Революция в воздухе. Лавуазье. Современная химия

С тех пор как Лавуазье представил в Академии свой первый доклад по поводу гипса в 1764 году, он не переставал посылать туда меморандумы и записки. Но в январе 1774 года ученый опубликовал свое первое важное произведение — «Небольшие физические и химические исследования», — в котором были собраны результаты большей части его опытов, даже если они были мало подтверждены теориями. В этой книге Лавуазье применил структуру, предвосхищающую ту, которая используется сегодня в научных статьях: в первой части он рассматривал результаты, полученные другими учеными, некогда работавшими в той же области, а во второй детально описывал собственные выводы. Излагая свои результаты, Антуан сначала воспроизводил предыдущие и проверял, совпадают ли они с теми, что получили другие ученые, а также удовлетворяют ли его выводы, к которым пришли его коллеги. По мнению Гейлса и Блэка, воздух в «извести» был «фиксируемым», Лавуазье же считал, что речь идет об «обычном воздухе» или же о веществе, которое присутствует в этом обычном воздухе.

После публикации своего произведения Лавуазье продолжил опыты с использованием мощной линзы Чирнгаузена, которая после того, как он ее улучшил, позволяла получать ранее недостижимые температуры. С ее помощью он нагревал все доступные вещества с воздухом и без. Лавуазье хотел получить информацию о процессе горения и распада. Он уже предугадывал идею о том, что все твердые тела могут распадаться, если их нагреть до достаточно высокой температуры. Поэтому ученый использовал «солнечную печь» с целью нагреть все доступные ему простые и сложные вещества. Он хотел убедиться в своей давно вынашиваемой идее: тела не всегда сохраняют свое твердое или жидкое состояние, они могут менять данные состояния и даже образовывать «воздухи» при определенных температуре и давлении. В последнюю четверть XVII века утверждение о том, что флогистон является всего лишь плодом фантазии, было революционным, хотя сегодня нам это кажется очевидным.

За лето 1774 года Лавуазье расплавил множество металлов, но некоторые, такие как, например, платина, ему не поддавались. Сегодня мы знаем, почему так происходило: платина плавится при температуре примерно 1800 °С, а другие известные в то время металлы — при гораздо более низкой температуре: олово, например, при температуре 232 °С, свинец — при 327 °С, цинк — при 420 °С, а медь — при 1083 °С. Лавуазье пришел к справедливому выводу о том, что неудача с платиной связана с технической проблемой — он не смог получить достаточно высокой температуры, — а не с ошибкой в теории трех состояний материи, которая начинала у него вырисовываться.

Существует мнение, что ученые заняты только умственной деятельностью и не интересуются общественным признанием. Конечно, есть профессии, для которых известность имеет большее значение: например, карьера актера напрямую зависит от его популярности. Однако ученые тоже нередко стремятся к славе. Этого нельзя утверждать ни о Лавуазье, ни о его коллегах, зато можно сказать о Пристли, британском религиозном пасторе-отступнике, который вступил с Лавуазье в ожесточенную борьбу за право считаться первооткрывателем кислорода. Пристли был настолько злопамятен, что упорно отвергал предложения Лавуазье, призывавшего покончить с теорией флогистона. Это было еще более удивительно, поскольку Пристли, несмотря на различие взглядов с Лавуазье, был очень проницательным ученым. В данной области он осуществил больше опытов, чем кто-либо другой, и сделал вывод, что теория флогистона является абсолютно необоснованной. Даже ирландец Ричард Кирван (1733-1812), который страстно защищал данную теорию и являлся автором трактата о флогистоне, переведенного Марией для Антуана с английского, написал Лавуазье незадолго до его ареста, признав превосходство аргументов теории горения.

