Pewnego jesiennego dnia 1772 roku paryżanie spacerujący w pobliżu Luwru, w ogrodzie Infantki, wzdłuż nabrzeża Sekwany, zauważyli dziwną konstrukcję przypominającą płaski wózek w formie drewnianej platformy na sześciu kołach. Zamontowano na nim ogromne szkło. Dwie największe soczewki, które miały promień ośmiu stóp, zostały ze sobą połączone, tworząc szkło powiększające, które zbierało promienie słoneczne i kierowało je na drugą, mniejszą soczewkę, a następnie na powierzchnię stołu. Na platformie stali naukowcy w perukach i czarnych okularach zaangażowani w eksperyment, a ich asystenci biegali po pokładzie jak żeglarze, dostosowując całą skomplikowaną konstrukcję do słońca, stale trzymając luminarz unoszący się po niebie „na muszce”.
Wśród osób, które skorzystały z tej instalacji – „akceleratora cząstek” z XVIII wieku – był Antoine Laurent Lavoisier. Interesowało go wówczas, co się dzieje, gdy spala się diament.
Od dawna było wiadomo, że diamenty się palą, dlatego lokalni jubilerzy zwrócili się do Francuskiej Akademii Nauk o zbadanie, czy wiąże się to z jakimkolwiek ryzykiem. Samego Lavoisiera interesowało nieco inne pytanie: chemiczna istota spalania. Piękno „szkła ognistego” polegało na tym, że skupiając promienie słoneczne w punkcie wewnątrz pojemnika, podgrzewało ono wszystko, co można było umieścić w tym punkcie. Dym z naczynia można skierować rurką do naczynia zawierającego wodę, wytrącić zawarte w nim cząstki, następnie wodę odparować i poddać analizie pozostałość.
Niestety eksperyment się nie powiódł: intensywne ogrzewanie powodowało ciągłe pękanie szkła. Lavoisier jednak nie rozpaczał – miał inne pomysły. Zaproponował Akademii Nauk program mający na celu badanie „powietrza zawartego w materii” i jego związku z procesami spalania.
Newtonowi udało się skierować rozwój fizyki na właściwą ścieżkę, ale w chemii w tym czasie było bardzo źle - nadal był więźniem alchemii. „Henna rozpuszczona w dobrze wyczerpanym spirytusie saletry da bezbarwny roztwór” – napisał Newton. „Ale jeśli włożysz go do dobrego oleju witriolowego i potrząsasz nim, aż się rozpuści, mieszanina najpierw zmieni kolor na żółty, a potem na ciemnoczerwony”. Na stronach tej „książki kucharskiej” nie ma ani słowa o pomiarach i ilościach. „Jeśli do świeżego moczu doda się spirytus solny, oba roztwory będą się łatwo i spokojnie wymieszać” – zauważył – „ale jeśli ten sam roztwór zostanie upuszczony na odparowany mocz, nastąpi syczenie i wrzenie, a lotne i kwaśne sole wypłyną. po pewnym czasie koagulują w trzecią.” substancję przypominającą w naturze amoniak. A jeśli rozcieńczysz wywar z fiołków, rozpuszczając go w niewielkiej ilości świeżego moczu, to kilka kropel sfermentowanego moczu nabierze jasnozielonego koloru.
Bardzo daleko od współczesnej nauki. Jest wiele rzeczy w alchemii, nawet w pismach Newtona, które przypominają magię. W jednym ze swoich pamiętników sumiennie przepisał kilka akapitów z książki alchemika George'a Starkeya, który nazywał siebie Philalethesem.
Fragment zaczyna się: „W [Saturnie] ukryta jest nieśmiertelna dusza”. Saturn zwykle oznaczał ołów, ponieważ każdy pierwiastek był powiązany z planetą. Ale w tym przypadku odnosili się do srebrzystego metalu znanego jako antymon. „Immortal Spirit” to gaz wydzielający się z rudy po podgrzaniu do ekstremalnych temperatur. „Mars jest związany z Saturnem więzami miłości (oznaczało to, że do antymonu dodano żelazo), co samo w sobie pożera wielką moc, której duch dzieli ciało Saturna, a z obu razem wypływa cudowna jasna woda, w którą zachodzi Słońce uwalniając swoje światło.” . Słońce jest złotem, które w tym przypadku zanurzone jest w rtęci, zwanej często amalgamatem. „Wenus, najjaśniejsza gwiazda, jest w objęciach [Marsa]”. Wenus to nazwa nadana miedzi dodanej do mieszaniny na tym etapie. Ta receptura metalurgiczna jest najprawdopodobniej opisem wczesnych etapów uzyskiwania „kamienia filozoficznego”, do którego dążyli wszyscy alchemicy, ponieważ wierzono, że za jego pomocą można zamienić podstawowe elementy w złoto.
Lavoisier i jego współcześni byli w stanie wyjść poza te mistyczne zaklęcia, ale chemicy nawet w tamtych czasach nadal wierzyli w idee alchemiczne, że o zachowaniu substancji decydują trzy zasady: rtęć (która ulega upłynnieniu), sól (która gęstnieje) i siarka (która powoduje, że substancja staje się łatwopalna). „Spirytus siarkowy”, zwany także terra pingua („tłusta” lub „oleista” ziemia), zaprzątał umysły wielu osób. Na początku XVIII wieku niemiecki chemik Georg Ernst Stahl zaczął nazywać go flogistonem (od greckiego słowa flog – związanego z ogniem).
Wierzono, że przedmioty palą się, ponieważ zawierają dużo flogistonu. Gdy przedmioty spalają się w ogniu, uwalniają tę łatwopalną substancję do powietrza. Jeśli podpalisz kawałek drewna, przestanie się on palić, pozostawiając po sobie tylko kupę popiołu, dopiero gdy zużyje cały swój flogiston. Dlatego wierzono, że drzewo składa się z popiołu i flogistonu. Podobnie po kalcynacji, tj. Pod wpływem ekstremalnego ciepła na metalu pozostaje biała, krucha substancja zwana zgorzeliną. Dlatego metal składa się z flogistonu i kamienia. Proces rdzewienia jest procesem powolnego spalania, podobnie jak oddychanie, tj. reakcje zachodzące po uwolnieniu flogistonu do powietrza.
Rozważano także proces odwrotny. Wierzono, że zgorzelina przypomina wydobywaną z ziemi rudę, którą następnie rafinowano, poddając redukcji, czyli „regeneracji” poprzez ogrzewanie obok węgla drzewnego. Węgiel drzewny wydzielał flogiston, który w połączeniu ze skalą przywracał błyszczący metal.
Samo w sobie użycie hipotetycznej substancji, której nie można zmierzyć, ale którą można założyć, nie zawiera niczego złego. Współcześnie kosmolodzy operują także koncepcją „ciemnej materii”, która musi istnieć, aby galaktyki nie rozpadły się podczas obrotu pod wpływem siły odśrodkowej, a za ekspansją Wszechświata stoi antygrawitacyjna „ciemna energia”.
