Фото дня: химия горения и Лавуазье
220 лет назад был казнен великий французский естествоиспытатель Антуан Лавуазье (1743-1794). «Химия потеряла голову с тех пор, как был обезглавлен Лавуазье», – писал химик и фармацевт, издатель первого химико-фармацевтического журнала И.-Б. Троммсдорф.
Научное наследие Лавуазье грандиозно и затрагивает многие направления химической науки, однако важнейшие работы ученого относятся к исследованию газов. Во второй половине XVIII в. в этой области, полной тайн и полумистических представлений, общепринятой была так называемая теория флогистона, разработанная немецким врачом и химиком Георгом Шталем (1659–1734). Согласно его теории, все вещества, способные гореть и окисляться, содержат особое горючее начало, «флогистон», которое при горении выделяется из тела, оставляя золу, «известь».
Прибегая в своих исследованиях к точному взвешиванию, Лавуазье показал, что в процессе горения из вещества ничего не выделяется, напротив, нечто неизвестное к нему присоединяется – то ли «огонь», как считал великий физик Роберт Бойль (1627–1691), то ли «часть воздуха», как предполагал сам Лавуазье. Нагревая олово (а затем — серу и фосфор) в герметически закрытом сосуде, он убедился, что общий вес сосуда не изменяется, при этом вес воздуха в сосуде на 1/5 уменьшается и остающийся воздух не поддерживает горения и дыхания. Это доказывало, что в процессе горения к веществу присоединяется не «огонь», которого до опыта в сосуде не было, а «часть воздуха». Открытие кислорода, сделанное в 1774 г. одновременно английским химиком Джозефом Пристли (1733–1804) и шведом Карлом Шееле (1742–1786), помогло Лавуазье объяснить роль кислорода в образовании металлических «известей» (оксидов) и дало повод заявить о кислороде как составной части воздуха — «жизненном воздухе», поддерживающем горение веществ и дыхание животных.
Неопровержимым доказательством связывания части воздуха при образовании оксидов могло стать, по мнению ученого, высвобождение этой части из оксида. С этой целью он провел классический опыт: нагревая ртуть с определенным объемом воздуха, получил «ртутную окалину» (оксид ртути) и «удушливый воздух» (азот), непригодный для горения и дыхания, а затем, прокаливая ртутную окалину, разложил ее на ртуть и «жизненный воздух» (кислород).
Изучая состав воздуха, Лавуазье исследовал роль кислорода в образовании кислот (1778), установил состав угольной кислоты (1781), объяснил изменения воздуха, вызываемые горением свечи (1777) и дыханием животных (1777). Совместно с великим французским математиком и астрономом Пьером-Симоном Лапласом (1749–1827), изучая горение водорода, Лавуазье в 1783 г. обнаружил, что в результате этого процесса образуется чистая вода. Спустя два года ему удалось получить воду путем синтеза из водорода и кислорода, а затем добиться ее разложения. Поскольку при сжигании органических соединений образуются вода и углекислый газ, Лавуазье пришел к верному заключению, что они состоят преимущественно из углерода, водорода и кислорода (1784).
Учение о кислороде как главном агенте горения в научной среде было встречено враждебно. Но постепенно все больше химиков принимали сторону Лавуазье, и еще при жизни он стал свидетелем полного торжества своей теории.
На фото: огонь – основная фаза процесса горения