Карл Вильгельм Шееле (1742-1786) родился в Штральзунде (Швеция) и с детства работал в аптеках Гетеборга, Стокгольма и Мальмё. В 1755 году в возрасте 33 лет он скопил достаточно средств, чтобы реализовать свою мечту: купить собственную аптеку в Чё- пинге и беспрепятственно заниматься опытами. Шееле совершил множество открытий и был избран членом Шведской королевской академии наук, что позволило ему получить предложения стать профессором во многих европейских университетах. Но он предпочел остаться в своей аптеке и продолжать консультировать клиентов, работая по удобному для себя графику. Этим он занимался до конца своих дней.

Именно ему принадлежит пальма первенства среди химиков по количеству открытых природных элементов, таких как азот, кислород, хлор, марганец, молибден и барий. Однако Шееле приходится делить свои заслуги с другими учеными, поскольку свои открытия он обнародовал спустя много лет после их совершения. Это касается, например, открытия кислорода, который он получил впервые в 1772 году при разложении хлората калия. Но поскольку Шееле опубликовал свои результаты только в 1777 году, данное открытие приписывается Пристли. Последний получил кислород при нагревании оксида ртути в августе 1774 года. Кроме того, Шееле получил сульфат бария (шарик, который глотается перед рентгеноскопией желудка), органические соединения глицерина и лактозы, винную, лимонную, молочную, мочевую и щавелевую кислоты. Минерал вольфрамат кальция (CaWo₄) называется «шеелитом» в его честь. Пытаясь выделить пигмент берлинской лазури, Шееле открыл опасную синильную кислоту (вкус и запах которой он точно описал) и арсин, самое ядовитое соединение мышьяка. Он первым обнаружил воздействие света на соли серебра — явление, лежащее в основе фотографии. Но известность шведскому аптекарю принесло открытие зеленого пигмента, или гидроарсенита меди (CuHAsO₃), который использовали такие знаменитые художники, как Джозеф Тернер и Эдуард Мане. Преждевременная смерть Шееле в 43 года была прямым следствием его опытов, хотя нам точно неизвестно, что послужило ее причиной: отравление (Шееле, как и многие химики того времени, имел привычку смело пробовать на вкус открытые им химические вещества) или несчастный случай в лаборатории.

Пристли и Лавуазье, кажется, оба забыли, что на самом деле открыл кислород шведский фармацевт Карл Вильгельм Шееле, который и сегодня сохраняет пальму первенства по количеству открытых элементов и соединений. У нас нет доказательств, что Пристли знал об открытии Шееле; зато Лавуазье должен был знать о нем, поскольку в сентябре 1774 года, когда он обратился к изучению газа, он получил письмо от шведского ученого. Шееле рассказывал ему о своих исследованиях этого «воздуха», и хотя Лавуазье так и не отозвался на послание шведского ученого, оно сохранилось в его архиве.

В начале 1774 года французский химик Пьер Байен (1725— 1798) сообщил, что mercurius calcinatusperse, также известный как оксид ртути, превращается в металл при простом нагревании, без использования угля. Его вывод расстроил Лавуазье, поскольку теория флогистона (который обязательно должен был быть привнесен углем) в таком случае оказывалась несостоятельной. С другой стороны Ла-Манша Джозеф Пристли проверил установленное Байеном явление, но, будучи знатоком искусства собирания «воздухов», он заметил в этом опыте еще более интересные явления.

В августе того же года лорд Шельбурн вместе с Пристли, который работал в то время у лорда как библиотекарь и «философский компаньон», взяли курс на континент. В октябре они добрались до Парижа, где члены Академии наук приняли Пристли с почетом, подобающим уважаемому британскому ученому. Двумя годами ранее Пристли получил престижную медаль Копли от Королевского общества в знак признания его открытий различных «воздухов» и за изучение электричества. Лавуазье особенно интересовал его приезд, поскольку Пристли развил и улучшил методы своих соотечественников Гейлса и Блэка в области пневматической химии, что позволило ему получить самые продвинутые результаты в данной сфере. Лавуазье сердечно принял его не только в Академии наук, но и в собственном доме. Там преподобный Пристли приятно удивился, найдя в лице мадам Лавуазье отличного переводчика: к тому времени она уже бегло говорила по-английски.