık gelirler:
Oksidasyon (yükseltgenme): Metal + Oksijen → Metal oksit
Redüksiyon (indirgenme): Metal oksit + Karbon → Metal + Karbon dioksit
Johann Andreas Venel (1740-1791) filojistonun eksi ağırlıklı olduğunu (1750), Henry Cavendish (1731-1810) yanar hava’nın (hidrojen) filojiston olduğunu (1766), Guyton de Morveau (1737-1816) filojistonun havadan ve en seyrek ortamdan bile daha hafif olduğunu (1772), Pierre Joseph Macquer (1718-1784) ise filojistonun ışık maddesi ile özdeş olduğunu öne sürmüştür (1779).
Simyanın yandaşları dinsel, mistik, astrolojik, büyüsel ve yorumsal kuramlarla ve eski otoritelerden kaynaklanan bilgilerle kendi görüşlerini savunurlarken ilerlemeci kimyacılar açıklamacı cephede yer alıyorlar; deneyi, düşünsel eleştiriyi ve aklı, bir kuramın gerçekliği üzerinde en yüksek bir yargıç durumuna yerleştiriyorlardı. Ancak filojiston kuramının egemen olduğu dönemde yetişmiş, üstelik bu kurama yandaş görünmüş olan Cavendish, Priestley ve Scheele, ünlü çalışmaları ile bir bakıma filojiston kuramının yıkılmasına yardımcı olmuşlardır.
Güzel kurulmuş olsa da, yanlış olan filojiston kuramının zayıflıkları gizli kalamazdı. Demir kavrulduğunda ağırlığı niçin artıyordu ? Eğer burada filojiston çıkıp gidiyorduysa, ürünün daha hafif olması gerekmez miydi ? Kuramın yandaşları bunu, filojistonun eksi ağırlıklı olmasıyla yanıtladılar. Bu açıklama Lavoisier’ye hiç de inandırıcı gelmedi. 30 yaşındaki Lavoisier 20 Kasım 1772’de Paris’teki Akademi’ye mühürlü zarf içinde bir yazısını teslim ediyordu. Bu yazıda kendi kuramı yer alıyordu: “Bir maddenin yakılmasında herhangi bir madde uzaklaşmaz; tersine ona bir madde bağlanır.”
Peki, yanan maddenin birleştiği madde ne idi? O, havadan kaynaklanmalıydı. Ama o sıralar hava; ateş, su ve toprakla birlikte hâlâ, kendilerinden tüm evrenin yapılandığı, bölünmeyen temel elementlerden biri olarak kabul ediliyordu. Bu durumda Lavoisier bizzat havayı inceledi. Gece gündüz deney yaptı. Zamanın önde gelen bilim adamlarıyla, her şeyden önce Priestley ve Scheele ile yazıştı. Bu iki bilim adamı kendi deneylerinde, yanmayı sağlayan bir gaz keşfetmişlerdi. Ama, filojiston kuramı yandaşı olup sonuna dek bu yandaşlığı koruyan bu iki bilim adamı bu gazı “filojistonsuz hava” ya da “ateş havası” saymışlardır. Üç yıl boyu süren deneylerden sonra Lavoisier karanlığı aydınlattı: “Ateş havası”, solunum havasının bir kısmı idi ve ısıtma sırasında kükürtle, fosforla, demirle ve kalayla birleşiyordu. Bu, “oksijen” idi.
24 Nisan 1775’de Lavoisier, Fransız Bilimler Akademisi üyelerinin önünde yanmaya ilişkin oksijen kuramı üzerine bildirisini sundu. Stahl’ın filojiston kuramının tam tersi olarak yanma olayını, oksijenle birleşme olarak açıkladı. Yaklaşık üç çeyrek yüzyıl boyunca kafalarda yer işgal etmiş ve gelişmeyi engellemiş olan bir kuram, yerle bir edilmişti. Tüm Avrupa’dan bilginler Paris’e gelerek ünlü bilgini laboratuvarında ziyaret ettiler ve araştırmasının en yeni sonuçları hakkında ondan bilgi aldılar.
