En höstdag 1772 kunde parisare som gick nära Louvren, i Infantas trädgård, längs Seinevallen, se en märklig struktur som liknade en platt vagn i form av en träplattform på sex hjul. Den hade stora fönster. De två största linserna, som hade en radie på åtta fot, fästes ihop för att bilda ett förstoringsglas som samlade upp solens strålar och riktade dem mot en andra, mindre lins och sedan mot bordets yta. Forskare i peruker och svarta glasögon, engagerade i experimentet, stod på plattformen, och deras assistenter susade runt som sjömän på däck och satte upp hela denna komplexa struktur i solen, och höll hela tiden ljuset svävande över himlen "med pistolhot" .
Antoine Laurent Lavoisier var bland personerna som använde denna anläggning - "elementarpartikelacceleratorn" på 1700-talet. Han var då intresserad av vad som händer när en diamant bränns.
Det har länge varit känt att diamanter brinner och lokala juvelerare bad franska vetenskapsakademin att undersöka om det fanns någon risk. Lavoisier var själv intresserad av en något annan fråga: förbränningens kemiska natur. Hela skönheten med "eldglaset" var att det, genom att fokusera solens strålar på en punkt inuti behållaren, värmde upp allt som kunde placeras vid den punkten. Röken från kärlet kunde ledas genom ett rör in i ett kärl med vatten, partiklarna som fanns däri fälldes ut, sedan avdunstades vattnet och återstoden analyserades.
Tyvärr misslyckades experimentet: glaset sprack ständigt av intensiv uppvärmning. Lavoisier misströstade dock inte – han hade andra idéer. Han föreslog Vetenskapsakademien ett program för att studera "luften som finns i materien" och hur den, denna luft, är relaterad till förbränningsprocesser.
Newton lyckades styra utvecklingen av fysiken på rätt väg, men i kemin på den tiden var det mycket dåligt - hon var fortfarande en fånge av alkemin. "Henna löst i en väl deflegmenterad salpeteranda kommer att ge en färglös lösning", skrev Newton. "Men om du lägger den i god vitriololja och skakar den tills den löser sig, blir blandningen först gul och sedan mörkröd." På sidorna i denna "kokbok" stod inget om mått eller mängder. "Om saltspriten placeras i färsk urin, blandas båda lösningarna lätt och lugnt", noterade han, "men om samma lösning droppas på förångad urin, kommer väsande och kokande att följa, och flyktiga och sura salter koagulerar till en tredjedel efter en tid, ett ämne som liknar ammoniak i naturen. Och om ett avkok av viol späds ut genom att lösas i en liten mängd färsk urin, kommer några droppar fermenterad urin att få en ljusgrön färg.
Mycket långt ifrån modern vetenskap. Inom alkemin, även i Newtons skrifter, liknar mycket magi. I en av sina dagböcker skrev han samvetsgrant om flera stycken från boken om alkemisten George Starkey, som kallade sig Philalethes.
Passagen börjar: "I [Saturnus] döljs en odödlig själ." Bly förstods vanligtvis som Saturnus, eftersom varje element var associerat med någon planet. Men i det här fallet menades den silvriga metallen som kallas antimon. "Immortal Spirit" är en gas som malm avger vid stark upphettning. "Mars är bunden till Saturnus med kärleksband (det här innebar att järn lades till antimon), som i sig slukar en stor kraft, vars ande delar upp Saturnus kropp, och från båda tillsammans strömmar underbart ljust vatten in i vilket solen går ner , släpper sitt ljus”. Solen är guld, som i detta fall är nedsänkt i kvicksilver, ofta kallat amalgam. "Venus, den ljusaste stjärnan, finns i [Mars] armar." Venus kallades koppar, som tillsätts till blandningen i detta skede. Detta metallurgiska recept är troligen en beskrivning av de tidiga stadierna av att erhålla "de vises sten", som alla alkemister strävade efter, eftersom man trodde att det med dess hjälp var möjligt att förvandla baselement till guld.
Lavoisier och hans samtida lyckades gå bortom dessa mystiska besvärjelser, men kemister trodde fortfarande på alkemiska idéer att ämnens beteende bestäms av tre principer: kvicksilver (som blir flytande), salt (som tjocknar) och svavel (som gör ämnet brännbart). Den "svavelhaltiga spriten", även kallad terra pingua ("fet" eller "oljig" jord), har upptagit mångas sinnen. I början av 1700-talet började den tyske kemisten Georg Ernst Stahl kalla det flogiston (av grekiskans flog - syftande på eld).
Man trodde att föremål brinner eftersom de innehåller mycket flogiston. När föremål förtärs av eld släpper de ut detta brännbara ämne i luften. Om du sätter eld på en träbit kommer den att sluta brinna och bara lämna efter sig en hög med aska, först när den förbrukar all sin flogiston. Därför trodde man att trädet består av ask och flogiston. På liknande sätt, efter kalcinering, dvs. stark uppvärmning, metallen förblir en vit, spröd substans som kallas fjäll. Därför består metallen av flogiston och fjäll. Rostprocessen är en långsam förbränning, som att andas, d.v.s. reaktioner som uppstår när flogiston släpps ut i luften.
Den omvända processen övervägdes också. Slaggen ansågs likna malm utvunnen från jorden, som sedan förädlades, genomgick reduktion, eller "återupplivning", genom upphettning bredvid träkol. Kolet gav ifrån sig flogiston, som kombinerat med slagg för att återställa den blanka metallen.
I och för sig innehåller inte användningen av ett hypotetiskt ämne som inte kan mätas, men som kan antas, något fel. I vår tid arbetar kosmologer också med begreppet "mörk materia", som måste existera för att galaxer inte ska spridas i bitar under rotation under inverkan av centrifugalkraft, och att antigravitationell "mörk energi" ligger bakom universums expansion .
Med hjälp av flogiston kunde forskare logiskt förklara förbränning, förbränning, minskning och till och med andning. Kemi var plötsligt vettigt.