Za pomocą flogistonu naukowcy mogli logicznie wyjaśnić spalanie, kalcynację, redukcję, a nawet oddychanie. Chemia nagle nabrała sensu.
Nie rozwiązało to jednak wszystkich problemów: kamień pozostały po kalcynacji ważył więcej niż oryginalny metal. Jak to się mogło stać, że flogiston po opuszczeniu substancji stał się cięższy? Podobnie jak „ciemna energia” ćwierć tysiąclecia później, flogiston, według słów francuskiego filozofa Condorceta, „napędzany był siłami przeciwnymi do kierunku grawitacji”. Aby uczynić tę myśl bardziej poetycką, pewien chemik oświadczył, że flogiston „dodaje skrzydeł cząsteczkom ziemi”.
Lavoisier, podobnie jak ówcześni naukowcy, był przekonany, że flogiston jest jednym z głównych składników materii. Ale zanim zaczął eksperymentować z diamentami, zaczął się zastanawiać: czy coś może ważyć mniej niż zero?
Jego matka zmarła, gdy był jeszcze chłopcem, pozostawiając mu spadek wystarczający do założenia lukratywnego przedsiębiorstwa zwanego „Main Farming”. Rząd francuski zawarł umowę z tym konsorcjum osób prywatnych w sprawie pobierania podatków, w których pewien udział mieli rolnicy tacy jak Lavoisier. Działalność ta nieustannie odrywała go od badań, ale zapewniała dochody, które pozwoliły mu po pewnym czasie stać się właścicielem jednego z najlepszych laboratoriów w Europie. Jednym z pierwszych eksperymentów przeprowadzonych w 1769 r. był eksperyment, za pomocą którego Lavoisier postanowił sprawdzić panującą wówczas koncepcję, że wodę można zamienić w ziemię.
Dowody były dość przekonujące: woda odparowująca na patelni pozostawia stały osad. Ale Lavoisier postanowił dotrzeć do sedna sprawy, używając naczynia do sublimacji zwanego pelikanem. Mając duży okrągły pojemnik u podstawy i małą górną komorę, naczynie było wyposażone w dwie zakrzywione rurki (trochę przypominające dziób pelikana), przez które para wracała z powrotem w dół. Dla alchemików pelikan symbolizował ofiarną krew Chrystusa, dlatego wierzono, że naczynie pelikana ma moc transformacji. Co więcej, woda wrząca w pelikanie stale parowała i skraplała się, tak że żadna substancja – stała, ciekła czy gazowa – nie mogła opuścić układu.
Po stu dniach destylacji czystej wody Lavoisier odkrył, że osad faktycznie istnieje. Ale domyślił się, skąd to się wzięło. Po zważeniu pustego pelikana zauważył, że naczynie stało się lżejsze. Po wysuszeniu i zważeniu osadu Lavoisier stwierdził, że masa osadu dość dokładnie odpowiada zmniejszeniu masy naczynia, co doprowadziło go do wniosku, że źródłem osadu było szkło naczynia.
Dwa lata później, w 1771 roku, Lavoisier skończył dwadzieścia osiem lat. W tym samym roku się ożenił. Jego wybranką została Marie-Anne Pierrette Polze, trzynastoletnia córka innego rolnika podatkowego. (Ta całkiem ładna dziewczyna była już zaręczona, a jej drugi potencjalny narzeczony miał pięćdziesiątkę.) Maria Anna tak bardzo lubiła studia naukowe męża, że szybko opanowała chemię i pomagała, jak mogła: robiła notatki, tłumaczyła angielską literaturę naukową na francuski i wykonał najbardziej skomplikowane rysunki eksperymentu, który okazał się na tyle elegancki, że niczym kamień filozoficzny miał przekształcić alchemię w chemię.
Chemicy pokolenia, do którego należał Lavoisier, wiedzieli już, że – jak potrafił to sformułować Anglik Joseph Priestley – „istnieje kilka rodzajów powietrza”. Mefityczne („cuchnące” lub „nieświeże”) powietrze powoduje gaśnie płomień, a mysz w nim umiera z powodu uduszenia. Takie powietrze powoduje, że woda wapienna (wodorotlenek wapnia) staje się mętna i tworzy się biały osad (węglan wapnia). Jednak rośliny dobrze czuły się w tym powietrzu i po chwili znów sprawiły, że oddychało.
Inny duszący gaz wydzielał się, gdy świeca paliła się przez pewien czas w zamkniętym pojemniku. Gaz ten nie wytrącał wody wapiennej, a ponieważ był wyraźnie powiązany z procesem spalania, zaczęto go nazywać flogistonem powietrza, czyli azotem (od greckiego „martwy”). Najbardziej zagadkowy był lotny gaz uwolniony po rozpuszczeniu opiłek żelaza w rozcieńczonym kwasie siarkowym. Było tak łatwopalne, że nazwano je „łatwopalnym powietrzem”. Jeśli napompujesz balon tym powietrzem, uniesie się on wysoko nad ziemię.
Pojawiło się pytanie, czy nowe rodzaje powietrza to pierwiastki chemiczne, czy też, jak sugerował Priestley, modyfikacja „zwykłego” powietrza uzyskana przez dodanie lub usunięcie flogistonu?
Z trudem powstrzymując się od sceptycyzmu, Lavoisier powtórzył niektóre eksperymenty swoich kolegów. Potwierdził, że spalając fosfor w celu wytworzenia kwasu fosforowego lub spalając siarkę w celu wytworzenia kwasu siarkowego, powstają substancje o masie większej niż użyte substancje, tj. jak przy kalcynacji metali. Ale dlaczego następuje ta zmiana? Wydawało mu się, że znalazł odpowiedź na to pytanie. Używając szkła powiększającego do ogrzania cyny zamkniętej w szczelnie zamkniętym szklanym naczyniu, odkrył, że cała instalacja ważyła tyle samo przed i po eksperymencie. Powoli otwierając naczynie, usłyszał, jak powietrze wdziera się do środka z hałasem, po czym ciężar ponownie wzrósł. Może przedmioty palą się nie dlatego, że emitują flogiston, ale dlatego, że pochłaniają część powietrza?
Jeśli tak jest, to przywrócenie, tj. przetapianie rudy w czysty metal uwalnia powietrze. Odmierzył pewną ilość ołowianej łuski, zwanej litharge, i umieścił ją na niewielkim wzniesieniu w naczyniu z wodą obok kawałka węgla drzewnego. Przykrywając całość szklanym dzwonkiem, zaczął podgrzewać skalę za pomocą szkła powiększającego. Sądząc po wypieranej wodzie, domyślił się, że wydzielał się gaz. Ostrożnie zbierając uwolniony gaz, odkrył, że gaz ten zgasił płomień i wytrącił się woda wapienna. Wygląda na to, że „stęchłe” powietrze było efektem ożywienia, ale czy to wszystko?
