Тогда и трение, и частые, сильные удары молота - все это подстегивает
атомы, они движутся внутри тел все быстрее и быстрее, а мы ощущаем это
ускорение движения атомов как нагревание вещества, из них составленного, а
замедление - как охлаждение.
А когда мы наблюдаем, как нагретое тело передает тепло холодному, то на
самом деле в это время частицы одного вещества передают частицам другого
вещества свое движение.
При чем же тут, теплород?
ОПРОВЕРЖЕНИЕ ОПЫТОМ
В XVI или даже в XVII веке, опровергая теплород, можно было
ограничиться одними рассуждениями. Но в XVIII веке рассуждения полагалось
подкреплять опытами. Тем более, что гипотеза о теплороде имела свои опытные
подтверждения, в том числе широкоизвестным экспериментом знаменитого Роберта
Бойля.
В 1673 году Бойль поставил такой опыт: в запаянной реторте стал
нагревать кусок свинца. Через два часа часть свинца превратилась в красную
землю. Бойль отломил запаянный кончик реторты и услышал, как в нее с шумом
ворвался воздух. Взвесив вещество, находящееся в реторте, он обнаружил, что
превратившийся в землю свинец потяжелел на 8 гранов. Эту прибыль в весе он
приписал теплороду, мельчайшие частицы которого сумели проникнуть через
стекло в запаянную реторту.
В отличие от Бойля, Ломоносов взвешивал реторты со свинцом до и после
прокаливания заплавленными и никакого прибавления в весе ни на единый гран
ни в одном случае не обнаружил, хотя часть свинца в реторте и превращалась в
красный порошок.
Вес порошка вместе с оставшимся в прежнем виде свинцом действительно
увеличивался по сравнению с первоначальным, до обжига. Но недаром ведь писал
Бойль о шуме, с которым врывался в реторту воздух, как только обламывали ее
запаянный конец. Это значило, что количество воздуха в реторте во время
прокаливания уменьшилось. Куда же ушел воздух? Весы неумолимо и бесстрастно
свидетельствовали - в красный порошок.
И в 1756 году в отчете адъюнкта Санкт-Петербургской императорской
академии наук Михайлы Ломоносова появилась запись:
"Между разными химическими опытами, коих журнал на 13 листах, деланы
опыты в заплавленных накрепко сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес
металлов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля
мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла
остается в одной мере".
Теплорода, а вместе с ним и флогистона - тонких материй огня - не
стало. Остались только частицы свинца и частицы воздуха.
Но не следует думать, что сразу же после опытов Ломоносова от
флогистона отказались все химики мира. Этого не случилось.
И не только потому, что отчеты Российской академии наук читали далеко
не во всем мире.
Главное было в другом. Уже Шталь понимал, что опыт Бойля противоречит
теории флогистона - ведь у Бойля вес земли был больше веса свинца, значит,
что-то пришло, а не ушло! Но и Шталь, и другие ученые отмахивались от этого
опыта, как и от некоторых других, противоречащих флогистонной теории.
Отмахивались потому, что эта теория прекрасно объясняла сотни и тысячи
прочих опытов и процессов.
А один из ярых сторонников теории Шталя сумел объяснить даже прибавку в
весе, полученную Бойлем. Он объявил, что флогистон имеет... отрицательный
вес! Таким образом, замечательный опыт Бойля, который мог бы послужить
доказательством наших сегодняшних представлений о химических взаимодействиях
веществ, дважды послужил доказательством существования несуществующего:
первый раз - теплорода, второй раз - флогистона...
Так или иначе, но еще по крайней мере пол века флогистон безраздельно
царил в химии.
Глава третья,
в которой Блэк, погнавшись за флогистоном, ловит углекислый газ,
Кавендиш, погнавшись за водородом, ловит флогистон, а Пристли, изгнав
флогистон из воздуха, ловит кислород
ОШИБКА ДЖОЗЕФА БЛЭКА
В то же примерно время, когда адъюнкт Михайло Ломоносов в Петербурге
делал в накрепко заплавленных сосудах свои опыты, доказавшие, что в природе
не существует никакого флогистона, профессор Джозеф Блэк в шотландском
городе Глазго делал другие опыты, которые должны были доказать существование
флогистона, и не только доказать, а и поймать его в чистом виде.