Ändå löste detta inte alla problem: den skala som fanns kvar efter kalcineringen vägde mer än den ursprungliga metallen. Hur kunde det hända att det efter frisättningen av flogiston från ämnet blev tyngre? Liksom "mörk energi" ett kvarts årtusende senare, sattes flogiston, med den franske filosofen Condorcets ord, i rörelse av krafter i motsatt riktning mot gravitationen. För att göra denna idé mer poetisk sa en kemist att flogiston "ger vingar till jordens molekyler."
Lavoisier, liksom dåtidens vetenskapsmän, var säker på att flogiston var en av materiens huvudbeståndsdelar. Men i början av experiment med diamanter började han tänka: kan något väga mindre än noll?
Hans mor dog när han fortfarande var en pojke och lämnade honom ett arv som räckte för att gå in i ett lukrativt företag som heter Huvudgården. Den franska regeringen ingick ett avtal med detta konsortium av privatpersoner om att driva in skatter, från vilka skattebönder som Lavoisier hade en viss andel. Denna verksamhet distraherade honom ständigt från forskning, men gav honom en inkomst som gjorde att han efter ett tag kunde bli ägare till ett av de bästa laboratorierna i Europa. Bland de första experimenten 1769 fanns ett experiment med vilket Lavoisier bestämde sig för att testa den då aktuella idén att vatten kunde förvandlas till jord.
Bevisen var tillräckligt övertygande: vatten som avdunstar i en stekpanna lämnar en fast rest. Men Lavoisier bestämde sig för att gå till botten med ett destillationskärl som kallas "pelikan". Med en stor rund behållare vid basen och en liten övre kammare var kärlet försett med två böjda rör (lite som en pelikans näbb) genom vilka ångan gick tillbaka ner igen. För alkemister symboliserade pelikanen Kristi offerblod, så man trodde att "pelikanen" hade kraften att transformera. Dessutom skulle vattnet som kokade i Pelican kontinuerligt avdunsta och kondensera, så att inget ämne - fast, flytande eller gasformigt - kunde lämna systemet.
Lavoisier destillerade rent vatten i hundra dagar och upptäckte att fällningen verkligen fanns. Men han gissade var det kommer ifrån. När han vägde den tomma Pelican märkte han att kärlet hade blivit lättare. Efter att ha torkat och vägt sedimentet såg Lavoisier att sedimentets vikt ganska exakt motsvarade minskningen av kärlets vikt, och detta faktum ledde honom till tanken att kärlets glas blev källan till sedimentet.
Två år senare, 1771, var Lavoisier tjugoåtta år gammal. Samma år gifte han sig. Hans utvalda var Marie-Anne Pierrette Polze, trettonåriga dotter till en annan bonde. (Den här ganska vackra flickan var förlovad vid den tiden, och hennes andra potentiella fästman var femtio.) Maria Anna gillade sin mans vetenskapliga studier så mycket att hon snabbt behärskade kemi och hjälpte till på alla sätt hon kunde: hon gjorde anteckningar, översatte engelsk vetenskaplig litteratur till franska och utförde de mest komplexa ritningarna för ett experiment så elegant att det, likt de vises sten, var avsett att omvandla alkemi till kemi.
Kemisterna i Lavoisiers generation visste redan att, som engelsmannen Joseph Priestley uttryckte det, "det finns flera sorters luft". Den mefitiska ("födande" eller "inaktuella") luften får lågan att slockna, och musen i den dör av kvävning. Sådan luft gör kalkvattnet (kalciumhydroxid) grumligt och bildar en vit fällning (kalciumkarbonat). Växterna kändes dock bra i den här luften och efter ett tag fick den att andas igen.
Ytterligare en kvävande gas bildades när ett ljus brann under en tid i ett slutet kärl. Denna gas fällde inte ut kalkvatten, och eftersom den helt uppenbart var förknippad med förbränningsprocessen blev den känd som flogistisk luft eller kväve (från grekiskan "livlös"). Det mest mystiska var den flyktiga gas som frigjordes när järnspån löstes i utspädd svavelsyra. Den var så brännbar att den kallades "brännbar luft". Om du blåser upp en ballong med denna luft kommer den att resa sig högt över marken.
Frågan uppstod om de nya typerna av luft var kemiska grundämnen eller, som Priestley föreslog, modifieringar av "vanlig" luft som erhållits genom att tillsätta eller utvinna flogiston?
Med svårighet att hålla tillbaka skepsis upprepade Lavoisier några av sina kollegors experiment. Han bekräftade att förbränning av fosfor för att producera fosforsyra eller förbränning av svavel för att producera svavelsyra resulterar i ämnen vars vikt överstiger vikten av de använda ämnena, d.v.s. som vid glödgning av metaller. Men varför sker denna förändring? Det verkade för honom att han hade hittat svaret på denna fråga. Med hjälp av ett förstoringsglas för att värma tenn, inneslutet i ett förseglat glaskärl, fann han att före och efter experimentet vägde hela installationen lika mycket. Han öppnade sakta kärlet och hörde luften rusa in med ett ljud, varefter vikten ökade igen. Kanske brinner föremål inte för att de avger flogiston, utan för att de absorberar en del av luften?
Om så är fallet, då återhämtning, d.v.s. smältning av malm till ren metall leder till att luft släpps ut. Han mätte upp en viss mängd blyfjäll, som kallas "litharge", och placerade den på en liten plattform i ett kärl med vatten bredvid en kolbit. Efter att ha täckt allt detta med en glasklocka började han värma vågen med ett förstoringsglas. Från det undanträngda vattnet kunde han gissa om gasutsläppet. Han samlade försiktigt upp den frigjorda gasen och upptäckte att lågan slocknar från denna gas och kalkvatten faller ut. Det ser ut som att den "gamla" luften var en produkt av restaureringen, men var det just det?