Lavoisier’nin Traité… ile birlikte tüm yapıtları 1864’te Fransız Bilimler Akademisi tarafından toplu olarak Œuvres başlığı altında yayımlanmıştır. Lavoisier Œuvres’deki “Filojiston Üzerine Düşünceler” (1777) adlı yazısında şöyle demektedir: “Bu çalışmanın amacı, Stahl’ın filojistonun metaller, kükürt, fosfor, kısaca yanabilen tüm cisimlerdeki varlığının fantezi bir olgu olduğunu göstermek ve yanma ve kalsinleme (metalin ısıtılarak oksitine dönüştürülmesi) görüngülerini filojistonsuz çok daha kolayca açıklayabilmekti. Görüşlerimin hemen kabul edilebileceğini beklemiyordum. İnsan aklı, çağındaki görüşlerin rahatlığına sahiptir ve doğadaki olayların seyrini belirli bir görüş noktasından inceleyen kişi, yeni görüşlere güçlükle varır. İleri sürdüğüm görüşlerin doğrulanması ya da çürütülmesini zamana bırakmak gerekiyordu.”
Lavoisier’nin çalışmalarının odak noktasını, oksitlenme sorunu ya da o zamanki anlatımla, metallerin “kalklaştırılması” sorunu oluşturuyordu. “Yaşam havası” ya da “ateş maddesi” diye adlandırılan oksijen, o zamanlar yeni keşfedilmişti. Lavoisier özel olarak fosforun oksitlenmesini ayrıntısıyla inceledi. Sonunda şu sonuca vardı: “…Her yanma, düşünsel açıdan bir oksitlenme anlamına gelir ama bir oksitlenme her zaman bir yanma anlamına gelemez; çünkü yanma, özgün anlamında, ışık ve ısı yayımı olmadan cereyan edemez.”
Lavoisier, alkolün mayalanmasının ve solunumun, “ateş görüngüsü olmayan yanma” şeklinde kimyasal olaylar olduğunu açıklıyordu. Lavoisier akciğerlerde oksijenin, kandaki karbonlu maddeleri oksitleyerek karbondioksit oluşturduğunu ve bu kimyasal oksitlenme süreci sonunda “hayvansal ısı” oluştuğunu öne sürmüştür. Lavoisier ısı miktarının hayvanlarca solunum sonucu dışarı verilen karbon dioksit miktarına oranının, yaklaşık olarak ısının kandil (mum) alevince üretilen karbon dioksit oranına eşit olduğunu gösterdi. Buna göre sıcakkanlı varlıkların ısısı, onların yiyeceklerinin yanmasındaki kimyasal enerjiden kaynaklanıyordu. Bu da onlara mekanik hareketleri için gerekli enerjiyi sağlıyordu.
Oksitlenme ile yanmanın bu ayrımı eskimiştir. Kimya açısından bugün biz “yanma” denince, oksitlenmeden başka bir şey anlamıyoruz. Olay ister soğuk, isterse sıcak yürüsün durum değişmez ve her “yanmada”, bir ışık görüngüsü olmaz. Lavoisier daha sonraları bu ayrımı kısmen bir yana bırakmıştır. Çünkü onun solunum konusundaki incelemeleri, bu olayın yavaş bir yanma olduğunu ona kanıtlamıştır. Bu, çığır açıcı bir gözlemdi. A. Seguin’le ortaklaşa yürüttüğü bir çalışmada Lavoisier, solunumum, kandaki bir kısım karbonun yavaş yanması olduğunu, burada “yaşam havasının” (yani oksijenin) karbon dioksit haline dönüşmesiyle hayvansal ısı üretildiğini belirtti (1789).
