อ็องตวน ลาวัวซีเย นักเคมีผู้ไขปริศนาการเผาไหม้ “บิดาแห่งวิชาเคมีสมัยใหม่”

อ็องตวน ลาวัวซีเย (Antoine Lavoisier) เป็นนักเคมีคนสำคัญผู้เป็นศูนย์กลางของการปฏิวัติด้านเคมีในศตวรรษที่ 18 ผลงานสำคัญของลาวัวซีเยได้แก่การค้นพบทฤษฎีการเผาไหม้ที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างออกซิเจนกับเชื้อเพลิง และการค้นพบกฏทรงมวลที่ว่ามวลของสารก่อนทำปฏิกิริยาจะเท่ากับมวลของสารหลังทำปฏิกิริยาเสมอซึ่งเป็นหลักสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในวิชาเคมี ลาวัวซีเยมีผลงานสำคัญมากมายจนได้รับการยกย่องเป็น “บิดาแห่งวิชาเคมีสมัยใหม่” แต่เมื่อเกิดการปฏิวัติฝรั่งเศสคณะปฏิวัติได้กล่าวหาว่าอ็องตวนฉ้อฉลคดโกงเป็นขบถต่อแผ่นดินถูกตัดสินประหารชีวิตด้วยกิโยติน โลกจึงต้องสูญเสียอัจฉริยบุคคลด้านวิทยาศาสตร์ผู้นี้ไปเพราะความวุ่นวายทางการเมือง

 
เรียนกฎหมายแต่เอาดีทางวิทยาศาสตร์

antoine-lavoisie-02

อ็องตวน ลาวัวซีเย เป็นชาวฝรั่งเศส เกิดเมื่อปี 1743 ที่กรุงปารีสในครอบครัวคนสูงศักดิ์ผู้มั่งคั่ง พ่อเป็นนักกฎหมายทำงานที่รัฐสภาฝรั่งเศส ส่วนแม่มาจากครอบครัวที่ร่ำรวยจากธุรกิจขายเนื้อ แม่ของเขาเสียชีวิตตอนเขามีอายุ 5 ปีทิ้งมรดกจำนวนมากให้กับเขา ลาวัวซีเยเรียนหนังสือที่ Collège des Quatre-Nations ซึ่งเป็นวิทยาลัยหนึ่งของมหาวิทยาลัยปารีสตั้งแต่อายุ 11 – 18 ปี ในช่วงสองปีสุดท้ายในวิทยาลัยนี้เขาเริ่มสนใจวิทยาศาสตร์ วิชาที่เขาสนใจเป็นพิเศษได้แก่วิชาเคมี พฤกษศาสตร์ ดาราศาสตร์ และคณิตศาสตร์

แม้ว่าลาวัวซีเยจะสนใจวิทยาศาสตร์เป็นอย่างมากแต่พอจบการเรียนที่วิทยาลัย Quatre-Nations แล้วเขากลับเลือกเรียนต่อในโรงเรียนกฎหมายตามความประสงค์ของพ่อที่ต้องการให้เขาเป็นนักกฎหมายเหมือนตัวเอง แต่เขาก็ไม่ได้ละความสนใจด้านวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามศึกษาเรียนรู้อยู่ตลอดในยามที่เขามีเวลาว่าง ลาวัวซีเยได้รับปริญญาตรีทางด้านกฏหมายในปี 1763 ได้รับใบอนุญาตในปี 1764 รวมทั้งได้เป็นเนติบัณฑิตเรียบร้อยแล้ว แต่เขาไม่เคยได้เป็นนักกฎหมายจริงๆตามที่พ่อต้องการเลยเพราะความสนใจและความหลงใหลทางด้านวิทยาศาสตร์ของเขานั่นเอง