Det visade sig att svaret låg i en rödaktig substans som heter mercurius calcinatus, eller kvicksilvervåg, som såldes av parisiska apotekare som botemedel mot syfilis till ett pris av 18 eller mer livres per uns, d.v.s. 1 000 $ om det översätts till dagens priser. Alla experiment med detta ämne var inte mindre extravaganta än experiment med brinnande diamanter. Som vilken annan våg som helst kunde den erhållas genom att kalcinera ren metall i en stark låga. Men vid ytterligare uppvärmning förvandlades det resulterande ämnet igen till kvicksilver. Med andra ord kunde mercurius calcinatus regenereras även utan användning av träkol. Men vad var då källan till flogiston? År 1774 bekräftade Lavoisier och flera av hans kollegor vid den franska vetenskapsakademin att kvicksilverskala verkligen kunde reduceras "utan ytterligare ämnen" med en förlust på ungefär en tolftedel av vikten.
Priestley experimenterade också med detta ämne, värmde det med ett förstoringsglas och samlade upp de frigjorda gaserna. "Det som slog mig så mycket att det inte ens finns tillräckligt med ord för att uttrycka de känslor som överväldigade mig", skrev han senare, "är att ljuset brann i denna luft med en ganska stark låga ... jag kunde inte hitta en förklaring till detta fenomen." När han fick reda på att laboratoriemusen mådde bra i den magiska gasen, bestämde han sig för att andas den själv. ”Det verkade för mig att jag efter en tid kände en extraordinär lätthet och frihet i bröstet. Vem hade anat att denna rena luft så småningom skulle bli en fashionabel lyxvara. Under tiden har bara två möss och jag haft nöjet att andas in det.
Gasen i vilken man andas bra och lätt bränner sig, bestämde sig Priestley för att kalla "dephlogisticated", d.v.s. luft i sin renaste form. Han var inte ensam om ett sådant resonemang. I Sverige studerade också en farmaceut vid namn Carl Wilhelm Scheele egenskaperna hos "eldluft".
Vid det här laget kallade Lavoisier redan gasen som släpptes ut under restaureringen av mercurius calcinatus för "extremt användbar för andning" eller "levande" luft. Liksom Priestley trodde han att denna gas var luft i sin ursprungliga form. Här råkade Lavoisier dock i svårigheter. När han försökte återvinna kvicksilverfjäll med hjälp av träkol, d.v.s. på det gamla beprövade sättet släpptes samma gas ut som vid restaurering av litharge - den släckte lågan från ett ljus och utfällt kalkvatten. Varför släpptes "levande" luft ut när kvicksilverbeläggningen reducerades utan träkol, men när träkol användes uppstod kvävande "inaktuell" luft?
Det fanns bara ett sätt att rensa upp allt. Lavoisier tog från hyllan ett kärl som kallas en platt kolv. Den nedre delen av den var rund, och den höga halsen värmdes och böjdes av Lavoisier så att den först böjde sig ner och sedan upp igen.
Om fartyget i hans experiment från 1769 liknade en pelikan, så såg den nuvarande ut som en flamingo. Lavoisier hällde fyra uns rent kvicksilver i den runda nedre kammaren på kärlet (märkt A i figuren). Kärlet placerades på ugnen så att dess hals låg i en öppen behållare, också fylld med kvicksilver, och höjdes sedan till en glasklocka. Denna del av uppställningen användes för att bestämma mängden luft som skulle förbrukas under experimentet. Markerade nivån (LL) med en pappersremsa, tände spisen och kokade nästan upp kvicksilvret i kammare A.
Man kan anta att inget speciellt hände den första dagen. En liten mängd kvicksilver avdunstade och satte sig på den platta kolvens väggar. De resulterande bollarna var tillräckligt tunga för att rinna ner igen. Men den andra dagen började röda prickar bildas på ytan av kvicksilverskalan. Under de närmaste dagarna ökade den röda skorpan i storlek tills den nådde sitt maximum. På den tolfte dagen avbröt Lavoisier experimentet och gjorde några mätningar.
Vid den tiden översteg kvicksilvret i glasklockan den ursprungliga nivån med mängden luft som användes för att bilda skalan. Med hänsyn till förändringar i temperatur och tryck inom laboratoriet beräknade Lavoisier att luftmängden hade minskat med cirka en sjättedel av dess ursprungliga volym, d.v.s. från 820 till 700 kubikcentimeter. Dessutom har gasens natur förändrats. När en mus placerades inuti behållaren som innehöll den återstående luften började den omedelbart kvävas, och "ljuset som placerats i denna luft slocknade omedelbart, som om det hade stoppats i vatten." Men eftersom gasen inte orsakade sedimentering i kalkvattnet var det mer sannolikt att den hänfördes till kväve än till "inaktuell luft".
Men vad fick kvicksilver från luften vid förbränning? Efter att ha tagit bort den röda beläggningen som hade bildats på metallen började Lavoisier värma upp den i en retort tills den blev kvicksilver igen, vilket frigjorde från 100 till 150 kubikcentimeter gas - ungefär samma mängd som kvicksilver som absorberades under kalcineringen. Ljuset som infördes i denna gas "brände vackert", och kolet pyrde inte, utan "sken med ett så starkt ljus att ögonen knappt kunde uthärda det."
Det var en vändpunkt. Brinnande, kvicksilver absorberade den "levande" luften från atmosfären och lämnade kväve. Återvinningen av kvicksilver ledde återigen till utsläpp av "levande" luft. Så Lavoisier lyckades separera de två huvudkomponenterna i atmosfärisk luft.
Förvisso blandade han åtta delar "levande" luft och fyrtiotvå delar kväve och visade att den resulterande gasen hade alla egenskaper som vanlig luft. Analys och syntes: "Detta är det mest övertygande beviset som finns inom kemi: när det sönderfaller, rekombinerar luft."
1777 rapporterade Lavoisier resultaten av sin forskning till medlemmar av Vetenskapsakademien. Phlogiston visade sig vara ett påhitt. Förbränning och förbränning inträffade när ämnet absorberade "levande" luft, som han kallade syre på grund av dess roll i bildandet av syror. (Oxy är grekiska för "skarp.") Absorptionen av syre från luften lämnar bara andningsbart kväve i luften.
