Революция в воздухе. Лавуазье. Современная химия
Шрифт:
Чтобы решить данную проблему, Тюрго создал Управление порохов и селитр, призванное следить за всем процессом, и поставил в его главе четырех руководителей, одним из которых был Лавуазье. Перед ними стояла трудная задача. Они сразу же были вынуждены потратить 4 миллиона ливров на выплату неустойки по разрыву контракта с компанией, отвечавшей до этого момента за поставки пороха. Перед руководителями стояло несколько задач: помимо улучшения качества и увеличения количества пороха, они должны были получить прибыль для министерства финансов благодаря монополии на производство и продажу. Дополнительная задача — избавить страну от зависимости от производителей селитры. За свой тяжелый труд руководители Управления получали зарплату 2400 ливров в год, плюс покрытие расходов. Работа Управления порохов и селитр была необыкновенно действенной, и меньше чем через два года половина суммы, выплаченной компании, ответственной ранее за производство пороха,
Однако нехватка селитры сохранялась, это вещество добывалось главным образом из навоза. Следуя примеру правительств других стран, Лавуазье распорядился провести исследования в шахтах и разработать меры для более действенного способа сбора навоза из хлевов. Академия наук назначила комиссию, призванную наблюдать за процессом на национальном уровне, и Лавуазье участвовал в ее работе. В данной области он также провел существенные улучшения, и Франция перестала испытывать нехватку пороха: наоборот, теперь его хватало с избытком.
В сентябре 1775 года отец Лавуазье умер от сердечного приступа в своем имении в Бурге. Ученый был крайне опечален этим событием и особенно тем, что не смог быть рядом с отцом в его последние дни. Позднее он писал, что потерял своего лучшего друга. Но Лавуазье не мог долго оплакивать отца, его звала работа.
Г равюра из книги Лавуазье «Элементарный курс химии», изображающая приборы для измерения газов. В центре — газометр.
Лаборатория в Арсенале, рисунок Марии Лавуазье. Антуан стоит спиной; Мария, сидящая за столом справа, записывает результаты опыта; один из помощников Лавуазье, возможно Арман Сеган, дует в трубку, чтобы собрать газ из легких.
Назначение на должность в Управление порохов и селитр повлекло за собой еще одно большое изменение в жизни Антуана: он переехал на свое рабочее место, в Арсенал, в одном из помещений которого оборудовал лабораторию и снабдил ее лучшими измерительными приборами, предназначенными для новой науки. Часть из них он разработал сам, все остальное было куплено на его личные деньги.
Выйдя замуж за Лавуазье, Мария Польз не отказалась от своей девичьей фамилии, что не так часто случается и в наши дни; став вдовой, она оставила себе фамилию Лавуазье, несмотря на то что снова вышла замуж — за Бенджамина Томпсона, графа де Румфорда. В своем первом браке Мария быстро поняла, что если она хочет видеть мужа, то должна искать его в лаборатории. Дни активного члена Генерального откупа и Академии наук были заполнены собраниями и написанием отчетов. Но существовали и священные часы: с 6.00 до 9.00 и с 19.00 до 22.00 Антуан работал в лаборатории. Мария решила присоединиться к нему и стала его верным ассистентом, будучи при этом еще и прекрасной хозяйкой дома, способной занять гостей разговором на английском языке, которым она бегло владела. Многие из них были приятно удивлены встрече с очаровательной женой Лавуазье, которая, к своим прочим достоинствам, хорошо разбиралась в таких неженских предметах, как теория флогистона. И это неудивительно: Мария перевела с английского «Очерк о флогистоне и о конституции кислот» Ричарда Кирвана, снабдив перевод собственными комментариями. Кроме того, она переводила многочисленные письма, которыми ее муж обменивался с ирландским ученым. Но без всяких сомнений, наибольшее восхищение у нее вызывал Бенджамин Франклин. Мария нарисовала его портрет, который очень понравился американцу. Когда англичане конфисковали у него этот портрет — Великобритания в то время вела войну с колониями, а Франклин имел вес в повстанческом правительстве, — американский ученый говорил, что почувствовал себя овдовевшим, лишившись столь дорогой компании. Художественные таланты Марии пошли еще дальше: она сыграла жрицу, приносящую флогистон в жертву на алтарь новой науке в комическом спектакле, придуманном Антуаном.
Мария, Антуан и один из помощников. Рельеф XIX века, автор Луи-Эрнест Барриа (музей изящных искусств Гренобля).
