آیا الماس می سوزد؟ ده مورد از عجیب ترین آزمایش های تاریخ علم در سال های جوانی

یک روز پاییزی در سال 1772، پاریسی‌هایی که در نزدیکی موزه لوور، در باغ اینفانتا، در امتداد خاکریز سن، قدم می‌زدند، می‌توانستند ساختار عجیبی شبیه یک گاری تخت را به شکل یک سکوی چوبی روی شش چرخ ببینند. پنجره های بزرگی داشت. دو بزرگ‌ترین عدسی‌ها که شعاع هشت فوت داشتند، به هم چسبیده بودند و ذره‌بینی را تشکیل می‌دادند که اشعه‌های خورشید را جمع‌آوری می‌کرد و آنها را به عدسی دوم کوچک‌تر و سپس به سطح میز هدایت می‌کرد. دانشمندان با کلاه گیس و عینک سیاه که در این آزمایش شرکت داشتند، روی سکو ایستادند و دستیارانشان مانند ملوانان روی عرشه به اطراف می چرخیدند و این ساختار پیچیده را با خورشید تنظیم می کردند و به طور مداوم چراغ را در آسمان شناور نگه می داشتند.

Antoine Laurent Lavoisier از جمله افرادی بود که از این تسهیلات استفاده کرد - "شتاب دهنده ذرات اولیه" قرن 18. سپس به این موضوع علاقه مند شد که وقتی الماس سوزانده می شود چه اتفاقی می افتد.

مدت‌هاست که می‌دانستند الماس‌ها می‌سوزند، و جواهرسازان محلی از آکادمی علوم فرانسه خواستند تا در صورت وجود خطر، بررسی کند. خود لاووازیه به پرسشی متفاوت علاقه مند بود: جوهر شیمیایی احتراق. تمام زیبایی "شیشه آتش" این بود که با متمرکز کردن اشعه های خورشید در نقطه ای از داخل ظرف، هر چیزی را که می شد در آن نقطه قرار داد گرم می کرد. دود از ظرف را می توان از طریق یک لوله به یک ظرف آب هدایت کرد، ذرات موجود در آن رسوب کردند، سپس آب تبخیر شد و باقیمانده آن تجزیه و تحلیل شد.

متأسفانه، آزمایش شکست خورد: شیشه دائماً از گرمای شدید می ترکد. با این حال، لاووازیه ناامید نشد - او ایده های دیگری داشت. او برنامه ای را برای مطالعه «هوای موجود در ماده» و چگونگی ارتباط آن، این هوا، با فرآیندهای احتراق به آکادمی علوم پیشنهاد کرد.

نیوتن موفق شد توسعه فیزیک را در مسیر درست هدایت کند ، اما در شیمی در آن روزها اوضاع بسیار بد بود - او هنوز زندانی کیمیاگری بود. نیوتن می‌نویسد: «حنای حل‌شده در یک روح نمک‌زدایی، محلولی بی‌رنگ می‌دهد». اما اگر آن را در روغن ویتریول خوب بریزید و آن را تکان دهید تا حل شود، مخلوط ابتدا زرد و سپس قرمز تیره می شود. در صفحات این "کتاب آشپزی" چیزی در مورد اندازه گیری ها یا کمیت ها ذکر نشده است. وی خاطرنشان کرد: اگر روح نمک در ادرار تازه قرار داده شود، هر دو محلول به راحتی و آرام با هم مخلوط می شوند، اما اگر همان محلول روی ادرار تبخیر شده ریخته شود، صدای خش خش و جوشیدن به دنبال خواهد آمد و نمک های فرار و اسیدی منعقد می شوند. یک سوم بعد از مدتی ماده ای شبیه آمونیاک در طبیعت. و اگر جوشانده بنفشه با حل شدن در مقدار کمی ادرار تازه رقیق شود، چند قطره ادرار تخمیر شده رنگ سبز روشن به دست می آورد.

بسیار دور از علم مدرن. در کیمیاگری، حتی در نوشته های خود نیوتن، بسیار شبیه جادو است. او در یکی از یادداشت های روزانه خود چند پاراگراف از کتاب کیمیاگر جورج استارکی که خود را فیلالتس می نامید بازنویسی کرد.

متن آغاز می شود: «در [زحل] روحی جاودانه پنهان است». سرب معمولاً به عنوان زحل شناخته می شد، زیرا هر عنصر با یک سیاره مرتبط بود. اما در این مورد منظور از فلز نقره ای معروف به آنتیموان بود. "روح جاودانه" گازی است که سنگ معدن زمانی که به شدت گرم شود از خود متصاعد می شود. مریخ با پیوندهای عشقی به زحل گره خورده است (این بدان معنی است که آهن به آنتیموان اضافه شده است) که به خودی خود نیروی عظیمی را می بلعد که روح آن بدن زحل را تقسیم می کند و از هر دو با هم آب درخشان شگفت انگیزی جاری می شود که خورشید در آن غروب می کند. ، نور خود را آزاد می کند. خورشید طلا است که در این مورد در جیوه غوطه ور می شود که اغلب به آن ملغمه می گویند. "زهره، درخشان ترین ستاره، در آغوش [مریخ] است." زهره مس نام داشت که در این مرحله به مخلوط اضافه می شود. این دستور متالورژی به احتمال زیاد توصیفی از مراحل اولیه به دست آوردن "سنگ فیلسوف" است، که همه کیمیاگران آرزوی آن را داشتند، زیرا اعتقاد بر این بود که با کمک آن می توان عناصر پایه را به طلا تبدیل کرد.

لاووازیه و معاصرانش توانستند از این افسون های عرفانی فراتر بروند، اما شیمیدانان حتی در آن زمان هنوز به ایده های کیمیاگری معتقد بودند که رفتار مواد توسط سه اصل تعیین می شود: جیوه (که مایع می شود)، نمک (که غلیظ می شود) و گوگرد (که باعث می شود. ماده قابل احتراق). "روح گوگردی" که به آن terra pingua (زمین "چرب" یا "روغنی") نیز می گویند، ذهن بسیاری را به خود مشغول کرده است. در آغاز قرن هجدهم، شیمیدان آلمانی گئورگ ارنست استال شروع به نامیدن آن phlogiston (از یونانی phlog - اشاره به آتش) کرد.

اعتقاد بر این بود که اشیاء می سوزند زیرا حاوی مقدار زیادی فلوژیستون هستند. از آنجایی که اجسام توسط آتش سوخته می شوند، این ماده قابل احتراق را در هوا آزاد می کنند. اگر تکه‌ای چوب را آتش بزنید، دیگر نمی‌سوزد و تنها یک توده خاکستر باقی می‌ماند، تنها زمانی که تمام فلوژیستون خود را مصرف کند. بنابراین، اعتقاد بر این بود که درخت از خاکستر و فلوژیستون تشکیل شده است. به طور مشابه، پس از کلسینه کردن، i. با حرارت دادن قوی، فلز به صورت ماده ای سفید و شکننده باقی می ماند که به عنوان فلس شناخته می شود. بنابراین، فلز از فلوژیستون و مقیاس تشکیل شده است. فرآیند زنگ زدگی یک احتراق آهسته است، مانند تنفس، یعنی. واکنش هایی که هنگام رها شدن فلوژیستون در هوا رخ می دهد.

روند معکوس نیز در نظر گرفته شد. اعتقاد بر این بود که این تفاله شبیه سنگ معدنی است که از زمین استخراج می شود، پس از آن با حرارت دادن در کنار زغال چوب، تصفیه می شود، تحت احیا قرار می گیرد. زغال چوب فلوژیستون را منتشر کرد که با این تفاله ترکیب شد تا فلز براق را احیا کند.