หลังจากเรียนจบจากโรงเรียนกฎหมายลาวัวซีเยได้ศึกษาต่อในวิชาธรณีวิทยาอีกหลายปีและได้เข้าร่วมทีมในการสำรวจทางธรณีวิทยาแถบแคว้น Alsace-Lorraine และต่อมายังได้ร่วมในการทำแผนที่ทางธรณีวิทยาฉบับแรกของฝรั่งเศสด้วย ปี 1764 ลาวัวซีเยมีผลงานบทความทางวิชาการชิ้นแรกเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของยิปซั่ม อีกสองปีต่อมาเขาเขียนบทความเกี่ยวกับปัญหาของไฟถนนในเมืองซึ่งได้รับการชื่นชมอย่างมากทำให้เขาได้รับรางวัลเหรียญทองจากกษัตริย์ของฝรั่งเศส

 
เป็นดาวเด่นในวงการตั้งแต่อายุยังน้อย

antoine-lavoisie-04

ลาวัวซีเยกลายเป็นดาวเด่นแห่งวงการวิทยาศาสตร์ของฝรั่งเศสที่กำลังเริ่มทอแสงส่องเปล่งประกาย ในช่วงแรกเขาสนใจทำงานวิจัยที่เป็นประโยชน์ต่อสาธารณะที่เริ่มตั้งแต่การศึกษาปัญหาของไฟถนนในเมือง ถัดมาเขาทำการศึกษาหาแหล่งน้ำดื่มสำหรับชาวปารีสทั้งการนำน้ำสะอาดจากแม่น้ำ Yvette ทางตอนใต้ของกรุงปารีสเข้ามาและการใช้น้ำจากแม่น้ำ Seine มาทำให้สะอาด และยังศึกษาเกี่ยวกับคุณภาพของอากาศและผลกระทบต่อสุขภาพ ปี 1769 เขาได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ the Academy of Sciences หรือสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศสขณะมีอายุเพียง 26 ปีเท่านั้น

ลาวัวซีเยซื้อหุ้นใน Ferme générale ซึ่งเป็นบริษัทที่ทำหน้าที่จัดเก็บภาษีอากรให้กับทางการฝรั่งเศสในสมัยนั้น เขาเป็นหนึ่งในผู้บริหารบริษัทหรือเป็นเจ้าพนักงานเก็บอากรผู้มีอำนาจเต็มสามารถปรับปรุงระบบภาษีอากรและการคลังให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น การเป็นผู้ถือหุ้นของ Ferme générale ทำให้เขามีรายได้มากมายสามารถทำงานด้านวิทยาศาสตร์ได้อย่างเต็มที่โดยไม่มีปัญหาด้านการเงิน แต่ก็ถูกเกลียดชังจากผู้คนอีกไม่น้อยที่เสียประโยชน์จากการทำหน้าที่ของเขา โดยเฉพาะเรื่องที่เขาจัดการปัญหาการลักลอบนำเข้าและการเจือปนยาสูบที่เป็นสินค้าสำคัญได้อย่างอยู่หมัด พวกผู้ค้ายาสูบรายย่อยทั่วประเทศเกลียดเขาอย่างมาก และมันยังมีผลกระทบต่อเขาในช่วงการปฏิวัติฝรั่งเศสในอีก 20 ปีต่อมา

ลาวัวซีเยในวัย 28 ปีได้แต่งงานกับ Marie-Anne Pierrette Paulze ลูกสาววัย 13 ปีของผู้บริหารอาวุโสของ Ferme générale ภรรยาของเขากลายเป็นผู้ช่วยงานวิจัยคนสำคัญเพราะเธอเก่งทางด้านภาษาและศิลปะ Marie-Anne เคยเรียนการเขียนภาพกับ Jacques-Louis David สุดยอดจิตรกรของฝรั่งเศสในยุคนั้น เธอช่วยแปลหนังสือและงานวิจัยที่เป็นภาษาอังกฤษให้กับเขา ช่วยบันทึกข้อมูลและช่วยงานในห้องทดลอง รวมทั้งช่วยเขียนภาพเครื่องมือในการทดลองสำหรับการเสนอผลงานได้อย่างดีเยี่ยม ภาพเขียนของลาวัวซีเยและภรรยา Portrait of Antoine-Laurent Lavoisier and his wife ผลงานของ Jacques-Louis David ที่ทำเสร็จในช่วงก่อนเริ่มต้นการปฏิวัติฝรั่งเศสถูกห้ามแสดงในนิทรรศการ Paris Salon เพราะเกรงจะถูกต่อต้าน

