Министерство образования РФ
Кафедра химии
Реферат по истории химии на тему:
«Жизнь и научные открытия
А.Л. Лавуазье и К.Л. Бертолле»
Выполнил: ст. гр. ХП – 200
Курдин Д.В.
Руководитель: Диденко С.В.
Владимир 2000 год
1. Введение……………………………………………………………..2
2. А.Л. Лавуазье ………………………………………………………..3
3. Важнейшие химические открытия А.Л. Лавуазье: ……………….4
3.1. Изучение горения….……………………………………………..4
3.2. Изучение взрывчатых веществ……………………………..…...5
4. К.Л. Бертолле ………………………………………………………..6
5. Открытия ученого …………………………………………………..7
6. Научная и светская жизнь ученых ………………………………...9
7. Литература………………………………………………………….13
Введение
27 октября 1788 года в одном из помещений пороховой фабрики в Париже собралось довольно большое общество. Присутствовали и дамы. Академики Лавуазье и Бертолле оживленно спорили между собой, мадам, как всегда, пленяла собеседников своим остроумием. Но собравшиеся пришли сюда не на светский прием и не на званый обед. Повод для встречи был бесконечно более важным: в этот день изготовлялась крупная опытная партия нового вида пороха. Под надзором специалистов дело быстро продвигалось вперед. Однако через короткое время события приняли трагический оборот.
"Четверть девятого, - сообщает очевидец, - присутствующие нашли порох достаточно готовым и отправились завтракать. Через четверть часа все возвратились. Только г-н Бертолле задержался на некоторое время с г-ном и г-жей в другой части фабрики. Дочь комиссара де Шевро с г-ном Лефором прошли вперед. Другие хотели следовать за ними к месту испытаний. Не успели они сделать несколько шагов, как раздался сильный грохот и поднялось облако дыма. Все поспешили к месту взрыва и увидели, что механизмы совершенно разрушены, а г-н Лефор и мадемуазель Шевро отброшены на тридцать футов и ужасно искалечены. У г-на Лефора одна нога была оторвана, другая вместе с рукой раздроблена. Кроме того, у него был потерян один глаз и сожжена вся кожа на голове. Он жил еще только несколько мгновений. Мадемуазель Шевро, также тяжело раненная, умерла еще прежде него".
Нам остается только благодарить судьбу, что случай уберег от мучительной гибели Бертолле и супругов. Но почему они подвергали себя смертельной опасности? Какое отношение имели они к взрывчатым веществам? И почему Мария сопровождала мужа, хотя прекрасно знала, что речь идет не о завтраке на траве?
Трудно найти столь близких по духу ученых и столь разные по характеру личности, как Лавуазье и Бертолле. В справочных словарях каждый из них характеризуется буквально одними и теми же словами-"великий французский ученый, основатель современной химии, творец фундаментальных научных теорий, создатель принятой ныне химической номенклатуры, член Академии наук" и так далее. Но эти два современника, научных единомышленника и друга были совершенно разными людьми, и потому им выпала разная судьба. Парадокс заключается в том, что житейская осмотрительность, деловитость и умение позаботиться о себе привели одного на плаху, а мужество, равнодушие к своей выгоде и редкое бескорыстие принесли другому долгие годы уважения и почестей. В истории значительно чаще встречается противоположная связь причин и следствий. Оба этих ученых - гиганты, но все же первое слово должно быть сказано о Лавуазье.
Антуан Лоран Лавуазье родился в 1743 году в одной из богатейших семей Франции. Его отец, прокурор при Верховном суде, дал сыну, естественно, юридическое образование. Однако не следует думать, что профессия адвоката была навязана юноше против его воли. Напротив, Антуан Лоран занимался юриспруденцией охотно и блестяще - иначе он заниматься просто не умел. Но в то же время он без всякой видимой необходимости основательно изучил естественные науки. Одновременно молодой юрист мечтал и о лаврах писателя. Все три призвания пригодились ему на жизненном пути. Его научные сочинения написаны прекрасным литературным языком, а знание права помогло ему защищать свои интересы дельца, каковым он стал вскоре после окончания факультета. За какое дело ни брался Лавуазье", он неизменно обнаруживал главные свои черты - светлый ум и поразительную способность к напряженному систематическому труду.
В 1768 году в жизни Лавуазье происходят два примечательных события: он избирается в члены Академии наук и вступает в Генеральный откуп - компанию чрезвычайно богатых и влиятельных финансистов, арендовавшую у правительства право взимания различных налогов, а также право монопольной торговли солью, табаком, вином. Лавуазье занялся делами откупа со свойственной ему методичностью, основательно изучив табачное и соляное дело, законы коммерции и финансов. Благодаря откупу он нажил себе миллионное состояние, однако, связь с алчными дельцами, вызывавшими всеобщую ненависть, темным пятном легла на его репутацию ученого и оказала роковое влияние на его судьбу.
Имя Лавуазье приобрело печальную известность среди миллионов бедняков, в большинстве своем даже не подозревавших, что этот откупщик был, прежде всего гениальным ученым, величайшим химиком своей эпохи, признанным вождем науки Франции и всего мира.
Когда двадцатипятилетний Лавуазье был избран в академию, он почти не имел научных заслуг. Скорее всего, в число "бессмертных" он попал благодаря своему богатству, влиятельным связям и, главное, прекрасным рекомендациям известных ученых, сумевших оценить трудолюбие и талант молодого исследователя, Лавуазье очень скоро оправдал возлагавшиеся на него надежды. Уже на следующий год после избрания в академию он провел блестящее гидрохимическое исследование "О природе воды". Самое главное в этой работе - метод. Лавуазье раз и навсегда отказался от принятых дотоле общих рассуждений, порою бездоказательных и часто невразумительных, и провозгласил точное взвешивание основным методом исследования. Поэтому дату опубликования этой работы - 1769 год - можно смело считать началом современной химии. Недаром на памятнике Лавуазье в Париже он изображен с весами в руках.