فی نفسه استفاده از یک ماده فرضی که قابل اندازه گیری نیست، اما می توان آن را فرض کرد، هیچ اشکالی ندارد. در زمان ما، کیهان شناسان همچنین با مفهوم "ماده تاریک" عمل می کنند، که باید وجود داشته باشد تا کهکشان ها در حین چرخش تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز به قطعات پراکنده نشوند و "انرژی تاریک" ضد گرانشی پشت انبساط کیهان است. .

با کمک فلوژیستون، دانشمندان توانستند به طور منطقی احتراق، کلسیناسیون، کاهش و حتی تنفس را توضیح دهند. شیمی ناگهان معنی پیدا کرد.

با این وجود، این همه مشکلات را حل نکرد: ترازو باقی مانده پس از تکلیس بیشتر از فلز اصلی وزن داشت. چگونه ممکن است که پس از آزاد شدن فلوژیستون از ماده، سنگین تر شود؟ مانند «انرژی تاریک» یک ربع هزاره بعد، فلوژیستون، به قول فیلسوف فرانسوی کندورسه، «توسط نیروهای مخالف جهت گرانش به حرکت در آمد». برای اینکه این ایده شاعرانه تر شود، یک شیمیدان گفت که فلوژیستون "به مولکول های زمین بال می دهد."

لاووازیه مانند دانشمندان آن زمان مطمئن بود که فلوژیستون یکی از اجزای اصلی ماده است. اما با شروع آزمایشات با الماس، او شروع به فکر کردن کرد: آیا چیزی می تواند کمتر از صفر وزن داشته باشد؟

مادرش زمانی که او هنوز پسر بود درگذشت و ارثی برای او باقی گذاشت که برای ورود به یک شرکت پرسود به نام مزرعه اصلی کافی بود. دولت فرانسه برای جمع آوری مالیات با این کنسرسیوم از افراد خصوصی قراردادی منعقد کرد که کشاورزان مالیاتی مانند لاووازیه سهم مشخصی از آن داشتند. این فعالیت دائماً او را از تحقیق منحرف می کرد، اما درآمدی به او داد که به او اجازه داد پس از مدتی صاحب یکی از بهترین آزمایشگاه های اروپا شود. یکی از اولین آزمایش‌ها در سال 1769، آزمایشی بود که با آن لاووازیه تصمیم گرفت ایده کنونی آن زمان مبنی بر تبدیل آب به زمین را آزمایش کند.

شواهد به اندازه کافی قانع کننده بودند: تبخیر آب در ماهیتابه، باقی مانده جامد باقی می ماند. اما Lavoisier تصمیم گرفت تا با استفاده از یک ظرف تقطیر معروف به "پلیکان" به انتهای آن برسد. این ظرف با داشتن یک محفظه گرد بزرگ در پایه و یک محفظه کوچک فوقانی، مجهز به دو لوله خم شده (کمی شبیه منقار پلیکان) بود که از طریق آن بخار دوباره به پایین برگشت. برای کیمیاگران، پلیکان نماد خون قربانی مسیح بود، بنابراین اعتقاد بر این بود که رگ "پلیکان" قدرت دگرگونی دارد. علاوه بر این، آبی که در پلیکان می‌جوشید، به طور مداوم تبخیر و متراکم می‌شود، به طوری که هیچ ماده‌ای - جامد، مایع یا گاز - نمی‌تواند از سیستم خارج شود.

با تقطیر آب خالص به مدت صد روز، لاووازیه متوجه شد که این رسوب واقعاً وجود دارد. اما او حدس زد که از کجا می آید. وقتی پلیکان خالی را وزن کرد، متوجه شد که کشتی سبکتر شده است. پس از خشک کردن و وزن کردن رسوب، لاووازیه دید که وزن رسوب کاملاً با کاهش وزن ظرف مطابقت دارد و این واقعیت او را به این ایده سوق داد که شیشه ظرف منبع رسوب است.

دو سال بعد، در سال 1771، لاووازیه بیست و هشت ساله بود. در همان سال ازدواج کرد. منتخب او ماری آن پیرت پولزه، دختر سیزده ساله کشاورز دیگری بود. (این دختر نسبتاً زیبا در آن زمان نامزد شده بود و نامزد احتمالی دوم او پنجاه ساله بود.) ماریا آنا به قدری از مطالعات علمی شوهرش خوشش آمد که به سرعت در شیمی تسلط یافت و به هر طریقی که می توانست کمک کرد: یادداشت برداری می کرد، ادبیات علمی انگلیسی را ترجمه می کرد. به زبان فرانسه و پیچیده ترین نقشه ها را برای آزمایشی به قدری زیبا انجام داد که مانند سنگ فلسفی، قرار بود کیمیاگری را به شیمی تبدیل کند.

شیمیدانان نسل لاووازیه از قبل می دانستند که به قول جوزف پریستلی انگلیسی، «چند نوع هوا وجود دارد». هوای مفیتیک ("فوتید" یا "کهنه") باعث خاموش شدن شعله می شود و موش در آن از خفگی می میرد. چنین هوایی آب آهک (هیدروکسید کلسیم) را کدر می کند و رسوب سفید رنگی (کربنات کلسیم) تشکیل می دهد. با این حال، گیاهان در این هوا احساس خوبی داشتند و پس از مدتی دوباره آن را تنفس کردند.

یک گاز خفه کننده دیگر زمانی تشکیل شد که شمع برای مدتی در یک ظرف بسته می سوخت. این گاز آب آهک را رسوب نکرد و از آنجایی که کاملاً آشکارا با فرآیند احتراق مرتبط بود، به عنوان هوای فلوژیستیک یا نیتروژن (از یونانی "بی جان") شناخته شد. اسرارآمیزترین گاز فراری بود که هنگام حل شدن براده های آهن در اسید سولفوریک رقیق آزاد شد. آنقدر قابل احتراق بود که به آن «هوای قابل احتراق» می گفتند. اگر بادکنکی را با این هوا باد کنید، از سطح زمین بلند می شود.

این سوال مطرح شد که آیا انواع جدید هوا عناصر شیمیایی هستند یا، همانطور که پریستلی پیشنهاد کرد، تغییراتی در هوای "معمولی" که با افزودن یا استخراج فلوژیستون به دست می آید؟

لاووازیه با دشواری در مهار شک و تردید، برخی از آزمایشات همکارانش را تکرار کرد. وی تأیید کرد که احتراق فسفر برای تولید اسید فسفریک یا احتراق گوگرد برای تولید اسید سولفوریک منجر به موادی می شود که وزن آنها بیشتر از وزن مواد مورد استفاده است. مانند بازپخت فلزات. اما چرا این تغییر رخ می دهد؟ به نظرش رسید که جواب این سوال را پیدا کرده است. او با استفاده از یک ذره بین برای گرم کردن قلع، محصور در یک ظرف شیشه ای مهر و موم شده، دریافت که قبل و بعد از آزمایش، وزن کل نصب یکسان بود. به آرامی ظرف را باز کرد، صدای هجوم هوا را با صدایی شنید که پس از آن وزن دوباره افزایش یافت. شاید اشیا نه به این دلیل که فلوژیستون ساطع می کنند بلکه به این دلیل که مقداری از هوا را جذب می کنند بسوزند؟

اگر چنین است، پس بازیابی، یعنی. ذوب سنگ معدن به فلز خالص منجر به آزاد شدن هوا می شود. او مقدار معینی از فلس سرب را که به آن «لیتراژ» می گویند، اندازه گرفت و آن را روی یک سکوی کوچک در ظرفی از آب در کنار تکه ای زغال چوب قرار داد. پس از پوشاندن همه اینها با یک زنگ شیشه ای، شروع به گرم کردن ترازو با ذره بین کرد. از آب جابجا شده، او می توانست در مورد انتشار گاز حدس بزند. با جمع آوری دقیق گاز آزاد شده متوجه شد که شعله از این گاز خارج می شود و آب آهک رسوب می کند. به نظر می رسد هوای "کهنه" محصول بازسازی بوده است، اما آیا این فقط همین بود؟

معلوم شد که پاسخ در ماده ای قرمز رنگ به نام مرکوریوس کالسیناتوس یا فلس جیوه است که توسط داروسازان پاریسی به عنوان درمان سیفلیس به قیمت 18 لیور یا بیشتر در هر اونس فروخته می شد. 1000 دلار اگر به قیمت های امروزی تبدیل شود. هر آزمایشی با این ماده کمتر از آزمایش های سوزاندن الماس نبود. مانند هر مقیاس دیگر، می توان آن را با کلسینه کردن فلز خالص در شعله قوی به دست آورد. با این حال، با گرم شدن بیشتر، ماده حاصل دوباره به جیوه تبدیل شد. به عبارت دیگر، مرکوریوس کلسیناتوس حتی بدون استفاده از زغال چوب نیز قابل بازسازی است. اما منبع فلوژیستون چه بود؟ در سال 1774، لاووازیه و چند تن از همکارانش در آکادمی علوم فرانسه تأیید کردند که ترازو جیوه را می‌توان «بدون مواد اضافی» با کاهش حدود یک دوازدهم وزن کاهش داد.

