Властелин Окси-мира

Другой химик, Карл Шееле, получивший кислород примерно в то же время, называл его «райским воздухом» – отличие не очень существенное…

Пристли и Шееле многое сделали для химии. Но именно о них писал в «Диалектике природы» Энгельс: «они… идут неверными, кривыми, ненадёжными путями и часто даже не познают истины, хотя и упираются в неё лбом».

Упереться лбом и не увидеть? Что, у них на глазах были шоры? Да. Правда, шоры имели вполне солидное название: «флогистонная теория».

В науке редко пользуются одним цветом: абсолютно белым или абсолютно черным. О флогистонной теории можно сказать много плохого. Можно сказать и немало хорошего. Например, что эта теория (пусть ошибочная) нанесла решительный удар «колдовству» и шарлатанству алхимиков, помогла химии стать наукой.

Но всё зависит от времени. К концу XVIII века борьба с алхимиками осталась в прошлом. Пора было думать о будущем, идти вперёд. И тут оказалось, что флогистонная теория (именно потому, что она ошибочная) идти вперёд не хочет. Мало того, она сдерживает общее движение. Это правило: и теории, и люди, отставшие от времени, боятся будущего.

Любопытно, что в основе флогистонной теории лежит ошибка. Простая и гениальная ошибка, которую сделал замечательный учёный Роберт Бойль (один из первооткрывателей закона Бойля – Мариотта).

В 1673 году Бойль провёл опыт. Вложил кусок свинца в стеклянную реторту, запаял и взвесил. Потом нагрел до высокой температуры. Получилась окись свинца («известь», как тогда говорили). Бойль отломил узкое горлышко реторты – в неё со свистом ринулся воздух. Снова взвесил. Вес увеличился.

Этого следовало ждать. Поскольку кислород, находившийся в реторте, соединился со свинцом и его место занял наружный воздух, общий вес, понятно, стал больше. Бойль, однако, ничего не знал о кислороде. А воздух, ворвавшийся (да ещё со свистом) в реторту, не заметил. Поистине гениальная ошибка!

Результатом её был естественный вопрос: за счёт чего увеличился вес запаянной реторты? Очевидно, за счёт какого-то вещества, которое находилось снаружи и проникло сквозь стеклянные стенки.

Это не был воздух. Ведь воздух ринулся в реторту только после того, как её вскрыли (тут Бойль не забыл о свисте). Воздух считался чрезвычайно «тонкой материей». И если он не смог пройти сквозь стекло, а некое вещество прошло – значит, оно было тончайшей, прямо-таки неуловимой материей. Бойль решил, что это может быть только огонь, «огненная материя».

Остальное просто. Огненная материя просочилась в реторту. Соединилась со свинцом. Образовалась «известь». Вес реторты увеличился – опять-таки за счёт этой «материи»…

Идеи Бойля развили другие химики. В начале XVIII века немецкий учёный Э. Шталь создал законченную, стройную и по-своему логичную теорию.

Все вещества, способные гореть, состоят из особой материи «флогистона» (от греческого «флогистос» – «сжигаемый») и золы. Когда такое вещество, скажем дерево, горит, флогистон улетучивается, превращаясь в тепло и свет. При горении металлов флогистон также исчезает, остаётся металлическая зола – окалина. Окалину можно снова превратить в металл, если вернуть ей флогистон. Для этого её надо прокалить с веществом, в котором много флогистона. Например, с углём.

Как видите, идеи Бойля сильно «усовершенствованы» и выглядят довольно убедительно. Во всяком случае, подавляющее большинство химиков XVIII столетия считало теорию бесспорной. И если, как это было в опытах Пристли, факты противоречили теории, химики действовали по принципу: «Тем хуже для фактов».