Революционное значение для химии имели работы Лавуазье, посвященные изучению горения. Теперь каждому известно, что горение-это реакция окисления, присоединения кислорода. Но эта истина стала азбучной лишь благодаря Лавуазье. Когда же он начинал свои исследования, ни об окислении, ни об окислах, ни даже о кислороде вообще ничего не было известно. В химии господствовала теория флогистона, созданная столетием ранее немецким ученым Шталем. Шталь полагал, что все горючие вещества состоят из "земли" или "известки" (сейчас ближе всего к этим понятиям подходят окислы) и из некоей легкой материи - флогистона. При горении вещество разлагается на "землю" и флогистон. Уголь, например, содержит много флогистона и потому сгорает почти без остатка - весь флогистон улетучивается. Теория флогистона хорошо объясняла горение угля, серы и тому подобных веществ. Продукты их сгорания газообразны, а взвешивать газ тогда никому не приходило в голову.
Труднее обстояло дело с нелетучими продуктами окисления. Было известно, что при обжиге металлов их вес увеличивается, хотя по теории должно было быть наоборот: ведь флогистон-то при обжиге улетучивается. Но и тут сторонники Шталя не растерялись. Они предположили, что флогистон обладает отрицательным весом, и при его удалении тело становится тяжелее.
Сейчас теория флогистона кажется карточным домиком, который легко рассыпать мановением руки, однако в те времена она была неприступной крепостью, не имевшей ни одного уязвимого места. Лавуазье начал штурм твердыни в 1772 году с изучения процессов окисления фосфора и серы. Двумя годами позднее он публикует работу "Об обжиге олова в закрытых сосудах". Трудно поверить, что работа со столь неприметным названием имеет историческое значение, но именно в ней впервые приведен количественный состав атмосферы и дано простое и однозначное объяснение роли кислорода при окислении и горении. В эти же годы он дает истолкование процессу дыхания как разновидности окисления.
В 1777 году появляется статья "О горении вообще" и, наконец, в 1783 году - "Размышления о флогистоне".
Более десяти лет Лавуазье атаковал казавшуюся незыблемой теорию, прежде чем одержал решительную победу. "Земли", "соединения известок с флогистоном", "испорченный дефлогистированный воздух" и тому подобные термины канули в Лету. Химия приобрела, наконец, стройную и ясную систему: существуют элементы, у элементов есть окислы, окислам соответствуют кислоты, основания, соли...
Эти новые, вполне современные взгляды Лавуазье изложил в "Начальном курсе химии", который подвел итог его великим открытиям и послужил школой для химиков последующих поколений. Новая теория была слишком революционна, чтобы запретить полное единодушие. Даже такой крупный ученый как Бертолле, признал ее только через десять лет. Вслед за ним в лагерь Лавуазье перешло еще несколько известных химиков, и среди них Фуркруа, Гитан де Морса и Шапталь. Большинство же исследователей того времени до самой своей смерти остались сторонниками теории флогистона. В Германии последователи Шталя, руководствуясь не столько стремлением к истине, сколько "патриотическими" побуждениями (случай, к сожалению, нередкий), публично сожгли портрет Лавуазье. Лавуазье выполнил в области химии и физики множество других фундаментальных работ, которые просто трудно перечислить. Он разложил водяной пар на водород и кислород и снова синтезировал из них воду. Он ввел понятие теплотворной способности топлива и теплоемкости тел. Вместе с Лапласом он изобрел калориметр. В 1785 году он возглавил Академию наук, которая под его руководством быстро превратилась в авторитетнейшее и влиятельнейшее научное учреждение Франции.
28 ноября 1793 г. Антуан Лавуазье (Lavoisier, Antoine Laurent, 1743-1794) сдается Французскому революционному Правительству. Его заключают под стражу и казнят на гильотине в 1794 году.
Современная анестезиология-реаниматология обязана этому ученому тем, что подлинно научное изучение проблемы кислородной недостаточности началось именно с исследований Лавуазье. В 1777 г. он опубликовал работу «Эксперименты по изучению дыхания животных и изменения, которые претерпевает воздух при прохождении через лёгкие» . Хотя впервые кислород был открыт Джозефом Пристли (Priestley J., 1733 - 1804), однако можно сказать, что Пристли только выделил кислород, в то время как Лавуазье его действительно открыл.
ЛАВУАЗЬЕ, АНТУАН ЛОРАН (Lavoisier,
Antoine Laurent, 1743-1794), французский химик. Родился 26
августа 1743 в Париже в семье адвоката. Учился в
лицее Мазарини и на юридическом факультете
Парижского университета. Окончил юридический
факультет в 1764 г. Однако юридическая практика его
не привлекала, и по окончании университета он
занялся геологией, физикой и химией.
Слушал курс лекций по химии в Ботаническом
саду в Париже (1764-1766 гг.). И в 1765 он представил свою
первую научную статью во Французскую академию. В
1766 его конкурсная работа получила золотую медаль
Академии.
| Антуан Лавуазье с женой |
В 1767 Лавуазье
вместе с известным минералогом, другом семьи
Геттаром совершил геологическую экспедицию по
нескольким горным районам Франции, собрал и
изучил образцы пород и в 1768 составил
геологическую карту страны. В том же году был
избран адъюнктом Парижской академии наук как
молодой ученый, подающий большие надежды.
В 1769 Лавуазье совершил шаг, определивший его
материальное благосостояние, но в конечном счете
приведший его к гибели: он стал генеральным
директором «Компании откупов». Эта организация
брала на откуп государственные налоги, внося в
казну ежегодно определенную сумму, а затем
собирала налоги с населения, оставляя разницу
себе. Приобретя таким образом громадное
состояние, Лавуазье создал превосходную
химическую лабораторию, оборудовал ее дорогими
точными приборами и тратил большие суммы на
экспериментальные работы. Лабораторию посещали
такие известные химики, как Бертолле и Фуркруа,
математики Монж, Лагранж, Лаплас, знаменитые
иностранные ученые Франклин, Уатт, Пристли.
