Хімічна революція епохи Просвітництва

Велика французька революція в хімії »- так часто називають науковий переворот, здійснений французьким ученим А. Лавуазьє в 70-х рр. XVIII століть. У чому ж суть цієї революції?

Перш за все слід сказати про те, що ця революція мала не тільки хімічну, але і фізичну грань. Власне, з фізики-то все і почалося.

У травні 1766 Лавуазьє познайомився зі статтею одного німецького хіміка, в якій говорилося, що «пружність» повітря, т. Е. Його здатність опиратися стиску, обумовлена ​​тим, що повітряні частинки оточені особливою вогненної матерією. У результаті частинки відштовхуються один від одного. Читання цієї статті навело Лавуазьє на думку про те, що, можливо, при переході рідини в пару (наприклад, при випаровуванні води) рідина поглинає вогненну матерію (флогістон, як її ще тоді називали) і переходить в «розширене», т. Е. газоподібне, стан. У квітні 1773 Лавуазьє узагальнив цю ідею: перехід речовини з твердого стану в рідкий обумовлений приєднанням флогістону, так само як і перехід рідини в пару. Якщо ж від тіла віднімати флогистон, скажімо, шляхом охолодження, то процеси йдуть у зворотному порядку: газ зріджується, а рідина, втрачаючи флогистон, перетворюється на тверде тіло.

При цьому допускалося, що повітря (газ) складається з вагомого «підстави» і легкого, майже невагомого флогістону.

Це була дуже важлива гіпотеза, хоча довести її було практично неможливо. Якщо раніше вважалося, що, приміром, лід, вода і водяна пара – це різні за своєю природою тіла, то згідно Лавуазьє це різні агрегатні стани одного і того ж речовини, що відрізняються кількістю поглиненого флогістону.

Але теорія флогістону, детально розроблена на рубежі XVII-XVIII ст. німецьким хіміком і лікарем Георгом Шталем, мала також свою хімічну грань. Вважалося, що при горінні речовин і прожаренні металів виділяється флогистон і утворюється негорючий залишок, тобто. Е. Флогистон, за теорією Шталя, – тонка матерія, присутність якої у тілі надає цьому тілу властивість горючості. Крім того, вважалося, що наявність флогістону призводить до появи та інших властивостей, наприклад забарвлення. Шталь створив струнку ФЛОГИСТОН теорію, яка, за словами Д. І. Менделєєва, «узагальнила безліч реакцій, і це було вже дуже важливим кроком в науці». Дійсно, відповідно до даної теорії метали – горючі речовини і перетворення їх в оксиди при прожарюванні є не що інше, як горіння, т. Е. Виділення флогістону. Якщо потім на оксид металу (окалину, як говорили у XVIII ст.) Подіяти якою-небудь речовиною, багатим флогистоном, наприклад вугіллям, то можна знову отримати метал, оскільки флогистон від вугілля переходить до окалині і надає їй нові властивості (горючість, характерний металевий блиск і т.д.).

Однак до другої половини XVIII ст. стали з’являтися факти й гіпотези, що ставили теорію флогістону під питання. Було з’ясовано, що при прожарюванні металів на повітрі останній аж ніяк не є пасивним середовищем. Навпаки, прожарюють метал поглинає повітря, в результаті чого вага окалини виявляється більше ваги взятого металу. А що відбувається при горінні неметалевих речовин, наприклад сірки і фосфору?

У 1772 р Лавуазьє вирішив перевірити, поглинає чи фосфор при горінні повітря. Досліди тривали близько двох місяців і переконали його в тому, що при згорянні фосфору і сірки відбувається поглинання повітря і утворення кислотних продуктів. Більше того, до цього часу вже було відомо, що скисання вин пов’язано з поглинанням повітря, який перетворює спирт в оцтову кислоту. Отже, міркував Лавуазьє, у всіх кислотах присутній повітря.

Як бачимо, хоча Лавуазьє розумів процеси горіння і прожарювання інакше, ніж Шталь, він не поспішав відмовлятися від самого поняття про флогистоне. Змінився лише носій флогістону. Тепер це не метал і не пальне тіло, як у Шталя, а саме повітря.