Lavoisier’nin ilk ve en önemli deneylerinden biri, kalayın kalklaştırılmasına ilişkindi. Burada şöyle düşünülüyordu: Eğer bu kalklaştırmada filojiston açığa çıkıyorsa, onu yakalayarak tartmak olanaklı olmalıydı. Bu amaçla aşağıdaki deneyi yürütmüştür. Kapalı bir cam kap içinde kalayı eritmiş ve bu sırada cam balonun ağırlaştığını saptamıştır. Lavoisier burada, erimiş kalayın kısmen siyah bir toza dönüştüğünü ve kabın açılmasından sonra, işlemde kullanılan kadar havanın kabın içine girdiğini gözlemiştir. İşlem sırasında, başlangıçta balon içinde var olan havanın yalnızca beşte birinin kullanıldığını saptamış ve daha sonra, kalayı metal kalkına dönüştürecek şeyin ne olduğu sorusunu ortaya atmıştır. Daha sonraları, kalayla birleşen bu hava bileşeninin, solunumda kullanılanlardan farklı olmadığı sonucuna varmıştır.
Lavoisier civa kalkını (civa oksiti) kömürle karıştırarak bir kap içinde ısıttı. Oluşan gazın suda çözündüğünü ve bu gazın içinde, yanan bir mumun söndüğünü görerek bunun karbon dioksit olduğunu saptadı. Bu olayda kömürün bir rolü olduğu ve filojistonun bir rol oynamadığı sonucunu çıkardı. Metal kalkından oluşan oksijen, kömürle karbon dioksit oluşturuyor ve metal kalk, metal haline indirgeniyordu.
Fosforun yanmasına ilişkin deneylerinde ortamdaki havanın, her zaman için beşte dördünün geriye kaldığını, beşte birinin (oksijenin) ise bu sırada fosforla birleştiğini saptadı. Artakalan gaza (yani azota) o zamanlar “solunamayan hava” deniyordu.
Lavoisier’nin başka bir ünlü deneyi, elmasın yanması üzerine idi. Yakut kızdırıldığında ateşe direnirken elmasın gözle görünür şekilde yok olduğu bilinmekteyse de halk arasında en değerli taş olan elmasın ateşten etkilenmeyeceğine, onun bir tür Filozof Taşı olduğuna inanılıyordu. Zamanın büyük prens ve kralları ateşin çeşitli değerli taşlar üzerine etkisini saptamak üzere çeşitli deneyler yaptırıyorlardı. Ama Lavoisier bir fanus içindeki elması, güneş ışığını bir dışbükey mercek aracılığıyla odaklayarak (ateş yardımıyla değil) yaktı ve geride kül kalmadığını gördü; oluşan karbon dioksiti toplayarak elmasın saf karbondan oluştuğunu kanıtladı. Yaptığı bir dizi elmas yakma deneylerinde kullandığı elmasları sosyetedeki zengin hanımlardan bağış olarak toplamıştı.
Lavoisier’nin kimyasal adlandırmaya (Nomenklatür) ilişkin çalışmaları
Lavoisier temel görevinin kimyanın anlaşılabilir bir dile, yeni bir adlandırmaya kavuşturulması olduğunu gördü. Kendi çabası ile kurulan bir komisyon, eski simya çağından beri değişmeden kullanılagelen simgeleri ele alarak yeniden düzenlemeyi hedefledi. “Kimyanın geçmişten zincirlerini koparma ve ona analitiğin gerçek ruhunu kazandırma zamanı gelmişti.” Herbir kimyasal madde, oluştuğu elementlere göre adlandırılır oldu.