В 1772 Лавуазье стал действительным членом
Академии наук, в 1785 был ее директором, провел
реорганизацию этого учреждения. В 1775-1791 гг. -
директор Управления порохов и селитр. В
дальнейшем, в разные годы ученый занимал ряд
государственных постов: был директором
департамента земледелия (1775), депутатом собрания
в Орлеане (1787), членом Комиссии мер и весов (1790),
комиссаром Национального казначейства (1791),
членом Комиссии по земледелию (1785).
Исследования Лавуазье сыграли выдающуюся
роль в развитии химии 18 в. Речь идет прежде всего
о создании научной теории горения,
ознаменовавшем отказ от теории флогистона
.
Свои опыты по изучению горения веществ Лавуазье
начал в 1772 и к концу года представил в Академию
некоторые показавшиеся ему важными результаты. В
прилагаемой им записке сообщалось, что при
сгорании серы и фосфора вес продуктов горения
становится больше, чем вес исходных веществ, за
счет связывания воздуха, а вес свинцового глета
(оксида свинца) при восстановлении до свинца
уменьшается, при этом выделяется значительное
количество воздуха. Из своих собственных опытов
и предшествовавших опытов Пристли и Шееле
Лавуазье знал, что с горючими веществами
связывается лишь одна пятая часть воздуха, но
природа этой части была ему неясна. Когда же
Пристли сообщил ему в 1774 об обнаружении
«дефлогистированного воздуха», он сразу понял,
что это и есть та самая часть воздуха, которая при
горении соединяется с горючими веществами.
Повторив опыты Пристли, Лавуазье заключил, что
атмосферный воздух состоит из смеси
«жизненного» (кислород) и «удушливого» (азот)
воздуха и объяснил процесс горения соединением
веществ с кислородом.
В 1877 ученый выступил со своей теорией горения
на заседании Академии наук. Сделанные им выводы
существенно ослабляли основы теории флогистона,
а окончательное поражение ей было нанесено
исследованиями состава воды.
В 1783 Лавуазье, повторив опыты Кавендиша по
сжиганию «горючего» воздуха (водорода), сделал
вывод, что «вода не есть вовсе простое тело», а
является соединением «горючего воздуха»
(водорода) и кислорода. Ее можно разложить
пропусканием водяного пара через раскаленный
докрасна ружейный ствол. Последнее он доказал
совместно с лейтенантом инженерных войск,
французским математиком и химиком, Ж.Б. Мёнье. Они
же синтезировали (1785 г.) воду из водорода и
кислорода.
Одним из важнейших следствий работ Лавуазье
стало коренное преобразование химического
языка, выразившееся в создании новой химической
номенклатуры. Ее проект в 1787 был представлен им
Академии наук совместно с К. Бертолле, Л. Гитоном
де Морво и А. Фуркруа. Все вещества предлагалось
разделить на химические элементы и соединения, а
исходя из представления о кислороде как о
главном химическом элементе выделить три класса
соединений: кислоты, основания и соли. Построил
таблицу простых веществ, включив в нее следующие
группы: кислород, азот и водород, неметаллы (сера,
фосфор, уголь и т. д.), металлы, солеобразующие
вещества. К сложным веществам отнес главным
образом соединения кислорода с "радикалами"
- основаниями, распределив их по степеням
окисления и дав им общее название "оксиды".
На базе этой классификации создал "Начальный
учебник химии" (1789 г.).
Впервые высказал мысль о том, что уксусная
кислота образуется в результате окисления
винного спирта кислородом воздуха.
Следует отметить также, что Лавуазье был
одним из основоположников термохимии. В 1783
вместе с Лапласом он описал сконструированный
ими ледяной калориметр и определил теплоту
горения ряда веществ. Показал, что при дыхании
поглощается кислород и образуется углекислый
газ, т.е. что дыхание подобно горению. В 1783-1784
Лавуазье и Лаплас установили, что процесс
дыхания служит источником теплоты для животных.
Лавуазье - первый ученый, систематически
применявший физико-химические методы
исследования к биологии; объяснил, что процесс
дыхания подобен горению и что образование
углекислого газа при дыхании является главным
источником тепла в живом организме.
В 1791 правительство приняло решение о
роспуске «Компании откупов», а в августе 1792
Лавуазье лишился возможности работать в
лаборатории Королевского арсенала. В ноябре 1793
Революционный комитет отдал приказ об аресте
всех членов «Компании откупов». Суд состоялся 2
мая 1794; Лавуазье и 27 других членов компании были
приговорены к смерти. Ученый обращался с
просьбой об отсрочке приведения приговора в
исполнение на несколько дней, чтобы изложить
результаты своих последних химических
экспериментов, но его просьба была отклонена.
Лавуазье был гильотинирован на площади
Революции в Париже 8 мая 1794. Через два года
Лавуазье был признан несправедливо осужденным,
однако это уже не могло вернуть Франции
замечательного ученого.
По материалам
биографического справочника "Выдающиеся
химики мира"
(авторы Волков В.А и др.) - Москва, "Высшая
школа", 1991 г.
ЛАВУАЗЬЕ, АНТУАН ЛОРАН (Lavoisier, Antoine Laurent) (1743–1794), выдающийся французский химик, один из создателей современной химии. Обнаружил, что воздух имеет сложный состав, определил состав воды, объяснил сущность горения и окисления, разработал принципы химической номенклатуры.
