Электричество в мире химии

Еще в молодости он написал книгу «История электричества». Он говорил, что исследователь должен давать свободу воображению и стремиться к сочетанию далеких идей (мысль, изобличающая большого ученого: как известно, то же говорили Ломоносов и Лаплас). Следуя этому правилу, он первый использовал электрический ток в химии. Отделив в запаянной сверху трубке небольшое количество воздуха над водой, он пропустил через зазор между проволоками, впаянными в трубку, электрические искры. Через некоторое время объем воздуха уменьшился. Пристли установил, что вода стала кислой: в трубке образовалась азотная кислота.

Позднее, пользуясь более мощной электрической машиной, Пристли разложил аммиак на водород и азот.

Размышляя над будущим науки в эти дни, Пристли написал Франклину письмо — смесь оптимистических пророчеств и мрачноватой мизантропии. «Быстрый прогресс* достигнутый в настоящее время подлинной наукой,— писал он,— вызывает у меня сожаление, что я родился слишком рано. Трудно вообразить, насколько возвысится через тысячи лет власть человека над природой. Сельское хозяйство может стать менее трудоемким и удвоить свою продукцию; все болезни удастся надежно предотвратить или лечить, не исключая саму старость, и наша жизнь будет продлена в удовольствиях за пределы допотопных мерок. О, если бы и наука морали могла достичь такого же улучшения, чтобы люди перестали быть волками по отношению друг к другу и чтобы человек наконец научился тому, что сейчас безосновательно называется гуманизмом!»

Наличие электростатического источника тока и лейденской банки давало исследователям возможность проводить самые разнообразные эксперименты с различными веществами. При этом экспериментаторы почти всегда обнаруживали изменение вещества. Итальянский ученый Джованни Беккария (1716—1781), например, в книге об электричестве описывает свои опыты по воздействию электрических искр на свинцовые белила и окись олова. Из белил и окиси он получил свинец и олово. Пропускал Беккария электрические искры и через воду и заметил, что при этом выделялся какой-то газ. Выделялся газ и в опытах голландских физиков Иогана Деймана (1743— 1808) и Паетса Ван Троствейка (1752—1837). Но что это был за газ (или газы), исследователи не знали.

В апреле 1781 г. Пристли вместе со своим сотрудником Джоном Уолтайром сделал попытку воспламенить смесь воздуха с водородом электрической искрой. После взрыва на толстых стенках сосуда они обнаружили как бы капельки росы. Тем же способом француз Пьер Макер (1718— 1784) поджигал водород, после горения образовались капли. Разгадку таинственных капель и газов принесли опыты Кавендиша. Он обрабатывал электрической искрой смесь кислорода и водорода. Сосуды взрывались один за другим, но исследователь был терпелив и смел. Опыты длились 53 дня. Анализы показали: получавшаяся в результате опыта жидкость была просто-напросто вода. Тогда же и выяснилось, что знает сегодня каждый школьник: на образование воды требуется около 11 весовых процентов водорода и около 89 кислорода. Водород и кислород и были теми газами, которые выделялись в опытах Беккарии и его голландских коллег.

Это было ошеломляющее открытие: вода — и вдруг продукт соединения двух газов! Потрясенные французские академики целую неделю сжигали водород в кислороде и сожгли 615 литров, но ничего не получили иного, кроме воды.

Генри Кавендиш (1731 —1810) был и человек и ученый удивительный. Большую часть жизни он провел в одиночестве, полностью отдаваясь научной работе. Был он очень богат, но жил весьма скромно. «Самый богатый среди ученых и самый ученый среди богатых»,— как сказал о нем французский физик Био. Работал он целые дни, не зная праздников и развлечений, никого не принимал, жил по строгим правилам. Исследования он проводил в собственной лаборатории и публиковал только те свои работы, в достоверности которых был полностью уверен. Многие его работы оставались неизвестными. Спустя пятьдесят лет после его смерти Кавендишскую лабораторию в Кембридже пригласили возглавить Максвелла. С трудом Максвелл разобрался в огромном архиве Кавендиша и в 1879 г. издал его труды. С изумлением увидели физики, что Кавендиш во многих случаях опередил современную ему науку. Например, задолго до Кулона, в 1771 г., доказал «закон Кулона» о квадрате расстояния при электрическом взаимодействии, ввел понятие электроемкости, определил диэлектрическую проницаемость многих веществ.

Кавендиш прекрасно понимал, что электрический разряд может служить мощным средством воздействия на химические вещества. В 1784 г. он установил, что, если пропускать электрические искры через смесь азота и кислорода, получается окись азота; взаимодействуя с водой, она образует азотную кислоту. Через некоторое время он доказал, что, пропуская искры через влажный воздух, можно связать в азотную кислоту азот воздуха. При этом Кавендиш установил, что одна сто двадцатая часть атмосферного азота в реакцию не вступает; так был открыт инертный газ аргон, выделенный спустя сто лет Рэлеем и Рамзаем из атмосферного азота.