پریستلی نیز با این ماده آزمایش کرد و آن را با ذره بین حرارت داد و گازهای آزاد شده را جمع آوری کرد. او بعداً نوشت: "آنچه مرا چنان تحت تأثیر قرار داد که حتی کلمات کافی برای بیان احساساتی که بر من غلبه کردند وجود ندارد" این است که شمع در این هوا با شعله نسبتاً قوی سوخت ... من نتوانستم توضیحی برای آن پیدا کنم. این پدیده." وقتی متوجه شد موش آزمایشگاهی در گاز جادویی احساس خوبی دارد، تصمیم گرفت خودش آن را تنفس کند. «به نظرم رسید که بعد از مدتی سبکی و آزادی خارق‌العاده‌ای را در سینه‌ام احساس کردم. چه کسی حدس می زد که این هوای پاک در نهایت به یک کالای لوکس مد روز تبدیل شود. در این میان، تنها دو موش و خود من لذت استنشاق آن را داشته ایم.

پریستلی تصمیم گرفت گازی را که در آن به خوبی نفس می‌کشد و به راحتی می‌سوزد، «دفلژیستیک» نامیده شود. هوا در خالص ترین شکل خود او در چنین استدلالی تنها نبود. در سوئد، یک داروساز به نام کارل ویلهلم شیله نیز خواص "هوای آتش" را مطالعه کرد.

در این زمان، لاووازیه گاز آزاد شده در طی احیای مرکوریوس کلسیناتوس را "بسیار مفید برای تنفس" یا هوای "زنده" می نامید. او مانند پریستلی معتقد بود که این گاز در شکل اولیه خود هوا است. اما در اینجا، لاووازیه با مشکل مواجه شد. هنگامی که او سعی کرد مقیاس جیوه را با استفاده از زغال چوب بازیابی کند، یعنی. به روش قدیمی و اثبات شده، همان گازی که در هنگام بازسازی لیتارژ آزاد شد - شعله شمع را خاموش کرد و آب آهک را رسوب داد. چرا وقتی که مقیاس جیوه بدون زغال چوب کاهش یافت، هوای «زنده» آزاد شد، اما وقتی از زغال چوب استفاده شد، هوای «کهنه» خفه کننده ظاهر شد؟

فقط یک راه برای پاک کردن همه چیز وجود داشت. لاووازیه ظرفی به نام فلاسک را از قفسه برداشت. قسمت پایین آن گرد بود و گردن بلند آن توسط لاووازیه گرم و خم می شد به طوری که ابتدا به سمت پایین و سپس دوباره به سمت بالا خم می شد.

اگر در آزمایش او در سال 1769 کشتی شبیه پلیکان بود، آنگاه کشتی فعلی شبیه فلامینگو بود. Lavoisier چهار اونس جیوه خالص را در محفظه پایینی گرد ظرف (که در شکل A برچسب گذاری شده است) ریخت. ظرف را روی کوره قرار دادند به طوری که گردن آن در یک ظرف باز و همچنین پر از جیوه بود و سپس در یک زنگ شیشه ای بلند شد. این بخش از تنظیمات برای تعیین میزان هوای مصرفی در طول آزمایش استفاده شد. با علامت گذاری سطح (LL) با یک نوار کاغذی، اجاق را روشن کرد و جیوه را در محفظه A تقریباً به جوش آورد.

می توان حدس زد که در روز اول اتفاق خاصی نیفتاد. مقدار کمی جیوه تبخیر شد و روی دیواره فلاسک تخت نشست. توپ های به دست آمده آنقدر سنگین بودند که دوباره به پایین سرازیر شوند. اما در روز دوم، نقاط قرمز شروع به تشکیل در سطح جیوه - مقیاس. در طی چند روز بعد، پوسته قرمز در اندازه افزایش یافت تا اینکه به حداکثر خود رسید. در روز دوازدهم، لاووازیه آزمایش را متوقف کرد و چند اندازه گیری کرد.

در آن زمان، جیوه موجود در زنگ شیشه ای با مقدار هوایی که برای تشکیل رسوب استفاده می شد از سطح اولیه فراتر رفت. با در نظر گرفتن تغییرات دما و فشار در آزمایشگاه، لاووازیه محاسبه کرد که مقدار هوا حدود یک ششم حجم اولیه خود کاهش یافته است. از 820 تا 700 سانتی متر مکعب. علاوه بر این، ماهیت گاز تغییر کرده است. وقتی یک موش را داخل ظرف حاوی هوای باقیمانده قرار دادند، بلافاصله شروع به خفگی کرد و «شمع قرار گرفته در این هوا بلافاصله خاموش شد، گویی در آب گذاشته شده است». اما از آنجایی که گاز باعث ته نشین شدن در آب آهک نمی شد، بیشتر به نیتروژن نسبت داده می شد تا "هوای کهنه".

اما جیوه در هنگام احتراق چه چیزی از هوا دریافت کرد؟ پس از برداشتن پوشش قرمز رنگی که روی فلز ایجاد شده بود، لاووازیه شروع به گرم کردن آن در یک قیچی کرد تا اینکه دوباره به جیوه تبدیل شد و از 100 تا 150 سانتی‌متر مکعب گاز آزاد کرد - تقریباً همان مقدار جیوه جذب شده در طول کلسینه کردن. شمع وارد شده به این گاز "به زیبایی می سوخت" و زغال ذغال دود نمی کرد، اما "با چنان نور درخشانی می درخشید که چشم ها به سختی می توانستند آن را تحمل کنند."

نقطه عطفی بود. در حال سوختن، جیوه هوای "زنده" جو را جذب کرد و نیتروژن را ترک کرد. بازیابی جیوه دوباره منجر به انتشار هوای "زنده" شد. بنابراین لاووازیه موفق شد دو جزء اصلی هوای جو را از هم جدا کند.

برای اطمینان، او هشت قسمت از هوای "زنده" و چهل و دو قسمت نیتروژن را با هم مخلوط کرد و نشان داد که گاز حاصل تمام ویژگی های هوای معمولی را دارد. تجزیه و تحلیل و سنتز: "این قانع کننده ترین شواهد موجود در شیمی است: همانطور که تجزیه می شود، هوا دوباره ترکیب می شود."

در سال 1777، لاووازیه نتایج تحقیقات خود را به اعضای آکادمی علوم گزارش داد. معلوم شد که Phlogiston ساختگی است. احتراق و تکلیس زمانی اتفاق افتاد که این ماده هوای «زنده» را جذب کرد که او آن را اکسیژن به دلیل نقش آن در تشکیل اسیدها نامید. (اکسی در یونانی به معنی «تیز» است.) جذب اکسیژن از هوا تنها نیتروژن غیر قابل تنفس در هوا باقی می گذارد.

