Великие химики. Том 1

Как-то Пристли поехал с проповедью в Уоррингтон. В это же время там находился доктор Торнер из Ливерпуля: он читал курс лекций по химии в академии. На одной из них присутствовал Пристли. Как плохо мы знаем химию, подумал он. А ведь в этой области еще столько неизведанного. Плохие мы философы, если не можем объяснить даже такой, казалось бы, несложный процесс, как горение! Флогистон… Да разве нельзя получить флогистон?

Пристли стал усиленно заниматься вопросами химии. В его лаборатории появились новые, собственноручно изготовленные приборы. Сначала он ставил опыты для проверки точности данных, вычитанных им из уже существующих трудов в этой области, но вскоре химия поистине завладела всеми его помыслами. Правда, стесненные денежные обстоятельства не позволили ему оборудовать лабораторию, как того хотелось бы, но упорным трудом он многого добился. Пристли интересовал прежде всего воздух. Он никак не мог взять в толк, например, почему мышонок, помещенный в закупоренный сосуд, через несколько дней погибает. Ведь в сосуде же был воздух. Тогда почему в нем нельзя жить постоянно?

Ему вспомнился любопытный случай, свидетелем которого он стал как-то еще в школьные годы. Было это накануне пасхи. Джозеф переутомился от долгого чтения и, решив отдохнуть немного, направился в ткацкую мастерскую дяди Блэка. Там он застал за работой госпожу Блэк и трех ее дочерей. Джозеф тут же взялся помогать тетушке. Эта работа мысленно возвращала его в родительский дом, на маленькую ферму Филдхед. Вечером дядя Блэк в благодарность за помощь пообещал Джозефу показать пивоваренный завод. На следующий день с ними отправились туда и кузены Джозефа — Стивен и Тейт. Осматривая завод, он поминутно задавал вопросы. Все интересовало его там, все хотелось понять. Однако самым занимательным показалось будущему ученому бродильное отделение. Огромные чаны почти до краев были заполнены пивным суслом. Джозеф влез на лесенку и нагнулся, чтобы (получше разглядеть в чане бродящий раствор.

— Сейчас же слезь, не дыши над раствором, чего доброго, потеряешь сознание! — крикнул ему один из кузенов.

Удивленный Пристли выпрямился и, отойдя от чана, стал расспрашивать братьев.

— Я сам многое не понимаю, — ответил ему Тейт. — Вот, смотри. Не знаю, право, отчего это происходит.

Тейт зажег от фонаря тонкую лучину и подержал ее над раствором. К удивлению Джозефа, лучина тут же погасла.

— Так. Это означает, что в чане — другой воздух. Дай и мне попробовать.

Джозеф повторил опыт. Пламя снова погасло. Маленькое облако синеватого дыма, появившееся в момент, когда погасла лучина, повисло над чаном. Легким движением ладони Джозеф подтолкнул облако, и оно стало медленно опускаться.

— Смотри, какой интересный воздух накопился в чанах! Он тяжелее чистого воздуха, и в нем все гаснет.

Этот случай надолго запомнился Пристли. Итак, существует несколько видов воздуха — чистый, которым дышит все живое, и другой, который тяжелее чистого воздуха. В нем живые существа погибают. Вот почему, оказывается, ему запретили тогда дышать над чаном.

Пристли зажег свечу и внес ее в стеклянный сосуд, куда предварительно поместил мышонка. Затем он взял крышку и плотно закрыл сосуд. Некоторое время свеча горела, потом погасла, а мышонок вскоре погиб. По-видимому, воздух может портиться, когда что-то в нем сгорает, подумал Пристли.

Новая идея всецело завладела его мыслями. Почему воздух в земной атмосфере остается чистым? Ведь люди с древности пользуются огнем. На Земле обитают тысячи живых существ… Он мог дать лишь предположительный ответ на этот вопрос — путем логических рассуждений. Но как доказать?.. Быть может, «испорченный» воздух поддается очистке, в результате которой он снова становится пригодным для дыхания?

