«Химия — французская наука. Она была создана бессмертным Лавуазье» — так начинает свою «Историю химических воззрений» известный химик Адольф Вюрц.
И действительно, в конце XVIII и начале XIX вв. химия быстрее всего развивалась во Франции.
Со второй половины XVIII в. в недрах разложившегося феодального общества Франции быстро зреют ростки капиталистического способа производства.
Наряду с ростом торговли развивается промышленность, в том числе такие ее отрасли, как металлургическая, керамическая, стекольная, мыловаренная, где технологический процесс в основном базируется на химии; довольно высокого уровня достигли и текстильное и кожевенное производства, являющиеся потребителями ряда химических продуктов. Помимо всего чрезвычайно быстро растет военная промышленность, ставящая необычайно большие и ответственные задачи перед химической наукой.
Несомненно крупнейшим из них был Лавуазье.
Антуан Лоран Лавуазье родился в 1743 г. в Париже в семье богатого адвоката. Воспитывался он в известном коллеже Мазарини, родители готовили ему адвокатскую карьеру. Однако юриспруденция мало интересовала Антуана Лавуазье, он усердно изучает естественные науки. В этой области он получил блестящее и широкое образование у первоклассных педагогов. Он изучал математику, астрономию, ботанику, химию, анатомию, метеорологию, философию.
С 1763 по 1766 г. Лавуазье совершает ряд поездок по Франции вместе со своим учителем и другом-минералогом Геттаром, получившим задание от французского правительства составить минералогическую карту страны.
В 1763 же году Лавуазье проводит свою первую научную работу по исследованию различных родов гипса.
В 1764 г. Академия наук объявила конкурс на лучший способ освещения улиц больших городов.
Через два года Лавуазье представил в академию свой проект, за который получил золотую медаль.
В своих научных работах и проведении опытов Лавуазье отличался необычайной настойчивостью и упорством. Разрабатывая проекты освещения улиц, Лавуазье убедился, что его глаза недостаточно впечатлительны к различным оттенкам света. Тогда он велел оббить свою комнату черной материей. В этой темной комнате он провел 6 недель, пока не добился достаточной обостренности своего зрения.
Год спустя Лавуазье вместе с Геттаром предпринял длительную поездку в Вогезы для исследования рудных богатств. Эта поездка дала ему обильную пищу для всевозможных научных наблюдений. Он пользуется случаем побывать на всех заводах и фабриках, какие попадаются по пути, спускается в рудники, интересуется местными промыслами.
Занятый разъездами по Франции, Лавуазье все же успевает посылать в Академию наук различные статьи: о новых видах стеатита (талька), о северных сияниях, о геологии и т. п. Постепенно он приобретает известность в ученом мире. Его необычайно широкие познания в области естественных наук, смелый аналитический ум и энергия расширяют эту известность настолько, что в 1768 г., в возрасте 25 лет, он избирается членом Академии наук. Теперь Лавуазье занимается главным образом химией.
Лавуазье никак нельзя назвать кабинетным ученым, отрешенным от «суеты» окружающей жизни. Он не останавливается даже перед тем, чтобы взять так называемый откуп, т. е. купить у государства за известную плату право собирать все косвенные налоги. Здесь он, действительно, имел весьма крупные доходы.
Некоторые историки считают, что Лавуазье сделался откупщиком для того, чтобы иметь возможность проводить свои научные работы, требовавшие больших расходов. Например опыты для изучения состава воды обошлись ему в 50 тыс. ливров.
Но какие бы мотивы ни руководили Лавуазье при вступлении в откуп, этим шагом он поставил себя на сторону врагов народа. Откупщики возбуждали заслуженную ненависть населения, обремененного непосильными налогами. Вспомним к тому же, что это был канун Великой французской революции!
 |
| Двухцилиндровый воздушный насос, принадлежавший Лавуазье. Трубка слева — манометр, измеряющий давление |
В 1771 г. Лавуазье женится на дочери генерального откупщика Марии Анне Польз. Она не только помогает ему в лабораторных опытах, ведя научные протоколы, изготовляя рисунки и чертежи, но и следит с большим интересом за всеми новостями науки, обсуждая вместе с мужем планы намечающихся исследований.
