Великие химики. Том 1
Шрифт:
— Принимаю ваше предложение с удовольствием, господин фон Гумбольдт. Я тоже несколько раз проводил исследования воздуха.
— Да, я слышал о ваших смелых полетах на воздушном «паре. Любите путешествия?
— Очень.
— Я тоже люблю, — восторженно заговорил Гумбольдт. — Экспедиция в Америку длилась четыре года, сейчас я позволил себе короткий отдых. Надо обработать результаты многолетней работы. Кроме того, хотелось бы провести несколько исследований здесь, а потом я снова отправлюсь в экспедицию.
— Куда на этот раз?
— Во Францию, Италию и Германию. Будем проводить магнитные измерения в различных географических широтах и долготах, определяя склонение и отклонение магнитной стрелки.
— Понимаю. Хотите определить точные координаты магнитных полюсов Земли.
— Да. Это одна из многих задач, которые возможно разрешить измерениями. Буду очень рад, если вы согласитесь поехать со мной. Одновременно в передвижной
— Боюсь, что профессор Фуркруа будет против.
Фуркруа действительно возражал: кроме Гей-Люссака, некому было проводить занятия со студентами в Политехнической школе.
Гей-Люссак и фон Гумбольдт приступили к напряженной работе в лаборатории. Одновременно по совету Бертолле они подготовили необходимую экипировку для экспедиции. Бертолле обещал, что он убедит Фуркруа дать свое согласие. И вот наконец Гей-Люссак получил годичный отпуск для участия в экспедиции Гумбольдта.
Ученые отправились на юг в марте 1805 года. Проехав километров триста-четыреста, они останавливались, разбивали небольшой лагерь и приступали к работе. Так постепенно они добрались до самой южной точки Италии. С наступлением осени экспедиция отправилась на север — через Австрию к Балтийскому морю. А уже в следующем году Гей-Люссак и Гумбольдт возвратились в Берлин, чтобы закончить опыты и обработать полученные результаты исследований.
Они исследовали состав воздуха, к которому прибавляли водород и воспламеняли смесь. Кислород соединялся с водородом и образовывал воду; в результате оставался только азот. Гей-Люссак заметил, что объем кислорода всегда в два раза меньше объема водорода, с которым он соединялся. В одной из публикаций, подготовленной совместно с Гумбольдтом, он писал: «Всегда 100 объемов кислорода соединяются с 200 объемами водорода и образуют воду». Наверное, эти простые объемные отношения находятся в связи с атомным строением веществ. Надо проверить, думал Гей-Люссак, у всех ли газов наблюдается подобная картина.
Но он не смог продолжить свои опыты, так как получил известие о скоропостижной смерти профессора Бриссона. «Сейчас все удручены смертью профессора Бриссона… — писал ему Тенар. — Но вполне вероятно, что при выборе профессора физики остановятся на тебе. Как можно скорее приезжай в Париж!»
Гей-Люссак закончил исследования и возвратился в Париж, где его ждали занятия со студентами по химии в Политехнической школе, лекции по физике в Сорбонне, работа в лаборатории…
На торжественном заседании Парижской Академии наук в 1806 году Гей-Люссак был избран ее действительным членом. Для него в центре внимания по-прежнему оставался вопрос о газах. Установление простых объемных отношений соединения водорода и кислорода привело его к мысли о необходимости изучать реакции между другими газами. Гей-Люссак наполнял сосуд равными объемами азота и кислорода и пропускал через смесь электрические искры. Газовая смесь превращалась в новое газообразное вещество — окись азота, причем один объем кислорода соединялся с одним объемом азота и получалось два объема окиси азота. Он изучал реакции между различными газами, но всегда отношения между объемами реагирующих газов и объемами полученных газообразных продуктов реакции оставались простыми. Таким образом, был открыт еще один важный и основной закон химии — закон простых объемных отношений между газами [284] .
284
31 декабря 1808 г. Гей-Люссак сделал сообщение об открытии им «закона кратных объемов», согласно которому «взаимодействие газообразных веществ всегда происходит в наиболее простых отношениях, так что с одним объемом газа всегда соединяется такой же, или двойной, или самое большее тройной объем другого газа». Статья «О соединении газообразных веществ» опубликована в 1809 г. Второй закон Гей-Люссака явился важным доводом в пользу атомистической теории Дальтона и послужил отправной точкой исследований Авогадро при разработке им атомно-молекулярного учения. Об истории открытия второго закона Гей-Люссака см.: Partington J. R., ук. соч., т. 4, с. 79–85; Bugge G., ук. соч., с. 386–404; Становление химии как науки, ук. соч., с. 164 и сл.