Родился 26 августа 1743, в очень состоятельной буржуазной семье. Отец был одним из 400 адвокатов, находившихся в ведении Парижского парламента, и хотел, чтобы сын тоже стал адвокатом, и тот окончил юридический факультет Парижского университета. Но Лавуазье больше привлекали естественные науки, поэтому одновременно с юриспруденцией он изучал математику, астрономию, ботанику, минералогию и геологию, химию под руководством лучших парижских профессоров. Уже в возрасте 22 лет представил работу в Парижскую Академию наук на тему О лучшем способе освещать улицы большого города, за которую в 1766 был награжден золотой медалью академии. При выполнении этой работы ярко проявились качества Лавуазье как исследователя: необыкновенная настойчивость и целеустремленность, изобретательность и тщательность при проведении экспериментов. Не имея приборов для измерения силы света (тогда таких приборов еще не было), он полтора месяца провел в темной комнате, повысить чувствительность глаз к свету. А участие в 1763–1767 в составлении минералогической карты Франции помогло ему выработать такие качества как наблюдательность и тщательность ведения рабочих журналов.
Благодаря работам по химическому анализу минералов, привезенных из экспедиции (статью Анализ гипса он представил в Академию еще в 1765), Лавуазье стал известен среди химиков. В 1768 он избран сверхштатным адъюнктом Академии наук по химии, в 1774 – экстраординарным, а в 1778 – ординарным (т.е. действительным) академиком. Во время Великой Французской Революции Лавуазье прилагал все силы, чтобы спасти академию, но это ему не удалось: в 1793 академия была упразднена, а в следующем году жертвой революции стал и он сам.
Кроме научных работ, Лавуазье выполнял множество других обязанностей. В 1775 он был назначен управляющим пороховым делом, которое требовало очень больших усилий. В результате за 13 лет производство пороха во Франции удвоилось, а его качество значительно улучшилось. При этом сам он жил в пороховом арсенале и здесь же устроил лабораторию, в которой выполнил основные исследования. Эта лаборатория стала фактически научным центром Парижа, в ней он устраивал демонстрации опытов, на которые приглашал не только химиков, пробуждая у широкого круга людей интерес к науке.
Помимо этого, Лавуазье выполнял массу самых разнообразных поручений: занимался изучением тюремного дела, улучшением положения земледельцев, контролем качества продуктов, снабжением водой морских судов, организацией благотворительных учреждений и страховых касс, народным просвещением, школами прядения и ткачества... В 1790 стал секретарем и казначеем комиссии по выработке рациональной системы мер и весов. В результате была разработана метрическая система, распространившаяся постепенно по всему миру. Но основные интересы Лавуазье были связаны с химией. В работе ему помогала жена Мария, которая стала фактически его секретарем, вела его рабочие журналы, переводила для него с английского научные статьи, рисовала и гравировала чертежи для его книг. На известной картине Портрет господина Лавуазье и его жены кисти Жака Луи Давида (1788) супруги Лавуазье запечатлены у лабораторного стола (сейчас эта картина хранится в Метрополитен-музее в Нью-Йорке).
Огромный вклад Лавуазье в науку заключался не только в получении новых фактов – этим занимались многие. Лавуазье фактически создал новую философию химии, новую систему ее понятий. В лаборатории, оборудованной по последнему слову науки и техники конца 18 в., Лавуазье провел эксперименты, выводы из которых оказали огромное влияние на химию и другие науки. Например, он показал, как с помощью точного взвешивания можно не только получить новые научные данные, но и подтвердить научную теорию.
В качестве примера можно привести опровержение одного заблуждения. В то время полагали, что вода при нагревании может самопроизвольно превращаться в твердое вещество. Действительно, когда «чистую» воду упаривали досуха, всегда обнаруживали некоторое количество сухого остатка, который называли «землей», поэтому и считали возможным превращение воды в твердое вещество – «землю». Это положение Лавуазье и решил проверить экспериментально в 1770. Прежде всего он постарался получить как можно более чистую воду. В те времена это можно было сделать единственным способом – перегонкой. Лавуазье взял наиболее чистую природную воду – дождевую, перегнал ее последовательно восемь раз, налил в предварительно точно взвешенный стеклянный сосуд, который затем герметично закупорил, и снова взвесил. После этого Лавуазье нагревал сосуд с водой почти до кипения в течение 100 дней. После прекращения опыта оказалось, что в воде действительно появилась «земля»! Однако повторное точное взвешивание сухого сосуда показало, что его масса уменьшилась, причем ровно настолько, сколько в нем образовалось твердого вещества. Таким образом, Лавуазье убедительно показал, откуда в воде появляется «земля» – она выщелачивается горячей водой из стекла; понятно, что при повышении температуры этот процесс идет значительно быстрее. В сильно упрощенном виде этот опыт и сейчас показывают на уроках естествознания в младших классах, выпаривая каплю водопроводной воды на стеклянной пластинке: сухой остаток показывает, что даже очень чистая с виду вода содержит небольшое количество солей. А термин «земля», как его понимали химики 18 в., до сих пор сохранился в названии щелочноземельных и редкоземельных элементов.
Самый важный вклад Лавуазье в науку – опровержение господствовавшей многие десятилетия теории флогистона и создание теории горения, основанной на опытных данных. Еще со времен Бойля большинство ученых полагало, что превращение многих металлов (железа, ртути, цинка, меди, свинца и др.) в оксиды при их прокаливании совершается за счет «присоединения огня». Опровержение этого постулата имело огромное значение для развития химии. В одном из опытов Лавуазье поместил в герметически закрытый стеклянный сосуд олово и нагрел его с помощью большой линзы. Олово превратилось в порошок оксида, что сопровождалось увеличением массы, однако общий вес сосуда остался неизменным, и это означало, что никакой огонь извне внутрь не проникал, а к металлу присоединилась какая-то часть воздуха.