antoine-lavoisie-03

ลาวัวซีเยทำงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ควบคู่ไปกับการทำงานที่ Ferme générale รวมทั้งงานอื่นๆที่ได้รับมอบหมายจากทางการ ปี 1775 เขาได้รับการแต่งตั้งเป็นหนึ่งในสี่ของคณะกรรมาธิการดินปืนที่ถูกตั้งขึ้นมาทดแทนบริษัทซึ่งทำงานได้ไม่เป็นที่พอใจของทางการ ลาวัวซีเยได้พัฒนาการผลิตดินปืนของฝรั่งเศสให้ดีขึ้นอย่างมากทั้งในด้านปริมาณและคุณภาพจนกลายเป็นแหล่งรายได้สำคัญของประเทศ เขายังเป็นผู้สอนการผลิตดินปืนให้กับ Éleuthère Irénée du Pont ผู้ก่อตั้งบริษัท Du Pont ผู้ผลิตดินปืนรายใหญ่ของฝรั่งเศส การเป็นคณะกรรมาธิการดินปืนมีประโยชน์ต่องานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของเขาอย่างมากเพราะเขาสามารถใช้ห้องทดลองของทางการที่ Royal Arsenal ในกรุงปารีส เขาทำงานและพักอาศัยอยู่ที่นั่นเกือบ 20 ปี

 
ไขปริศนาปฏิกิริยาเคมีของการเผาไหม้

antoine-lavoisie-05


ในช่วงก่อนยุคของลาวัวซีเยวิชาเคมีถือว่ายังมีความล้าหลังอยู่มาก ต่างกับวิชาฟิสิกส์ที่ได้พัฒนาก้าวหน้ามาเป็นร้อยปีแล้วจากผลงานอันยิ่งใหญ่ของ Isaac Newton ในสมัยนั้นผู้คนยังจมปลักอยู่กับความเชื่อที่มีมาตั้งแต่สมัยกรีกโบราณของนักปราชญ์เอก Aristotle ที่เชื่อว่าทุกสิ่งทุกอย่างประกอบขึ้นจากธาตุ 4 ตัวคือดิน น้ำ อากาศ และไฟ จะมีการเปลี่ยนแปลงไปบ้างก็แค่ภาษาและสัญลักษณ์โดยนักเล่นแปรธาตุในยุคกลางเท่านั้น ในสมัยนั้นมีการค้นพบธาตุเพียงไม่กี่ตัวและความเข้าใจในเรื่องปฏิกิริยาเคมีก็ยังมีน้อยมาก ทฤษฎีการเผาไหม้ที่เชื่อถือกันมากที่สุดในยุคนั้นคือทฤษฎีโฟลจิสตัน (Phlogiston theory) ที่บอกว่าวัตถุติดไฟได้เพราะมีส่วนประกอบเป็นสารที่เรียกว่าโฟลจิสตัน เมื่อเกิดการเผาไหม้โฟลจิสตันก็จะสูญสลายไปในอากาศทำให้เกิดการสูญเสียน้ำหนักของวัตถุที่ไหม้ไฟ วัตถุจะติดไฟได้ดีหรือไม่ขึ้นอยู่กับว่ามีโฟลจิสตันประกอบอยู่มากหรือน้อย