Открытие этого закона вызвало горячие споры. В то время уже все ученые восприняли атомную гипотезу Дальтона, многие из них разделяли и ту точку зрения, что в равном объеме различных газов находится одинаковое число атомов. Но каковы были результаты Гей-Люссака? Один объем азота и один объем кислорода должны были дать один объем окиси азота, так как, если по одному атому двух газов — азота и кислорода — соединятся между собой, получится один сложный атом окиси азота. Фактически же получались два объема. Где кроется ошибка?
285
Амедео Авогадро (1776–1856) — итальянский профессор физики в Верчелли (с 1809 г.) и Туринском университете (с 1820 г.), юрист по образованию. В 1811 г. открыл один из основных газовых законов, носящий его имя. О жизни и деятельности Авогадро см.: Быков Г. В. Амедео Авогадро: Очерки жизни и деятельности. — М.: Наука, 1970; Соловьев Ю. И. История химии, ук. соч., с. 146–150; Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 86–90; Крицман В. А. Замечательные ученые, ук. соч., с. 82–91; Становление химии как науки, ук. соч., с. 286 и сл.; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 9–10.
286
Андре Мари Ампер (1775–1836) — французский физик и математик; в 1820 г. установил один из основных законов электродинамики; предложил первую гипотезу для объяснения магнитных свойств вещества. Об Ампере см.: Забаринский П. П. Ампер. — М.: Журн.-газетн. объединен., 1938. — (ЖЗЛ); Белькинд Л. Д. Андре-Мари Ампер, 1775–1836. — М.: Наука, 1968; Голин Г. М., ук. соч., с. 44–47; Храмов Ю. А., ук. соч., с. 14–15; Замечательные ученые, ук. соч., с. 66–81.
Одновременно с открытием закона простых объемных отношений газов, еще одно большое открытие взволновало ученый мир.
Англичанину Гемфри Дэви с помощью электрического тока удалось разложить едкое кали и едкий натр, выделив два новых металла. Они были мягкими, как воск, и плавали по воде, бурно реагируя с ней с появлением пламени.
По этому поводу было созвано заседание Академии наук. Присутствовавшие оживленно комментировали известие. На трибуну поднялся Бертолле.
— Уважаемые коллеги! Всем известна причина нашего заседания. Большой успех Гемфри Дэви оценен и нашим правительством; несмотря на то что мы находимся в состоянии войны с Англией, Дэви награжден орденом, который будет вручен ему лично императором.
Зал разразился аплодисментами.
— Но наше правительство ставит большие задачи перед французскими учеными. Надо и во Франции организовать получение этих двух металлов.
— Необходимы очень большие средства, — заметил Воклен.
— Средства будут отпущены, — продолжал Бертолле. — Нужны люди. Молодые энтузиасты и, главное, — талантливые. Я вношу предложение, вы можете меня поправить, если я ошибаюсь. По-моему, самые подходящие кандидаты для решения этой трудной задачи — Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар.
В зале снова раздались аплодисменты.
На следующий же день началась работа по изготовлению колоссальной электрической батареи. Освободили два больших помещения в нижнем этаже Политехнической школы, во дворе разгружали мешки с нашатырем и пиролюзитом, здесь же нагромоздили несколько десятков ящиков, наполненных толстыми палочками цинка. В подвалах постепенно выстраивались в ряд многочисленные высокие цилиндрические глиняные сосуды. Рабочие наливали в них растворы, устанавливали электроды, производили сварку проводов. Наконец все было готово: мощная электрическая батарея заработала.
Тенар вытащил из печи железный тигель, в котором сверкало расплавленное едкое кали, и осторожно вылил расплав в сосуд с электродами. Гей-Люссак зажег горелки, потом старательно закрыл отверстия и включил батарею. Сразу же у графитового электрода появились пузырьки газа. Реакция началась.
— Мне кажется, что выделение калия идет очень медленно, — сказал Тенар, напряженно наблюдая за процессом.
— Надо установить, какое количество калия выделится в течение одного часа, и, исходя из этого, вычислить, какой производительности можно добиться, — ответил Гей-Люссак.