در مورد گازی که هوای «کهنه» نامیده می شد، زمانی که اکسیژن آزاد شده در حین احیا با چیزی در زغال چوب ترکیب شد و چیزی که امروز آن را دی اکسید کربن می نامیم به دست آمد.

سال به سال، همکاران لاووازیه، به‌ویژه پریستلی، غر می‌زدند که او ظاهراً در آزمایش‌هایی که آنها نیز انجام می‌دادند، برتری را به خود اختصاص داده است. پریستلی یک بار در خانه زوج لاووازیه شام ​​خورد و در مورد هوای محروم از فلوژیستون خود به آنها گفت و داروساز سوئدی شل، لاووازیه را فرستاد. نامه ای که تجربه شما را شرح می دهد. اما با همه اینها، آنها همچنان فکر می کردند که اکسیژن هوای خالی از فلوژیستون است.

در نمایشنامه اکسیژن که در سال 2001 نمایش داده شد، دو شیمیدان به نام های کارل گراسی و رولد هافمن طرحی را طرح کردند که در آن پادشاه سوئد این سه دانشمند را به استکهلم دعوت کرد تا تصمیم بگیرد کدام یک از آنها را کاشف اکسیژن دانست. Scheele اولین کسی بود که گاز را جدا کرد و پریستلی اولین کسی بود که مقاله ای را منتشر کرد که از وجود آن صحبت می کرد، اما فقط لاووازیه فهمید که آنها چه چیزی را کشف کرده بودند.

او بسیار عمیق تر نگاه کرد و قانون بقای جرم را فرموله کرد. در نتیجه یک واکنش شیمیایی، این ماده - در این مورد، سوزاندن جیوه و هوا - تغییر شکل می دهد. اما توده ایجاد نمی شود و از بین نمی رود. چه تعداد ماده وارد واکنش می شود، همان مقدار باید در خروجی به دست آید. همانطور که یک مامور مالیات می گوید، به هر حال باید تعادل جمع شود.

در سال 1794، در جریان ترور انقلابی، پدر لاووازیه و ماری آن به همراه سایر کشاورزان مالیاتی به عنوان «دشمنان مردم» شناخته شدند. آنها را با گاری به میدان انقلاب آوردند، جایی که قبلاً یک سکوی چوبی ساخته شده بود که ظاهر آن، حتی در جزئیات، شبیه سکویی بود که لاووازیه الماس را روی آن می سوزاند. فقط به جای لنزهای عظیم، دستاورد دیگری از فناوری فرانسوی وجود داشت - گیوتین.

اخیراً پیامی در اینترنت منتشر شده است که حین اعدام، لاووازیه موفق شد آخرین آزمایش خود را انجام دهد. واقعیت این است که در فرانسه آنها شروع به استفاده از گیوتین کردند، زیرا آنها آن را انسانی ترین شکل اعدام می دانستند - مرگ آنی و بدون درد را به ارمغان می آورد. و حالا لاووازیه این فرصت را داشت که بفهمد آیا اینطور است یا خیر. لحظه ای که تیغه گیوتین گردنش را لمس کرد، چشمانش را پلک زد و تا جایی که می توانست این کار را انجام داد. یک دستیار در میان جمعیت بود که باید شمارش می کرد که چند بار موفق به پلک زدن شده است. ممکن است این داستان یک داستان تخیلی باشد، اما کاملاً مطابق با روحیه لاووازیه.

این کلمات در نمایشنامه توسط ماری آن لاووازیه بیان می شود.

کربن (انگلیسی کربن، کربن فرانسوی، آلمانی Kohlenstoff) به شکل زغال سنگ، دوده و دوده از زمان های بسیار قدیم برای بشر شناخته شده است. حدود 100 هزار سال پیش، زمانی که اجداد ما بر آتش مسلط شدند، هر روز با زغال سنگ و دوده سروکار داشتند. احتمالاً افراد بسیار اولیه با تغییرات آلوتروپیک کربن - الماس و گرافیت و همچنین با زغال سنگ فسیلی آشنا شدند. جای تعجب نیست که احتراق مواد کربنی یکی از اولین فرآیندهای شیمیایی بود که انسان را مورد توجه قرار داد. از آنجایی که ماده سوزان ناپدید شد و توسط آتش سوزی شد، احتراق به عنوان فرآیند تجزیه ماده در نظر گرفته شد و بنابراین زغال سنگ (یا کربن) عنصر در نظر گرفته نمی شد. عنصر آتش بود، پدیده ای که با احتراق همراه است. در آموزه های عناصر دوران باستان، آتش معمولاً به عنوان یکی از عناصر ظاهر می شود. در اواخر قرن هفدهم - هجدهم. تئوری فلوژیستون که توسط بچر و استال ارائه شد مطرح شد. این نظریه وجود یک ماده اولیه خاص - یک مایع بی وزن - فلوژیستون را در هر جسم قابل احتراق تشخیص داد که در طی احتراق تبخیر می شود. از آنجایی که هنگام سوزاندن مقدار زیادی زغال سنگ فقط مقدار کمی خاکستر باقی می ماند، فلوژیستیک معتقد بود که زغال سنگ تقریباً فلوژیستون خالص است. این توضیحی بود، به ویژه، برای اثر "فلوژیستیک" زغال سنگ، توانایی آن در بازیابی فلزات از "آهک" و سنگ معدن. فلوژستیک بعدی، رئومور، برگمان و دیگران، قبلاً شروع به درک این موضوع کرده اند که زغال سنگ یک ماده اولیه است. با این حال، برای اولین بار "زغال سنگ خالص" به عنوان چنین شناخته شده توسط Lavoisier، که فرآیند سوزاندن زغال سنگ و سایر مواد در هوا و اکسیژن را مطالعه کرد. در کتاب Guiton de Morveau، Lavoisier، Berthollet و Fourcroix "روش نامگذاری شیمیایی" (1787)، نام "کربن" (کربن) به جای فرانسوی "زغال سنگ خالص" (charbone pur) آمده است. با همین نام، کربن در «جدول اجسام ساده» در «کتاب درسی ابتدایی شیمی» لاووازیه آمده است. در سال 1791، تنانت شیمیدان انگلیسی اولین کسی بود که کربن رایگان به دست آورد. او بخار فسفر را روی گچ کلسینه شده عبور داد و در نتیجه کلسیم فسفات و کربن تشکیل شد. این حقیقت که الماس در اثر حرارت قوی بدون باقی مانده می سوزد، مدت هاست که شناخته شده است. در سال 1751، پادشاه فرانسه فرانسیس اول موافقت کرد که یک الماس و یک یاقوت را برای آزمایش های سوزاندن بدهد، پس از آن این آزمایش ها حتی مد شد. معلوم شد که فقط الماس می سوزد و یاقوت (اکسید آلومینیوم با ترکیبی از کروم) در برابر حرارت طولانی مدت در کانون لنز آتش زا بدون آسیب مقاومت می کند. لاووازیه آزمایش جدیدی در سوزاندن الماس با یک ماشین آتش زا بزرگ راه اندازی کرد و به این نتیجه رسید که الماس کربن کریستالی است. دومین آلوتروپ کربن - گرافیت در دوره کیمیاگری به عنوان درخشش سرب اصلاح شده در نظر گرفته می شد و پلمباگو نام داشت. تنها در سال 1740 پوت متوجه عدم وجود هرگونه ناخالصی سرب در گرافیت شد. Scheele گرافیت را مطالعه کرد (1779) و به عنوان یک فلوژیست، آن را یک جسم گوگردی از نوع خاص، یک زغال سنگ معدنی خاص حاوی "اسید هوا" متصل (CO 2) و مقدار زیادی فلوژیستون در نظر گرفت.

بیست سال بعد Guiton de Morveau با حرارت دادن ملایم الماس را به گرافیت و سپس به اسید کربنیک تبدیل کرد.