И Пристли занялся экспериментами по очистке «испорченного» воздуха. Он приобрел большую ванну, налил на дно ртуть и погрузил в нее — отверстием вниз — большой стеклянный колокол. Установив зажженную свечу под колоколом, он получил «испорченный» воздух. Попытался промыть его водой и, к своему огромному удивлению, заметил, что вода поглощает лишь часть воздуха, но оставшийся также непригоден для жизни: мышь в нем погибает. Все попытки вернуть животворные свойства заключенному под колоколом газу оставались безуспешными.

Допустим, рассуждал он, животные погибают. А растения? Ведь они тоже живые существа. Пристли поставил под колокол маленький горшок с цветами. Рядом с горшком поместил зажженную свечу — чтобы «испортить» воздух. Вскоре свеча потухла. Прошло несколько часов, но растение ничуть не изменилось. Пристли перенес ванну вместе с цветком на стол к окну и оставил там до следующего дня. Утром он с удивлением заметил, что цветок не только не завял, но на нем появился еще один бутон. Неужели растения очищают воздух?

^{Дж. Блэк}

^{Лаборатория (рисунок из первого тома «Опытов и наблюдений над различными видами воздуха» Дж. Пристли).}

Волнуясь, Пристли зажег свечу и быстро внес ее под колокол. Свеча продолжала гореть точно так же, как при заполнении колокола чистым воздухом. Спустя некоторое время свеча, конечно, погасла: воздух «испортился».

Много раз повторял Пристли свой опыт, чтобы убедиться в существовании нескольких видов воздуха. В то время понятие «газ» еще не употреблялось и ученые называли все газы воздухом. Газ, который Пристли наблюдал при брожении пива, при горении свечи, при дыхании животных, был углекислым газом. О нем он узнал из работ Джозефа Блэка [131] , впервые получившего углекислый газ из известняка и соляной кислоты и назвавшего его «связанным воздухом» из-за способности поглощаться известковым молоком и другими щелочами. Пристли продолжил исследования Блэка. Он доказал, что углекислый газ поглощается и водой, образуя при этом раствор, кислый на вкус [132] . Пристли установил также, что если воду, в которой растворен «связывающийся воздух», вскипятить или заморозить, газ улетучивается и вода очищается от него. И, кроме всего прочего, он показал, что растения поглощают «связывающийся воздух» и выделяют «жизненный воздух» (кислород). Этот неизученный еще «жизненный воздух» поддерживает дыхание животных, в его присутствии вещества интенсивно горят.

131

Джозеф Блэк (1728–1799) —английский химик и физик, почетный член Петербургской Академии наук с 1783 г., один из самых крупных химиков XVIII в. Искусный экспериментатор, Блэк проводил систематическое изучение щелочей, щелочных земель и угольного ангидрида, который он назвал связанным воздухом (позже названный связывающимся воздухом). В 1756 г. Блэк открыл углекислый газ, в 1757 г. ввел понятия скрытой теплоты плавления и парообразования, а позднее — теплоемкости. О Блэке см.: Джуа М., ук. соч., с. 111–114; Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 130–143 (приведен список литературы о Блэке); Bugge G., ук. соч., с. 240–252; Соловьев Ю. И. История химии: Развитие химии с древнейших времен до конца XIX века. —2-е изд., перераб. — М.: Просвещение, 1983, с. 64; Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Химики: Биографический справочник. — Киев: Наукова думка, с. 62.

132

Первым успехом Пристли-химика явилось изготовление содовой воды (раствор СO₂ в воде). За это изобретение ему была присуждена высшая награда Лондонского королевского общества — медаль Коплея. Содовая вода стала первым товарным продуктом химии газов (Бернал Дж. Наука в истории общества. Пер. с англ. — М.: ИЛ, 1956, с. 347).

Теперь надо было получить «жизненный воздух». Но каким образом это сделать? Быть может, его выделяет азотная кислота? Ее соли, например селитра, также способствуют горению. Ведь из селитры делается порох. Если нагреть медную проволоку с разбавленной азотной кислотой, возможно, выделится «жизненный воздух»?