När det gäller gasen, som kallades "inaktuell" luft, så bildades den när det syre som frigjordes vid reduktion kombinerades med något i kolet och det vi idag kallar koldioxid erhölls.
År efter år klagade Lavoisiers kollegor, särskilt Priestley, över att han påstods tillägnat sig företräde i de experiment som de också genomförde.Priestley åt en gång middag hemma hos paret Lavoisier och berättade om sin flogistonberövade luft, och den svenska apotekaren Scheele skickade Lavoisier ett brev som beskriver din upplevelse. Men med allt detta fortsatte de att tro att syre är luft som saknar flogiston.
I pjäsen Oxygen, som hade premiär 2001, kom två kemister, Carl Gerassi och Roald Hoffman, på en intrig där den svenske kungen bjöd in dessa tre vetenskapsmän till Stockholm för att bestämma vem av dem som skulle anses vara syrets upptäckare. Scheele var den första att isolera gasen, och Priestley var den första att publicera en tidning som talade om dess existens, men bara Lavoisier förstod vad de hade upptäckt.
Han tittade mycket djupare och formulerade lagen om massans bevarande. Som ett resultat av en kemisk reaktion ändrar ämnet - i det här fallet brinnande kvicksilver och luft - form. Men massan skapas inte och försvinner inte. Hur många ämnen som kommer in i reaktionen bör samma mängd erhållas vid utgången. Som en skatteindrivare skulle säga måste balansen gå ihop ändå.
1794, under den revolutionära terrorn, erkändes Lavoisier och Marie Annes far, tillsammans med andra skattebönder, som "folkets fiender". De fördes på en vagn till Place de la Revolución, där en träplattform redan hade byggts, vars utseende, även i detalj, liknade den plattform på vilken Lavoisier brände diamanter. Bara i stället för enorma linser fanns en annan prestation av fransk teknik - giljotinen.
Ett meddelande har nyligen halkat ut på Internet om att Lavoisier under avrättningen lyckades genomföra sitt sista experiment. Faktum är att de i Frankrike började använda giljotinen, eftersom de ansåg att det var den mest humana formen av avrättning - det ger omedelbar och smärtfri död. Och nu hade Lavoisier en chans att ta reda på om det var så. I samma ögonblick som giljotinbladet rörde vid hans hals blinkade han med ögonen och gjorde det så mycket han kunde. Det fanns en assistent i folkmassan som fick räkna hur många gånger han lyckades blinka. Det är möjligt att den här historien är en fiktion, men helt i Lavoisiers anda.
Dessa ord i pjäsen uttalas av Marie-Anne Lavoisier.
Kol (engelsk Carbon, French Carbone, tyska Kohlenstoff) i form av kol, sot och sot har varit känt för mänskligheten sedan urminnes tider; för cirka 100 tusen år sedan, när våra förfäder bemästrade eld, tog de itu med kol och sot varje dag. Förmodligen blev mycket tidiga människor bekanta med de allotropiska modifieringarna av kol - diamant och grafit, såväl som med fossilt kol. Inte överraskande var förbränningen av kolhaltiga ämnen en av de första kemiska processerna som intresserade människan. Eftersom det brinnande ämnet försvann och förtärdes av eld, betraktades förbränning som en nedbrytningsprocess av ämnet, och därför ansågs kol (eller kol) inte vara ett grundämne. Elementet var eld, ett fenomen som åtföljer förbränning; i läran om antikens beståndsdelar figurerar elden vanligtvis som ett av elementen. Vid början av XVII - XVIII århundraden. teorin om flogiston, framställd av Becher och Stahl, uppstod. Denna teori erkände närvaron i varje brännbar kropp av en speciell elementär substans - en viktlös vätska - flogiston, som avdunstar under förbränning. Eftersom endast en liten mängd aska återstår vid förbränning av en stor mängd kol, trodde flogistiken att kol är nästan ren flogiston. Detta var i synnerhet förklaringen till kolets "flogistiska" effekt, dess förmåga att återställa metaller från "kalk" och malmer. Senare flogistik, Réaumur, Bergman och andra, har redan börjat förstå att kol är ett elementärt ämne. Men för första gången erkändes "rent kol" som sådant av Lavoisier, som studerade processen att bränna kol och andra ämnen i luft och syre. I boken Guiton de Morveau, Lavoisier, Berthollet och Fourcroix "Method of Chemical Nomenclature" (1787) förekom namnet "kol" (kol) istället för det franska "rent kol" (charbone pur). Under samma namn förekommer kol i "Table of Simple Bodies" i Lavoisiers "Elementary Textbook of Chemistry". År 1791 var den engelske kemisten Tennant den första som fick fritt kol; han förde fosforånga över bränd krita, vilket resulterade i bildning av kalciumfosfat och kol. Att en diamant brinner utan rester vid kraftig uppvärmning har varit känt sedan länge. Redan 1751 gick den franske kungen Francis I med på att ge en diamant och en rubin för brinnande experiment, varefter dessa experiment till och med blev på modet. Det visade sig att endast diamant brinner, och rubin (aluminiumoxid med en blandning av krom) tål långvarig uppvärmning i brännlinsens fokus utan skador. Lavoisier satte upp ett nytt experiment med att bränna diamant med hjälp av en stor brandmaskin, och kom fram till att diamant är kristallint kol. Den andra allotropen av kol - grafit under den alkemiska perioden ansågs vara en modifierad blyglans och kallades plumbago; först 1740 upptäckte Pott frånvaron av någon blyförorening i grafit. Scheele studerade grafit (1779) och, som flogistiker, ansåg han att det var en svavelkropp av ett speciellt slag, ett speciellt mineralkol innehållande bunden "luftsyra" (CO 2 ) och en stor mängd flogiston.
Tjugo år senare förvandlade Guiton de Morveau, genom försiktig uppvärmning, diamanten till grafit och sedan till kolsyra.