Вообще говоря, можно было предпринять попытку выделить флогистон из
угля, или из серы, или даже из железа. Но у Блэка были серьезные причины
попытаться выделить его из магнезии - белого порошка, похожего на соду.
Дело в том, что как раз в это время некая миссис Стефенс согласилась за
5000 фунтов стерлингов раскрыть секрет найденного ею лекарства от камней в
почках. В напечатанном в "Лондонской газете" описании этого лекарства было
сказано, что оно состоит из порошка, отвара и пилюль. И что порошок, в свою
очередь, состоит из яичной скорлупы и улиток, прокаленных в течение восьми
часов; а чтобы получить отвар, нужно варить зеленую ромашку, укроп, петрушку
и репейник с мылом и медом; а пилюли надлежит делать из прокаленных улиток,
обугленных семян сурепки, репейника, шиповника, овса и также из мыла и
меда...
Знакомые Блэку врачи не очень поверили в такую пропись. Но вместе с тем
лекарство миссис Стефенс было гораздо менее едким, чем рекомендуемые
тогдашними медиками, и этим привлекало больных. Применявшиеся тогда в
медицине средства против камней в почках получали из мягких щелочей - соды и
поташа, которые варили с гашеной известью. А известь получали из едкой
извести, которую изготовляли обжигом известняка.
Согласно флогистонной теории, известняк, как и земля, был простым
веществом. При обжиге известняка флогистон переходил в него из огня, поэтому
жженая известь и становилась едкой. А во время варки едкой извести с содой
или поташем флогистон из извести переходил в мягкие щелочи и делал их тоже
едкими.
Во время одного из таких переходов Блэк и рассчитывал выделить
флогистон. Но поскольку щелочи, изготовленные из поташа и соды, были слишком
едкими, а врачи просили Блэка найти что-нибудь помягче, он решил заняться
щелочью, изготовленной из магнезии.
Обыкновенные мягкие щелочи - сода и поташ - отличались тем, что при
добавлении к ним купоросного масла пли соляного спирта (серной или соляной
кислоты) начиналось бурное вскипание. Блэк бросил щепотку мягкой магнезии в
стакан с кислотой и увидел, что порошок быстро растворяется с бурным
выделением воздуха. Значит, в порошке флогистона не было - именно так, с
бурным выделением воздуха, растворялись в кислотах все мягкие,
дефлогистированные щелочи.
Теперь надо было ввести в мягкую магнезию флогистон. Блэк отвесил
порцию порошка, ссыпал в тигель, поставил его на сильный огонь.
Когда обжиг закончился и жженая магнезия остыла, Блэк аккуратно,
стараясь не потерять ни пылинки, взвесил ее. Порция уменьшилась на восемь
гран. Куда они делись?
Он раздумывал несколько дней. А потом ссыпал жженую магнезию в кислоту
(никакого вскипания при этом, естественно, не произошло) и принялся
добавлять туда соды до тех пор, пока белые хлопья мягкой магнезии не
перестали выпадать. Затем отфильтровал их и высушил. Теперь весы должны были
показать - правильна ли догадка?
Пинцетом, одну за другой, положил он на чашечку маленькие разновески.
Так он и думал: мягкой магнезии ровно на восемь гран больше. Вот она,
пропажа!
Откуда пришли эти восемь гран? Ясно откуда - из соды. Восемь гран из
соды - это воздух, который ушел из мягкой магнезии, когда она кипела в
кислоте, воздух, о котором говорил еще знаменитый алхимик Ян Баптист ван
Гельмонт. Он получал его при обжиге мела и при брожении вина. Он назвал его
газом - то ли по названию прозрачной шелковой ткани из арабского города
Газы, то ли от греческого слова "хаос". Второе вероятнее, так как ван
Гельмонт писал, что газы - это вещества, "которые не могут быть ни сохранены
в сосудах, ни превращены в видимое тело".
Блэк дал газу свое название - "фиксируемый воздух", то есть воздух,
который могут удерживать щелочи.