Okazało się, że odpowiedzią jest czerwonawa substancja zwana mercurius calcinatus, czyli łuska rtęciowa, którą paryscy aptekarze sprzedawali jako lek na kiłę po cenie 18 lub więcej liwrów za uncję, tj. 1000 dolarów według dzisiejszych cen. Wszelkie eksperymenty z tą substancją były nie mniej ekstrawaganckie niż eksperymenty z płonącymi diamentami. Jak każdą inną skalę, można go uzyskać przez kalcynację czystego metalu nad dużym płomieniem. Jednak przy dalszym ogrzewaniu uzyskana substancja ponownie zamieniła się w rtęć. Innymi słowy, Mercurius calcinatus można przywrócić nawet bez użycia węgla drzewnego. Ale co w takim razie było źródłem flogistonu? W 1774 roku Lavoisier i kilku jego kolegów z Francuskiej Akademii Nauk potwierdzili, że osad rtęci rzeczywiście można zmniejszyć „bez dodatkowych substancji” poprzez utratę około jednej dwunastej jej masy.
Priestley również eksperymentował z tą substancją, podgrzewając ją za pomocą szkła powiększającego i zbierając uwolnione gazy. „To, co uderzyło mnie tak bardzo, że brakuje nawet słów, aby wyrazić uczucia, które mnie ogarnęły” – napisał później, „to to, że świeca paliła się w tym powietrzu dość silnym płomieniem… Nie mogłem znaleźć wyjaśnienia ten fenomen." Dowiedziawszy się, że mysz laboratoryjna dobrze czuje się w magicznym gazie, postanowił sam nim wdychać. „Wydawało mi się, że po pewnym czasie poczułam w piersi niezwykłą lekkość i swobodę. Kto by pomyślał, że to czyste powietrze stanie się w końcu modnym, luksusowym przedmiotem. W międzyczasie tylko dwie myszy i ja mieliśmy przyjemność wdychać to.”
Priestley postanowił nazwać gaz, w którym można dobrze oddychać i łatwo się palić, „deflogistycznym”, czyli tzw. powietrze w najczystszej postaci. Nie był osamotniony w takim rozumowaniu. W Szwecji farmaceuta Karl Wilhelm Scheele również badał właściwości „ognistego powietrza”.
W tym czasie Lavoisier nazwał już gaz uwalniany podczas redukcji rtęci calcinatus „niezwykle korzystnym dla oddychania” lub „żywym” powietrzem. Podobnie jak Priestley wierzył, że gaz ten reprezentuje powietrze w jego pierwotnej postaci. Jednak tutaj Lavoisier napotkał jedną trudność. Kiedy próbował zredukować kamień rtęciowy za pomocą węgla drzewnego, tj. starym, sprawdzonym sposobem uwalniał się ten sam gaz co przy odnawianiu litargu - gasił płomień świecy i wytrącał się woda wapienna. Dlaczego redukcja kamienia rtęciowego bez użycia węgla drzewnego spowodowała powstanie „żywego” powietrza, a przy użyciu węgla drzewnego pojawiło się duszące „zatęchłe” powietrze?
Wszystko można było wyjaśnić tylko w jeden sposób. Lavoisier wziął z półki naczynie, które nazwano płaską kolbą. Jego dolna część była okrągła, a Lavoisier podgrzewał wysoką szyję i wyginał ją tak, aby najpierw zakrzywiała się w dół, a potem ponownie w górę.
Jeśli w jego eksperymencie z 1769 r. naczynie przypominało pelikana, to obecne wyglądało jak flaming. Lavoisier wlał cztery uncje czystej rtęci do okrągłej dolnej komory naczynia (oznaczonej literą A na rysunku). Naczynie zainstalowano na piecu tak, że jego szyjka znajdowała się w otwartym pojemniku, również wypełnionym rtęcią, a następnie podniesiono ją do szklanego dzwonu. Ta część układu została wykorzystana do określenia ilości powietrza zużytego podczas eksperymentu. Po zaznaczeniu poziomu (LL) paskiem papieru zapalił piec i doprowadził rtęć w komorze A prawie do wrzenia.
Można założyć, że pierwszego dnia nie wydarzyło się nic szczególnego. Niewielka ilość rtęci odparowała i osiadła na ściankach płaskiej kolby. Powstałe kulki były wystarczająco ciężkie, aby ponownie spłynąć. Ale drugiego dnia na powierzchni rtęci zaczęły tworzyć się czerwone kropki. W ciągu następnych kilku dni czerwona skorupa powiększyła się, aż osiągnęła maksymalny rozmiar. Dwunastego dnia Lavoisier przerwał eksperyment i dokonał kilku pomiarów.
W tym czasie rtęć w szklanym dzwonku przekroczyła poziom początkowy o ilość powietrza zużytego do utworzenia kamienia. Uwzględniając zmiany temperatury i ciśnienia wewnątrz laboratorium, Lavoisier obliczył, że ilość powietrza zmniejszyła się o około jedną szóstą pierwotnej objętości, tj. od 820 do 700 centymetrów sześciennych. Ponadto zmienił się charakter gazu. Kiedy mysz została umieszczona w pojemniku z pozostałym powietrzem, natychmiast zaczęła się dusić, a „świeca umieszczona w tym powietrzu natychmiast zgasła, jakby została wrzucona do wody”. Ponieważ jednak gaz nie spowodował sedymentacji w wodzie wapiennej, można go raczej przypisać azotowi, a nie „stęchłemu powietrzu”.
Ale co rtęć dostała się z powietrza podczas spalania? Po usunięciu czerwonej powłoki, która utworzyła się na metalu, Lavoisier zaczął go podgrzewać w retorcie, aż ponownie zamienił się w rtęć, uwalniając od 100 do 150 centymetrów sześciennych gazu – mniej więcej tyle samo, ile rtęć wchłonęła podczas kalcynacji. Świeca włożona do tego gazu „pięknie się paliła”, a węgiel drzewny nie tlił się, ale „jarzył się tak jasnym światłem, że oczy ledwo mogły to znieść”.
To był punkt zwrotny. Płonąca rtęć pochłonęła „żywe” powietrze z atmosfery, pozostawiając azot. Redukcja rtęci ponownie doprowadziła do uwolnienia „żywego” powietrza. W ten sposób Lavoisierowi udało się oddzielić dwa główne składniki powietrza atmosferycznego.
Dla pewności zmieszał osiem części „żywego” powietrza i czterdzieści dwie części azotu i wykazał, że powstały gaz ma wszystkie cechy zwykłego powietrza. Analiza i synteza: „Oto najbardziej przekonujący dowód dostępny w chemii: powietrze po rozłożeniu ulega rekombinacji”.
W 1777 roku Lavoisier przekazał wyniki swoich badań członkom Akademii Nauk. Flogiston okazał się fikcją. Spalanie i kalcynacja zachodziły, gdy substancja wchłonęła „żywe” powietrze, które nazwał tlenem ze względu na jego rolę w tworzeniu kwasów. (Oxy oznacza po grecku „pikantny”). Pochłanianie tlenu z powietrza powoduje, że w powietrzu pozostaje tylko azot, który nie nadaje się do oddychania.
