Великие химики. В 2-х томах. Т. 1.
Шрифт:
Чтобы можно было собрать газы в чистом виде, Пристли заполнял сосуды не водой, а ртутью. Это было важное нововведение: таким путем можно было собирать и газы, растворимые в воде. В его лаборатории стояла большая ванна, заполненная ртутью. Этот чудесный металл можно было получать из ртутной золы, которая, однако, была дефлогистированной ртутью, а это значило, что при нагревании поглощается и флогистон.
На деньги, полученные от лорда Шелберна, Пристли купил большую стеклянную линзу. Надо было проверить, какое действие оказывает свет на ртутную золу [140] . Может быть, флогистон — это свет? Ведь его выделение сопровождается появлением пламени.
140
Имеется в виду прокаливание самоосажденной ртути (окиси ртути) при помощи зажигательной линзы. Подробно об этом опыте см.: Соловьев Ю. И. Эволюция основных теоретических проблем химии. — М.: Наука, 1971, с. 56–57.
Наступило 1 августа 1774 года. День был солнечный и потому удобный для проведения опыта. Пристли поместил на дно большой склянки толстый слой желтого порошка —
— Выходит, что свет — флогистон! А может быть, флогистон остался в стеклянном сосуде?
Пристли зажег лучину и внес ее в склянку, чтобы воспламенить флогистон. Вот это сюрприз! Газ воспламенился, к тому же пламя стало еще более сильным и ярким. Он быстро вынул лучину и погасил пламя, но тлеющая лучина вновь вспыхнула.
— Новый воздух?!
Пристли не смог сразу заняться изучением нового газа: надо было сопровождать лорда Шелберна в его поездке по Европе. Вскоре они уехали в Голландию. Путешествие их по странам Европы надолго затянулось, хотя и не лишено было приятных впечатлений. Кроме Голландии, они побывали в Бельгии, Германии, Франции.
В Париже ждали приезда Пристли с большим нетерпением. Сразу же по прибытии он посетил Академию наук, где рассказал ученым о своих исследованиях газов. Там же он встретился с Лавуазье, продолжив беседу уже в его лаборатории.
Лавуазье знал об исследованиях Пристли; он следил за всеми публикациями английских ученых и составлял рефераты их работ на французском языке. Однако у него было свое толкование фактов, которое порой резко отличалось от точки зрения Пристли. Встреча двух ученых была необходима обоим и немало помогла в их дальнейшей работе. Они обсудили множество вопросов, среди которых основное внимание уделили горению. Лавуазье искал правильное объяснение этому явлению, так как понимал несостоятельность флогистонной теории в отличие от Пристли — тот был сторонником флогистона. За беседой Пристли открыл Лавуазье тайну о новом газе и показал своему французскому коллеге методы его получения. Лавуазье понял, что изучение этого газа прольет свет на многие невыясненные вопросы, и сразу же приступил к его исследованию.
Пристли возвратился в Англию в начале ноября 1774 года. Вслед за Лавуазье он тоже приступил к изучению свойств нового газа. Через несколько месяцев ему удалось установить, что этот газ содержится в воздухе, чище его и поддерживает не только дыхание, но и горение. Это был кислород, который Пристли назвал дефлогистированным воздухом.
Пристли установил, что из обыкновенного воздуха можно получить и другой газ — «флогистированный воздух» (азот) [141] , который не поддерживает дыхание и горение, но не является «связывающимся воздухом», потому что не абсорбируется щелочными растворами. Эти открытия позволили ему высказать свое мнение относительно состава воздуха. Он полагал, что воздух состоит из азотной кислоты и земли, так сильно насыщенных флогистоном, что они превращаются в «воздух» (газ). Этого своего ошибочного взгляда Пристли придерживался до конца жизни. Даже успешное развитие химической науки, обязанной ему открытием кислорода, не смогло убедить ученого, верного сторонника флогистонной теории.