Det internationella namnet Carboneum kommer från lat. kol (kol). Ordet är av mycket gammalt ursprung. Det jämförs med cremare - att bränna; sagornas rot, cal, rysk gar, gal, mål, sanskrit sta betyder att koka, laga mat. Ordet "karbo" är associerat med namnen på kol på andra europeiska språk (kol, kol, etc.). Den tyska Kohlenstoff kommer från Kohle - kol (gammaltyska kolo, svenska kylla - att värma). Gammal rysk ugorati, eller ugarati (bränna, sveda) har roten gar, eller berg, med en möjlig övergång till ett mål; kol på gammalryskt yug'l, eller kol, av samma ursprung. Ordet diamant (Diamante) kommer från det antika grekiskan - oförstörbar, orubblig, hård och grafit från grekiskan - skriver jag.
I början av XIX-talet. det gamla ordet kol i rysk kemisk litteratur ersattes ibland med ordet "kol" (Sherer, 1807; Severgin, 1815); sedan 1824 introducerade Solovyov namnet kol.
En höstdag 1772 kunde parisare som gick nära Louvren, i Infantas trädgård, längs Seinevallen, se en märklig struktur som liknade en platt vagn i form av en träplattform på sex hjul. Den hade stora fönster. De två största linserna, som hade en radie på åtta fot, fästes ihop för att bilda ett förstoringsglas som samlade upp solens strålar och riktade dem mot en andra, mindre lins och sedan mot bordets yta. Forskare i peruker och svarta glasögon, engagerade i experimentet, stod på plattformen, och deras assistenter susade runt som sjömän på däck och satte upp hela denna komplexa struktur i solen, och höll hela tiden ljuset svävande över himlen "med pistolhot" .
Antoine Laurent Lavoisier var bland personerna som använde denna anläggning - "elementarpartikelacceleratorn" på 1700-talet. Han var då intresserad av vad som händer när en diamant bränns.
Det har länge varit känt att diamanter brinner och lokala juvelerare bad franska vetenskapsakademin att undersöka om det fanns någon risk. Lavoisier var själv intresserad av en något annan fråga: förbränningens kemiska natur. Hela skönheten med "eldglaset" var att det, genom att fokusera solens strålar på en punkt inuti behållaren, värmde upp allt som kunde placeras vid den punkten. Röken från kärlet kunde ledas genom ett rör in i ett kärl med vatten, partiklarna som fanns däri fälldes ut, sedan avdunstades vattnet och återstoden analyserades.
Tyvärr misslyckades experimentet: glaset sprack ständigt av intensiv uppvärmning. Lavoisier misströstade dock inte – han hade andra idéer. Han föreslog Vetenskapsakademien ett program för att studera "luften som finns i materien" och hur den, denna luft, är relaterad till förbränningsprocesser.
Newton lyckades styra utvecklingen av fysiken på rätt väg, men på den tiden var det mycket dåligt i kemi - det var fortfarande en fånge av alkemin. "Henna löst i en väl deflegmenterad salpeteranda kommer att ge en färglös lösning", skrev Newton. "Men om du lägger den i god vitriololja och skakar den tills den löser sig, blir blandningen först gul och sedan mörkröd." På sidorna i denna "kokbok" stod inget om mått eller mängder. "Om saltspriten placeras i färsk urin, blandas båda lösningarna lätt och lugnt", noterade han, "men om samma lösning droppas på förångad urin, kommer väsande och kokande att följa, och flyktiga och sura salter koagulerar till en tredjedel efter en tid, ett ämne som liknar ammoniak i naturen. Och om ett avkok av viol späds ut genom att lösas i en liten mängd färsk urin, kommer några droppar fermenterad urin att få en ljusgrön färg.
Mycket långt ifrån modern vetenskap. Inom alkemin, även i Newtons skrifter, liknar mycket magi. I en av sina dagböcker skrev han samvetsgrant om flera stycken från boken om alkemisten George Starkey, som kallade sig Philalethes.
Passagen börjar: "I [Saturnus] döljs en odödlig själ." Bly förstods vanligtvis som Saturnus, eftersom varje element var associerat med någon planet. Men i det här fallet menades den silvriga metallen som kallas antimon. "Immortal Spirit" är en gas som malm avger vid stark upphettning. "Mars är bunden till Saturnus med kärleksband (det här innebar att järn lades till antimon), som i sig slukar en stor kraft, vars ande delar upp Saturnus kropp, och från båda tillsammans strömmar underbart ljust vatten in i vilket solen går ner , släpper sitt ljus”. Solen är guld, som i detta fall är nedsänkt i kvicksilver, ofta kallat amalgam. "Venus, den ljusaste stjärnan, finns i [Mars] armar." Venus kallades koppar, som tillsätts till blandningen i detta skede. Detta metallurgiska recept är troligen en beskrivning av de tidiga stadierna av att erhålla "de vises sten", som alla alkemister strävade efter, eftersom man trodde att det med dess hjälp var möjligt att förvandla baselement till guld.
Lavoisier och hans samtida lyckades gå bortom dessa mystiska besvärjelser, men kemister trodde fortfarande på alkemiska idéer att ämnens beteende bestäms av tre principer: kvicksilver (som blir flytande), salt (som tjocknar) och svavel (som gör ämnet brännbart). Den "svavelhaltiga spriten", även kallad terra pingua ("fet" eller "oljig" jord), har upptagit mångas sinnen. I början av 1700-talet började den tyske kemisten Georg Ernst Stahl kalla det flogiston (av grekiskans flog - syftande på eld).
Man trodde att föremål brinner eftersom de innehåller mycket flogiston. När föremål förtärs av eld släpper de ut detta brännbara ämne i luften. Om du sätter eld på en träbit kommer den att sluta brinna och bara lämna efter sig en hög med aska, först när den förbrukar all sin flogiston. Därför trodde man att trädet består av ask och flogiston. På liknande sätt, efter kalcinering, dvs. stark uppvärmning, metallen förblir en vit, spröd substans som kallas fjäll. Därför består metallen av flogiston och fjäll. Rostprocessen är en långsam förbränning, som att andas, d.v.s. reaktioner som uppstår när flogiston släpps ut i luften.