Более известен знаменитый «двенадцатидневный опыт», который провел Лавуазье. Он нагревал ртуть в запаянной реторте, где она превращалась в оксид HgO, соединяясь с кислородом. Опыт продолжался так долго, потому что ртуть – малоактивный металл и при обычной температуре на воздухе не окисляется. Для проведения реакции Hg + 1/2O 2 → HgO требовалось длительное нагревание при температуре, близкой к температуре кипения ртути 357° C. Нагревать же реторту еще сильнее, чтобы ускорить реакцию кислорода с парами ртути, было нельзя, поскольку при температурах выше 400° C оксид ртути снова разлагается на металлическую ртуть и кислород. Поэтому и пришлось непрерывно прокаливать реторту в течение многих суток, пока содержащаяся в ней ртуть не превратилась полностью в оксид.
С помощью точного взвешивания Лавуазье показал, что масса оксида ртути равна массе металла и соединившегося с ним кислорода, и наоборот – образовавшийся оксид ртути разлагается с выделением тех же самых количеств ртути и кислорода. Увеличение массы металлов при прокаливании за несколько десятилетий до Лавуазье установил еще М.В.Ломоносов, однако его труды в то время оставались неизвестными в европейских странах. Таким образом, Лавуазье фактически заново открыл закон сохранения материи, который иногда называют законом Лавуазье – Ломоносова . Но Лавуазье не ограничился взвешиванием сосудов, а проанализировал изменения происходящие с воздухом, находящимся в контакте с металлом. Было известно, что при этом из воздуха исчезает 1/5 часть, но никто не знал, что собой представляет эта израсходованная часть воздуха и чем она отличается от оставшейся. Как показали эксперименты, остаток воздуха не поддерживает горения и дыхания лабораторных животных. Аналогичные результаты были получены при сжигании серы и фосфора.
Открытый в 1774 шведским химиком К.В.Шееле и английским химиком Дж.Пристли кислород помог Лавуазье понять, что именно кислород – это та пятая часть воздуха, которая присоединяется к металлу при прокаливании. (О своем открытии Пристли лично сообщил Лавуазье во время своего посещения Парижа в 1774). Развитая Лавуазье теория горения и окисления окончательно покончила с флогистоном – мифической горючей субстанцией, которая в процессе горения якобы выделяется из тел. Одновременно Лавуазье первым показал, что воздух – это не простое вещество, как считали до этого, а смесь «жизненного воздуха», или кислорода, и «нездорового воздуха», или азота, причем их объемы относятся примерно как 1:4. Лавуазье не только провел анализ воздуха, но осуществил его синтез, смешивая азот с искусственно полученным из оксида ртути кислородом.
Он объяснил также, какие изменения происходят с воздухом и при горении в нем свечи, и при дыхании мыши в замкнутом пространстве. Лавуазье показал, что дыхание – это по сути медленное горение, дающее животному энергию. При этом поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Он также установил состав углекислого газа. Для этого в одном из опытов он сжег алмаз, повторив эксперимент флорентийских академиков, которые еще в 1649 «испаряли» алмазы с помощью большого зажигательного зеркала. Доклад Опыты над дыханием животных и об изменениях, которые совершаются в воздухе, проходящем через их легкие, Лавуазье зачитал на заседании Академии 3 мая 1777 Эти опыты были исключительно важны для развития не только химии, но и физиологии.
Лавуазье подробно исследовал роль кислорода в образовании кислот. Известные тогда кислоты содержали этот элемент, поэтому он и получил латинское название oxygenium, то есть «рождающий кислоты». Особенно важную роль сыграли тщательные эксперименты по соединению с кислородом «горючего воздуха», то есть водорода, открытого Генри Кавендишем в 1767. Лавуазье, в соответствии со своей теорией, надеялся при сгорании водорода в кислороде получить какую-либо кислоту. Оказалось, однако, что при горении водорода образуется чистая вода. Горение водорода в кислороде и образование воды Лавуазье продемонстрировал, в сотрудничестве с физиком и математиком Пьером Симоном Лапласом, на заседании Академии наук 24 июня 1783. Собрав немного продукта реакции горения, Лавуазье и Лаплас обнаружили, что это совершенно чистая вода.
Спустя два года Лавуазье, работая совместно с инженером Жаном Батистом Мёнье, получил уже 45 г «искусственной воды». Для этого им пришлось сжечь в кислороде 60 л водорода. Количественные измерения показали, что 12 объемов водорода соединяются с 22,92 объемами кислорода. Отклонение этих результатов от истинного соотношение объемов (1:2) объясняется, очевидно, примесями в изучаемых газах. Одновременно было установлено соотношение масс этих газов, которое показало, что 1 часть водорода требует для сгорания примерно 8 частей воздуха. Таким образом, Лавуазье и воду «перевел» из разряда простых тел в сложные.
После синтеза воды Лавуазье провел ее анализ, как он привык поступать при работе с другими веществами. Вместе с Мёнье он разложил пары воды, пропуская их через раскаленный ружейный ствол и собирая выделяющийся газ. Одновременно железный ствол покрылся изнутри окалиной, то есть соединением металла с кислородом: 3Fe + 4H 2 O ® Fe 3 O 4 + 4H 2 , а газ оказался водородом. Это подтвердило качественный состав воды. А взвешивание продуктов реакции позволило рассчитать и ее количественный состав: 85% кислорода и 15% водорода (современные значения – 88,81 и 11,19%). Более того, Лавуазье теперь мог правильно истолковать такие реакции, как восстановление металлов из их оксидов водородом (например, CuO + H 2 ® Cu + H 2 O) и выделение водорода при действии кислот на металлы (например, Fe + Н 2 SO 4 ® FeSO 4 + H 2). Лавуазье предложил «железопаровой способ» получения водорода для заполнения воздушных шаров (вместо более дорогого, основанного на реакции чугунных стружек с раствором серной кислоты). Этот способ получения водорода применялся, наряду с другими, вплоть до середины 20 в.