*
В 1772 г. Лавуазье проводит знаменитый опыт над явлениями обжига и восстановления металлов. Он обнаруживает, что после обжига вес металлов увеличивается. Этот опыт был первым шагом к ниспровержению господствовавшей в то время теории флогистона. Но об этом более подробно мы скажем несколько позже.
В 1776 г. министр Тюрго поручает Лавуазье руководство пороховыми и селитренными заводами. Лавуазье получает квартиру в пороховом арсенале, где устраивает себе лабораторию, которая становится вскоре одним из главнейших научных центров Франции. В должности управляющего пороховыми и селитренными заводами Лавуазье остается до 1792 г. За эти шесть лет он настолько усовершенствовал кустарный способ производства селитры, что выработка ее поднялась более чем в два раза.
С 1780 по 1784 г. Лавуазье посвящает свое внимание работам по теплоте, по обжигу металлов, по анализу и синтезу воды, работе над кислотами и т. п.
Лавуазье делает головокружительную научную карьеру. В 1785 г. его избирают директором Академии наук, а впоследствии и казначеем.
После Великой французской революции Лавуазье первое время продолжает работать в управлении Пороховыми и селитренными заводами. В 1790 г. он назначается членом комиссии по регулированию системы мер и весов. Через год его приглашают в управление национальной казны, откуда он однако через несколько месяцев уходит.
Но Лавуазье был для революции не только знаменитым ученым. Позорное клеймо откупщика нельзя было смыть никакими научными заслугами.
В 1791 г. постановлением Национального собрания был уничтожен откуп, а в ноябре 1793 г. Конвент издал декрет об аресте всех откупщиков. Через два Дня после издания этого декрета Лавуазье был арестован и в мае 1794 г. предстал перед Революционным трибуналом, который вынес ему смертный приговор. Жизнь Лавуазье окончилась под ножом гильотины.
*
Научная деятельность Лавуазье была весьма разносторонней. Однако во всем многообразии его трудов несомненно крупнейшим является установление гак называемой кислородной теории горения.
В начале XVIII в., когда химия только становится наукой, немецкий химик Георг Сталь (1660—1734 гг.) подробно разрабатывает высказанную ранее мысль химика Бехера о том, что в состав всех горючих веществ входит непременной составной частью невидимое вещество — флогистон. При горении тела флогистон улетучивается из него, а в остатке получается либо земля или известь (по современному окисел), если процессу горения был подвержен металл, либо кислота, если горевшим телом было такое вещество, как фосфор или сера.
С помощью флогистона можно было удобно объяснить почти весь круг химических реакций между немногочисленными химическими веществами, известными в начале XVIII в.
 |
| Общий вид лаборатории Лавуазье |
Теория флогистона была руководящим принципом химической науки того времени. Эта теория сыграла крупнейшую роль в накоплении экспериментального материала в химии и, несмотря на свой в корне неверный принцип, все же дала чрезвычайно много для развития этой науки. Даже такие выдающиеся представители химической науки XVIII в. как Пристлей, Блэк, Шееле, Кавендиш были приверженцами теории флогистона.
Однако теория флогистона могла сохранить свое значение только до тех пор, пока ученые интересовались качественной стороной химических явлений.
Лавуазье, выступивший на сцену химической деятельности в конце 60-х годов XVIII в., был весьма наблюдательным и блестящим экспериментатором. Он очень резко поставил вопрос о том, что совершенно необходимо изучать и количественную сторону химических реакций. До Лавуазье весы как орудие измерения применялись в химии только случайно. Он же вводит пользование весами в химии, как правило, и в этом его крупнейшая заслуга.
Именно весы при гениальных способностях Лавуазье к анализу и обобщению позволили ему произвести подлинный переворот в науке.
В начале статьи мы уже упоминали о том, что в 1772 г. Лавуазье проделал свой знаменитый опыт со сжиганием металлов, серы и фосфора. В этом эксперименте им было установлено, что вес сжигаемых веществ не только не уменьшается, как это следовало бы по теории флогистона, но, наоборот, увеличивается, причем увеличение это происходит за счет воздуха.
 |
| Компас, с которым работал Лавуазье |
Гениальность Лавуазье заключается в том, что он не принял увеличения веса серы и фосфора при горении за случайное явление. Он понял, что это должно быть общим явлением при горении и прокаливании тел. Вот что он говорит в письме в Академию наук 1 ноября 1772 г.