ราวปี 1772 ลาวัวซีเยเริ่มหันมาสนใจศึกษาเรื่องเผาไหม้ เขาทำการทดลองเผาฟอสฟอรัสแล้วพบว่าเมื่อฟอสฟอรัสเผาไหม้มันจะรวมตัวกับอากาศกลายเป็นกรดฟอสฟอริกและน้ำหนักของฟอสฟอรัสเพิ่มขึ้น เขาทำการทดลองต่อไปโดยการเผากำมะถันและพบว่ากำมะถันมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นจากการเผาไหม้เช่นกัน สิ่งที่เขาค้นพบนี้ขัดแย้งกับทฤษฎีโฟลจิสตันโดยสิ้นเชิง และเมื่อเขาทดลองนำขี้ตะกั่วที่ได้จากการเผาตะกั่วไปทำให้ร้อนก็พบว่ามีอากาศจำนวนมากถูกปลดปล่อยออกมา ถึงจุดนี้เขาเชื่อว่าการเผาไหม้ต้องเกี่ยวข้องกับอากาศอย่างแน่นอน ปี 1774 Joseph Priestley นักปรัชญาธรรมชาติผู้มีชื่อเสียงชาวอังกฤษได้มาเยี่ยมเขาที่กรุงปารีสและเล่าให้ฟังว่าอากาศที่เขาเก็บได้จากการทำให้ผงปรอทแดงร้อนนั้นช่วยให้เทียนไขติดไฟแรงขึ้นและเขาเชื่อว่านั่นคืออากาศบริสุทธิ์หรือเป็นอากาศที่ไม่มีโฟลจิสตันอยู่เลย

ลาวัวซีเยทำการทดลองเพิ่มเติมกับปรอทและขี้โลหะชนิดอื่นๆอีกหลายชนิดจนในที่สุดเขาก็สรุปได้ว่าอากาศมี 2 องค์ประกอบหลัก องค์ประกอบแรกสามารถรวมตัวกับโลหะได้และช่วยในการหายใจ อีกองค์ประกอบหนึ่งไม่ช่วยทั้งการเผาไหม้และการหายใจ จนถึงปี 1777 เขาได้เสนอทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับการเผาไหม้ซึ่งไม่มีโฟลจิสตันมาเกี่ยวข้องด้วยเลย โดยเขาสรุปว่าการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาระหว่างโลหะหรือสารอินทรีย์กับส่วนประกอบหนึ่งของอากาศที่ต่อมาเขาเรียกว่า “ออกซิเจน” และทฤษฎีโฟลจิสตันเป็นเพียงแค่จินตนาการเท่านั้น เขายังเสนอว่าถึงเวลาแล้วที่ควรนำวิชาเคมีกลับไปสู่วิธีคิดที่เข้มงวดกว่าเดิมเพื่อแยกแยะว่าอะไรเป็นเรื่องจริง และนั่นคือจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติทางเคมีไปสู่ความเป็นวิทยาศาสตร์ที่แท้จริง

 
หลากหลายผลงานสู่การปฏิวัติทางเคมี

antoine-lavoisie-06

ทั้งๆที่เรียนจบมาทางด้านกฎหมายและไม่ได้ประกอบอาชีพเป็นนักวิทยาศาสตร์โดยตรง แต่ด้วยความหลงใหลและความอัจริยะทางวิทยาศาสตร์ทำให้ลาวัวซีเยมีผลงานทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากและโดดเด่นยิ่งกว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่นในยุคเดียวกับเขา โดยเฉพาะทางด้านเคมีที่เขาชื่นชอบเป็นพิเศษ และต่อไปนี้คือผลงานที่หลากหลายของเขาที่นำไปสู่การปฏิวัติทางเคมี

ค้นพบทฤษฎีการเผาไหม้ – การไขปริศนาการเผาไหม้ที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลักในปฏิกิริยาได้สำเร็จของลาวัวซีเยถือเป็นจุดเริ่มต้นและตัวกระตุ้นสำคัญที่ทำให้ผู้คนเลิกเชื่อถือความเชื่อดั้งเดิมที่ไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์รองรับและหันไปทำการค้นคว้าหาความจริงด้วยวิธีทางวิทยาศาสตร์ ปฏิกิริยาการเผาไหม้ยังเป็นปฏิกิริยาเคมีพื้นฐานที่สำคัญและการค้นพบข้อเท็จจริงของปฏิกิริยาการเผาไหม้ได้ปูทางสำหรับการค้นคว้าในปฏิกิริยาเคมีอื่นๆต่อมาด้วย นอกจากนี้ลาวัวซีเยยังค้นพบว่าการหายใจของสัตว์ก็เป็นกระบวนการเผาไหม้ ความร้อนจากการหายใจช่วยให้สัตว์รักษาอุณหภูมิของร่างกายในระดับที่เหมาะสม