Новая теория горения, несмотря на свою простоту и плодотворность, была враждебно встречена многими химиками. В Берлине, где особо чтили память создателя теории флогистона немецкого химика Георга Эрнста Шталя, Лавуазье был объявлен «научным еретиком», а его портрет подвергнут показательному сожжению. И даже соотечественник Лавуазье Пьер Жозеф Макёр, открывший желтую кровяную соль (), высмеивал его теорию. Но постепенно убедительные рассуждения Лавуазье, подкрепленные не менее убедительными опытами, начали привлекать на его сторону все большее число химиков. Этот процесс значительно ускорился после издания в 1789 Начального курса химии, который в течение трех лет был переведен на голландский, английский, итальянский и немецкий языки, опубликован во многих странах Европы и Америки. Сдался даже английский химик Ричард Кирван, один из самых жестких критиков Лавуазье, издавший в 1784 Очерк о флогистоне и о конституции кислот (в 1787 он вышел во французском переводе с критическими замечаниями Лавуазье и его соратников). В 1792 Кирван в письме к виднейшему французскому химику Клоду Луи Бертолле признался в том, что «кладет оружие и оставляет флогистон». Таким образом, теория Лавуазье восторжествовала.
Лавуазье сделал также много других научных открытий. Найдя, что при сжигании органических соединений образуется вода и углекислый газ, он установил, что в состав этих соединений входят углерод, кислород и водород. Одновременно Лавуазье выполнил первые анализы органических соединений, сжигая навески спирта, масла, воска и т.п. в определенном объеме кислорода и определяя объем выделившегося углекислого газа. Для сжигания он использовал также вещества, легко отдающие кислород: HgO, MnO 2 , KClO 3 . Исследуя процессы брожения сахаристых веществ, Лавуазье установил, что виноградный сахар при этом расщепляется с образованием спирта и углекислого газа. Вместе с Лапласом Лавуазье сконструировал ледяной калориметр, провел измерения тепловых эффектов химических реакций и этим заложил основы новой науки – термохимии.
В своем Курсе химии Лавуазье дал классификацию тел, деля их на простые и сложные, отнеся к последним оксиды, кислоты и соли. Всего он классифицировал в качестве элементов более 30 веществ, среди которых, помимо кислорода, азота, водорода, серы, фосфора, углерода и металлов, были также «теплород», «известь», «кремнезем» и т.п. Правда, он не утверждал, что все тела в его таблице действительно простые. «Элементами будут считаться все соединения, – писал он, – которые нельзя разложить никаким образом на более мелкие части; иными словами, если у нас нет способов разделить какое-либо вещество, то мы должны рассматривать его как элемент, как простое тело и не должны пытаться рассматривать его как сложное тело до той поры, пока эксперименты и наблюдения не приведут нас к противоположному выводу». Это определение сыграло важную роль на начальном этапе развития химии. Лавуазье предугадал сложный состав некоторых щелочей и кислот, ряда минералов, которые ранее считались элементарными, то есть неразложимыми на более простые. Очень важно, что Лавуазье, как истинный ученый, четко разделял опытные факты и гипотезы. Так, по поводу возможности в будущем разложить некоторые «земли» на металл и кислород (что было сделано Г.Дэви в начале 19 в.) Лавуазье пишет: «Я высказываю здесь простое предположение и надеюсь, что читатель не смешает то, что я даю как фактическую и опытную истину, с тем, что еще только гипотетично. Большое значение для науки имела работа Лавуазье в составе комиссии по химической номенклатуре. В 1787 Лавуазье, совместно с рядом известных французских химиков, предложил новую рациональную химическую номенклатуру. В соответствие с ней, получили современные названия многие простые и сложные неорганические соединения. Названия элементов подбирались так, чтобы по возможности отразить их свойства: кислород, водород, углерод, азот (в переводе с греческого – «нежизненный»). Кислоты получили название от элементов или веществ, из которых они получались: серная кислота, соляная, азотная, угольная, фосфорная и т.д. Это значительно облегчило систематизацию веществ.
Весьма плодотворная и полная высочайших научных достижений жизнь Лавуазье была достаточно спокойной в бытовом плане. Как писал итальянский историк химии Микеле Джуа, «его жизнь до последних лет не представляет ничего, что могло бы привлечь особое внимание историка; но ее финал, перенесенный стоически, ставит Лавуазье в ряды мучеников, достойных восхищения».
Знаменитый «93-й год» стал гибельным не только для французской монархии. Лавуазье погубила принадлежность к «Компании откупов», куда он вступил в 1769. Это была организация из 40 крупных финансистов, которые вносили в казну все государственные косвенные налоги (на соль, табак и т.п.) за счет собственных средств, а взамен получали право «откупать» эти налоги, взимая их с населения. Понятно, что в накладе они при этом не оставались, собирая вдвое больше потраченного, не считая большого жалованья. Поэтому народ ненавидел и систему откупа, и самих откупщиков. К 1791, когда система откупов была ликвидирована, Лавуазье нажил на ней огромное состояние – более миллиона ливров. Правда, сам он значительную часть доходов от откупа тратил на научные опыты. Так, только на опыты по определению состава воды он потратил 50 тыс. ливров. Но все это не могло служить оправданием в глазах революционного Конвента. «Республика не нуждается в ученых», – заявил председатель трибунала Коффиналь.
В 1793–1794 якобинцы развернули жестокий террор против «врагов народа», к которым причисляли любого, заподозренного во враждебности революции, будь то роялисты или сами революционеры. По декрету от 24 ноября 1793 были арестованы и все бывшие откупщики. Лавуазье мог скрыться, но сам отдался в руки властей, уверенный, что на суде он сможет опровергнуть обвинения, а его научные заслуги и широкая известность будут способствовать его оправданию. К сожалению, почти никто, даже из его ближайших друзей-академиков, палец о палец не ударил, чтобы способствовать спасению великого ученого. А ведь среди них были видные революционеры – Луи Бернар Гитон де Морво, Антуан Франсуа Фуркруа, Клод Луи Бертолле. А физик П.С.Лаплас, математик Г.Монж , химик Ж.А.Ассенфрац были активными членами Якобинского клуба. Многие из них благополучно пережили годы террора, а при правлении Наполеона получили в награду за научные труды графские титулы и богатое жалованье.