نام بین المللی Carboneum از لات گرفته شده است. کربن (زغال سنگ). این کلمه ریشه بسیار باستانی دارد. با کرمار مقایسه می شود - برای سوزاندن. ریشه حماسه، کال، گار روسی، گال، هدف، سانسکریت sta به معنی جوشاندن، پختن است. کلمه "carbo" با نام کربن در سایر زبان های اروپایی (کربن، شاربون و غیره) همراه است. Kohlenstoff آلمانی از Kohle - زغال سنگ (به آلمانی قدیم kolo، سوئدی kylla - برای گرم کردن) می آید. اوگوراتی قدیمی روسی یا ugarati (سوزاندن، سوختن) ریشه گار یا کوهها را دارد که امکان انتقال به یک هدف وجود دارد. زغال سنگ در روسی قدیم یوگل یا زغال سنگ با همان منشاء. کلمه الماس (Diamante) از یونانی باستان - غیر قابل تخریب، سرسخت، سخت و گرافیت از یونانی - می نویسم.

در آغاز قرن نوزدهم. کلمه قدیمی زغال سنگ در ادبیات شیمی روسیه گاهی با کلمه "زغال سنگ" جایگزین می شد (Sherer, 1807; Severgin, 1815). از سال 1824 Solovyov نام کربن را معرفی کرد.

یک روز پاییزی در سال 1772، پاریسی‌هایی که در نزدیکی موزه لوور، در باغ اینفانتا، در امتداد خاکریز سن، قدم می‌زدند، می‌توانستند ساختار عجیبی شبیه یک گاری تخت را به شکل یک سکوی چوبی روی شش چرخ ببینند. پنجره های بزرگی داشت. دو بزرگ‌ترین عدسی‌ها که شعاع هشت فوت داشتند، به هم چسبیده بودند و ذره‌بینی را تشکیل می‌دادند که اشعه‌های خورشید را جمع‌آوری می‌کرد و آنها را به عدسی دوم کوچک‌تر و سپس به سطح میز هدایت می‌کرد. دانشمندان با کلاه گیس و عینک سیاه که در این آزمایش شرکت داشتند، روی سکو ایستادند و دستیارانشان مانند ملوانان روی عرشه به اطراف می چرخیدند و این ساختار پیچیده را با خورشید تنظیم می کردند و به طور مداوم چراغ را در آسمان شناور نگه می داشتند.

Antoine Laurent Lavoisier از جمله افرادی بود که از این تسهیلات استفاده کرد - "شتاب دهنده ذرات اولیه" قرن 18. سپس به این موضوع علاقه مند شد که وقتی الماس سوزانده می شود چه اتفاقی می افتد.

مدت‌هاست که می‌دانستند الماس‌ها می‌سوزند، و جواهرسازان محلی از آکادمی علوم فرانسه خواستند تا در صورت وجود خطر، بررسی کند. خود لاووازیه به پرسشی متفاوت علاقه مند بود: جوهر شیمیایی احتراق. تمام زیبایی "شیشه آتش" این بود که با متمرکز کردن اشعه های خورشید در نقطه ای از داخل ظرف، هر چیزی را که می شد در آن نقطه قرار داد گرم می کرد. دود از ظرف را می توان از طریق یک لوله به یک ظرف آب هدایت کرد، ذرات موجود در آن رسوب کردند، سپس آب تبخیر شد و باقیمانده آن تجزیه و تحلیل شد.

متأسفانه، آزمایش شکست خورد: شیشه دائماً از گرمای شدید می ترکد. با این حال، لاووازیه ناامید نشد - او ایده های دیگری داشت. او برنامه ای را برای مطالعه «هوای موجود در ماده» و چگونگی ارتباط آن، این هوا، با فرآیندهای احتراق به آکادمی علوم پیشنهاد کرد.

نیوتن موفق شد توسعه فیزیک را در مسیر درست هدایت کند ، اما در آن روزها اوضاع در شیمی بسیار بد بود - هنوز هم زندانی کیمیاگری بود. نیوتن می‌نویسد: «حنای حل‌شده در یک روح نمک‌زدایی، محلولی بی‌رنگ می‌دهد». اما اگر آن را در روغن ویتریول خوب بریزید و آن را تکان دهید تا حل شود، مخلوط ابتدا زرد و سپس قرمز تیره می شود. در صفحات این "کتاب آشپزی" چیزی در مورد اندازه گیری ها یا کمیت ها ذکر نشده است. وی خاطرنشان کرد: اگر روح نمک در ادرار تازه قرار داده شود، هر دو محلول به راحتی و آرام با هم مخلوط می شوند، اما اگر همان محلول روی ادرار تبخیر شده ریخته شود، صدای خش خش و جوشیدن به دنبال خواهد آمد و نمک های فرار و اسیدی منعقد می شوند. یک سوم بعد از مدتی ماده ای شبیه آمونیاک در طبیعت. و اگر جوشانده بنفشه با حل شدن در مقدار کمی ادرار تازه رقیق شود، چند قطره ادرار تخمیر شده رنگ سبز روشن به دست می آورد.

بسیار دور از علم مدرن. در کیمیاگری، حتی در نوشته های خود نیوتن، بسیار شبیه جادو است. او در یکی از یادداشت های روزانه خود چند پاراگراف از کتاب کیمیاگر جورج استارکی که خود را فیلالتس می نامید بازنویسی کرد.

متن آغاز می شود: «در [زحل] روحی جاودانه پنهان است». سرب معمولاً به عنوان زحل شناخته می شد، زیرا هر عنصر با یک سیاره مرتبط بود. اما در این مورد منظور از فلز نقره ای معروف به آنتیموان بود. "روح جاودانه" گازی است که سنگ معدن زمانی که به شدت گرم شود از خود متصاعد می شود. مریخ با پیوندهای عشقی به زحل گره خورده است (این بدان معنی است که آهن به آنتیموان اضافه شده است) که به خودی خود نیروی عظیمی را می بلعد که روح آن بدن زحل را تقسیم می کند و از هر دو با هم آب درخشان شگفت انگیزی جاری می شود که خورشید در آن غروب می کند. ، نور خود را آزاد می کند. خورشید طلا است که در این مورد در جیوه غوطه ور می شود که اغلب به آن ملغمه می گویند. "زهره، درخشان ترین ستاره، در آغوش [مریخ] است." زهره مس نام داشت که در این مرحله به مخلوط اضافه می شود. این دستور متالورژی به احتمال زیاد توصیفی از مراحل اولیه به دست آوردن "سنگ فیلسوف" است، که همه کیمیاگران آرزوی آن را داشتند، زیرا اعتقاد بر این بود که با کمک آن می توان عناصر پایه را به طلا تبدیل کرد.

لاووازیه و معاصرانش توانستند از این افسون های عرفانی فراتر بروند، اما شیمیدانان حتی در آن زمان هنوز به ایده های کیمیاگری معتقد بودند که رفتار مواد توسط سه اصل تعیین می شود: جیوه (که مایع می شود)، نمک (که غلیظ می شود) و گوگرد (که باعث می شود. ماده قابل احتراق). "روح گوگردی" که به آن terra pingua (زمین "چرب" یا "روغنی") نیز می گویند، ذهن بسیاری را به خود مشغول کرده است. در آغاز قرن هجدهم، شیمیدان آلمانی گئورگ ارنست استال شروع به نامیدن آن phlogiston (از یونانی phlog - اشاره به آتش) کرد.

اعتقاد بر این بود که اشیاء می سوزند زیرا حاوی مقدار زیادی فلوژیستون هستند. از آنجایی که اجسام توسط آتش سوخته می شوند، این ماده قابل احتراق را در هوا آزاد می کنند. اگر تکه‌ای چوب را آتش بزنید، دیگر نمی‌سوزد و تنها یک توده خاکستر باقی می‌ماند، تنها زمانی که تمام فلوژیستون خود را مصرف کند. بنابراین، اعتقاد بر این بود که درخت از خاکستر و فلوژیستون تشکیل شده است. به طور مشابه، پس از کلسینه کردن، i. با حرارت دادن قوی، فلز به صورت ماده ای سفید و شکننده باقی می ماند که به عنوان فلس شناخته می شود. بنابراین، فلز از فلوژیستون و مقیاس تشکیل شده است. فرآیند زنگ زدگی یک احتراق آهسته است، مانند تنفس، یعنی. واکنش هایی که هنگام رها شدن فلوژیستون در هوا رخ می دهد.