Очень интересна в этом смысле история с водой. Со времени древнегреческого философа Эмпедокла считалось, что мир состоит из четырех главных «начал»: земли, воды, огня и воздуха. Эти «начала» просты, и потому их нельзя ни изменить, ни разрушить. И конечно же, «горячий и сухой» огонь не может превратиться в «холодную и мокрую» воду…

И вдруг в 1781 году английский химик Кэвендиш обнаружил, что водород (тогда его называли горючим воздухом) при сгорании превращается в… воду. Ещё раньше это явление наблюдал Пристли. Но отмахнулся от него, как от явной нелепости. Водород многие считали флогистоном (лёгкий и горит). И вдруг «сам» флогистон превращается в негорючую воду…

Кэвендиш тоже не поверил, но остановиться не мог. Для него, экспериментатора по натуре, опыты были страстью. Он искал ошибку. Но скоро убедился, что ошибки нет – флогистон действительно превращается в воду.

И тогда Джемс Уатт высказал поразительно смелую, даже дерзкую мысль (о ней он любил вспоминать впоследствии). Уатт предположил, что одна из «основ мироздания» – вода – сложное тело. Однако (но об этом он предпочитал не вспоминать), он считал воду «соединением дефлогистированного воздуха с флогистоном», то есть обыкновенным воздухом!

Через несколько лет, когда Лавуазье «разоблачил» водородно-кислородную природу воды, Уатт обиделся. Он утверждал, что его обошли, что он говорил то же самое. Но вода есть вода, а воздух есть воздух, и тут ничего не поделаешь…

Нашёлся лишь один учёный, у которого хватило смелости (а смелость требовалась немалая) выступить против флогистонной теории. Он писал: «… деланы опыты в запаянных накрепко сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металла от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропускания внешнего воздуха вес сожжённого металла остаётся в одной мере».

Это написано в 1756 году, в период безраздельного господства флогистонной теории. Фамилия учёного – Ломоносов. Ломоносов точно указал на ошибку Бойля, высказал глубокие и верные мысли о природе горения. Только одного он не смог сделать: объяснить, что при горении к веществу добавляется кислород. Кислород стал известен после его смерти.

Но открыт он был раньше. И тут нельзя не вспомнить Корнелия Дреббеля.

Дреббель жил в XVII веке. Мы мало знаем о нём, но, судя по тому, что знаем, это был великий изобретатель и большой учёный. Он создал подводную лодку. Объём лодки ограничен. Брать с собой воздух, состоящий на 3/4 из бесполезного азота, невыгодно. Лучше использовать кислород. И Дреббель, не мудрствуя лукаво, получил его из селитры.

Это произошло в 1673 году, задолго до флогистонной теории, открытия кислорода, работ Лавуазье. Каким образом один человек мог предвосхитить развитие науки на целое столетие? Неизвестно. Подводная лодка была военным изобретением, и всё, что с ней связано, держалось в тайне. Эта тайна раскрыта недавно. Случись по-другому, кто знает, возможно, наука пошла бы иными путями.

А может быть, во всем виновата флогистонная теория? Может, не будь её, кислород стал бы известен гораздо раньше? Вряд ли. Это в геометрии прямая – кратчайшее расстояние между двумя точками. Развитие человеческих знаний идёт сложными путями.

Через много лет опыты Ломоносова с запаянными сосудами повторил Лавуазье. Результат получился тот же. Но сторонники флогистона и не подумали сдаться. Они утверждали, что флогистон, в зависимости от обстоятельств, имеет различный вес. Иногда он ничего не весит, иногда весит «меньше, чем ничего», то есть вес его отрицательный.

Металл окислился и стал тяжелее? Вполне естественно. Из него удалился флогистон с его «антивесом», и металл приобрёл свой истинный вес. Попробуй поспорь…

Лавуазье был человеком осторожным (что, правда, не спасло его от эшафота). Долгие годы он ставил опыты, давал своё, «нефлогистонное», объяснение процессам горения. Короче, всячески «подкапывался» под теорию Шталя. А открыто против неё не выступал. Это значило бы вступить в борьбу со всей официальной химией.

Для такой борьбы мало было владеть правильной теорией. Нужны были бесспорные факты. Выделив кислород в чистом виде, Пристли получил эти факты. Но значения их он не понял. Зато Лавуазье оценил их сразу. Он воспроизвёл опыты в своей лаборатории. Дал чёткую характеристику процесса горения. «Разоблачил» воздух как смесь газов, воду как химическое соединение водорода и кислорода. Объяснил процесс дыхания. Предсказал многие области применения кислорода. Иначе говоря, поставил химию с головы на ноги.