Lavoisier, Guyton de Morveau, Claude-Louis Berthollet (1748-1822) ve Antoine François de Fourcroy (1755-1809) ile birlikte 1787’de Méthode de Nomenclature Chimique (Kimyasal Adlandırma Yöntemleri) adlı eseri yayınlamışlardır. Burada Lavoisier şunları yazmaktadır: “Yaşam havasını biz oksijen (asit oluşturucu) diye adlandırdık. Çünkü o, maddeleri yanma sonucu asit haline dönüştürür… Yanabilen hava, hidrojen (su oluşturucu) diye nitelenmelidir; çünkü o, oksijenle su oluşturur. ‘Kötü hava’ bundan böyle ‘azot’ (‘yaşatmaz’ anlamına) diye adlandırılmalıdır; çünkü o, hayvanların yaşamasına izin vermez ve zararlıdır.” “Vitriyol asiti” yerine sülfürik asit, “hava asiti” yerine karbonik asit ve “kalk” yerine oksit nitelemelerini önerdiler. Böylece ilk kez kimyasal elementler ve kimyasal bileşiklerin ayrımı yapılmış ve ilk kez asitler, bazlar ve tuzlar tanımlanmıştır. Lavoisier yazısını şöyle sürdürmektedir: “Metalik bileşikler, ateş ve havayla birlikte etkileşmeye bırakıldığında metalik parlaklıklarını yitiriyor, ağırlıkları artıyor ve topraksı bir biçim kazanıyorlardı. Bu durumda onlar, tıpkı asitler gibi, biri her birinde ortak olan temel maddeden ve diğeri kendine özgü olan bir maddeden oluşuyorlardı. Bu nedenle onları ortak temel bir maddeden türetilecek bir cins isim altında toplamalıydık ve onlar için ‘oksit’ adını seçtik.”
Yanma sonucu artakalan havayı Lavoisier önce “atmosfer zehiri” (mofette atmosphérique) diye, sonra da “yaşatmayan” anlamına “azôte” (azot) diye adlandırmıştır. 1790’da ise Jean-Antoine Claude Chaptal (1756-1832) ona “nitrojen” (nitrogen) demiştir. Lavoisier oksijene önceleri “saf hava” demiştir. Fransız kimyacı ve hekimi Jean-Antoine Claude Chaptal (1756-1832) ise bunu “güherçile oluşturan” anlamına “nitrogene” diye adlandırmış ve Latince’ye de “nitrogenium” diye geçmiştir.
“Saf hava” için Marie Jean Antoine Condorcet (1743-1794) 1782’de “yaşam havası” (vital air) terimini önermiştir. Ama Lavoisier ona daha sonra “asitleştirici ilke” (principe oxigine) demiş, sonunda da “asit oluşturucu” anlamına “oksijen” (oxygene) diye adlandırmıştır. Kömür, fosfor, kükürt vb. gibi pek çok yanma olaylarında asit özelliği gösteren gazlar oluştuğundan Lavoisier, tüm asitlerin oksijen içermesi gerektiğini sanıyordu ve buna ilişkin düşüncesi uzun süre kabul gördü. Ancak daha sonra kimi asitlerin (örneğin tuz asidi, HCl) oksijen içermedikleri anlaşılmıştır.
Lavoisier’nin, “phlogiston” teriminin yanlış kullanımı üzerine başlıca saldırısı, 1785 yazında Académie’ye sunduğu Réflexions sur le phlogistique (Filojiston Üzerine Düşünceler) başlıklı bir makalesinde yer almıştır. Burada Lavoisier yalnızca bir kuramın değil, ortak “phlogiston” terimini paylaşan bir dizi kuramın hatalarını göstermiştir. Lavoisier’nin temel kanıtları, tersini yanlışlayarak doğrulamaya (olmayana ergi; reductio ad absurdum ) dayalı idi.