روند معکوس نیز در نظر گرفته شد. اعتقاد بر این بود که این تفاله شبیه سنگ معدنی است که از زمین استخراج می شود، پس از آن با حرارت دادن در کنار زغال چوب، تصفیه می شود، تحت احیا قرار می گیرد. زغال چوب فلوژیستون را منتشر کرد که با این تفاله ترکیب شد تا فلز براق را احیا کند.

فی نفسه استفاده از یک ماده فرضی که قابل اندازه گیری نیست، اما می توان آن را فرض کرد، هیچ اشکالی ندارد. در زمان ما، کیهان شناسان همچنین با مفهوم "ماده تاریک" عمل می کنند، که باید وجود داشته باشد تا کهکشان ها در حین چرخش تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز به قطعات پراکنده نشوند و "انرژی تاریک" ضد گرانشی پشت انبساط کیهان است. .

با کمک فلوژیستون، دانشمندان توانستند به طور منطقی احتراق، کلسیناسیون، کاهش و حتی تنفس را توضیح دهند. شیمی ناگهان معنی پیدا کرد.

با این وجود، این همه مشکلات را حل نکرد: ترازو باقی مانده پس از تکلیس بیشتر از فلز اصلی وزن داشت. چگونه ممکن است که پس از آزاد شدن فلوژیستون از ماده، سنگین تر شود؟ مانند «انرژی تاریک» یک ربع هزاره بعد، فلوژیستون، به قول فیلسوف فرانسوی کندورسه، «توسط نیروهای مخالف جهت گرانش به حرکت در آمد». برای اینکه این ایده شاعرانه تر شود، یک شیمیدان گفت که فلوژیستون "به مولکول های زمین بال می دهد."

لاووازیه مانند دانشمندان آن زمان مطمئن بود که فلوژیستون یکی از اجزای اصلی ماده است. اما با شروع آزمایشات با الماس، او شروع به فکر کردن کرد: آیا چیزی می تواند کمتر از صفر وزن داشته باشد؟

مادرش زمانی که او هنوز پسر بود درگذشت و ارثی برای او باقی گذاشت که برای ورود به یک شرکت پرسود به نام مزرعه اصلی کافی بود. دولت فرانسه برای جمع آوری مالیات با این کنسرسیوم از افراد خصوصی قراردادی منعقد کرد که کشاورزان مالیاتی مانند لاووازیه سهم مشخصی از آن داشتند. این فعالیت دائماً او را از تحقیق منحرف می کرد، اما درآمدی به او داد که به او اجازه داد پس از مدتی صاحب یکی از بهترین آزمایشگاه های اروپا شود. یکی از اولین آزمایش‌ها در سال 1769، آزمایشی بود که با آن لاووازیه تصمیم گرفت ایده کنونی آن زمان مبنی بر تبدیل آب به زمین را آزمایش کند.

شواهد به اندازه کافی قانع کننده بودند: تبخیر آب در ماهیتابه، باقی مانده جامد باقی می ماند. اما Lavoisier تصمیم گرفت تا با استفاده از یک ظرف تقطیر معروف به "پلیکان" به انتهای آن برسد. این ظرف با داشتن یک محفظه گرد بزرگ در پایه و یک محفظه کوچک فوقانی، مجهز به دو لوله خم شده (کمی شبیه منقار پلیکان) بود که از طریق آن بخار دوباره به پایین برگشت. برای کیمیاگران، پلیکان نماد خون قربانی مسیح بود، بنابراین اعتقاد بر این بود که رگ "پلیکان" قدرت دگرگونی دارد. علاوه بر این، آبی که در پلیکان می‌جوشید، پیوسته تبخیر و متراکم می‌شود، به طوری که هیچ ماده‌ای - جامد، مایع یا گاز - نمی‌تواند از سیستم خارج شود.

با تقطیر آب خالص به مدت صد روز، لاووازیه متوجه شد که این رسوب واقعاً وجود دارد. اما او حدس زد که از کجا می آید. وقتی پلیکان خالی را وزن کرد، متوجه شد که کشتی سبکتر شده است. پس از خشک کردن و وزن کردن رسوب، لاووازیه دید که وزن رسوب کاملاً با کاهش وزن ظرف مطابقت دارد و این واقعیت او را به این ایده سوق داد که شیشه ظرف منبع رسوب است.

دو سال بعد، در سال 1771، لاووازیه بیست و هشت ساله بود. در همان سال ازدواج کرد. منتخب او ماری آن پیرت پولزه، دختر سیزده ساله کشاورز دیگری بود. (این دختر نسبتاً زیبا در آن زمان نامزد شده بود و نامزد احتمالی دوم او پنجاه ساله بود.) ماریا آنا به قدری از مطالعات علمی شوهرش خوشش آمد که به سرعت در شیمی تسلط یافت و به هر طریقی که می توانست کمک کرد: یادداشت برداری می کرد، ادبیات علمی انگلیسی را ترجمه می کرد. به زبان فرانسه و پیچیده ترین نقشه ها را برای آزمایشی به قدری زیبا انجام داد که مانند سنگ فلسفی، قرار بود کیمیاگری را به شیمی تبدیل کند.

شیمیدانان نسل لاووازیه از قبل می دانستند که به قول جوزف پریستلی انگلیسی، «چند نوع هوا وجود دارد». هوای مفیتیک ("فوتید" یا "کهنه") باعث خاموش شدن شعله می شود و موش در آن از خفگی می میرد. چنین هوایی آب آهک (هیدروکسید کلسیم) را کدر می کند و رسوب سفید رنگی (کربنات کلسیم) تشکیل می دهد. با این حال، گیاهان در این هوا احساس خوبی داشتند و پس از مدتی دوباره آن را تنفس کردند.

یک گاز خفه کننده دیگر زمانی تشکیل شد که شمع برای مدتی در یک ظرف بسته می سوخت. این گاز آب آهک را رسوب نکرد و از آنجایی که کاملاً آشکارا با فرآیند احتراق مرتبط بود، به عنوان هوای فلوژیستیک یا نیتروژن (از یونانی "بی جان") شناخته شد. اسرارآمیزترین گاز فراری بود که هنگام حل شدن براده های آهن در اسید سولفوریک رقیق آزاد شد. آنقدر قابل احتراق بود که به آن «هوای قابل احتراق» می گفتند. اگر بادکنکی را با این هوا باد کنید، از سطح زمین بلند می شود.