Den omvända processen övervägdes också. Slaggen ansågs likna malm utvunnen från jorden, som sedan förädlades, genomgick reduktion, eller "återupplivning", genom upphettning bredvid träkol. Kolet gav ifrån sig flogiston, som kombinerat med slagg för att återställa den blanka metallen.
I och för sig innehåller inte användningen av ett hypotetiskt ämne som inte kan mätas, men som kan antas, något fel. I vår tid arbetar kosmologer också med begreppet "mörk materia", som måste existera för att galaxer inte ska spridas i bitar under rotation under inverkan av centrifugalkraft, och att antigravitationell "mörk energi" ligger bakom universums expansion .
Med hjälp av flogiston kunde forskare logiskt förklara förbränning, förbränning, minskning och till och med andning. Kemi var plötsligt vettigt.
Ändå löste detta inte alla problem: den skala som fanns kvar efter kalcineringen vägde mer än den ursprungliga metallen. Hur kunde det hända att det efter frisättningen av flogiston från ämnet blev tyngre? Liksom "mörk energi" ett kvarts årtusende senare, sattes flogiston, med den franske filosofen Condorcets ord, i rörelse av krafter i motsatt riktning mot gravitationen. För att göra denna idé mer poetisk sa en kemist att flogiston "ger vingar till jordens molekyler."
Lavoisier, liksom dåtidens vetenskapsmän, var säker på att flogiston var en av materiens huvudbeståndsdelar. Men i början av experiment med diamanter började han tänka: kan något väga mindre än noll?
Hans mor dog när han fortfarande var en pojke och lämnade honom ett arv som räckte för att gå in i ett lukrativt företag som heter Huvudgården. Den franska regeringen ingick ett avtal med detta konsortium av privatpersoner om att driva in skatter, från vilka skattebönder som Lavoisier hade en viss andel. Denna verksamhet distraherade honom ständigt från forskning, men gav honom en inkomst som gjorde att han efter ett tag kunde bli ägare till ett av de bästa laboratorierna i Europa. Bland de första experimenten 1769 fanns ett experiment med vilket Lavoisier bestämde sig för att testa den då aktuella idén att vatten kunde förvandlas till jord.
Bevisen var tillräckligt övertygande: vatten som avdunstar i en stekpanna lämnar en fast rest. Men Lavoisier bestämde sig för att gå till botten med ett destillationskärl som kallas "pelikan". Med en stor rund behållare vid basen och en liten övre kammare var kärlet försett med två böjda rör (lite som en pelikans näbb) genom vilka ångan gick tillbaka ner igen. För alkemister symboliserade pelikanen Kristi offerblod, så man trodde att "pelikanen" hade kraften att transformera. Dessutom skulle vattnet som kokade i Pelican kontinuerligt avdunsta och kondensera, så att ingen materia - fast, flytande eller gasformig - kunde lämna systemet.
Lavoisier destillerade rent vatten i hundra dagar och upptäckte att fällningen verkligen fanns. Men han gissade var det kommer ifrån. När han vägde den tomma Pelican märkte han att kärlet hade blivit lättare. Efter att ha torkat och vägt sedimentet såg Lavoisier att sedimentets vikt ganska exakt motsvarade minskningen av kärlets vikt, och detta faktum ledde honom till tanken att kärlets glas blev källan till sedimentet.
Två år senare, 1771, var Lavoisier tjugoåtta år gammal. Samma år gifte han sig. Hans utvalda var Marie-Anne Pierrette Polze, trettonåriga dotter till en annan bonde. (Den här ganska vackra flickan var förlovad vid den tiden, och hennes andra potentiella fästman var femtio.) Maria Anna gillade sin mans vetenskapliga studier så mycket att hon snabbt behärskade kemi och hjälpte till på alla sätt hon kunde: hon gjorde anteckningar, översatte engelsk vetenskaplig litteratur till franska och utförde de mest komplexa ritningarna för ett experiment så elegant att det, likt de vises sten, var avsett att omvandla alkemi till kemi.
Kemisterna i Lavoisiers generation visste redan att, som engelsmannen Joseph Priestley uttryckte det, "det finns flera sorters luft". Den mefitiska ("födande" eller "inaktuella") luften får lågan att slockna, och musen i den dör av kvävning. Sådan luft gör kalkvattnet (kalciumhydroxid) grumligt och bildar en vit fällning (kalciumkarbonat). Växterna kändes dock bra i den här luften och efter ett tag fick den att andas igen.
Ytterligare en kvävande gas bildades när ett ljus brann under en tid i ett slutet kärl. Denna gas fällde inte ut kalkvatten, och eftersom den helt uppenbart var förknippad med förbränningsprocessen blev den känd som flogistisk luft eller kväve (från grekiskan "livlös"). Det mest mystiska var den flyktiga gas som frigjordes när järnspån löstes i utspädd svavelsyra. Den var så brännbar att den kallades "brännbar luft". Om du blåser upp en ballong med denna luft kommer den att resa sig högt över marken.
Frågan uppstod om de nya typerna av luft var kemiska grundämnen eller, som Priestley föreslog, modifieringar av "vanlig" luft som erhållits genom att tillsätta eller utvinna flogiston?
Med svårighet att hålla tillbaka skepsis upprepade Lavoisier några av sina kollegors experiment. Han bekräftade att förbränning av fosfor för att producera fosforsyra eller förbränning av svavel för att producera svavelsyra resulterar i ämnen vars vikt överstiger vikten av de använda ämnena, d.v.s. som vid glödgning av metaller. Men varför sker denna förändring? Det verkade för honom att han hade hittat svaret på denna fråga. Med hjälp av ett förstoringsglas för att värma tenn, inneslutet i ett förseglat glaskärl, fann han att före och efter experimentet vägde hela installationen lika mycket. Han öppnade sakta kärlet och hörde luften rusa in med ett ljud, varefter vikten ökade igen. Kanske brinner föremål inte för att de avger flogiston, utan för att de absorberar en del av luften?