ค้นพบกฎทรงมวล – เป็นเวลาหลายปีที่ลาวัวซีเยได้ทำการทดลองการทำปฏิกิริยาของสารหลายอย่างเป็นจำนวนมากโดยมีการตรวจวัดอย่างละเอียดจนในที่สุดเขาสรุปเป็นกฎพื้นฐานของธรรมชาติเรียกว่า กฎทรงมวล (The Law of Conservation of Mass ) ที่กล่าวว่ามวลรวมของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาจะเท่ากับมวลรวมของสารตั้งต้นเสมอ หรืออาจกล่าวว่าสสารไม่สามารถถูกสร้างขึ้นหรือถูกทำลายได้ในปฏิกิริยาทางเคมี และกฎทรงมวลนี้เป็นหลักสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในวิชาเคมีจนถึงปัจจุบัน นอกจากนี้ลาวัวซีเยยังเป็นผู้ค้นพบว่าแม้ว่าสสารอาจสามารถเปลี่ยนรูปแบบ สถานะ หรือรูปร่างแต่มวลของมันจะคงที่อยู่เสมอ

บัญญัติศัพท์ทางเคมี – ลาวัวซีเยเป็นผู้ตั้งชื่อธาตุสำคัญหลายตัวที่ยังคงใช้กันถึงปัจจุบันได้แก่ ออกซิเจน (มาจากภาษากรีกหมายถึง “ผู้สร้างกรด”), ไฮโดรเจน (ภาษากรีกหมายถึง “ผู้สร้างน้ำ”) และคาร์บอน (ภาษากรีกหมายถึง “ถ่านไม้”) นอกจากนี้เขายังเป็นหนึ่งในผู้ริเริ่มวิธีการตั้งชื่อสารประกอบอย่างเป็นระบบเหมือนที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน

ปูทางการสร้างตารางธาตุ – ในหนังสือ Elementary Treatise on Chemistry ของลาวัวซีเยซึ่งตีพิมพ์ในปี 1789 เขาได้ทำรายการธาตุที่มีการค้นพบแล้วในเวลานั้นเป็นครั้งแรกมีจำนวน 33 ธาตุโดยแยกเป็น 4 กลุ่มได้แก่ ก๊าซ, โลหะ, อโลหะ และดิน ถือเป็นการปูทางสำหรับการสร้างตารางธาตุ แต่ต้องรอถึง 80 ปีกว่าที่ Dmitri Mendeleev จะได้สร้างตารางธาตุฉบับแรกสำเร็จ

แยกความแตกต่างของธาตุกับสารประกอบ – ในหนังสือ Elementary Treatise on Chemistry เขาได้ทำความชัดเจนในความแตกต่างของธาตุกับสารประกอบ และเขาเป็นคนแรกที่ระบุว่าน้ำเป็นสารประกอบไม่ใช่ธาตุ และยังเป็นคนแรกที่ระบุว่ากำมะถันเป็นธาตุไม่ใช่สารประกอบ

พัฒนาระบบเมตรตริก – ลาวัวซีเยเป็นหนึ่งในคณะกรรมการที่เป็นผู้พัฒนาและกำหนดมาตรฐานระบบชั่งตวงวัดใหม่เป็นระบบเมตริกเพื่อใช้เป็นระบบสากลทั่วโลกซึ่งได้รับการรับรองในปี 1793

นอกจากนี้ความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ทางด้านเคมีของลาวัวซีเยยังเป็นแบบอย่างของการทำวิจัยในเชิงปริมาณซึ่งเป็นหลักสำคัญอีกอันหนึ่งในการทำงานทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน รวมทั้งเขายังเป็นผู้ทำนายการมีอยู่ของซิลิกอนอีกด้วย