141
«Флогистированный воздух», или «мефитический воздух», в дальнейшем названный азотом, был открыт Кавендишем, но, поскольку ученый не опубликовал результаты своих исследований, честь открытия азота (1772 г.) приписывается английскому врачу и ботанику Д. Рутерфорду (1749–1819). См.: Фигуровский Н. А. Открытие элементов и происхождение их названий. — М.: Наука, 1970, с. 45–49.
Однако Лавуазье на основе этого открытия произвел революцию в химии и положил начало новой эпохе в ее развитии.
Много лет спорили ученые о том, кому принадлежит приоритет в открытии кислорода и его свойств.
Пристли первым открыл кислород и сообщил об этом Лавуазье [142] . Независимо от него шведский ученый Карл Вильгельм Шееле тоже открыл и изучил кислород, но опубликовал результаты своих исследований тремя годами позже [143] . Он разработал и несколько новых методов получения кислорода. Лавуазье также изучил кислород, но его заслуга в основном в том, что он связал проблему изучения кислорода с вопросами горения, создал новую кислородную теорию горения, нанес сокрушительный удар флогистонной теории и открыл путь к развитию современной химии.
142
Пристли кроме получения кислорода путем нагревания самоосажденной ртути (красной окиси ртути HgO) предложил также второй способ получения кислорода нагреванием сурика Pb3O4 (Джуа М., ук. соч., с. 117).
143
Предположение о существовании кислорода как составной части воздуха и о его роли в процессе горения содержится в китайских манускриптах VIII в. алхимика Мао Хоа, а также в работах Леонардо да Винчи (1452–1519). Шведский ученый К. Шееле получил кислород в 1769–1771 гг. не менее чем из семи различных веществ (например, азотнокислого магния, селитры, сурика и др.); он понял, что атмосферный кислород соединяется с металлами, фосфором, водородом, льняным маслом и другими веществами. Но его книга была напечатана только в 1777 г.; «открытие» кислорода обычно приписывается Пристли (Смит А. Введение в неорганическую химию. Т. I. — М. — Л.: Госиздат, 1928, с. 78–80). Однако, как выяснилось позднее, кислород был открыт в начале XVII в. К. Дреббелем и использовался в изобретенной им подводной лодке. Это открытие держалось в секрете и не повлияло на дальнейшие исследования. Об открытии кислорода см.: Петров Л. П. В кн.: Книга для чтения по неорганической химии. Ч. I. — М.: Просвещение, 1983, с. 141–153.
Пристли же подвела слепая вера во флогистонную теорию. Не случайно Жорж Кьювье [144] очень метко сказал по этому поводу: «Пристли — отец современной химии. Однако он так и не признавал свою собственную дочь». В последние годы жизни Пристли продолжал исследования газов, дыхания и физиологии растений. Он установил, что газ, выделяющийся в виде пузырьков на некоторых водорослях, является кислородом и его количество днем увеличивается, а ночью уменьшается.
К этому времени отношения Пристли с лордом Шелберном ухудшились, и потому он решает переехать в Бирмингем: там жил брат жены Пристли — Джон Уилкинсон. Он предоставил семье деверя большой загородный дом. В нем было просторно и удобно. Пристли проводил по нескольку часов в день в саду: копал землю, сажал и поливал растения. Ему помогали в этом старшие дети — дочь и два сына, Джозеф и Уильям. Жена обычно занималась с младшим — Генри.
144
Жорж Кювье (1769–1832) — знаменитый французский ученый, член Парижской Академии наук с 1795 г. Наиболее известны его труды по анатомии, систематике животных и палеонтологии. Автор «Истории естественных наук», опубликованной посмертно в 1845 г. в пяти томах. О Кювье см.: Канаев И. И. Жорж Кювье. — Л.: Наука, 1976.
Через несколько месяцев после переезда в Бирмингем Пристли получает должность в церковном приходе: теперь он снова пастор. Его друзья, зная о том, что церковь не может обеспечить ученого необходимыми средствами для научных исследований, организовали сбор денег в его пользу. Джозеф Пристли — почетный член Парижской Академии наук, академий наук в Турине, Петербурге [145] , Гарлеме — нуждался в средствах!