Om så är fallet, då återhämtning, d.v.s. smältning av malm till ren metall leder till att luft släpps ut. Han mätte upp en viss mängd blyfjäll, som kallas "litharge", och placerade den på en liten plattform i ett kärl med vatten bredvid en kolbit. Efter att ha täckt allt detta med en glasklocka började han värma vågen med ett förstoringsglas. Från det undanträngda vattnet kunde han gissa om gasutsläppet. Han samlade försiktigt upp den frigjorda gasen och upptäckte att lågan slocknar från denna gas och kalkvatten faller ut. Det ser ut som att den "gamla" luften var en produkt av restaureringen, men var det just det?
Det visade sig att svaret låg i en rödaktig substans som heter mercurius calcinatus, eller kvicksilvervåg, som såldes av parisiska apotekare som botemedel mot syfilis till ett pris av 18 eller mer livres per uns, d.v.s. 1 000 $ om det översätts till dagens priser. Alla experiment med detta ämne var inte mindre extravaganta än experiment med brinnande diamanter. Som vilken annan våg som helst kunde den erhållas genom att kalcinera ren metall i en stark låga. Men vid ytterligare uppvärmning förvandlades det resulterande ämnet igen till kvicksilver. Med andra ord kunde mercurius calcinatus regenereras även utan användning av träkol. Men vad var då källan till flogiston? År 1774 bekräftade Lavoisier och flera av hans kollegor vid den franska vetenskapsakademin att kvicksilverskala verkligen kunde reduceras "utan ytterligare ämnen" med en förlust på ungefär en tolftedel av vikten.
Priestley experimenterade också med detta ämne, värmde det med ett förstoringsglas och samlade upp de frigjorda gaserna. "Det som slog mig så mycket att det inte ens finns tillräckligt med ord för att uttrycka de känslor som överväldigade mig", skrev han senare, "är att ljuset brann i denna luft med en ganska stark låga ... jag kunde inte hitta en förklaring till detta fenomen." När han fick reda på att laboratoriemusen mådde bra i den magiska gasen, bestämde han sig för att andas den själv. ”Det verkade för mig att jag efter en tid kände en extraordinär lätthet och frihet i bröstet. Vem hade anat att denna rena luft så småningom skulle bli en fashionabel lyxvara. Under tiden har bara två möss och jag haft nöjet att andas in det.
Gasen i vilken man andas bra och lätt bränner sig, bestämde sig Priestley för att kalla "dephlogisticated", d.v.s. luft i sin renaste form. Han var inte ensam om ett sådant resonemang. I Sverige studerade också en farmaceut vid namn Carl Wilhelm Scheele egenskaperna hos "eldluft".
Vid det här laget kallade Lavoisier redan gasen som släpptes ut under restaureringen av mercurius calcinatus för "extremt användbar för andning" eller "levande" luft. Liksom Priestley trodde han att denna gas var luft i sin ursprungliga form. Här råkade Lavoisier dock i svårigheter. När han försökte återvinna kvicksilverfjäll med hjälp av träkol, d.v.s. på det gamla beprövade sättet släpptes samma gas ut som vid restaurering av litharge - den släckte lågan från ett ljus och utfällt kalkvatten. Varför släpptes "levande" luft ut när kvicksilverbeläggningen reducerades utan träkol, men när träkol användes uppstod kvävande "inaktuell" luft?
Det fanns bara ett sätt att rensa upp allt. Lavoisier tog från hyllan ett kärl som kallas en platt kolv. Den nedre delen av den var rund, och den höga halsen värmdes och böjdes av Lavoisier så att den först böjde sig ner och sedan upp igen.
Om fartyget i hans experiment från 1769 liknade en pelikan, så såg den nuvarande ut som en flamingo. Lavoisier hällde fyra uns rent kvicksilver i den runda nedre kammaren på kärlet (märkt A i figuren). Kärlet placerades på ugnen så att dess hals låg i en öppen behållare, också fylld med kvicksilver, och höjdes sedan till en glasklocka. Denna del av uppställningen användes för att bestämma mängden luft som skulle förbrukas under experimentet. Markerade nivån (LL) med en pappersremsa, tände spisen och kokade nästan upp kvicksilvret i kammare A.
Man kan anta att inget speciellt hände den första dagen. En liten mängd kvicksilver avdunstade och satte sig på den platta kolvens väggar. De resulterande bollarna var tillräckligt tunga för att rinna ner igen. Men den andra dagen började röda prickar bildas på ytan av kvicksilverskalan. Under de närmaste dagarna ökade den röda skorpan i storlek tills den nådde sitt maximum. På den tolfte dagen avbröt Lavoisier experimentet och gjorde några mätningar.
Vid den tiden översteg kvicksilvret i glasklockan den ursprungliga nivån med mängden luft som användes för att bilda skalan. Med hänsyn till förändringar i temperatur och tryck inom laboratoriet beräknade Lavoisier att luftmängden hade minskat med cirka en sjättedel av dess ursprungliga volym, d.v.s. från 820 till 700 kubikcentimeter. Dessutom har gasens natur förändrats. När en mus placerades inuti behållaren som innehöll den återstående luften började den omedelbart kvävas, och "ljuset som placerats i denna luft slocknade omedelbart, som om det hade stoppats i vatten." Men eftersom gasen inte orsakade sedimentering i kalkvattnet var det mer sannolikt att den hänfördes till kväve än till "inaktuell luft".
Men vad fick kvicksilver från luften vid förbränning? Efter att ha tagit bort den röda beläggningen som hade bildats på metallen började Lavoisier värma den i en retort tills den blev kvicksilver igen, vilket frigjorde från 100 till 150 kubikcentimeter gas - ungefär samma mängd som kvicksilvret absorberades vid bränning. Ljuset som infördes i denna gas "brände vackert", och kolet pyrde inte, utan "sken med ett så starkt ljus att ögonen knappt kunde uthärda det."
Det var en vändpunkt. Brinnande, kvicksilver absorberade den "levande" luften från atmosfären och lämnade kväve. Återvinningen av kvicksilver ledde återigen till utsläpp av "levande" luft. Så Lavoisier lyckades separera de två huvudkomponenterna i atmosfärisk luft.