 
โลกสูญเสียอัจฉริยะด้วยเครื่องกิโยติน

antoine-lavoisie-07

การปฏิวัติฝรั่งเศสเริ่มต้นขึ้นในปี 1789 เนื่องจากสาเหตุหลายประการ หนึ่งในสาเหตุเหล่านั้นมาจากปัจจัยภายในของการปกครองระบบเก่า (Ancien Régime) บริษัท Ferme générale ที่ลาวัวซีเยเป็นผู้บริหารอยู่นั้นก็เป็นส่วนหนึ่งในระบบเก่าที่สร้างความไม่พอใจให้กับประชาชนจำนวนหนึ่งจากความคิดที่ว่าพวกเขาไม่ได้รับความเป็นธรรมในการเก็บภาษีอากรของทางการ เมื่อการปฏิวัติดำเนินไปสู่การปฏิรูปครั้งใหญ่ ระบอบสมบูรณาญาสิทธิราชย์ที่ปกครองฝรั่งเศสมาหลายศตวรรษล่มสลายลง พระเจ้าหลุยส์ที่ 16 ทรงถูกประหารชีวิต จนมาถึงสมัยแห่งความน่าสะพรึงกลัว (Reign of Terror) ที่มีการประหารชีวิต “ศัตรูแห่งการปฏิวัติ” จำนวนหลายหมื่นคน ลาวัวซีเยถูกกล่าวหาว่าฉ้อฉลคดโกงทรัพย์สมบัติของชาติเป็นขบถต่อแผ่นดินและถูกตัดสินประหารชีวิตด้วยกิโยตินพร้อมกับพ่อตาและพนักงานของ Ferme générale อีก 26 คนในปี 1794 ขณะมีอายุ 50 ปี

การประหารชีวิตลาวัวซีเยสร้างความเสียใจให้กับนักวิชาการจำนวนมาก Joseph-Louis Lagrange นักคณิตศาสตร์คนสำคัญของฝรั่งเศสได้กล่าวถึงเหตุการณ์นี้ว่า “พวกเขาใช้เวลาเพียงชั่วครู่ในการตัดหัวของเขา แต่อีกร้อยปีก็อาจไม่เพียงพอที่จะสร้างอัจฉริยะอย่างเขาได้อีกคน” ปลายปี 1795 รัฐบาลฝรั่งเศสกลับลำบอกว่าลาวัวซีเยบริสุทธิ์ในทุกข้อกล่าวหา การประหารชีวิตเขาเป็นการตัดสินที่ผิดพลาด แต่มันสายไปเสียแล้ว โลกจึงต้องสูญเสียอัจฉริยบุคคลด้านวิทยาศาสตร์ผู้นี้ไปเพราะความวุ่นวายทางการเมืองอย่างน่าเสียดาย

 
เขาผู้นี้คือ “บิดาแห่งวิชาเคมีสมัยใหม่”

antoine-lavoisie-08

ลาวัวซีเยเป็นนักเคมีผู้ยิ่งใหญ่ที่ได้เปลี่ยนวิชาเคมีจากความเชื่อที่เลื่อนลอยมาเป็นวิทยาศาสตร์ที่แท้จริง ผลงานการค้นพบทฤษฎีการเผาไหม้และกฎทรงมวล รวมทั้งผลงานอื่นๆอีกมากมายได้กลายเป็นศูนย์กลางของการปฏิวัติด้านเคมีในศตวรรษที่ 18 ไปสู่ความเป็นวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จนมีความก้าวหน้าเรื่อยมาถึงปัจจุบัน เขาจึงได้รับการยกย่องให้เป็น “บิดาแห่งวิชาเคมีสมัยใหม่” ชื่อของเขาถูกสลักไว้บนหอไอเฟลและอีกหลายแห่งในฐานะนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ของฝรั่งเศส และชื่อของเขายังถูกนำไปตั้งเป็นชื่อรางวัลอันทรงเกียรติที่มอบให้แก่นักวิทยาศาสตร์ที่มีผลงานยอดเยี่ยมอีกหลายรางวัล

antoine-lavoisie-09

 

ข้อมูลและภาพจาก wikipedia, acs.org, famousscientists.org


Leave a Reply

Your email address will not be published.