После опытов Блэка с белой магнезией стало ясно: мягкие щелочи отнюдь
не элементарны. Они сложнее, чем едкие щелочи, поскольку состоят из едких
щелочей плюс фиксированный воздух. А флогистон тут ни при чем. При обжиге
известняка или магнезии в них ничто не входит из огня, наоборот - огонь
изгоняет фиксируемый воздух, смягчающий известь и магнезию.
Таким образом, в то же примерно время, когда Ломоносов доказал, что
обжиг металлов есть соединение металлов с частицами воздуха, Блэк доказал,
что обжиг мягких щелочей - ото их разложение на едкие щелочи и фиксированный
воздух. И Ломоносов, и Блэк с помощью весов прекрасно объяснили эти реакции,
не прибегая к тонким материям.
Из их опытов следовало: под маской флогистона скрывались газы.
Нет ничего неестественного в том, что из четырех первичных элементов
Эмпедокла сперва более подробно были изучены земля и вода, или, иными
словами, - твердые тела и жидкости. И еда, и одежда, и жилье, и орудия
труда, и оружие - все это камень, дерево, металл, все это твердь, с этим
сталкиваешься на каждом шагу. Достаточно знакомы человеку жидкости - он
пьет, умывается, стирает, плавает, - и он стал пристально изучать свойства
воды, кислот, щелочей, спиртов и других льющихся веществ.
Немудрено, что тела газообразные, которые в жизни человека были менее
заметны, обратили на себя внимание гораздо позже, чем твердые и жидкие. Но
теперь настало их время.
Вместо тонкой материи - флогистона в опытах Ломоносова и Блэка главными
действующими лицами оказались атмосферный воздух и фиксируемый воздух, позже
названный углекислым газом.
И вся вторая половина XVIII века прошла в химии под знаком воздуха,
или, вернее, воздухов - этих вездесущих, невидимых, но зато весомых, а
следовательно, вполне реальных веществ.
ОШИБКА ГЕНРИ КАВЕНДИША
Джозеф Блэк, погнавшись за флогистоном, поймал углекислый газ. Другой
англичанин, Генри Кавендиш, погнавшись за водородом, поймал флогистон. Вот
как это произошло.
Собственно, ни о каком водороде - газе, который, соединяясь с
кислородом, образует воду, - никто еще не подозревал, как не подозревали и о
кислороде. Вода считалась простым, неразложимым телом, пожалуй,
единственным, насчет которого все соглашались, что это настоящий элемент.
Но давным-давно, с тех примерно времен, когда научились получать из
железного колчедана и из селитры купоросное масло (оно же - селитряный
спирт, оно же - серная кислота), обнаружилось следующее. Если бросить и
сосуд с этой едкой жидкостью железный гвоздь, то гвоздь растворится, а
жидкость начнет как бы кипеть - в ней появятся пузырьки воздуха. Так же
давным-давно обнаружилось, что воздух из купоросного масла особенный: при
соприкосновении о огнем он горит, а иногда даже взрывается.
Факт этот был известен еще алхимикам, но они не сочли его интересным.
Вот и на болотах из торфяной жижи всплывают пузырьки, которые можно
поджигать. А на Востоке, сообщают путешественники, в некоторых местах
горючие испарения струятся прямо из-под земли. Алхимикам было не до них,
алхимиков одолевали другие заботы.
Роберт Бойль первым придумал, как собрать этот странный воздух. Он взял
бутыль с водой. И, говоря словами самого Бойля, "увидел поднимающиеся
воздушные пузырьки, которые, соединяясь, понижали уровень воды, занимая ее
место. Скоро вся вода была вытеснена из верхнего сосуда и заменена телом,
которое имело вид воздуха".
В дальнейших занятиях с этим телом, "имевшим вид воздуха", Роберт
Бойль, однако, большого смысла не увидел.
Его увидел через сто лет другой англичанин - Генри Кавендиш.
Генри Кавендиш был лордом, но государственные дела его не
интересовали - он жил затворником. Не было у него ни жены, ни детей.