Пристли начал усердно экспериментировать. Он взял толстую стеклянную трубку, запаял ее с одного конца, заполнил ртутью и, зажав пальцем, погрузил открытым концом в вали у со ртутью. Затем, соединив другую трубку, содержащую азотную кислоту и медные опилки, с заполненной ртутью трубкой, он начал нагревать смесь реагентов. Спустя короткое время пузырьки бесцветного газа стали вытеснять ртуть из трубки, и она начала заполняться новым веществом. Пристли осторожно вынул трубку и, откупорив ее, наклонился понюхать. И вдруг замер, пораженный: бесцветный газ начал улетучиваться, на глазах превращаясь в другой — красновато-коричневые пары, резкий запах которых напоминал запах азотной кислоты.

— Неужели, это новый вид воздуха?

Действительно, Пристли получил новый бесцветный газ, который он называл в то время дефлогистированным селитряным воздухом [133] . Этот газ в соприкосновении с кислородом воздуха мгновенно превращался в двуокись азота.

Однако Пристли так и не удалось получить «жизненный воздух». Правда, в результате опытов он открыл два новых газа. И все же ученый не терял надежды и продолжал экспериментировать. Он работал еще со многими соединениями, но всегда при этом получал какой-нибудь новый газ. В то время о них никто не знал, и Пристли дал им свои названия — «щелочной воздух» (аммиак), «солянокислый воздух» (хлористый водород), сернистый газ… [134]

133

Действием азотной кислоты на металлы Пристли получил газ, названный селитряным воздухом (1772 г.). Это была окись азота. Ученый заметил, что при долгом соприкосновении его с серой и железом свойства газа меняются: в «селитряном воздухе» зажженная свеча гасла, а в измененном «селитряном воздухе», который Пристли назвал дефлогистированным селитряным воздухом, она продолжала гореть. Пристли отметил также, что «дефлогистированный селитряный воздух» не приобретает красного цвета при соприкосновении с атмосферным воздухом. Открытый им второй газ был закисью азота (Джуа М., ук. соч., с. 116–117).

134

Кроме того, Пристли получил фтористый водород, фтористый кремний (1774 г.), окись углерода (1796 г.). Эти и другие газы (всего 10) были открыты им отчасти благодаря тому, что он первый указал на необходимость применения ртути для собирания газов, так как вода, применявшаяся в то время с этой целью, растворяла их.

Прошло много лет. Пристли продолжал изучать газы, наблюдал процесс брожения, систематизировал наблюдения и делал выводы. О своих исследованиях он рассказал в объемном труде. «О различных видах воздуха» [135] . Пристли описал исследования, которые проводили другие ученые — Джозеф Блэк, Стивен Гейлз [136] и Генри Кавендиш [137] , и тем не менее большая часть полученных им и описанных данных были новыми и значительно обогащали химию газов.

135

Полное название этой книги Пристли: «Опыты и наблюдения над различными видами воздуха». Она вышла в трех томах и содержит результаты опытов Пристли, приводившихся им в 1772–1777 гг. в области пневматологии. Отдельные главы этой работы есть в русском переводе (Пристли Дж. Избранные сочинения. — М.: Гос. соц.-эконом. изд., 1934).

136

Стивен Гейлз (1677–1761) — изобретатель приборов для получения и собирания газов. В частности, им предложена «пневматическая ванна», служившая для собирания газов над водой. О Гейлзе см.: Фигуровский Н. А., ук. соч., с. 29, Джуа М., ук. соч., с. 86, 137; Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 112–123.

137

Генри Кавендиш— (1731–1810) — основоположник пневматической химии. Занимался исследованиями в области физики и химии газов, определил природу водорода как особого газа, получил его в чистом виде (1766 г.) и определил плотность. Кавендиш открыл также «флогистированный воздух» — азот (1772 г.), в 1784 г. установил (вслед за Дж. Уолтайром), что при взрыве смеси обычного воздуха с «горючим воздухом» образуется вода. О Кавендише см.: Джуа М., ук. соч., с. 111–114; Фигуровский Н. А., ук. соч., с. 296–304; Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 46–49; Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 302–344; Bugge G., ук. соч., с. 253–262; Биографии великих химиков, ук. соч., с. 68–72.