Jeśli chodzi o gaz, zwany „zestarzałym” powietrzem, powstał on, gdy tlen uwolniony podczas redukcji złączył się z czymś zawartym w węglu drzewnym, tworząc to, co dzisiaj nazywamy dwutlenkiem węgla.
Rok po roku koledzy Lavoisiera, zwłaszcza Priestley, narzekali, że rzekomo uzurpował sobie prymat w przeprowadzanych przez nich eksperymentach.Priestley pewnego razu jadł obiad w domu pary Lavoisier i opowiedział im o swoim pozbawionym flogistonu powietrzu i szwedzkim farmaceuta Scheele wysłał Lavoisierowi list, w którym opowiedział o swoich doświadczeniach. Mimo to nadal uważali, że tlen to powietrze pozbawione flogistonu.
W sztuce Oxygen, której premiera odbyła się w 2001 roku, dwóch chemików, Carl Djerassi i Roald Hoffman, stworzyło fabułę, w której szwedzki król zaprosił trzech naukowców do Sztokholmu, aby zdecydowali, którego z nich należy uznać za odkrywcę tlenu. Scheele jako pierwszy wyizolował gaz, a Priestley jako pierwszy opublikował artykuł sugerujący jego istnienie, ale tylko Lavoisier zrozumiał, co odkryli.
Zajrzał znacznie głębiej i sformułował prawo zachowania masy. W wyniku reakcji chemicznej substancja – w tym przypadku spalająca się rtęć i powietrze – zmienia kształt. Ale masa nie jest ani tworzona, ani niszczona. Ponieważ do reakcji wchodzi wiele substancji, taka sama ilość powinna wyjść. Jak mógłby powiedzieć poborca podatkowy, równowaga i tak musi się zrównoważyć.
W 1794 r., podczas rewolucyjnego terroru, ojciec Lavoisiera i Marie-Anne, wraz z innymi podatnikami, został uznany za „wroga ludu”. Wożono ich wozem na Plac Rewolucji, gdzie zbudowano już drewniane sceny, których wygląd nawet w szczegółach przypominał platformę, na której Lavoisier wypalał diamenty. Tylko zamiast ogromnych soczewek pojawiło się kolejne osiągnięcie francuskiej technologii – gilotyna.
W Internecie pojawiła się niedawno wiadomość, że podczas egzekucji Lavoisierowi udało się przeprowadzić swój ostatni eksperyment. Faktem jest, że we Francji zaczęto stosować gilotynę, bo uważali, że jest to najbardziej humanitarna forma egzekucji – przynosi natychmiastową i bezbolesną śmierć. I teraz Lavoisier miał okazję przekonać się, czy rzeczywiście tak było. W chwili, gdy ostrze gilotyny dotknęło jego szyi, zaczął mrugać oczami i robił to tyle, ile mógł. W tłumie znajdował się asystent, który musiał policzyć, ile razy uda mu się mrugnąć. Możliwe, że ta historia jest fikcją, ale jest całkiem w duchu Lavoisiera.
Te słowa wypowiada w spektaklu Marie-Anne Lavoisier.
Węgiel (angielski Carbon, francuski Carbone, niemiecki Kohlenstoff) w postaci węgla, sadzy i sadzy jest znany ludzkości od niepamiętnych czasów; około 100 tysięcy lat temu, kiedy nasi przodkowie opanowali ogień, na co dzień zajmowali się węglem i sadzą. Prawdopodobnie bardzo wcześnie ludzie zapoznali się z alotropowymi modyfikacjami węgla - diamentu i grafitu, a także węgla kopalnego. Nic dziwnego, że spalanie substancji zawierających węgiel było jednym z pierwszych procesów chemicznych, który zainteresował człowieka. Ponieważ paląca się substancja zniknęła po strawieniu przez ogień, spalanie uznano za proces rozkładu substancji i dlatego węgiel (lub węgiel) nie był uważany za pierwiastek. Żywiołem był ogień – zjawisko towarzyszące spalaniu; W starożytnych naukach o żywiołach ogień zwykle pojawia się jako jeden z żywiołów. Na przełomie XVII – XVIII w. Powstała teoria flogistonu wysunięta przez Bechera i Stahla. Teoria ta uwzględniała obecność w każdym ciele palnym specjalnej substancji elementarnej - nieważkiego płynu - flogistonu, który odparowuje w procesie spalania. Ponieważ przy spalaniu dużej ilości węgla pozostaje tylko niewielka ilość popiołu, flogistycy uważali, że węgiel jest prawie czystym flogistonem. To właśnie wyjaśnia w szczególności „flogistyczny” efekt węgla - jego zdolność do przywracania metali z „wapna” i rud. Późniejsi flogistycy, Reaumur, Bergman i inni, już zaczęli rozumieć, że węgiel jest substancją elementarną. Jednak po raz pierwszy „czysty węgiel” został uznany za taki przez Lavoisiera, który badał proces spalania węgla i innych substancji w powietrzu i tlenie. W książce „Method of Chemical Nomenclature” (1787) autorstwa Guitona de Morveau, Lavoisiera, Bertholleta i Fourcroixa zamiast francuskiego „czystego węgla” (charbone pur) pojawiła się nazwa „węgiel” (carbone). Pod tą samą nazwą węgiel pojawia się w „Tabeli ciał prostych” w „Elementary Textbook of Chemistry” Lavoisiera. W 1791 r. angielski chemik Tennant jako pierwszy uzyskał wolny węgiel; przepuścił pary fosforu nad kalcynowaną kredą, w wyniku czego utworzył się fosforan wapnia i węgiel. Od dawna wiadomo, że diament przy mocnym nagrzaniu spala się nie pozostawiając osadu. Już w 1751 roku król Francji Franciszek I zgodził się podarować diament i rubin do eksperymentów ze spalaniem, po czym eksperymenty te stały się nawet modne. Okazało się, że pali się tylko diament, a rubin (tlenek glinu z domieszką chromu) wytrzymuje długotrwałe nagrzewanie w ognisku soczewki zapłonowej bez uszkodzeń. Lavoisier przeprowadził nowy eksperyment ze spalaniem diamentów za pomocą dużej maszyny zapalającej i doszedł do wniosku, że diament to węgiel krystaliczny. Drugi alotrop węgla - grafitu w okresie alchemicznym uznawany był za zmodyfikowany połysk ołowiu i nazywano go plumbago; Dopiero w 1740 roku Pott odkrył brak zanieczyszczeń ołowiem w graficie. Scheele badał grafit (1779) i będąc flogistą, uznał go za szczególny rodzaj ciał siarkowych, specjalny węgiel mineralny zawierający związany „kwas powietrzny” (CO 2) i dużą ilość flogistonu.
Dwadzieścia lat później Guiton de Morveau zamienił diament w grafit, a następnie w kwas węglowy poprzez ostrożne ogrzewanie.