«Это открытие, установленное путем опытов, которые я считал решающими, заставило меня думать, что то, что наблюдается при сгорании серы и фосфора, могло иметь место у всех тел (подчеркнуто нами.—А. М.), вес которых увеличивается при горении и прокаливании; и я убедился, что увеличение веса металлов при превращении их в металлические земли происходит от той же причины».
В то время Лавуазье еще ничего не знал о существовании кислорода. Открыл этот газ шведский химик Шееле в том же 1772 г., но работы его были опубликованы лишь пять лет спустя.
Все же Лавуазье догадывался, что вещество, способствующее горению, является составной частью воздуха. Так в 1774 г. он писал по этому поводу:
«Как видно часть воздуха способна, соединяясь с металлом, образовать землю. Это обстоятельство заставляет меня предполагать, что воздух не просто вещество, как думали раньше, а состоит из весьма различных веществ».
Но уже в следующем году он устанавливает, что воздух состоит из двух газов, или, как он их называет, упругих материй: из «чистого воздуха» (т. е. кислорода), поддерживающего дыхание, и из воздуха, не поддерживающего дыхание» (т. е. азота).
В 1777 г. взгляды Лавуазье на процессы горения вырастают в стройную теорию. Лавуазье устанавливает, что тела могут гореть только в присутствии «чистого воздуха» (кислорода). Увеличение веса сгоревшего тела происходит за счет «чистого воздуха» и притом по количеству ровно на столько, на сколько окружающая атмосфера потеряла этот «чистый воздух». При соединении с «чистым воздухом» сгорающее тело превращается либо в кислоту, либо в «землю» или «известь» (т. е. окисел).
Таким образом на основании своих экспериментальных работ Лавуазье доказал, что теория флогистона противоречит фактам.
 |
| Весы Лавуазье. Слева — зрительная труба для точных отсчетов |
В 1783 г. он издает «Размышления о флогистоне», с полной научной обоснованностью опровергающие теорию флогистона.
Однако флогистон крепко еще держался в сознании химиков того времени. Даже такие выдающиеся ученые как Кавендиш, Шееле и Пристлей до конца своей жизни не могли освободиться от этого ложного принципа.
Вполне естественно, что «Размышления о флогистоне» вызвали целую бурю в научном мире. Некоторые историки сообщают, что в Берлине в связи с этим портрет Лавуазье был предан сожжению.
Однако с течением времени химики все сильнее убеждаются в правильности воззрения Лавуазье и один за другим становятся приверженцами антифлогистонной, т. е. кислородной теории горения.
Это знаменует собой подлинную научную революцию, в корне изменившую взгляды на химические явления.
И недаром Энгельс в старом предисловии к «Анти-Дюрингу» дает следующее характерное сравнение:
«Гегелевская диалектика так относится к рациональной диалектике, как теория теплорода — к механической теории теплоты, как теория флогистона — к теории Лавуазье».
В дальнейшем Лавуазье обобщает установленное им положение, что количество поглощенного телом кислорода в точности равно тому его количеству, которое потерял окружающий воздух. Это положение он переносит и на другие реакции. Общее количество веществ (по весу) до реакции должно равняться общему количеству веществ после реакции.
В результате этого обобщения Лавуазье приходит к установлению одного из важнейших законов природы — закона сохранения материи:
«Ничто не создается ни при искусственных, ни при естественных операциях, — пишет он, — и можно принять за правило принцип, что в каждом процессе в начальный и конечный моменты находится неизменное количество материи».
В формулировании закона сохранения материи и в постоянном приложении его к решениям различных химических вопросов-заключается одна из крупнейших научных заслуг Лавуазье.
*
В основе классификации химических соединений и простых тел до работ Лавуазье лежала флогистонная теория. Крушение этой теории, естественно, вызвало необходимость в новой классификации. Однако это было неизбежно связано с установлением точных названий всех химических веществ.
И Лавуазье вместе со своими товарищами по науке — Фуркруа, Бертолле, Гийтон-де-Морво, — приступает к созданию новой химической номенклатуры.
Этот труд был издан в 1787 г. под названием «Рациональной химической номенклатуры». В предисловии к этой книге Лавуазье говорит, что цель такого труда заключается в уточнении представлений о химических элементах и о классах химических соединений.