Как утверждает биограф Лавуазье Э.Гримо (его книга была опубликована в Париже в 1888), жена Лавуазье говорила, что ее муж стал жертвой не столько революции, сколько ученых, которые не спасли его. Возможно, ими руководил страх за собственную жизнь, как это часто бывает в годы террора, когда от гнева диктатора не спасает самое высокое положение. Так, английский биограф Фуркруа У.А.Смитон в своей книге, изданной в Лондоне в 1962, приводит такой факт. Фуркруа в Комитете общественного спасения произнес речь в защиту Лавуазье, но председатель Комитета Робеспьер никак на нее не отреагировал. Когда же Фуркруа ушел, Робеспьер разразился по его адресу такими угрозами, что один из членов Комитета немедленно сообщил Фуркруа, что его жизни угрожает опасность.
Официальную петицию в защиту Лавуазье направили только математик Ж.Ш.Борда и минералог Р.Ж.Аюи. Она не возымела действия, и Лавуазье, вместе с другими откупщиками был приговорен к смерти. В формулировке приговора фигурировали самые нелепые обвинения, например, в том, что Лавуазье подмачивал табак и добавлял в него вредные для здоровья вещества. Лавуазье был гильотинирован 8 мая 1974 Смерть он встретил достойно и мужественно. Узнав об этом, знаменитый математик Ж.Л.Лагранж сказал не менее знаменитому математику и физику Ж.Л.Даламберу: «Понадобилось лишь одно мгновение, чтобы отрубить эту голову, но, может быть, и столетия будет мало, чтобы создать подобную ей». Через два года Лавуазье был посмертно реабилитирован.
Лавуазье сделал так много для науки, что его жизнь и деятельность стала предметом спекуляций. С одной стороны, французские ученые 19 в. безудержно восхваляли его: «Химия – французская наука: она создана бессмертным Лавуазье» (Ш.А.Вюрц); «Вся современная наука есть только развитие трудов Лавуазье» (Э.Гримо). С другой стороны, в некоторых странах, особенно в Германии, роль ученого пытались всячески принизить. А изобретатель паровой машины Джеймс Уатт еще при жизни Лавуазье называл его пренебрежительно «французским финансистом». Утверждали даже, что Лавуазье прославился потому, что присваивал себе выдающиеся достижения других ученых. Это мнение опровергается не только фактами, но и тем, как Лавуазье вел себя в последние дни своей жизни. «Очевидно, – пишет М.Джуа, – что подобный человек не мог пытаться присвоить себе научные заслуги других, во что хотят заставить поверить его хулители». Современные историки науки единодушны в мнении о том, что «работы Лавуазье произвели в химии, пожалуй, такую же революцию, как два с половиной века до того открытия Коперника в астрономии» (Вильгельм Штрубе).
Илья Леенсон
Антуан Лавуазье – по праву входит в число выдающихся мировых ученых , его вклад в развитие химии по – истине огромен. Антуан родился в Париже в 1743 году. К тому времени развитие химии значительно отставало от развития астрономии, физики и математике. Химики совершили к тому времени много открытий, но они были индивидуальны, не было единой , которая бы систематизировала имеющиеся знания.
Современники Лавуазье ошибочно утверждали, что вода и воздух – элементарные вещества, а ведь это не так. До конца не был изучен процесс горения, ученые думали, что горящие материалы содержат некое вещество - флогистон, которое позволяет им гореть, и при горении это вещество попадает в воздух. Такой была химия до Антуана. Современники Лавуазье, знаменитые ученые Блэк, Пристли, Кавендиш, смогли отдельно выделить несколько видов газа: азот, кислород, водород, углекислый газ. Не смотря на свои открытия, ученые не могли понять их значимость, и до конца разобраться в природе горения, ведь они верили, что предметы содержат флогистон.
Произвел настоящую революцию в химии. Он собрал все части одной головоломки воедино, и сделал правильные выводы. Ученый объявил, что теория с флогистоном абсолютно неверна. Более того, вещество которое именуют флогистон, просто напросто не существует. А горение является химическим процессом взаимодействия горючих веществ с кислородом. Более того, вода не является простым веществом, а представляет собой сочетание водорода и кислорода. Когда Лавуазье сформулировал свою теорию, и обосновал её, многие коллеги ученого отказались принимать его мысли во внимание, им казалось, что это абсурд. Вскоре ученый решил выпустить книгу.
Книга называлась «Начальный учебник химии», в нем были четко изложены все гипотезы, приведены примеры. У скептиков не осталось шансов спорить. Не соглашаться продолжали лишь самые твердолобые и убежденные в ином. Наш герой был первым химиком, который сумел чутко сформулировать принцип сохранения массы в химических реакциях. Реакция может перестроить элементы, разрушить их, но конечные продукты весят столько, сколько весили первоначальные компоненты реакции. Антуан сделал химию точной наукой, обеспечил её прогресс, доказав тогда, в 18 веке, то, что сегодня является основой, то что сегодня преподают детям в школе на уроках химии.
биографии Лавуазье есть несколько интересных моментов. В молодости он активно изучал право. У ученого были успехи в этой области, по окончанию учебы его звали в коллегию адвокатов, но он отказался. В итоге практикой он никогда не занимался. Ученый был членом Французской Академии наук, и активно принимал участие в ее жизни. Так же он был одним из 28-ми членов организации, которая занималась сбором налогов. После , все 28-мь участников организации были осуждены судом и приговорены к смертной казни. Прошение о помиловании отверг судья, работающий на этом процессе: - «Республики не нужны гении».
