Революция в воздухе. Лавуазье. Современная химия

Пристли решил продолжить опыт, чтобы определить «доброкачественность» «обычного воздуха», так как он заметил, что этот воздух пропорционально взаимодействует с «азотистым воздухом». Он использовал прибор, показанный на рисунке 3: образовывавшиеся вещества имели меньший объем, а вода, поднимавшаяся по перевернутой трубке, показывала, что пятая часть изначального воздуха исчезла. То, что Пристли называл «азотистым воздухом», мы сегодня знаем как NO, который при взаимодействии с кислородом из воздуха превращается в NO₂. Исходного вещества 3 моля, а получившегося — всего 2, что объясняет уменьшение объема на треть, которое констатировал Пристли.

2NO (газ) + O₂(газ)->2NO₂(газ).

РИС.З

Сегодня мы знаем, что такое уменьшение объема связано с потреблением всего кислорода, который составляет 20% общего объема воздуха. Чтобы понять это, Пристли использовал мышей для определения «доброкачественности» воздуха, но результаты не совпадали, поскольку некоторые мыши умирали в два раза быстрее, нежели другие, хотя все они дышали «воздухом» одного качества.

Когда Пристли использовал метод «азотистого воздуха» для определения качества «воздуха», полученного вследствие нагревания оксида ртути, он заметил, что выделившийся воздух был гораздо лучше «обычного воздуха» (так как состоял на 100% из кислорода). По возвращении из Франции в Англию Пристли повторил опыт с оксидом ртути, который подтвердил, что при наличии такого воздуха мыши могут жить гораздо дольше, нежели при «обычном», что пламя свечи горит сильнее, а дерево сгорает быстрее.

Он попробовал сам дышать этим воздухом и понял, что не испытывает отличных ощущений от тех, когда дышит «обычным воздухом». Тем не менее ему показалось, что его легкие стали легче, и ученый предсказал: этот «чистый воздух» в дальнейшем может использоваться для лечения больных с легочными заболеваниями. Он заявил, что «на сегодняшний день только у двух мышей и у меня была возможность подышать этим воздухом». Как мы видим, химики того времени были очень отважными: они вдыхали новое полученное вещество, убедившись в его безвредности всего лишь на опыте с двумя мышами.

Близкое знакомство с тем, что было сделано до нас, может существенно облегчить наши будущие проекты. Возможно, это знакомство для них даже необходимо.

Джозеф Пристли

Теория флогистона предполагала, что воздух обладает некоторой способностью поглощать флогистон, который выделяется как при горении, так и при дыхании, а когда насыщается им до предела (как пропитанная губка), уже не может ничего поглощать, и поэтому животные умирают, а огонь гаснет. Поскольку от «воздуха», получавшегося в результате нагревания оксида ртути, свечи горели лучше, а мыши жили дольше, Пристли предположил, что в нем совершенно не содержалось флогистона, поэтому он назвал его «дефлогистированным воздухом», то есть освобожденным от флогистона, который выделяется от огня печей и при дыхании. В знаменитом письме 15 марта 1775 года Приели утверждал, что выделяемый при нагревании оксида ртути воздух, который он исследовал с помощью «азотистого воздуха», в пять-шесть раз лучше для дыхания, нежели нормальный или атмосферный воздух.

Тем временем во Франции Лавуазье повторил опыт Пристли с оксидом ртути, чтобы проверить гипотезу о том, что извести металлов содержат воздух, образующийся во время горения и отличный от «фиксируемого воздуха». Он предположил, что «воздух», содержащийся в этих известях (сегодня мы знаем, что речь идет о кислороде), существенно отличается от того, который выделяется при нагревании их с углем и называется «фиксируемый воздух» (СO₂).

Существование извести ртути (оксида ртути), которая не нуждалась в угле для восстановления, было самым простым доказательством существования нового воздуха. Лавуазье предположил, что вес фосфора и серы увеличивался по тем же причинам во время их окисления. Когда ученый опубликовал свои «Небольшие исследования» в 1774 году, он еще не был уверен, что воздух, выходивший из металлов во время горения, является «фиксируемым воздухом», «обычным воздухом» или другим «чистым воздухом», содержащимся в атмосфере.

В мае 1775 года, повторив опыт Пристли и интерпретировав результаты с точки зрения своей изначальной гипотезы, Лавуазье опубликовал отчет, в котором склонялся к своей гипотезе: то, что выделялось из металлов и образовывало известь, было «в высшей степени удобовдыхаемым воздухом». Содержание отчета было очень похоже на опубликованное Пристли, за одним исключением: Лавуазье не ссылался на теорию флогистона, она ему была не нужна.