В «Рациональной химической номенклатуре» мы уже находим принципы современного химического языка. Прежде одни и те же химические вещества носили много различных названий. Это значительно затрудняло понимание химического языка. Рациональная номенклатура уничтожила эту пестроту терминов, оставив для каждого вещества лишь одно, наиболее подходящее название. Например для соды, имевшей 11 названий, номенклатура предлагает одно — Carbonate de soude.
 |
| Подвесной баллон для хранения газов, применявшийся Лавуазье. Газ "запирался" в баллоне специальной задвижкой |
Через два года Лавуазье издает свой классический учебник «Элементарный курс химии» (1789 г.), в котором дает стройную классификацию химических элементов и соединений. В основу этой систематизации был положен кислород, ставший к тому времени уже широко известным. Все тела, соединенные с кислородом, Лавуазье назвал радикалами. В «Элементарном курсе химии» Лавуазье уже широко применяет понятие об элементах как простых, первоначальных телах.
Роберт Бойль (1627—1691), известный английский химик XVII столетия, который собственно и ввел в химию такое понятие об элементах, формулирует его следующим образом:
«Эти тела не состоят из других тел или друг из друга и являются составными частями, из которых сложены все вполне смешанные тела и на которые последние в конце концов распадаются».
Однако Бойль не приводит числа химических элементов. Лавуазье же принимает число этих элементов равным 33. (Теперь мы знаем, что их существует 92.)
Рациональная химическая номенклатура» и «Элементарный курс химии» нанесли последний сокрушительный удар по теории флогистона. Все большее число химиков становится сторонниками новой теории горения, выдвинутой Лавуазье. Даже наиболее твердые приверженцы флогистона понемногу уступают свои позиции.
Так англичанин Кирван, бывший ярым защитником флогистона, написавший книгу «Опыт о флогистоне», после прочтения «Элементарного курса» Лавуазье писал в 1792 г. Бертолле: «Я кладу оружие и оставляю флогистон».
«Элементарный курс химии» завершил «химическую революцию» конца XVIII в. и заложил прочное основание современной химии.
*
Труды Лавуазье представляют собою прекрасный пример того, как теоретическое развитие науки находится в самой тесной связи с практическими потребностями промышленности.
К закону сохранения материи Лавуазье пришел, как мы видели, от изучения явлений обжига металлов.
Пороховой арсенал, где работал Лавуазье над увеличением производства селитры и пороха, был как раз тем местом, где он провел свои наиболее важные научные исследования.
Одну из своих замечательных работ по количественному изучению состава воды (1784 г.) Лавуазье начинает главным образом с целью найти способ наиболее дешевого получения водорода для аэростатов. Необходимо отметить, что еще английский физико-химик Блэк, узнав о свойствах открытого Кавендишем в 1766 г. водорода, высказал мысль о возможности применения этого газа для воздухоплавания. А в 1783 г. впервые поднялся в воздух аэростат, наполненный водородом, под управлением братьев Шарль. В том же году впервые в истории поднялся воздушный шар братьев Монгольфье, наполненный нагретым воздухом.
Таким образом научные изыскания по добывании водорода имели весьма крупное практическое значение.
Исследование процессов дыхания в известной мере привели Лавуазье к работам в области сельского хозяйства. Здесь он вводит травосеяние, возделывание картофеля и свеклы, которые были тогда еще диковинными растениями.
Еще в начале своей химической деятельности Лавуазье производит анализы минеральной и питьевой вод. Особенное внимание он обращает на анализ питьевой воды.
Интересно также отметить, что с 1791 г. Лавуазье принимает участие в «совещательном бюро искусств и ремесел». Бюро это должно было указывать правительству на полезные для страны технические изобретения и поощрять наградами лучших изобретателей.
Вот как определяет задачи ученого сам Лавуазье:
«Физик может надеяться уменьшить своими трудами массу бедствий, от которых страдает человечество, увеличить его благосостояние и его счастье. Если бы ему удалось каким-нибудь благодаря новым, открытым им путям способом продолжить хоть на несколько лет, хотя бы на несколько дней среднюю продолжительность человеческой жизни, то он мог бы претендовать на славное имя благодетеля человечества».
Комментариев нет:
Отправить комментарий