Międzynarodowa nazwa Carboneum pochodzi od języka łacińskiego. węgiel (węgiel). To słowo ma bardzo starożytne pochodzenie. Porównuje się go do kremu – palić; zwisanie korzeni, cal, rosyjski gar, gal, gol, w sanskrycie sta oznacza gotować, gotować. Słowo „carbo” kojarzy się z nazwami węgla w innych językach europejskich (węgiel, węgiel drzewny itp.). Niemiecki Kohlenstoff pochodzi z Kohle – węgiel (staroniemiecki kolo, szwedzki kylla – na ciepło). Staroruskie ugorati lub ugarati (palić, przypalać) ma korzeń gar, czyli góry, z możliwym przejściem na gol; węgiel w języku staroruskim jugal, czyli węgiel tego samego pochodzenia. Słowo diament (Diamante) pochodzi ze starożytnej greki – niezniszczalny, nieustępliwy, twardy, a grafit z greki – piszę.
Na początku XIX wieku. stare słowo węgiel w rosyjskiej literaturze chemicznej zastępowano czasem słowem „węglan” (Scherer, 1807; Severgin, 1815); Od 1824 r. Sołowiew wprowadził nazwę węgiel.
Pewnego jesiennego dnia 1772 roku paryżanie spacerujący w pobliżu Luwru, w ogrodzie Infantki, wzdłuż nabrzeża Sekwany, zauważyli dziwną konstrukcję przypominającą płaski wózek w formie drewnianej platformy na sześciu kołach. Zamontowano na nim ogromne szkło. Dwie największe soczewki, które miały promień ośmiu stóp, zostały ze sobą połączone, tworząc szkło powiększające, które zbierało promienie słoneczne i kierowało je na drugą, mniejszą soczewkę, a następnie na powierzchnię stołu. Na platformie stali naukowcy w perukach i czarnych okularach zaangażowani w eksperyment, a ich asystenci biegali po pokładzie jak żeglarze, dostosowując całą skomplikowaną konstrukcję do słońca, stale trzymając luminarz unoszący się po niebie „na muszce”.
Wśród osób, które korzystały z tego urządzenia, XVIII-wiecznego „akceleratora cząstek”, był Antoine Laurent Lavoisier. Interesowało go wówczas, co się dzieje, gdy spala się diament.
Od dawna było wiadomo, że diamenty się palą, dlatego lokalni jubilerzy zwrócili się do Francuskiej Akademii Nauk o zbadanie, czy wiąże się to z jakimkolwiek ryzykiem. Samego Lavoisiera interesowało nieco inne pytanie: chemiczna istota spalania. Piękno „szkła ognistego” polegało na tym, że skupiając promienie słoneczne w punkcie wewnątrz pojemnika, podgrzewało ono wszystko, co można było umieścić w tym punkcie. Dym z naczynia można skierować rurką do naczynia zawierającego wodę, wytrącić zawarte w nim cząstki, następnie wodę odparować i poddać analizie pozostałość.
Niestety eksperyment się nie powiódł: intensywne ogrzewanie powodowało ciągłe pękanie szkła. Lavoisier jednak nie rozpaczał – miał inne pomysły. Zaproponował Akademii Nauk program mający na celu badanie „powietrza zawartego w materii” i jego związku z procesami spalania.
Newtonowi udało się skierować rozwój fizyki na właściwą ścieżkę, ale w chemii w tym czasie było bardzo źle - nadal był więźniem alchemii. „Henna rozpuszczona w dobrze wrzącej saletrze daje bezbarwny roztwór” – napisał Newton. „Ale jeśli włożysz go do dobrego oleju witriolowego i potrząsasz nim, aż się rozpuści, mieszanina najpierw zmieni kolor na żółty, a potem na ciemnoczerwony”. Na stronach tej „książki kucharskiej” nie ma ani słowa o pomiarach i ilościach. „Jeśli do świeżego moczu dodamy spirytusu solnego, oba roztwory wymieszają się łatwo i spokojnie” – zauważył – „ale jeśli ten sam roztwór zostanie upuszczony na odparowany mocz, nastąpi syczenie i wrzenie, a lotne i kwaśne sole wypłyną. po pewnym czasie koagulują w trzecią.” substancję przypominającą w naturze amoniak. A jeśli rozcieńczysz wywar z fiołków, rozpuszczając go w niewielkiej ilości świeżego moczu, to kilka kropel sfermentowanego moczu nabierze jasnozielonego koloru.
Bardzo daleko od współczesnej nauki. Jest wiele rzeczy w alchemii, nawet w pismach Newtona, które przypominają magię. W jednym ze swoich pamiętników sumiennie przepisał kilka akapitów z książki alchemika George'a Starkeya, który nazywał siebie Philalethesem.
Fragment zaczyna się: „W [Saturnie] ukryta jest nieśmiertelna dusza”. Saturn zwykle oznaczał ołów, ponieważ każdy pierwiastek był powiązany z planetą. Ale w tym przypadku odnosili się do srebrzystego metalu znanego jako antymon. „Immortal Spirit” to gaz wydzielający się z rudy po podgrzaniu do ekstremalnych temperatur. „Mars jest związany z Saturnem więzami miłości (oznaczało to, że do antymonu dodano żelazo), co samo w sobie pożera wielką moc, której duch dzieli ciało Saturna, a z obu razem wypływa cudowna jasna woda, w którą zachodzi Słońce uwalniając swoje światło.” . Słońce jest złotem, które w tym przypadku zanurzone jest w rtęci, zwanej często amalgamatem. „Wenus, najjaśniejsza gwiazda, jest w objęciach [Marsa]”. Wenus to nazwa nadana miedzi dodanej do mieszaniny na tym etapie. Ta receptura metalurgiczna jest najprawdopodobniej opisem wczesnych etapów uzyskiwania „kamienia filozoficznego”, do którego dążyli wszyscy alchemicy, ponieważ wierzono, że za jego pomocą można zamienić podstawowe elementy w złoto.
Lavoisier i jego współcześni byli w stanie wyjść poza te mistyczne zaklęcia, ale chemicy nawet w tamtych czasach nadal wierzyli w idee alchemiczne, że o zachowaniu substancji decydują trzy zasady: rtęć (która ulega upłynnieniu), sól (która gęstnieje) i siarka (która powoduje, że substancja staje się łatwopalna). „Spirytus siarkowy”, zwany także terra pingua („tłusta” lub „oleista” ziemia), zaprzątał umysły wielu osób. Na początku XVIII wieku niemiecki chemik Georg Ernst Stahl zaczął nazywać go flogistonem (od greckiego słowa flog – związanego z ogniem).
Wierzono, że przedmioty palą się, ponieważ zawierają dużo flogistonu. Gdy przedmioty spalają się w ogniu, uwalniają tę łatwopalną substancję do powietrza. Jeśli podpalisz kawałek drewna, przestanie się on palić, pozostawiając po sobie tylko kupę popiołu, dopiero gdy zużyje cały swój flogiston. Dlatego wierzono, że drzewo składa się z popiołu i flogistonu. Podobnie po kalcynacji, tj. Pod wpływem ekstremalnego ciepła na metalu pozostaje biała, krucha substancja zwana zgorzeliną. Dlatego metal składa się z flogistonu i kamienia. Proces rdzewienia jest procesem powolnego spalania, podobnie jak oddychanie, tj. reakcje zachodzące po uwolnieniu flogistonu do powietrza.