Антуан Лоран Лавуазье
Великий французский ученый Антуан Лоран Лавуазье является важнейшей фигурой в развитии химии. Ко времени его рождения в 1743 году в Париже химическая наука намного отставала от развития физики, математики и астрономии. Химиками было сделано много отдельных индивидуальных открытий, однако не существовало соответствующей теоретической основы, которая помогла бы собрать эти отдельные фрагменты информации воедино. В те времена ошибочно полагали, что воздух и вода были элементарными веществами. Более того, существовало полное непонимание природы горения. Принято было считать, что все горючие материалы содержат гипотетическое вещество «флогистон» и что в процессе горения все воспламеняющиеся вещества выпускают флогистон в воздух.
За период с 1754 по 1774 год талантливые химики, такие как Джозеф Блэк, Джозеф Пристли, Генри Кавендиш и другие, выделили такие важные газы, как кислород, водород, азот и углекислый газ. Однако поскольку эти люди придерживались теории о существовании флогистона, они не были в состоянии понять природу и значение веществ, которые они открыли. Например, кислород был «дефлогистонным» воздухом, т. е. воздухом, из которого был удален весь флогистон. (Было известно, что лучина лучше горит в кислороде, чем на открытом воздухе, поэтому считали, что это происходит потому, что «дефлогистонный» воздух мог лучше абсорбировать флогистон из горящего дерева.) Совершенно очевидно, что реальный прогресс в химии был невозможен без правильного осмысления ее основ. Именно Лавуазье правильно соединяя вместе все части головоломки и создал условия, при которых развитие химической теории стало происходить в правильном направлении. Прежде всего Лавуазье объявил, что теория, в основе которой лежит флогистон, совершенно неверна; вообще не существует такой субстанции, как флогистон. Процесс горения происходит в результате химического взаимодействия горючих веществ с кислородом. Во-вторых, вода вовсе не является простым веществом, а представляет собой сочетание кислорода и водорода. Воздух также не является простой субстанцией, он представляет собой сочетание, главным образом, двух газов - кислорода и азота. Все эти утверждения представляются сегодня вполне очевидными. Однако они вовсе не казались очевидными предшественникам Лавуазье и его современникам.
Даже когда Лавуазье сформулировал свою теорию и представил ее доказательства, многие ведущие химики отказались принять его соображения. Однако превосходный учебник Лавуазье «Начальный учебник химии» (1789) так четко изложил его гипотезы, настолько убедительно представил доказательства в их пользу, что молодое поколение химиков быстро в них уверилось. Доказав, что вода и воздух не являются химическими элементами, Лавуазье включил в свою книгу список веществ, которые он считал элементарными. Несмотря на то, что в его книге было несколько ошибок, современный список химических элементов является расширенной версией таблицы Лавуазье. Лавуазье уже разработал (в содружестве с Бертолле, Фуркруа и Гитоном де Морво) первую систему химической номенклатуры. В системе Лавуазье (которая составляет основу современной системы) входящие в нее химические вещества систематизировались по их названию. Принятие первой единообразной системы номенклатуры позволило химикам во всем мире лучше информировать друг друга о произведенных ими открытиях. Лавуазье был первым, кто четко изложил принцйп сохранения массы в химических реакциях: химическая реакция может перестроить элементы, представленные в первоначальных веществах, но независимо от того, какова была степень разрушения, конечные продукты весят столько же, сколько и первоначальные компоненты.
Настойчивость, с которой Лавуазье подчеркивал важность взвешивания химикатов, участвующих в реакции, способствовала превращению химии в точную науку и проторила дорогу для многих других достижений, обеспечивших дальнейший прогресс химической науки. Лавуазье сделал некоторый вклад в развитие геологии, а в области физиологии его вклад был значительным. Путем тщательных экспериментов (работая в содружестве с Лапласом) он сумел доказать, что физиологический процесс дыхания эквивалентен медленному горению. Иными словами, человеческие существа и животные получают энергию в результате медленного внутреннего горения органического материала; они дышат, получая кислород из воздуха. Одно только это открытие, которое, очевидно, можно сравнить по значению с открытием Арвеем циркуляции крови, позволяет Лавуазье с успехом занять почетное место в нашем списке.
И все же главная заслуга Лавуазье состоит в том, что он заложил основы химической теории и тем самым направил развитие химической науки на правильный путь. Его принято называть «отцом современной химии», и он по праву заслужил этот титул. Как и некоторые из включенных в наш список персонажей, Лавуазье в молодости изучал право. Хотя Лавуазье получил степень по этой дисциплине и был приглашен во Французскую коллегию адвокатов, он никогда не занимался юридической практикой. Однако он мною внимания уделял административной работе и общественной деятельности. Он активно участвовал в работе Французской королевской академии наук. Он так же был членом Регtе Сепегаlе - организации, занимающейся сбором налогов.
В результате этого после Французской революции 1789 года революционное правительство относилось к нему с недоверием. В конце концов он был арестован вместе с другими двадцать семью членами Регtе Сепегаlе. Революционное правосудие было, быть может, не слишком справедливым, но, во всяком случае, очень скорым. В один день (8 мая 1794 года) все двадцать восемь человек были допрошены, приговорены к смерти и гильотинированы.
Лавуазье пережила его жена, выдающаяся женщина, которая помогала ему в его исследованиях. Во время судебного процесса была подана апелляция, в которой были перечислены его многочисленные заслуги перед страной и наукой. Судья отверг просьбу о помиловании короткой фразой: «Республике не нужны гении». Гораздо ближе к правде было высказывание великого математика Лагранжа: «Понадобился лишь миг, чтобы отсечь эту голову, а чтобы создать такую, не хватит и сотни лет».