این سوال مطرح شد که آیا انواع جدید هوا عناصر شیمیایی هستند یا، همانطور که پریستلی پیشنهاد کرد، تغییراتی در هوای "معمولی" که با افزودن یا استخراج فلوژیستون به دست می آید؟

لاووازیه با دشواری در مهار شک و تردید، برخی از آزمایشات همکارانش را تکرار کرد. وی تأیید کرد که احتراق فسفر برای تولید اسید فسفریک یا احتراق گوگرد برای تولید اسید سولفوریک منجر به موادی می شود که وزن آنها بیشتر از وزن مواد مورد استفاده است. مانند بازپخت فلزات. اما چرا این تغییر رخ می دهد؟ به نظرش رسید که جواب این سوال را پیدا کرده است. او با استفاده از یک ذره بین برای گرم کردن قلع، محصور در یک ظرف شیشه ای مهر و موم شده، دریافت که قبل و بعد از آزمایش، وزن کل نصب یکسان بود. به آرامی ظرف را باز کرد، صدای هجوم هوا را با صدایی شنید که پس از آن وزن دوباره افزایش یافت. شاید اشیا نه به این دلیل که فلوژیستون ساطع می کنند بلکه به این دلیل که مقداری از هوا را جذب می کنند بسوزند؟

اگر چنین است، پس بازیابی، یعنی. ذوب سنگ معدن به فلز خالص منجر به آزاد شدن هوا می شود. او مقدار معینی از فلس سرب را که به آن «لیتراژ» می گویند، اندازه گرفت و آن را روی یک سکوی کوچک در ظرفی از آب در کنار تکه ای زغال چوب قرار داد. پس از پوشاندن همه اینها با یک زنگ شیشه ای، شروع به گرم کردن ترازو با ذره بین کرد. از آب جابجا شده، او می توانست در مورد انتشار گاز حدس بزند. با جمع آوری دقیق گاز آزاد شده متوجه شد که شعله از این گاز خارج می شود و آب آهک رسوب می کند. به نظر می رسد هوای "کهنه" محصول بازسازی بوده است، اما آیا این فقط همین بود؟

معلوم شد که پاسخ در ماده ای قرمز رنگ به نام مرکوریوس کالسیناتوس یا فلس جیوه است که توسط داروسازان پاریسی به عنوان درمان سیفلیس به قیمت 18 لیور یا بیشتر در هر اونس فروخته می شد. 1000 دلار اگر به قیمت های امروزی تبدیل شود. هر آزمایشی با این ماده کمتر از آزمایش های سوزاندن الماس نبود. مانند هر مقیاس دیگر، می توان آن را با کلسینه کردن فلز خالص در شعله قوی به دست آورد. با این حال، با گرم شدن بیشتر، ماده حاصل دوباره به جیوه تبدیل شد. به عبارت دیگر، مرکوریوس کلسیناتوس حتی بدون استفاده از زغال چوب نیز قابل بازسازی است. اما منبع فلوژیستون چه بود؟ در سال 1774، لاووازیه و چند تن از همکارانش در آکادمی علوم فرانسه تأیید کردند که ترازو جیوه را می‌توان «بدون مواد اضافی» با کاهش حدود یک دوازدهم وزن کاهش داد.

پریستلی نیز با این ماده آزمایش کرد و آن را با ذره بین حرارت داد و گازهای آزاد شده را جمع آوری کرد. او بعداً نوشت: "آنچه مرا چنان تحت تأثیر قرار داد که حتی کلمات کافی برای بیان احساساتی که بر من غلبه کردند وجود ندارد" این است که شمع در این هوا با شعله نسبتاً قوی سوخت ... من نتوانستم توضیحی برای آن پیدا کنم. این پدیده." وقتی متوجه شد موش آزمایشگاهی در گاز جادویی احساس خوبی دارد، تصمیم گرفت خودش آن را تنفس کند. «به نظرم رسید که بعد از مدتی سبکی و آزادی خارق‌العاده‌ای را در سینه‌ام احساس کردم. چه کسی حدس می زد که این هوای پاک در نهایت به یک کالای لوکس مد روز تبدیل شود. در این میان، تنها دو موش و خود من لذت استنشاق آن را داشته ایم.

پریستلی تصمیم گرفت گازی را که در آن به خوبی نفس می‌کشد و به راحتی می‌سوزد، «دفلژیستیک» نامیده شود. هوا در خالص ترین شکل خود او در چنین استدلالی تنها نبود. در سوئد، یک داروساز به نام کارل ویلهلم شیله نیز خواص "هوای آتش" را مطالعه کرد.

در این زمان، لاووازیه گاز آزاد شده در طی احیای مرکوریوس کلسیناتوس را "بسیار مفید برای تنفس" یا هوای "زنده" می نامید. او مانند پریستلی معتقد بود که این گاز در شکل اولیه خود هوا است. اما در اینجا، لاووازیه با مشکل مواجه شد. هنگامی که او سعی کرد مقیاس جیوه را با استفاده از زغال چوب بازیابی کند، یعنی. به روش قدیمی و اثبات شده، همان گازی که در هنگام بازسازی لیتارژ آزاد شد - شعله شمع را خاموش کرد و آب آهک را رسوب داد. چرا وقتی که مقیاس جیوه بدون زغال چوب کاهش یافت، هوای «زنده» آزاد شد، اما وقتی از زغال چوب استفاده شد، هوای «کهنه» خفه کننده ظاهر شد؟

فقط یک راه برای پاک کردن همه چیز وجود داشت. لاووازیه ظرفی به نام فلاسک را از قفسه برداشت. قسمت پایین آن گرد بود و گردن بلند آن توسط لاووازیه گرم و خم می شد به طوری که ابتدا به سمت پایین و سپس دوباره به سمت بالا خم می شد.

اگر در آزمایش او در سال 1769 کشتی شبیه پلیکان بود، آنگاه کشتی فعلی شبیه فلامینگو بود. Lavoisier چهار اونس جیوه خالص را در محفظه پایینی گرد ظرف (که در شکل A برچسب گذاری شده است) ریخت. ظرف را روی کوره قرار دادند به طوری که گردن آن در یک ظرف باز و همچنین پر از جیوه بود و سپس در یک زنگ شیشه ای بلند شد. این بخش از تنظیمات برای تعیین میزان هوای مصرفی در طول آزمایش استفاده شد. با علامت گذاری سطح (LL) با یک نوار کاغذی، اجاق را روشن کرد و جیوه را در محفظه A تقریباً به جوش آورد.

می توان حدس زد که در روز اول اتفاق خاصی نیفتاد. مقدار کمی جیوه تبخیر شد و روی دیواره فلاسک تخت نشست. توپ های به دست آمده آنقدر سنگین بودند که دوباره به پایین سرازیر شوند. اما در روز دوم، نقاط قرمز شروع به تشکیل در سطح جیوه - مقیاس. در طی چند روز بعد، پوسته قرمز در اندازه افزایش یافت تا اینکه به حداکثر خود رسید. در روز دوازدهم، لاووازیه آزمایش را متوقف کرد و چند اندازه گیری کرد.

در آن زمان، جیوه موجود در زنگ شیشه ای با مقدار هوایی که برای تشکیل رسوب استفاده می شد از سطح اولیه فراتر رفت. با در نظر گرفتن تغییرات دما و فشار در آزمایشگاه، لاووازیه محاسبه کرد که مقدار هوا حدود یک ششم حجم اولیه خود کاهش یافته است. از 820 تا 700 سانتی متر مکعب. علاوه بر این، ماهیت گاز تغییر کرده است. وقتی یک موش را داخل ظرف حاوی هوای باقیمانده قرار دادند، بلافاصله شروع به خفگی کرد و «شمع قرار گرفته در این هوا بلافاصله خاموش شد، گویی در آب گذاشته شده است». اما از آنجایی که گاز باعث ته نشین شدن در آب آهک نمی شد، بیشتر به نیتروژن نسبت داده می شد تا "هوای کهنه".

اما جیوه در هنگام احتراق چه چیزی از هوا دریافت کرد؟ پس از برداشتن پوشش قرمز رنگی که روی فلز ایجاد شده بود، لاووازیه شروع به گرم کردن آن در یک توتگاه کرد تا اینکه دوباره به جیوه تبدیل شد و از 100 تا 150 سانتی متر مکعب گاز آزاد کرد - تقریباً همان مقدار جیوه جذب شده در هنگام کلسینه شدن. شمع وارد شده به این گاز "به زیبایی می سوخت" و زغال ذغال دود نمی کرد، اما "با چنان نور درخشانی می درخشید که چشم ها به سختی می توانستند آن را تحمل کنند."

نقطه عطفی بود. در حال سوختن، جیوه هوای "زنده" جو را جذب کرد و نیتروژن را ترک کرد. بازیابی جیوه دوباره منجر به انتشار هوای "زنده" شد. بنابراین لاووازیه موفق شد دو جزء اصلی هوای جو را از هم جدا کند.