Anlamları açık bir düşünceye sahip olmayan sözcüklerin kullanımının o zamanki yaygın alışkanlığı, Fransız filozofu rahip Bonnot de Condillac (1714-1780) tarafından kınanmıştı. Condillac’ın Logique (Mantık) (1780) adlı eserine Lavoisier çok değer vermiş ve 1787 tarihli Méthode de nomenclature chimique’te ve 1789 tarihli Traité élémentaire de Chimie’de ondan fazlaca alıntı yapmıştır. Condillac, ‘kendine özgü bilim dilini’ (un jargon scientifique) kullanarak başkalarını yoldan çıkaran kişilerden söz etmiş ve ‘bilimlerin gelişiminin tümüyle onların dilindeki gelişmeye bağlı olduğunu’ düşünmüştür.
Méthode…’un dört ortak yazarı, kapak sayfasında büyüklük (kıdem) sırasında yer almıştır. Kitabın yayım yılı olan 1787’de Guyton 50, Lavoisier 44, Berthollet 39 ve Fourcroy da 32 yaşında idi. Bu kimyacılar ilk aşamada adlandırmayı reformlamak için değil de yeni oksijen kuramına destek veren Lavoisier’nin denemelerini incelemek için bir araya geldiler. Bir zamanlar filojiston kuramının önde gelen bir destekçisi olmuş olan Guyton, ancak Berthollet ve Fourcroy’un oksijen kuramına dönmelerinden sonra bu kurama gönül vermiştir. Gerçi Guyton Dijon Akademisi’nde önemli bir kişilik idiyse de onun taşrada yaşaması olgusu, herhangi bir Fransız için büyük bir zayıflıktı ve Guyton, bu dört kimyacıdan Académie des Sciences’ın üyeliğine seçilmemiş olan tek kişi idi. Diğerleri arasındaki böyle değerlendirmelerden şu ortaya çıkmaktadır ki, dört kimyacının kimyasal adlandırma alanındaki işbirliğinde başkan, Guyton’dan çok Lavoisier idi.
Kütlenin Korunumu Yasası’nın ortaya konması (1787)
18. yüzyılda bilim insanları hâlâ, tüm maddî nesnelerin hava, su, ateş ve topraktan yapılandığına ilişkin, Aristoteles kaynaklı dört element (öğe) kuramına inanıyorlardı. Lavoisier, kimyasal değişim sırasında kütlenin yoktan var edilemeyeceğini ya da varken yok edilemeyeceğini, kapalı bir kap içinde fosforu yakarak ve kırmızı civa oksidi (HgO) kavurarak deneysel yolla kanıtladı.
Lavoisier teraziyi yaygın biçimde kullanmıştır. 18. yüzyılın sonunda, terazilerle oldukça doğru ölçümler yapılabiliyordu. Lavoisier’nın kullanımı için Jean Nicolas Fortin (1750-1831) tarafından yapılan terazi, maksimum 600 g tartarken 5 mg’lık bir duyarlığa sahipti. Lavoisier’nin bildirilerinde yalnızca deney betimlemeleri değil, ayrıca da deneyden önce ve sonraki ağırlık verileri ve bunlardan çıkarılan sonuçlar yer almaktaydı. Lavoisier kimyasal bileşiklerdeki kütle miktarlarının değişmezliği konusunda şunları söylemiştir: “…Hiçbir şey ne yapay ne de doğal işlemlerle yeniden yaratılmaz. Şu temel yasa ortaya atılabilir ki, her bir işlemde madde niceliği işlemden önce ve sonra aynı büyüklüktedir ve temel maddelerin niteliği aynıdır; yalnızca dönüşümler ve değişen biçimler vardır.” Bu bilgi modern nicel kimyanın temeli olmuş ve daha sonra, kimyasal tepkimelerde “Kütlenin Korunumu Yasası” olarak nitelenmiştir.
Dört Element Kuramı’nın çürütülmesi
Lavoisier havanın bir element olmayıp oksijen ile azotun bir karışımı olduğunu ve suyun da bir element olmayıp oksijen ile hidrojenden oluşan bir bileşik olduğunu saptayarak dört element kuramının geçerliliğini çürütmüştür.