Rozważano także proces odwrotny. Wierzono, że zgorzelina przypomina wydobywaną z ziemi rudę, którą następnie rafinowano, poddając redukcji, czyli „regeneracji” poprzez ogrzewanie obok węgla drzewnego. Węgiel drzewny wydzielał flogiston, który w połączeniu ze skalą przywracał błyszczący metal.
Samo w sobie użycie hipotetycznej substancji, której nie można zmierzyć, ale którą można założyć, nie zawiera niczego złego. Współcześnie kosmolodzy operują także koncepcją „ciemnej materii”, która musi istnieć, aby galaktyki nie rozpadły się podczas obrotu pod wpływem siły odśrodkowej, a za ekspansją Wszechświata stoi antygrawitacyjna „ciemna energia”.
Za pomocą flogistonu naukowcy mogli logicznie wyjaśnić spalanie, kalcynację, redukcję, a nawet oddychanie. Chemia nagle nabrała sensu.
Nie rozwiązało to jednak wszystkich problemów: kamień pozostały po kalcynacji ważył więcej niż oryginalny metal. Jak to się mogło stać, że flogiston po opuszczeniu substancji stał się cięższy? Podobnie jak „ciemna energia” ćwierć tysiąclecia później, flogiston, według słów francuskiego filozofa Condorceta, „napędzany był siłami przeciwnymi do kierunku grawitacji”. Aby uczynić tę myśl bardziej poetycką, pewien chemik oświadczył, że flogiston „dodaje skrzydeł cząsteczkom ziemi”.
Lavoisier, podobnie jak ówcześni naukowcy, był przekonany, że flogiston jest jednym z głównych składników materii. Ale zanim zaczął eksperymentować z diamentami, zaczął się zastanawiać: czy coś może ważyć mniej niż zero?
Jego matka zmarła, gdy był jeszcze chłopcem, pozostawiając mu spadek wystarczający do założenia lukratywnego przedsiębiorstwa zwanego „Main Farming”. Rząd francuski zawarł umowę z tym konsorcjum osób prywatnych w sprawie pobierania podatków, w których pewien udział mieli rolnicy tacy jak Lavoisier. Działalność ta nieustannie odrywała go od badań, ale zapewniała dochody, które pozwoliły mu po pewnym czasie stać się właścicielem jednego z najlepszych laboratoriów w Europie. Jednym z pierwszych eksperymentów przeprowadzonych w 1769 r. był eksperyment, za pomocą którego Lavoisier postanowił sprawdzić panującą wówczas koncepcję, że wodę można zamienić w ziemię.
Dowody były dość przekonujące: woda odparowująca na patelni pozostawia stały osad. Ale Lavoisier postanowił dotrzeć do sedna sprawy, używając naczynia do sublimacji zwanego pelikanem. Mając duży okrągły pojemnik u podstawy i małą górną komorę, naczynie było wyposażone w dwie zakrzywione rurki (trochę przypominające dziób pelikana), przez które para wracała z powrotem w dół. Dla alchemików pelikan symbolizował ofiarną krew Chrystusa, dlatego wierzono, że naczynie pelikana ma moc transformacji. Co więcej, woda wrząca w pelikanie stale parowała i skraplała się, tak że żadna substancja – stała, ciekła czy gazowa – nie mogła opuścić układu.
Po stu dniach destylacji czystej wody Lavoisier odkrył, że osad faktycznie istnieje. Ale domyślił się, skąd to się wzięło. Po zważeniu pustego pelikana zauważył, że naczynie stało się lżejsze. Po wysuszeniu i zważeniu osadu Lavoisier stwierdził, że masa osadu dość dokładnie odpowiada zmniejszeniu masy naczynia, co doprowadziło go do wniosku, że źródłem osadu było szkło naczynia.
Dwa lata później, w 1771 roku, Lavoisier skończył dwadzieścia osiem lat. W tym samym roku się ożenił. Jego wybranką została Marie-Anne Pierrette Polze, trzynastoletnia córka innego rolnika podatkowego. (Ta całkiem ładna dziewczyna była już zaręczona, a jej drugi potencjalny narzeczony miał pięćdziesiątkę.) Maria Anna tak bardzo lubiła studia naukowe męża, że szybko opanowała chemię i pomagała, jak mogła: robiła notatki, tłumaczyła angielską literaturę naukową na francuski i wykonał najbardziej skomplikowane rysunki eksperymentu, który okazał się na tyle elegancki, że niczym kamień filozoficzny miał przekształcić alchemię w chemię.
Chemicy pokolenia, do którego należał Lavoisier, wiedzieli już, że – jak potrafił to sformułować Anglik Joseph Priestley – „istnieje kilka rodzajów powietrza”. Mefityczne („cuchnące” lub „nieświeże”) powietrze powoduje gaśnie płomień, a mysz w nim umiera z powodu uduszenia. Takie powietrze powoduje, że woda wapienna (wodorotlenek wapnia) staje się mętna i tworzy się biały osad (węglan wapnia). Jednak rośliny dobrze czuły się w tym powietrzu i po chwili znów sprawiły, że oddychało.
Inny duszący gaz wydzielał się, gdy świeca paliła się przez pewien czas w zamkniętym pojemniku. Gaz ten nie wytrącał wody wapiennej, a ponieważ był wyraźnie powiązany z procesem spalania, zaczęto go nazywać flogistonem powietrza, czyli azotem (od greckiego „martwy”). Najbardziej zagadkowy był lotny gaz uwolniony po rozpuszczeniu opiłek żelaza w rozcieńczonym kwasie siarkowym. Było tak łatwopalne, że nazwano je „łatwopalnym powietrzem”. Jeśli napompujesz balon tym powietrzem, uniesie się on wysoko nad ziemię.
Pojawiło się pytanie, czy nowe rodzaje powietrza to pierwiastki chemiczne, czy też, jak sugerował Priestley, modyfikacja „zwykłego” powietrza uzyskana przez dodanie lub usunięcie flogistonu?
Z trudem powstrzymując się od sceptycyzmu, Lavoisier powtórzył niektóre eksperymenty swoich kolegów. Potwierdził, że spalając fosfor w celu wytworzenia kwasu fosforowego lub spalając siarkę w celu wytworzenia kwasu siarkowego, powstają substancje o masie większej niż użyte substancje, tj. jak przy kalcynacji metali. Ale dlaczego następuje ta zmiana? Wydawało mu się, że znalazł odpowiedź na to pytanie. Używając szkła powiększającego do ogrzania cyny zamkniętej w szczelnie zamkniętym szklanym naczyniu, odkrył, że cała instalacja ważyła tyle samo przed i po eksperymencie. Powoli otwierając naczynie, usłyszał, jak powietrze wdziera się do środka z hałasem, po czym ciężar ponownie wzrósł. Może przedmioty palą się nie dlatego, że emitują flogiston, ale dlatego, że pochłaniają część powietrza?