Богатая вдова Элизабет Рейнер подарила 100 гиней, друг Пристли Веджвуд [146] , фабрикант керамических изделий, выделил годовую субсидию и снабжал Пристли всей необходимой для лаборатории аппаратурой. Оптик Самуэль Паркер из Лондона доставлял ему разнообразные стеклянные приборы и сосуды… Многие старались помочь ученому [147] .
145
Пристли был избран почетным иностранным членом Петербургской Академии наук 19 сентября 1780 г. (Раскин Н. М. Химическая лаборатория М. В. Ломоносова. — М. — Л.: Наука, 1962, с. 275 и ел.).
146
Джосиа Веджвуд (1730–1795), основатель гончарного дела в Англии, член Лондонского королевского общества с 1784 г., изобрел пирометр, изучал двуокись марганца. О Веджвуде см.: Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 297.
147
В Бирмингеме Пристли подружился и часто общался с группой прогрессивных деятелей науки и культуры, которые объединились в «Лунное общество», названное так из-за обычая собираться и обедать раз в месяц во время полнолуния, «чтобы пользоваться преимуществом света при возвращении домой». Кроме Пристли в «Лунное общество» входили доктор Эразм Дарвин (1731–1802) — дед Чарлза Дарвина, Джемс Уатт, Джон Уилкинсон (1728–1808), Веджвуд, Эджворт, Томас Дэй, изобретатель газового освещения Мердок (1754–1839), фабрикант из Бирмингема Мэтью Болтон (1728–1809) и др. О «Лунном обществе» см.: Бернал Дж., ук. соч., с. 293–294.
В Бирмингеме Пристли продолжил свои исследования кислорода и жизнедеятельности водорослей. Теперь рядом с ним в лаборатории работал помощник — Уильям Били.
В 1781 году Пристли приступил к изучению действия электрической искры на газы. Опыты он проводил вместе с Джоном Уолтайром [148] , тоже занимавшимся изучением газов на протяжении ряда лет. Новая электрическая машина была очень мощной, и искры, которые она давала, вызывали удивительные явления. За короткий срок ученым удалось разложить «щелочной воздух» (аммиак) на флогистон (водород) и «флогистированный воздух» (азот). Пропуская искры через смесь водорода и кислорода, они заметили, что на стенках сосуда образуются капли «росы». Пристли не удалось использовать эти опыты для нового открытия, но они легли в основу работ Генри Кавендиша, который, повторив их и сделав более точные измерения, смог установить, что вода — не элемент, а соединение водорода с кислородом. Во время одной из своих поездок в Лондон Пристли встретился с Кавендишем и узнал об его открытии.
148
Джон Уолтайр (1739–1810) установил (1777 г.), что при проскоке искры в эвдиометре, в котором находится смесь обычного и «горючего воздуха» (водорода), образуется туман. Опыты Кавендиша доказали образование при этих условиях воды (Дорфман Я. Г., ук. соч., с. 160–161; Джуа М., ук. соч., с. 114).
Спустя два года на одном из собраний общества ученых Бирмингема Пристли узнал, что и Джемс Уатт [149] проводит подобные исследования.
— Совершенно ясно, что вода — не простой элемент, — сказал Уатт. — Это соединение, и оно состоит из дефлогистированного воздуха и флогистона.
— Подобное утверждает и Генри Кавендиш, — заметил Пристли.
— Кавендиш? — взволнованно воскликнул Уатт. — Откуда вам это известно?
— Еще в позапрошлом году при одной из наших встреч он рассказал мне о своих опытах и высказал эту же точку зрения.
149
Джемс Уатт (1736–1819) — английский изобретатель паровой машины (1784 г.). В 1783 г. показал, что вода состоит из дефлогистированного («чистого воздуха») и «горючего воздуха», или флогистона. Об Уатте см.: Бернал Дж., ук. соч., с. 325 и др.; Конфедератов И. Я. Джемс Уатт — изобретатель паровой машины. — М.: Наука, 1969; Лесников М.П. Джемс Уатт. — М.: Мол. гвардия, 1935. — (ЖЗЛ).