Cavendish, hidrojenin yakılmasında su oluştuğunu gözlemiş, ama onun bileşimini saptayamamıştı. Bu sorunu Lavoisier açık bir şekilde yanıtlamıştır. Cavendish’in bildirilerinden yola çıkarak, suyu oluşturacak oksijen/hidrojen oranını 1/2 olarak saptamış, oluşan suyun arı su olduğunu belirlemiştir. Buna göre su, basit bir madde, temel bir öğe olamazdı ve bir bileşik olmalıydı. Daha sonra Lavoisier suyu yeniden bileşenlerine ayırabilmeye çalışmıştır. Bu bağlamda özellikle şu deneyi ilginçtir: Lavoisier’ye göre bir metal ve sudan metal oksit üretilebilir ve bunun yanı sıra da hidrojen elde edilebilirdi. Bu amaçla kızgın bir tüfek namlusu içinden su geçirmiştir. Bu sırada su parçalanıyor ve demir oksitlenerek hafif manyetik olan siyah demir oksite (Fe3O4) dönüşüyordu. Böylece borunun iç kısmı giderek daralıyor ve aynı zamanda da hidrojen oluşuyordu. Su buharı yerine hidrojen gönderildiğinde ise demir oksit gerisin geriye tekrar indirgenerek su oluşuyordu: 3 Fe + 4 H2O ↔ Fe3O4 + 4 H2. Sağa doğru olan tepkimeyle elde edilen hidrojen gazı, uçma balonunun doldurulmasında kullanılmıştır. Lavoisier’nin bu yöntemi pahalı düşüyorduysa da daha temiz hidrojen ürettiğinden, özellikle Napoléon ordusundaki askerî hava balonlarının doldurulmasında kullanılmıştır.
Elementler listesinin hazırlanması
Lavoisier Traité…’de o zamanın bilgileri ışığında bir elementler listesi vermiştir. Bu listede üç gaz [oksijen (oxigène), azot (azôte), hidrojen (hidrogène)]; üç ametal (kükürt, fosfor, karbon); oksijen içerdiği düşünülen üç çeşit asit kökü/radikali [klorlu (muriatik) kök, fluorlu kök, borlu kök); on yedi metal (antimon, gümüş, arsenik, bizmut, kobalt, bakır, kalay, demir, manganez, civa, molibden, nikel, altın, platin, kurşun, tunsten, çinko); o zamanlar henüz ayrıştırılmamış olan, bilinmeyen elementlerin oksit ya da hidroksitlerinden oluştuğu düşünülen ve topraksı tuz haline geçebilen beş çeşit “alkali toprak” [kireç/tebeşir (→kalsiyum karbonat), magnezya (→magnezyum oksit), barit (→baryum sülfat), kil/alümina (→alüminyum oksit), çakmaktaşı/silis (→silisyum dioksit)]; son olarak da “ışık maddesi” (luminère) ve “ısı maddesi” (calorique), elementler olarak yer almakta, ama örneğin sodyum, potasyum… gibi alkali metaller yer almamakta idi. Lavoisier “ışık” ve “ısı”nın, tıpkı gazlar gibi kimyasal tepkimeler sırasında açığa çıktıklarını düşündüğünden bu nedenle onlara hidrojen, oksijen ve azot gibi ilk grup elementler içinde yer vermiştir. Buradaki “ısı” (kalorik) elementi, 18. yüzyılın sonlarında maddesel doğada kabul ediliyordu ve bu dönemin en başı çeken ve aynı zamanda en tipik yanılgısı olarak Lavoisier’nin bizzat yıktığı filojiston kuramının bir kalıntısı idi. Lavoisier tüm gazların “calorique” içerdiğini düşünüyordu. Lavoisier bu konuda şunları der: “Işık, ısı maddesinin bir modifikasyonu ya da ısı maddesi ışığın bir modifikasyonu mudur ? … Biz ışığı, ısı maddesinden ayırt edeceğiz. Işık ve ısı maddesi ortak özelliklere sahiptir ve onlar kimi koşullarda hemen hemen aynı tür haline birleşirler ve kısmen aynı etkileri gösterirler”.