Прошло четыре года со того времени, как Мария и Антуан сыграли свадьбу. Детей у них не было, домашними делами занималась тетя Констанция, и Мария не испытывала недостатка во времени, продолжая помогать мужу. Она прилежно ассистировала ему в лаборатории и участвовала в дебатах по химии, которые там проходили. Для нее не составляло труда поддерживать такие разговоры, поскольку к занятиям английским языком и рисунком Мария добавила изучение химии. Сначала этой науке ее обучал супруг, но потом она получила более формальное образование в школах, а также с помощью уроков Буке, молодого помощника Лавуазье.
Лаборатория в Арсенале служила одновременно исследовательским центром и салоном, который посещали самые видные люди эпохи. Среди них были философ Жан-Жак Руссо, математики Жан Антуан де Кондорсе и Пьер Симон де Лаплас, главный редактор «Энциклопедии» Дени Дидро, химик Клод Луи Бертолле, американский политик и ученый Бенджамин Франклин, единственный человек, не носивший белый парик при дворе короля Людовика XVI.
Главным источником сведений о деятельности лаборатории являются рисунки Марии, запечатлевшие ее рабочий день; на одном из них изображен Лавуазье, его помощники и сама Мария, ведущая записи. Другой источник — рассказы тех, кто регулярно или периодически посещал эту лучшую на то время химическую лабораторию Европы, а значит и всего мира. В салоне говорили о философии, искусстве, музыке, театре и политике, но главной темой все же была наука. Лавуазье не просто так занимался оборудованием лаборатории, в которой он мог наиболее точно измерять любые показатели вещества, главным из которых была масса.
РИС. 4
Весы Лавуазье являлись самым ценным инструментом, именно благодаря им он проложил дорогу новой науке. В лаборатории Арсенала были стеклянные и металлические инструменты, печи и другие нагревательные устройства, позволявшие осуществлять любые процессы искусства, включая дистилляцию, окисление, разложение и соединение, описанные другими учеными. Эти операции производились с твердыми веществами, жидкостями или «воздухами», измеряемыми с помощью газометра. Самые важные инструменты, используемые в лаборатории, были нарисованы Марией, и их изображения появились в качестве иллюстраций в главном труде Лавуазье — «Элементарном курсе химии» (1789). А чтобы нарисовать все инструменты, потребовалась бы целая армия художников: при конфискации было насчитано более 13000 приборов...
Так же как было и с предыдущими службами Лавуазье, работа в Управлении порохов и селитр не заставила его забросить изучение химии, особенно с тех пор, как в его распоряжении появилась необыкновенная лаборатория. В течение 1776-1777 годов он продолжал заниматься опытами, которые должны были прояснить природу горения, и для этого Лавуазье много раз повторил эксперимент с получением кислорода из оксида ртути. Он получил известь, нагревая ртуть с помощью прибора, изображенного на рисунке 4 (стеклянная реторта, расположенная на конвенционной печи, содержащая ртуть; ее нижняя часть изогнута и входит в наполненный воздухом колпак). Это был самый известный опыт в истории химии, детально описанный апостериори в его «Элементарном курсе химии». В данном описании, фигурирующем в приложении, мы можем оценить ясность изложения Антуана и обилие деталей, то есть наличие всей необходимой информации для любого ученого, который бы собрался воспроизвести этот опыт. Его результаты схематично можно изложить следующим образом:
Ртуть + удобовдыхаемый воздух =
= оксид ртути.
Оксид ртути - то же количество удобовдыхаемого воздуха =
= ртуть.
Мы сегодня описываем эту реакцию так:
Ртуть + кислород = оксид ртути.
Оксид ртути = ртуть + кислород.
Или, используя усовершенствованные обозначения, предложенные Лавуазье:
Hg (жидкость) + O2 (газ) <-> HgO (твердое вещество).
Кроме того, Лавуазье объяснил, что атмосфера, известная до этого как «обычный воздух», состоит из в высшей степени удобовдыхаемого воздуха и части, непригодной для дыхания, которая сегодня называется азотом.
В апреле 1777 года Антуан послал в Академию наук первый законченный вариант теории горения. В том же году он представил еще восемь отчетов, в которых описывал процесс образования извести и ее уменьшения в ходе образования металла. Оксид ртути был самым простым примером, демонстрировавшим реакцию, происходившую во время окисления металла и уменьшения извести (что соответствовало потере или приобретению флогистона), для этой реакции не нужен был уголь. Но, как его называли, «в высшей степени удобовдыхаемый воздух» наличествовал во всех «известях» (которые мы сегодня знаем как оксиды), бывших в то время предметом изучения и по большей части нуждавшихся в угле (источник флогистона), чтобы уменьшаться и образовывать металл. Данные работы ознаменовали начало конца теории флогистона.