Förvisso blandade han åtta delar "levande" luft och fyrtiotvå delar kväve och visade att den resulterande gasen hade alla egenskaper som vanlig luft. Analys och syntes: "Detta är det mest övertygande beviset som finns inom kemi: när det sönderfaller, rekombinerar luft."
1777 rapporterade Lavoisier resultaten av sin forskning till medlemmar av Vetenskapsakademien. Phlogiston visade sig vara ett påhitt. Förbränning och förbränning inträffade när ämnet absorberade "levande" luft, som han kallade syre på grund av dess roll i bildandet av syror. (Oxy är grekiska för "skarp.") Absorptionen av syre från luften lämnar bara andningsbart kväve i luften.
När det gäller gasen, som kallades "inaktuell" luft, så bildades den när det syre som frigjordes vid reduktion kombinerades med något i kolet och det vi idag kallar koldioxid erhölls.
År efter år klagade Lavoisiers kollegor, särskilt Priestley, över att han påstods tillägnat sig företräde i de experiment som de också genomförde.Priestley åt en gång middag hemma hos paret Lavoisier och berättade om sin flogistonberövade luft, och den svenska apotekaren Scheele skickade Lavoisier ett brev som beskriver din upplevelse. Men med allt detta fortsatte de att tro att syre är luft som saknar flogiston.
I pjäsen Oxygen, som hade premiär 2001, kom två kemister, Carl Gerassi och Roald Hoffman, på en intrig där den svenske kungen bjöd in dessa tre vetenskapsmän till Stockholm för att bestämma vem av dem som skulle anses vara syrets upptäckare. Scheele var den första att isolera gasen, och Priestley var den första att publicera en tidning som talade om dess existens, men bara Lavoisier förstod vad de hade upptäckt.
Han tittade mycket djupare och formulerade lagen om massans bevarande. Som ett resultat av en kemisk reaktion ändrar ämnet - i det här fallet brinnande kvicksilver och luft - form. Men massan skapas inte och försvinner inte. Hur många ämnen som kommer in i reaktionen bör samma mängd erhållas vid utgången. Som en skatteindrivare skulle säga måste balansen gå ihop ändå.
1794, under den revolutionära terrorn, erkändes Lavoisier och Marie Annes far, tillsammans med andra skattebönder, som "folkets fiender". De fördes på en vagn till Place de la Revolución, där en träplattform redan hade byggts, vars utseende, även i detalj, liknade den plattform på vilken Lavoisier brände diamanter. Bara i stället för enorma linser fanns en annan prestation av fransk teknik - giljotinen.
Ett meddelande har nyligen halkat ut på Internet om att Lavoisier under avrättningen lyckades genomföra sitt sista experiment. Faktum är att de i Frankrike började använda giljotinen, eftersom de ansåg att det var den mest humana formen av avrättning - det ger omedelbar och smärtfri död. Och nu hade Lavoisier en chans att ta reda på om det var så. I samma ögonblick som giljotinbladet rörde vid hans hals blinkade han med ögonen och gjorde det så mycket han kunde. Det fanns en assistent i folkmassan som fick räkna hur många gånger han lyckades blinka. Det är möjligt att den här historien är en fiktion, men helt i Lavoisiers anda.
(c) George Johnson "De tio vackraste experimenten inom vetenskapen."
Ordet "diamant" kommer från det grekiska språket. Det översätts till ryska som "". För att skada den här stenen måste du verkligen göra övermänskliga ansträngningar. Den skär och repar alla mineraler som vi känner till, medan den själv förblir oskadd. Syra skadar honom inte. En gång, av nyfikenhet, genomfördes ett experiment i en smedja: en diamant placerades på ett städ och slogs med en hammare. Järnet splittrades nästan i två delar, men stenen förblev intakt.
Diamanten brinner med en vacker blåaktig färg.
Av alla fasta ämnen har diamant den högsta värmeledningsförmågan. Den är motståndskraftig mot friktion, även mot metall. Det är det mest elastiska mineralet med det lägsta kompressionsförhållandet. En intressant egenskap hos en diamant är att luminescera även under påverkan av konstgjorda strålar. Den lyser med alla regnbågarnas färger och bryter färg på ett intressant sätt. Denna sten verkar vara mättad med solfärg och strålar sedan ut den. Som ni vet är en naturlig diamant ful, snittet ger den sann skönhet. En pärla gjord av en slipad diamant kallas en diamant.
Historia om experiment
I 1600-talets England lyckades Boyle bränna en diamant genom att lysa en solstråle på den genom en lins. Men i Frankrike gav experimentet med att bränna diamanter i ett smältkärl inga resultat. Den franska juveleraren som genomförde experimentet hittade bara ett tunt lager mörk plack på stenarna. I slutet av 1600-talet kunde de italienska forskarna Averani och Targioni, när de försökte smälta samman två diamanter, fastställa temperaturen vid vilken en diamant brinner - från 720 till 1000 ° C.
Diamant smälter inte på grund av den starka strukturen hos kristallgittret. Alla försök att smälta mineralet slutade med att det bränns.
Den store franske fysikern Antoine Lavoisier gick längre och bestämde sig för att placera diamanterna i ett lufttätt kärl av glas och fylla det med syre. Med hjälp av en stor lins värmde han upp stenarna, och de brann helt ut. Efter att ha undersökt luftmiljöns sammansättning fann de att den förutom syre innehåller koldioxid, som är en kombination av syre och kol. Därmed kom svaret: diamanter brinner, men bara när syre finns tillgängligt, d.v.s. på friland. Diamanten brinner och förvandlas till koldioxid. Det är därför, till skillnad från kol, inte ens aska finns kvar efter förbränning av diamant. Forskarnas experiment bekräftade en annan egenskap hos diamant: i frånvaro av syre brinner inte diamanten, men dess molekylära struktur förändras. Vid en temperatur på 2000 ° C kan grafit erhållas på bara 15-30 minuter.