Lavoisier’nin genel adlandırma şemasını ortaya koymasından iki hafta sonra Guyton, Académie’nin özel bir toplantısında, önerilen yeni adlandırmanın ayrıntılarını sergileyen bir makale sundu. Guyton, çalışma arkadaşları ile kendisinin basit maddelerin (corps simples) adlandırmasına özel bir dikkat harcadıklarını açıkladı; çünkü bunlardan kimilerinin adları, bu elementleri içeren bileşiklerin adları içinde yer alacaktı.
Lavoisier’nin sonu
Lavoisier, 28 yaşında iken 1771 yılı Aralık ayında, “Férmé général”in kendisi gibi genel vergi mültezimlerinden birinin kızı olan 13 yaşındaki Marie Anne Pierette Paulze ile evlendi. Paulze, getirdiği yüklü drahoma ile Lavoisier’nin mal varlığını daha da güçlendirdi. Çocukları olmadı. Latince ve İngilizce bilen, ayrıca da güzel resim yapan Paulze, Lavoisier’nin sadık bir çalışma arkadaşı olarak onun deney notlarını tuttu, bakır levhalar üzerine alet çizimlerini yaptı [Lavoisier’nin ünlü eseri Traité…’deki toplam 13 adet bakır levha resim, ünlü ressam Jacques-Louis David’in (1748-1825) bir öğrencisi olan Paulze tarafından yapılmış olup “Paulze Lavoisier” diye imzalıdır], Lavoisier’nin yararlandığı İngilizce başvuru metinlerini Fransızca’ya çevirdi, Lavoisier’nin öğretisinin propagandasını yaptı ve evlerine, Paris’te bilim insanlarının ve amatörlerin uğrak yeri haline getirecek düzeni verdi. Fransız devrimcilerinin ilk başta el koyduğu Lavoisier’nin malları, daha sonra eşinin açtığı dava sonucunda, kocasının haksız yere hüküm giydiği kararı verilerek Paulze’ye geri verilmiştir. Paulze, 1805 yılında eski eşinin adını taşımak koşuluyla İngiliz fizikçi Kont Rumford (Benjamin Thompson) (1753-1814) ile evlenmiş, “Mme Lavoisier de Rumford” adını almış ve dört yıl evli kaldıktan sonra Rumford’dan ayrılmıştır.
Fourcroy, 1785’te Fransız Bilimler Akademisi üyeliğine seçilmiş, başından beri Fransız Devrimi’ni desteklemiş, Eylül 1792’den itibaren aktif politikaya geçerek Jakobenlere katılmıştır. Arkadaşı olan büyük kimyacı Lavoisier’nin 8 Mayıs 1794 tarihindeki idamında rolü bulunduğu savı, bugüne dek tartışılmıştır. Kimya tarihçisi Hermann Kopp (1817-1892), Fourcroy’un, Lavoisier’nin görüşlerinin “La chimie française” (Fransız kimyası) adı altında yayılmasının ve o dönem kimyasındaki dönüşümlerin yalnızca Lavoisier’ye ait olduğunun doğru olmayıp tüm Fransız kimyacılara ait olduğu görüşünde olduğunu ve Lavoisier’nin idamında Fourcroy’un payı olduğunun kanıtlanamadığını belirtmiştir. İmparator Napoléon Bonaparte’ın (İmp. 1804-1814) Fourcroy’a soyluluk unvanı vermesinden kısa bir süre sonra Fourcroy, 1809 yılında felç inmesi sonucu ölmüştür.