برای اطمینان، او هشت قسمت از هوای "زنده" و چهل و دو قسمت نیتروژن را با هم مخلوط کرد و نشان داد که گاز حاصل تمام ویژگی های هوای معمولی را دارد. تجزیه و تحلیل و سنتز: "این قانع کننده ترین شواهد موجود در شیمی است: همانطور که تجزیه می شود، هوا دوباره ترکیب می شود."

در سال 1777، لاووازیه نتایج تحقیقات خود را به اعضای آکادمی علوم گزارش داد. معلوم شد که Phlogiston ساختگی است. احتراق و تکلیس زمانی اتفاق افتاد که این ماده هوای «زنده» را جذب کرد که او آن را اکسیژن به دلیل نقش آن در تشکیل اسیدها نامید. (اکسی در یونانی به معنی «تیز» است.) جذب اکسیژن از هوا تنها نیتروژن غیر قابل تنفس در هوا باقی می گذارد.

در مورد گازی که هوای «کهنه» نامیده می شد، زمانی که اکسیژن آزاد شده در حین احیا با چیزی در زغال چوب ترکیب شد و چیزی که امروز آن را دی اکسید کربن می نامیم به دست آمد.

سال به سال، همکاران لاووازیه، به‌ویژه پریستلی، غر می‌زدند که او ظاهراً در آزمایش‌هایی که آنها نیز انجام می‌دادند، برتری را به خود اختصاص داده است. پریستلی یک بار در خانه زوج لاووازیه شام ​​خورد و در مورد هوای محروم از فلوژیستون خود به آنها گفت و داروساز سوئدی شل، لاووازیه را فرستاد. نامه ای که تجربه شما را شرح می دهد. اما با همه اینها، آنها همچنان فکر می کردند که اکسیژن هوای خالی از فلوژیستون است.

در نمایشنامه اکسیژن که در سال 2001 نمایش داده شد، دو شیمیدان به نام های کارل گراسی و رولد هافمن طرحی را طرح کردند که در آن پادشاه سوئد این سه دانشمند را به استکهلم دعوت کرد تا تصمیم بگیرد کدام یک از آنها را کاشف اکسیژن دانست. Scheele اولین کسی بود که گاز را جدا کرد و پریستلی اولین کسی بود که مقاله ای را منتشر کرد که از وجود آن صحبت می کرد، اما فقط لاووازیه فهمید که آنها چه چیزی را کشف کرده بودند.

او بسیار عمیق تر نگاه کرد و قانون بقای جرم را فرموله کرد. در نتیجه یک واکنش شیمیایی، این ماده - در این مورد، سوزاندن جیوه و هوا - تغییر شکل می دهد. اما توده ایجاد نمی شود و از بین نمی رود. چه تعداد ماده وارد واکنش می شود، همان مقدار باید در خروجی به دست آید. همانطور که یک مامور مالیات می گوید، به هر حال باید تعادل جمع شود.

در سال 1794، در جریان ترور انقلابی، پدر لاووازیه و ماری آن به همراه سایر کشاورزان مالیاتی به عنوان «دشمنان مردم» شناخته شدند. آنها را با گاری به میدان انقلاب آوردند، جایی که قبلاً یک سکوی چوبی ساخته شده بود که ظاهر آن، حتی در جزئیات، شبیه سکویی بود که لاووازیه الماس را روی آن می سوزاند. فقط به جای لنزهای عظیم، دستاورد دیگری از فناوری فرانسوی وجود داشت - گیوتین.

اخیراً پیامی در اینترنت منتشر شده است که حین اعدام، لاووازیه موفق شد آخرین آزمایش خود را انجام دهد. واقعیت این است که در فرانسه آنها شروع به استفاده از گیوتین کردند، زیرا آنها آن را انسانی ترین شکل اعدام می دانستند - مرگ آنی و بدون درد را به ارمغان می آورد. و حالا لاووازیه این فرصت را داشت که بفهمد آیا اینطور است یا خیر. لحظه ای که تیغه گیوتین گردنش را لمس کرد، چشمانش را پلک زد و تا جایی که می توانست این کار را انجام داد. یک دستیار در میان جمعیت بود که باید شمارش می کرد که چند بار موفق به پلک زدن شده است. ممکن است این داستان یک داستان تخیلی باشد، اما کاملاً مطابق با روحیه لاووازیه.

ج) جورج جانسون "ده آزمایش زیبا در علم."

کلمه "الماس" از زبان یونانی گرفته شده است. به روسی به عنوان "" ترجمه شده است. در واقع، برای آسیب رساندن به این سنگ، باید تلاش های فوق بشری انجام دهید. تمام مواد معدنی شناخته شده برای ما را بریده و خراش می دهد، در حالی که خودش سالم می ماند. اسید به او آسیبی نمی رساند. یک بار، از روی کنجکاوی، آزمایشی در یک آهنگری انجام شد: یک الماس روی سندان قرار داده شد و با چکش ضربه خورد. آهن تقریباً به دو نیم شد، اما سنگ دست نخورده باقی ماند.

الماس با رنگ آبی زیبا می سوزد.

در بین تمام مواد جامد، الماس بالاترین رسانایی حرارتی را دارد. در برابر اصطکاک حتی در برابر فلز مقاوم است. الاستیک ترین کانی با کمترین نسبت تراکم است. یکی از ویژگی های جالب الماس این است که حتی تحت تأثیر اشعه های مصنوعی درخشنده است. با تمام رنگ های رنگین کمان می درخشد و رنگ را به طرز جالبی شکست می دهد. به نظر می رسد این سنگ از رنگ خورشید اشباع شده و سپس آن را تابش می کند. همانطور که می دانید، یک الماس طبیعی زشت است، برش زیبایی واقعی به آن می بخشد. جواهر ساخته شده از الماس تراشیده الماس نامیده می شود.

تاریخچه آزمایشات

در قرن هفدهم انگلستان، بویل موفق شد الماسی را با تابش نور خورشید از طریق عدسی به آن بسوزاند. با این حال، در فرانسه، آزمایش کلسینه کردن الماس در ظرف ذوب هیچ نتیجه ای نداشت. جواهرساز فرانسوی که این آزمایش را انجام داد تنها لایه نازکی از پلاک تیره روی سنگ ها پیدا کرد. در پایان قرن هفدهم، دانشمندان ایتالیایی Averani و Targioni، هنگام تلاش برای ترکیب دو الماس با هم، توانستند دمایی را که در آن الماس می سوزد - از 720 تا 1000 درجه سانتیگراد تعیین کنند.

الماس به دلیل ساختار قوی شبکه کریستالی ذوب نمی شود. تمام تلاش ها برای ذوب این ماده معدنی به سوزاندن آن ختم شد.

فیزیکدان بزرگ فرانسوی Antoine Lavoisier پا را فراتر گذاشت و تصمیم گرفت الماس ها را در ظرفی شیشه ای قرار داده و آن را با اکسیژن پر کند. او با کمک یک لنز بزرگ، سنگ ها را گرم کرد و آنها کاملاً سوختند. آنها پس از بررسی ترکیبات محیط هوا دریافتند که علاوه بر اکسیژن، دی اکسید کربن نیز دارد که ترکیبی از اکسیژن و کربن است. بنابراین، پاسخ دریافت شد: الماس می سوزد، اما فقط زمانی که اکسیژن در دسترس باشد، یعنی. در هوای آزاد با سوختن، الماس به دی اکسید کربن تبدیل می شود. به همین دلیل است که بر خلاف زغال سنگ، حتی خاکستر پس از احتراق الماس باقی نمی ماند. آزمایشات دانشمندان یکی دیگر از خواص الماس را تأیید کرد: در غیاب اکسیژن، الماس نمی سوزد، اما ساختار مولکولی آن تغییر می کند. در دمای 2000 درجه سانتیگراد، گرافیت را می توان تنها در 15-30 دقیقه به دست آورد.