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라브와지에의 연소(燃燒)의 이론 발견
공기 중에서 물질을 가열하면 불꽃을 내며 타서 재가 된다. 납과 같은 금속을 가열하면 재가 되고 만다. 공기 중에서 물질이 열을 받아서 변화하는 현상은 자연계의 화학 현상 가운데서 가장 두드러진 것이다.
라브와지에 이전의 화학자는 물질이 타거나 재가 되는 것은, 이들 물질 속에 불타는 근원이 되는 물질이 포함되어 있기 때문이며, 그리고 물질을 가열하면 플로지스톤이 도망친다고 생각하였다. 이 플로지스톤은 상상의 물질이었다. 플로지스톤을 확실히 파악한 사람은 아무도 없었다.
연소에 참가하는 여러 가지 물질을 빠짐없이 올바르게 파악하며, 그리고 이들 물질의 무게를 달아서 분량의 관계를 명확히 밝히는 일을 실행하여, 귀중한 ‘연소의 이론’을 명백히 한 것은 라브와지에였다.
물질이 화학 변화를 일으키기 전과 일으킨 후에도 전체의 무게에 변화가 없다는 것을 라브와지에는 많은 실험으로써 확인하였다. 이 결론은 ‘질량 불변의 법칙’이라고 불린다.
이 연구의 완성을 위하여 라브와지에는 오랜 세월을 두고 열심히 노력하였다. 처음 연소에서는 공기 중에 포함되어 있는 어떤 물질이 불타는 물질과 결합되는 것 같다는 것을 알았다. 때마침 그 무렵, 영국의 프리스틀리라는 화학자가 산소 가스를 발견하였다. 라브와지에는 이 신발견의 가스야말로 연소의 근원이 되는 물질이 아닐까 생각하게 되었다.
수은을 공기 중에서 가열하면 붉은 재가 된다. 오래된 생각에 따르면 이것은 수은이라는 금속에 포함된 플로지스톤이 열 때문에 쫓겨나온 것이라고 한다. 이런 생각에서 말하면, ‘금속의 재=금속-플로지스톤’이 되어야 한다. 그런데, 프리스틀리가 이 붉은 재를 더 가열한 즉, 가스가 나오고, 나중에는 본래의 수은이 남았으며, 그 가스 속에서는 물질이 매우 잘 탔고, 이것을 마셔보았더니 이상하리만큼 기분이 좋아진다는 것을 발견하였다.
그래서 라브와지에는 수은을 플라스크 안에 넣고 밀봉하여 밖으로부터 공기가 들어오지 않게 해놓고, 플라스크를 오랫동안 강하게 가열해 보았다. 플라스크 안의 공기의 체적은 미리 잘 재어 두었다. 수은을 가열하는 동안에 붉은 재가 생겼다. 그리고 플라스크 안의 공기의 체적은 1/5쯤 줄어 있었다. 플라스크 안에 남은 공기 속에 작은 동물을 넣어 보았더니 곧 죽어 버렸고, 촛불을 넣어 보았더니 금방 꺼졌다. 다시 말해서 남은 공기는 물질의 연소나 동물의 호흡을 지탱할 힘이 없는 것으로 되어 버린 것이다. 다음에는 붉은 재를 모아 무게를 잘 달고 앞서와 같이 플라스크에 넣고 밀봉하여 가열해 보니, 프리스틀리가 실험한 대로 수은과 가스가 생겼다. 그 가스의 분량은 앞의 실험에서 줄어든 공기의 체적 곧 수은이 재가 될 때에 빨아들인 체적과 거의 같았다. 여기서 생긴 수은의 무게는 재의 무게보다 적어져 있었으며, 수은의 무게와 새로 생긴 공기의 무게를 더해 보니 재의 무게와 같다는 것을 알게 되었다. 또 발생한 가스는, 동물의 호흡이나 촛불의 연소를 잘 지탱시켜 주는 힘이 있었다.
재미있는 것은, 이 가스와 앞의 실험에서 남은, 불을 끄던 가스를 혼합시켰더니 진짜 공기와 똑같은 것이 되었다는 사실이다.
이 실험에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 수은이 재가 된 것은, 수은과 공기 중의 산소가 결합되었기 때문이다. 그리고 재를 가열하면 본래의 산소가 나오는 것이지 결코 플리지스톤 같은 것이 있을 수가 없는 것이다. 즉, ‘금속의 재=금속+산소’인 것이다.(*)
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