Lavoisier’nin sonunu getiren, Büyük Fransız Devrimi’nin liderlerinden Jean-Paul Marat’nın (1743-1793) kini olmuştur. Bilimsel konularla da ilgilenen Marat, 1780 yılında Ateş Üzerine Fiziksel Araştırmalar başlıklı bir kitap yazdı. Lavoisier bu eserde öne sürülen görüşleri eleştirdi ve aralarında çatışma başladı. Devrim sırasında Lavoisier barut komisyonunun sorumlu üyesi idi ve Devrim’den bir süre önce ünlü Bastille Hapishanesi’ne bir miktar barut depolanmıştı. Lavoisier’nin Devrim sırasında Bastille’i basan yurtseverleri havaya uçurmak için bu barutu kasıtlı ve planlı olarak depoladığı öne sürüldü. Marat 1793’te bir suikast sonucu yaşamını yitirirken, Lavoisier 8 Mayıs 1974’te giyotinde can verdi. Robespierre (1758-1794) başkanlığındaki devrim yönetimi tarafından yolsuzlukla suçlanarak 8 Mayıs 1794’de Paris’te giyotinle idam edildi. Mahkeme salonundakiler Lavoisier’nin idamına karşı çıkınca, yargıç Antoine Quentin Fouquier-Tinville’in (1746-1795) verdiği şu kararlı yanıt, tarihe geçmiştir:
“La République n’a pas besoin de savants!” (Cumhuriyet’in bilginlere gereksinimi yoktur!)
Bu sözlerin ardındaki temel fikir, yeni “régime” ile birlikte temiz bir sayfa açılması ve hortumculuğun lânetlenmesi olarak yorumlanmalıdır. İnfazın ardından, yine ünlü bir bilgin olan Joseph-Louis Lagrange’ın (1736-1813) sözleri, Lavoisier’nin bilime olan katkısını özetliyordu: “Kafasının kesilmesi bir saniye sürdü. Oysa onun gibi bir kafanın daha yetişmesi için yüzyıldan fazla zaman gerekir!” Lavoisier’nin cesedi ve kesik kafası, toplu bir mezara atıldı. Halk homurdanıyordu. Niçin devrimin cellatları onu, sevilen bilgini hedef almıştı? Fransa, kendi en büyük evlatlarını, kendi dâhilerini, kendi bilim adamlarını zıvanadan çıkmışcasına devrime kurban olarak sunabilir miydi?
Lavoisier Jakobenlerin elinde idam edilmişti. Gerekçe, kendine çıkar sağlaması idi. Lavoisier devrimden önce Fransa’nın en varlıklı vatandaşlarından biriydi. Yıllık geliri o zamanlar 150.000 Livre idi. Küçük bir memur ise 1000 Livre’lik yıllık geliri memnunlukla karşılıyordu.
Kuşkusuz Lavoisier basit bir vergi kesimcisinden çok daha farklı özellikte bir kişiydi. O, en yüksek düzeyde saygı duyulan bir bilgin, ünlü “Académie Française”in yöneticisi, çok sayıda komisyonun onur üyesi, bilimin gözdesi, çağının en tanınmış kimyacısı ve “çağdaş kimyanın babası” idi.
Kaynaklar
1) Z. Tez, Bilimde ve Sanayide Kimya Tarihi, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara (2000).
2) M. P. Crosland, Kimya Dili Üzerine Tarihsel İncelemeler (Çev. ve notl.: Z. Tez), Nobel Yayın Dağıtım, Ankara (2000).
3) Z.Tez, “Giyotin Altında Bir Kimyacı: Lavoisier”, Bilim Tarihi, 7, 13-20 (1992).
4) M. R. Güneli, “18. Yüzyıl Kimya Biliminin Gelişiminde Flojiston Teorisinin Terk Edilişi ve Lavoisier’in Getirdiği Yeniliklerin Bilimsel Düşünce Doğrultusunda İncelenmesi”, Yayınlanmamış YL tezi, İÜ Sosyal Bil. Enst. Felsefe ABD, İstanbul (2004).