Jeśli tak jest, to przywrócenie, tj. przetapianie rudy w czysty metal uwalnia powietrze. Odmierzył pewną ilość ołowianej łuski, zwanej litharge, i umieścił ją na niewielkim wzniesieniu w naczyniu z wodą obok kawałka węgla drzewnego. Przykrywając całość szklanym dzwonkiem, zaczął podgrzewać skalę za pomocą szkła powiększającego. Sądząc po wypieranej wodzie, domyślił się, że wydzielał się gaz. Ostrożnie zbierając uwolniony gaz, odkrył, że gaz ten zgasił płomień i wytrącił się woda wapienna. Wygląda na to, że „stęchłe” powietrze było efektem ożywienia, ale czy to wszystko?
Okazało się, że odpowiedzią jest czerwonawa substancja zwana mercurius calcinatus, czyli łuska rtęciowa, którą paryscy aptekarze sprzedawali jako lek na kiłę po cenie 18 lub więcej liwrów za uncję, tj. 1000 dolarów według dzisiejszych cen. Wszelkie eksperymenty z tą substancją były nie mniej ekstrawaganckie niż eksperymenty z płonącymi diamentami. Jak każdą inną skalę, można go uzyskać przez kalcynację czystego metalu nad dużym płomieniem. Jednak przy dalszym ogrzewaniu uzyskana substancja ponownie zamieniła się w rtęć. Innymi słowy, Mercurius calcinatus można przywrócić nawet bez użycia węgla drzewnego. Ale co w takim razie było źródłem flogistonu? W 1774 roku Lavoisier i kilku jego kolegów z Francuskiej Akademii Nauk potwierdzili, że osad rtęci rzeczywiście można zmniejszyć „bez dodatkowych substancji” poprzez utratę około jednej dwunastej jej masy.
Priestley również eksperymentował z tą substancją, podgrzewając ją za pomocą szkła powiększającego i zbierając uwolnione gazy. „To, co uderzyło mnie tak bardzo, że brakuje nawet słów, aby wyrazić uczucia, które mnie ogarnęły” – napisał później, „to to, że świeca paliła się w tym powietrzu dość silnym płomieniem… Nie mogłem znaleźć wyjaśnienia ten fenomen." Dowiedziawszy się, że mysz laboratoryjna dobrze czuje się w magicznym gazie, postanowił sam nim wdychać. „Wydawało mi się, że po pewnym czasie poczułam w piersi niezwykłą lekkość i swobodę. Kto by pomyślał, że to czyste powietrze stanie się w końcu modnym, luksusowym przedmiotem. W międzyczasie tylko dwie myszy i ja mieliśmy przyjemność wdychać to.”
Priestley postanowił nazwać gaz, w którym można dobrze oddychać i łatwo się palić, „deflogistycznym”, czyli tzw. powietrze w najczystszej postaci. Nie był osamotniony w takim rozumowaniu. W Szwecji farmaceuta Karl Wilhelm Scheele również badał właściwości „ognistego powietrza”.
W tym czasie Lavoisier nazwał już gaz uwalniany podczas redukcji rtęci calcinatus „niezwykle korzystnym dla oddychania” lub „żywym” powietrzem. Podobnie jak Priestley wierzył, że gaz ten reprezentuje powietrze w jego pierwotnej postaci. Jednak tutaj Lavoisier napotkał jedną trudność. Kiedy próbował zredukować kamień rtęciowy za pomocą węgla drzewnego, tj. starym, sprawdzonym sposobem uwalniał się ten sam gaz co przy odnawianiu litargu - gasił płomień świecy i wytrącał się woda wapienna. Dlaczego redukcja kamienia rtęciowego bez użycia węgla drzewnego spowodowała powstanie „żywego” powietrza, a przy użyciu węgla drzewnego pojawiło się duszące „zatęchłe” powietrze?
Wszystko można było wyjaśnić tylko w jeden sposób. Lavoisier wziął z półki naczynie, które nazwano płaską kolbą. Jego dolna część była okrągła, a Lavoisier podgrzewał wysoką szyję i wyginał ją tak, aby najpierw zakrzywiała się w dół, a potem ponownie w górę.
Jeśli w jego eksperymencie z 1769 r. naczynie przypominało pelikana, to obecne wyglądało jak flaming. Lavoisier wlał cztery uncje czystej rtęci do okrągłej dolnej komory naczynia (oznaczonej literą A na rysunku). Naczynie zainstalowano na piecu tak, że jego szyjka znajdowała się w otwartym pojemniku, również wypełnionym rtęcią, a następnie podniesiono ją do szklanego dzwonu. Ta część układu została wykorzystana do określenia ilości powietrza zużytego podczas eksperymentu. Po zaznaczeniu poziomu (LL) paskiem papieru zapalił piec i doprowadził rtęć w komorze A prawie do wrzenia.
Można założyć, że pierwszego dnia nie wydarzyło się nic szczególnego. Niewielka ilość rtęci odparowała i osiadła na ściankach płaskiej kolby. Powstałe kulki były wystarczająco ciężkie, aby ponownie spłynąć. Ale drugiego dnia na powierzchni rtęci zaczęły tworzyć się czerwone kropki. W ciągu następnych kilku dni czerwona skorupa powiększyła się, aż osiągnęła maksymalny rozmiar. Dwunastego dnia Lavoisier przerwał eksperyment i dokonał kilku pomiarów.
W tym czasie rtęć w szklanym dzwonku przekroczyła poziom początkowy o ilość powietrza zużytego do utworzenia kamienia. Uwzględniając zmiany temperatury i ciśnienia wewnątrz laboratorium, Lavoisier obliczył, że ilość powietrza zmniejszyła się o około jedną szóstą pierwotnej objętości, tj. od 820 do 700 centymetrów sześciennych. Ponadto zmienił się charakter gazu. Kiedy mysz została umieszczona w pojemniku z pozostałym powietrzem, natychmiast zaczęła się dusić, a „świeca umieszczona w tym powietrzu natychmiast zgasła, jakby została wrzucona do wody”. Ponieważ jednak gaz nie spowodował sedymentacji w wodzie wapiennej, można go raczej przypisać azotowi, a nie „stęchłemu powietrzu”.
Ale co rtęć dostała się z powietrza podczas spalania? Po usunięciu czerwonej powłoki, która utworzyła się na metalu, Lavoisier zaczął go podgrzewać w retorcie, aż ponownie zamienił się w rtęć, uwalniając od 100 do 150 centymetrów sześciennych gazu – mniej więcej tyle samo, ile rtęć wchłonęła podczas kalcynacji. Świeca włożona do tego gazu „pięknie się paliła”, a węgiel drzewny nie tlił się, ale „jarzył się tak jasnym światłem, że oczy ledwo mogły to znieść”.
To był punkt zwrotny. Płonąca rtęć pochłonęła „żywe” powietrze z atmosfery, pozostawiając azot. Redukcja rtęci ponownie doprowadziła do uwolnienia „żywego” powietrza. W ten sposób Lavoisierowi udało się oddzielić dwa główne składniki powietrza atmosferycznego.
