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拉瓦锡并不是最早使用出色的助手——天平的化学家，我们在这篇故事里会讲述到。比拉瓦锡早十五年，我们的天才同胞米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫已经比较了装有金属的密闭曲颈瓶加热前后的重量，1756年罗蒙诺索夫记录道：“在牢固密封的容器中做实验，是为了研究金属重量的增加是否源自加热。”并在这句话后附加了实验结果：“通过这些实验，我们发现……在没有外部空气通过的情况下，燃烧的金属重量只占一小部分。”
因此，罗蒙诺索夫使当时的化学家们都认同的燃素学说遭到了强烈的冲击。但是，除此之外，罗蒙诺索夫还从他的实验中得出了另一个引人注目的结论：“本质上发生的所有变化都处于这样的状态：从一种物质中损失多少能量，在另一种物质中就会增加多少能量，所以，如果在一个地方损失了一定质量的物质，那么在另一个地方将会增加相同的质量。”这位伟大的科学家的话表达了化学中最重要的一项定律——物质守恒定律。
“火焰空气”是由三名科学家几乎同时发现的。舍勒是最早发现的。一两年后，对舍勒的工作一无所知的英国人约瑟夫·普里斯特利
也发现了“火焰空气”。
几个月后，拉瓦锡从普里斯特利那里得到一些关于一种气体的模糊暗示，在这种气体中蜡烛燃烧得很旺。此后，拉瓦锡独立地发现了空气的复杂成分，但是在这三人中，只有拉瓦锡一个人正确地估计了“火焰空气”在自然界中的真正作用。
拉瓦锡有一个出色的盟友——天平，为他的工作提供了大力帮助。舍勒和普里斯特利也有这样的助手，但他们并不总是使用它，也十分不重视它的建议。
在着手进行某种试验之前，拉瓦锡总要仔细地称量所有即将进行化学转化的物质，实验结束后，他会再一次称重。在称重时，他设想：“这种物质重量减少了，另一种物质的重量则增加了。这意味着某些东西从第一种物质中分离出来后，与第二种物质化合了。”天平向拉瓦锡解释了燃烧的真实性质，也向他揭示了在燃烧过程中“火焰空气”的去向（拉瓦锡称其为“活空气”）。天平向他揭示了哪些物质是复杂的，哪些是简单的。借助天平，拉瓦锡了解了其他更多的知识。
像舍勒一样，拉瓦锡也尝试在密闭的烧瓶中燃烧磷，不过拉瓦锡并没有对在燃烧过程中五分之一的空气不翼而飞而产生困惑，在谜团中找不到方向，因为天平告诉了他十分准确的答案。
在将一小块磷放入烧瓶中燃烧之前，拉瓦锡称了一下它的重量。当磷燃烧完后，拉瓦锡将残留在烧瓶中的所有干磷酸也称了一下重。你们觉得什么会更重：是磷呢，还是它燃烧之后的产物？
舍勒和当时的所有化学家看到天平就会异口同声地说：“磷酸应该少于燃烧之前的磷。要知道燃烧后，磷分解了，燃素丢失了。在极其特殊的情况下，甚至我们假设燃素根本没有重量，那么磷酸的重量也应与从中获得的磷的重量完全一样。”但是事实并非如此。
天平显示，燃烧后沉淀在烧瓶壁上的白霜比燃烧的磷重。结果令人难以置信：磷失去了燃素，但变得更重了。这就等同于说从陶罐里倒出水后，陶罐会变得更重。如果有人相信这种说法，那得多么荒谬啊！
“那么，磷酸中多余的重量从哪里来的？”“从空气中！”拉瓦锡回答，“从烧瓶中消失的那部分空气实际上并没有溜走，它只是在燃烧过程中与磷化合了。两种物质化合的产物就是磷酸
。”