Полностью отсутствовало и ученое тщеславие - о замечательных своих открытиях
он иногда вообще никому не говорил, о них узнали только из записей в
лабораторном дневнике уже после смерти Кавендиша.
Кавендиш занялся горючим воздухом, пузырьки которого выделяются, если
соединить железо с купоросным маслом, вскоре после того, как Джозеф Блэк
опубликовал статью "Эксперименты над белой магнезией, едкой известью и
некоторыми другими щелочами". Из этой статьи ученому миру стало известно о
том, что щелочи становятся едкими вовсе не от того, что в них проникают
частицы флогистона, а от того, что их покидают частицы фиксируемого воздуха.
Кавендиш начал с того, что вместо железа брал другие металлы: цинк или
олово. Газ исправно выделялся. Тогда он заменил селитряный спирт соляным -
то есть, по-нашему, соляной кислотой. Газ и тут выделялся.
С равным основанием можно было предположить, что воздух выделяется из
металлов и что воздух выделяется из кислот. Кавендиш остановился на первом
предположении: ведь жидкость на вид оставалась неизменной, а кусочек металла
исчезал. Очевидно, решил Кавендиш, кислота разлагает металл на растворимую
часть - землю - и на этот воздух. Но ведь известно, что металл состоит из
земли и флогистона! Так может, этот воздух и есть дотоле неуловимый
флогистон?
Прежде всего Кавендиш решил убедиться в том, что горючий воздух не
имеет ничего общего с обычным атмосферным воздухом. Мало ли, что он горит, а
воздух не горит. Надо еще доказать, что он не имеет тех свойств, которые
воздух имеет, то есть не может растворять в себе флогистон. Помните?
Считалось, что воздух поддерживает горение потому, что он способен
растворять вытекающий из горящего вещества флогистон.
Кавендиш ввел в бутыль с горючим воздухом зажженную свечу - свеча
погасла.
Кавендиш посадил в банку с горючим воздухом мышь - мышь задохнулась.
Нет, горючий воздух и атмосферный воздух - разные вещи!
Теперь хорошо было бы найти удельный вес горючего воздуха. Это было
очень непросто - проделать столь тонкое измерение столь тонкой материи. Но
Кавендиш нашел решение.
Он бросил в кислоту унцию цинка и определил объем выделившегося
горючего воздуха. Затем взвесил колбу с кислотой, бросил туда унцию цинка,
подождал, пока цинк растворится, а газ улетучится, и снова взвесил колбу с
растворившимся цинком.
Теперь она весила чуть-чуть меньше.
Кавендиш два, три, четыре раза повторял опыт. Убыль в весе оставалась
прежней.
Тогда он разделил эту убыль на объем, который занимал горючий воздух
при растворении унции цинка. Получалась ничтожно малая величина - в переводе
на наши меры литр горючего воздуха весил примерно пять сотых грамма. И это в
то время, когда литр обыкновенного атмосферного воздуха весит почти грамм! А
фиксируемого воздуха Блэка - два грамма!
Такого легчайшего, почти невесомого вещества до той поры никто не знал.
И Кавендиш окончательно уверился: это тончайшее вещество и есть флогистон!
Все же, будучи человеком исключительно точным, он дал горючему воздуху
такое название: "воспламеняемый воздух из металлов".
ОШИБКА ДЖОЗЕФА ПРИСТЛИ
Знаете ли вы, кто первым сделал газированную воду?
Джозеф Пристли. Был он священником. А по совместительству - учителем.
До тридцати четырех лет не занимался никакими опытами. И вообще о химии имел
довольно смутное представление - будучи уже взрослым человеком, прослушал
две-три популярные лекции.
Итак, он читал проповеди, учил детей английскому, французскому и
итальянскому языкам и не подозревал о предстоящей ему мировой славе и
бронзовом памятнике, который соорудят ему сограждане в его родном городе
Лидсе.
Все изменила одна встреча. В 1767 году, приехав на несколько дней в
Лондон, Джозеф Пристли случайно познакомился с одним из самых выдающихся
ученых того времени - американцем Бенджаменом Франклином. Тем самым
Новинки >> Русской фантастики (по файлам) | Форумов | Фэндома | Книг