Dla pewności zmieszał osiem części „żywego” powietrza i czterdzieści dwie części azotu i wykazał, że powstały gaz ma wszystkie cechy zwykłego powietrza. Analiza i synteza: „Oto najbardziej przekonujący dowód dostępny w chemii: powietrze po rozłożeniu ulega rekombinacji”.
W 1777 roku Lavoisier przekazał wyniki swoich badań członkom Akademii Nauk. Flogiston okazał się fikcją. Spalanie i kalcynacja zachodziły, gdy substancja wchłonęła „żywe” powietrze, które nazwał tlenem ze względu na jego rolę w tworzeniu kwasów. (Oxy oznacza po grecku „pikantny”). Pochłanianie tlenu z powietrza powoduje, że w powietrzu pozostaje tylko azot, który nie nadaje się do oddychania.
Jeśli chodzi o gaz, zwany „zestarzałym” powietrzem, powstał on, gdy tlen uwolniony podczas redukcji złączył się z czymś zawartym w węglu drzewnym, tworząc to, co dzisiaj nazywamy dwutlenkiem węgla.
Rok po roku koledzy Lavoisiera, zwłaszcza Priestley, narzekali, że rzekomo uzurpował sobie prymat w przeprowadzanych przez nich eksperymentach.Priestley pewnego razu jadł obiad w domu pary Lavoisier i opowiedział im o swoim pozbawionym flogistonu powietrzu i szwedzkim farmaceuta Scheele wysłał Lavoisierowi list, w którym opowiedział o swoich doświadczeniach. Mimo to nadal uważali, że tlen to powietrze pozbawione flogistonu.
W sztuce Oxygen, której premiera odbyła się w 2001 roku, dwóch chemików, Carl Djerassi i Roald Hoffman, stworzyło fabułę, w której szwedzki król zaprosił trzech naukowców do Sztokholmu, aby zdecydowali, którego z nich należy uznać za odkrywcę tlenu. Scheele jako pierwszy wyizolował gaz, a Priestley jako pierwszy opublikował artykuł sugerujący jego istnienie, ale tylko Lavoisier zrozumiał, co odkryli.
Zajrzał znacznie głębiej i sformułował prawo zachowania masy. W wyniku reakcji chemicznej substancja – w tym przypadku spalająca się rtęć i powietrze – zmienia kształt. Ale masa nie jest ani tworzona, ani niszczona. Ponieważ do reakcji wchodzi wiele substancji, taka sama ilość powinna wyjść. Jak mógłby powiedzieć poborca podatkowy, równowaga i tak musi się zrównoważyć.
W 1794 r., podczas rewolucyjnego terroru, ojciec Lavoisiera i Marie-Anne, wraz z innymi podatnikami, został uznany za „wroga ludu”. Wożono ich wozem na Plac Rewolucji, gdzie zbudowano już drewniane sceny, których wygląd nawet w szczegółach przypominał platformę, na której Lavoisier wypalał diamenty. Tylko zamiast ogromnych soczewek pojawiło się kolejne osiągnięcie francuskiej technologii – gilotyna.
W Internecie pojawiła się niedawno wiadomość, że podczas egzekucji Lavoisierowi udało się przeprowadzić swój ostatni eksperyment. Faktem jest, że we Francji zaczęto stosować gilotynę, bo uważali, że jest to najbardziej humanitarna forma egzekucji – przynosi natychmiastową i bezbolesną śmierć. I teraz Lavoisier miał okazję przekonać się, czy rzeczywiście tak było. W chwili, gdy ostrze gilotyny dotknęło jego szyi, zaczął mrugać oczami i robił to tyle, ile mógł. W tłumie znajdował się asystent, który musiał policzyć, ile razy uda mu się mrugnąć. Możliwe, że ta historia jest fikcją, ale jest całkiem w duchu Lavoisiera.
(c) George’a Johnsona „Dziesięć najpiękniejszych eksperymentów naukowych”.
Słowo „diament” pochodzi z języka greckiego. Jest tłumaczone na język rosyjski jako „”. Rzeczywiście, aby uszkodzić ten kamień, należy podjąć nadludzkie wysiłki. Tnie i zarysowuje wszystkie znane nam minerały, sam pozostając nienaruszony. Kwas mu nie szkodzi. Któregoś dnia z ciekawości przeprowadzono w kuźni eksperyment: diament umieszczono na kowadle i uderzono młotkiem. Żelazny prawie pękł na dwie części, ale kamień pozostał nienaruszony.
Diament płonie pięknym niebieskawym kolorem.
Ze wszystkich ciał stałych diament ma najwyższą przewodność cieplną. Jest odporny na tarcie, nawet o metal. Jest to najbardziej elastyczny minerał o najniższym stopniu sprężania. Ciekawą właściwością diamentu jest to, że świeci nawet pod wpływem sztucznych promieni. Świeci wszystkimi kolorami tęczy i ciekawie załamuje kolory. Kamień ten sprawia wrażenie nasyconego kolorem słońca, a następnie go promieniuje. Jak wiadomo, naturalny diament nie jest piękny, ale dopiero szlif nadaje mu prawdziwego piękna. Kamień szlachetny wykonany z oszlifowanego diamentu nazywany jest diamentem.
Historia eksperymentów
W XVII wieku w Anglii Boyle’owi udało się spalić diament, świecąc na niego promieniem słońca przez soczewkę. Jednakże we Francji doświadczenia z kalcynacją diamentów w kotle do topienia nie przyniosły żadnych rezultatów. Francuski jubiler, który przeprowadził eksperyment, znalazł na kamieniach jedynie cienką warstwę ciemnego nalotu. Pod koniec XVII wieku włoscy naukowcy Averani i Tardgioni, próbując połączyć ze sobą dwa diamenty, byli w stanie ustalić temperaturę, w której pali się diament - od 720 do 1000 ° C.
Diament nie topi się ze względu na silną strukturę sieci krystalicznej. Wszelkie próby przetopienia minerału kończyły się jego spaleniem.
Wielki francuski fizyk Antoine Lavoisier poszedł dalej, decydując się na umieszczenie diamentów w szczelnie zamkniętym szklanym naczyniu i napełnieniu go tlenem. Za pomocą dużej soczewki podgrzał kamienie i uległy całkowitemu spaleniu. Po zbadaniu składu powietrza odkryli, że oprócz tlenu zawiera on dwutlenek węgla, który jest związkiem tlenu i węgla. Otrzymano zatem odpowiedź: diamenty palą się, ale tylko przy dostępie tlenu, czyli tj. na świeżym powietrzu. Podczas spalania diament zamienia się w dwutlenek węgla. Dlatego w przeciwieństwie do węgla, po spaleniu diamentu nie pozostaje nawet popiół. Eksperymenty naukowców potwierdziły inną właściwość diamentu: przy braku tlenu diament nie pali się, ale zmienia się jego struktura molekularna. W temperaturze 2000°C grafit można otrzymać już w 15-30 minut.