因此，这就很容易解释“火焰空气”为什么会神秘地消失了！
一个谜题揭开了另一个谜题！拉瓦锡知道，磷的燃烧也不例外。他的实验表明，只要有任何物质被燃烧或金属生锈，都会发生同样的变化。
他进行过这样的实验。在容器里放了一块锡，将容器封得严严实实，防止任何东西从外面渗入。然后他拿起一面大号放大镜，使炽热的阳光通过放大镜直接照射到锡块上。由于受热，锡开始熔化，然后开始生锈，变成灰色的松散的锡末。拉瓦锡预先称了锡和容器中的空气的重量。当一切结束时，他称了剩余的空气和锡末的重量。结果怎样？锡末增加的重量刚好等于失去的空气的重量。
除了太阳的光线，没有什么东西可以进入锡末熔化的容器里。而且除了空气和锡，里面也没有其他的东西。现在，锡变成了锡末，变得更重了。那在这之后可以肯定，锡末是锡与空气中“火焰空气”或者“活空气”的化合物吗？
拉瓦锡还在装有“活空气”的密闭容器中燃烧了最纯净的木炭。当炭燃烧殆尽时，似乎在曲颈瓶中什么也没留下，只剩下一点点灰烬，然而天平显示的不一样。它显示出，烧瓶中的空气变得越来越重，与被燃烧的炭的重量一样。可见，炭在燃烧过程中没有彻底消失，而是与“活空气”一起化合成了新物质。拉瓦锡称这种沉重的气体为碳酸或二氧化碳。
当拉瓦锡描述他的实验，直言不讳地表达他的想法时，几乎所有的化学家都对他群起而攻之。“什么？”他们说道，“您断言，当物质燃烧或金属生锈时，它们没有被破坏而分解成自己的成分，而是相反，从中加入了‘活空气’吗？”拉瓦锡回答说：“一点也不错！这正是我的想法。”他们说：“对不起，请问燃素在燃烧过程中会发生什么变化？”拉瓦锡回答道：“我不知道任何燃素，我从来没见过它。我的天平从来没有告诉过我有燃素这种东西存在。”
“我将纯净的易燃物（例如磷）或纯金属（例如锡）放在密闭的容器中燃烧，容器中除了最纯净的‘活空气’，什么都没有。结果，易燃物和‘活空气’都由于燃烧而消失了。在容器中出现了一种新的物质，譬如，干磷酸或锡末，而不是两种物质都出现。我称了下这种新物质，结果它的重量与可燃物质和‘活空气’加起来的重量相同。”
任何一个有头脑的人都能从中得出一个结论：通过燃烧，该物质与“活空气”化合成一种新物质。这和二加二等于四一样清楚明了。那这和燃素又有什么关系呢？没有燃素掺和，一切都清楚明了，如果考虑燃素，那么将会一片混乱无绪。
拉瓦锡这种说法在科学界引起了轩然大波。化学家们已经习惯于到处都看到燃素这种无形的幽灵，所以他们无法立即接受它不存在的说法。而且燃烧的物体不仅不会被破坏，也不会被分解，而是在燃烧过程中增加了“活空气”的想法似乎荒诞至极。每个人从小不都熟悉火的破坏力吗？
开始，拉瓦锡只是被嘲笑，随后他开始被中伤诋毁，大家说他的实验是不正确的，说他被天平骗了，然而事实却是无可争辩的。
拉瓦锡坚持不懈地提出越来越新颖的观点来反驳燃素学说，这些观点十分令人信服。他列举了所有的新事实来检验这些说法的正确性。
在无可辩驳的事实面前，燃素的支持者们动摇了，开始让步。许多化学家做出各种尝试来缓和新发现与燃素学说的矛盾。为此，他们接二连三地提出了错综复杂的理论，并捏造了数十种令人费解的假说。
但是到最后，拉瓦锡的观点占了上风。燃素学说的支持者们一一放下了武器，坦率地宣称：“很难对显而易见的事实进行辩驳，拉瓦锡是正确的。”到18世纪末，燃素学说从化学科学中永久地消失了。