У ході подальших досліджень Лавуазьє прийшов до іншого важливого висновку: в процесах горіння і прожарювання поглинається не просто атмосферне повітря, але якась його частина, яку він називав по-різному – «цілющим повітрям» (бо він підтримує дихання), «повітрям, найбільш придатним для дихання і горіння », і нарешті, з 1777 р – киснем, т. е. рождающим кислоти.

Але ще багато чого залишалося неясним, зокрема чому одні «види повітря» (т. Е. Одні гази) відрізняються за своїми властивостями від інших. Дуже важливим для Лавуазьє стали досліди з розкладання ртутної окалини (т. Е. Оксиду ртуті НgО), які до нього проводив англійський учений Джозеф Прістлі.

Прістлі виявив, що при розкладанні ртутної окалини утворюється «повітря», що не розчиняється у воді, в якому «свічка горить дивно сильним полум’ям». У жовтні 1774 він відвідав Париж, розмовляв там з Лавуазьє і розповів йому про свої досліди з ртутної окалиною. Лавуазьє навесні 1775 також почав експерименти з цією речовиною. Він разлагал ртутну окалину в присутності вугілля (потужного джерела флогістону) і без нього, простим нагріванням або у фокусі великого запального дзеркала. Лавуазьє був вражений тим, що хоча і в тому і в іншому випадку відбувалося виділення газу, але це були різні гази і відмінності їх ніяк не вдавалося звести до неоднакового кількості флогістону в них.

Дійсно, газ, що виділявся при прожарюванні в присутності вугілля, так званий «пов’язане повітря» (сучасний С02), повинен був містити більше флогістону, ніж газ, отриманий при прожарюванні без вугілля, і, отже, гірше розчинятися у воді (адже флогистон, нагадуємо , викликав відштовхування частинок, з якими він з’єднувався). Насправді ж виходило навпаки – «пов’язане повітря» краще розчинявся у воді, ніж повітря, отриманий при прожарюванні без вугілля.

Після довгих роздумів і додаткових експериментів Лавуазьє нарешті вдалося розплутати клубок загадок і протиріч. Він прийшов до наступних висновків:

з ртутної окалини при її нагріванні без вугілля виділяється новий газ, той самий, який підтримує горіння і дихання і який був потім названий киснем (у сучасній записи 2НgО → 2Нg + 02);
«Пов’язане повітря», що виходить при нагріванні ртутної окалини, змішаної з вугіллям, являє собою з’єднання кисню з матерією вугілля (сучасна формула: С02 – вуглекислий газ; 2НgО + С → 2Нg + С02);
чим більше кисню міститься в тілі, тим яскравіше проявляються в ньому кислотні властивості;
до складу атмосферного повітря, крім кисню, входить ще й «задушлива частина повітря», т. е. азот.

Як бачимо, і в своєму остаточному вигляді теорія Лавуазьє використовує поняття флогістону. Французький вчений не відмовився від цього поняття, але істотно змінив його сенс. Флогистон в теорії Лавуазьє виконував не хімічну функцію носія широкого кола властивостей, а фізичну. З флогистоном пов’язували теплові явища, агрегатні переходи і т. Д., А тому Лавуазьє запропонував для нього нове ім’я – теплород.

Лавуазьє прийшов до висновку, що властивості речовини залежать від дуже багатьох чинників, і насамперед від того, з яких компонентів (елементарних тіл) речовина складається і в яких пропорціях вони з’єднані.

Користуючись довідковою літературою, з’ясуйте етимологію слів «флогістон», «азот».
Для пояснення яких фактів Шталь створив теорію флогістону? На яке питання (або питання) повинна була відповісти ця теорія?
Чи можна вважати теорію флогістону, хибність якої в підсумку була показана даними фізики і хімії, ненауковою?
Познайомтеся з біографією Лавуазьє. Як ви думаєте, чи праві були судді революційного трибуналу, виносячи Лавуазьє смертний вирок?

Посилання на основну публікацію