Въглеродът (английски Carbon, френски Carbone, немски Kohlenstoff) под формата на въглища, сажди и сажди е познат на човечеството от незапомнени времена; преди около 100 хиляди години, когато нашите предци овладяха огъня, те се занимаваха с въглища и сажди всеки ден. Вероятно много рано хората са се запознали с алотропните модификации на въглерода - диамант и графит, както и с изкопаеми въглища. Не е изненадващо, че изгарянето на въглеродни вещества е един от първите химични процеси, които интересуват човека. Тъй като горящото вещество изчезна, като се погълне от огъня, горенето се разглежда като процес на разлагане на веществото и следователно въглищата (или въглеродът) не се считат за елемент. Елементът беше огънят, явление, което придружава горенето; в ученията за елементите на древността огънят обикновено фигурира като един от елементите. В края на XVII - XVIII век. възникна теорията за флогистона, изложена от Бехер и Щал. Тази теория признава наличието във всяко горимо тяло на специално елементарно вещество - безтегловна течност - флогистон, която се изпарява по време на горенето. Тъй като при изгаряне на голямо количество въглища остава само малко количество пепел, флогистиката вярваше, че въглищата са почти чист флогистон. Това беше обяснението по-специално за "флогистичния" ефект на въглищата, способността му да възстановява метали от "вар" и руди. По-късните флогистици, Реомюр, Бергман и други, вече са започнали да разбират, че въглищата са елементарно вещество. Въпреки това, за първи път "чистите въглища" са признати за такива от Лавоазие, който изучава процеса на изгаряне на въглища и други вещества във въздуха и кислорода. В книгата на Гитон дьо Морво, Лавоазие, Бертоле и Фуркроа „Метод на химическата номенклатура“ (1787 г.) името „въглерод“ (carbone) се появява вместо френското „чисти въглища“ (charbone pur). Под същото име въглеродът се появява в "Таблицата на простите тела" в "Елементарния учебник по химия" на Лавоазие. През 1791 г. английският химик Тенант е първият, който получава свободен въглерод; той прекарва фосфорни пари върху калцинирана креда, което води до образуването на калциев фосфат и въглерод. Фактът, че диамантът гори без остатък при силно нагряване, е известен отдавна. Още през 1751 г. френският крал Франциск I се съгласи да даде диамант и рубин за експерименти с изгаряне, след което тези експерименти дори станаха модерни. Оказа се, че само диамантът гори, а рубинът (алуминиев оксид с примес на хром) издържа дълготрайно нагряване във фокуса на запалителната леща без повреди. Лавоазие постави нов експеримент за изгаряне на диамант с помощта на голяма запалителна машина и стигна до заключението, че диамантът е кристален въглерод. Вторият алотроп на въглерода – графит в алхимичния период се е считал за модифициран оловен блясък и се е наричал plumbago; едва през 1740 г. Пот открива липсата на оловни примеси в графита. Шееле изучава графита (1779 г.) и като флогистик го смята за сярно тяло от специален вид, специални минерални въглища, съдържащи свързана "въздушна киселина" (CO 2 ,) и голямо количество флогистон.
Двадесет години по-късно Гитон дьо Морво, чрез леко нагряване, превръща диаманта в графит, а след това във въглеродна киселина.
Международното име Carboneum идва от лат. въглерод (въглища). Думата е от много древен произход. Сравнява се с крема - да изгоря; коренът на сагите, кал, руски гар, гал, гол, санскрит ста означава варя, готвя. Думата "carbo" се свързва с имената на въглерода в други европейски езици (въглерод, карбон и др.). Немското Kohlenstoff идва от Kohle - въглища (старонемски kolo, шведски kylla - загрявам). Староруското угорати, или угарати (горя, огаря) има корена gar, или планини, с възможен преход към цел; въглища в староруски yug'l, или въглища, от същия произход. Думата диамант (Diamante) идва от старогръцкия - неразрушим, непреклонен, твърд, а графит от гръцки - пиша.
В началото на XIX век. старата дума въглища в руската химическа литература понякога се заменя с думата „въглища“ (Шерер, 1807; Севергин, 1815); от 1824 г. Соловьов въвежда името въглерод.
Един есенен ден на 1772 г. парижани, които се разхождат близо до Лувъра, в градината на Инфанта, покрай насипа на Сена, могат да видят странна конструкция, наподобяваща плоска количка под формата на дървена платформа на шест колела. Имаше огромни прозорци. Двете най-големи лещи, които имаха радиус от осем фута, бяха закрепени заедно, за да образуват лупа, която събираше слънчевите лъчи и ги насочваше към втора, по-малка леща, а след това към повърхността на масата. Учените, участвали в експеримента с перуки и черни очила, стояха на платформата, а техните помощници се въртяха наоколо като моряци по палубата, изграждайки тази сложна структура на слънцето, като непрекъснато държаха светилото да се носи в небето „под прицел“.
Антоан Лоран Лавоазие е сред хората, използвали това съоръжение – „ускорителя на елементарните частици“ от 18 век. Тогава той се интересувал какво се случва, когато се изгори диамант.
Отдавна е известно, че диамантите горят и местните бижутери поискаха Френската академия на науките да проучи дали има някакъв риск. Самият Лавоазие се интересуваше от малко по-различен въпрос: химическата природа на горенето. Цялата красота на „огненото стъкло“ беше, че фокусирайки слънчевите лъчи в точка вътре в контейнера, то загряваше всичко, което можеше да се постави в тази точка. Димът от съда може да бъде насочен през тръба в съд с вода, съдържащите се в него частици се утаяват, след това водата се изпарява и остатъкът се анализира.
За съжаление експериментът се провали: стъклото непрекъснато се спука от интензивно нагряване. Лавоазие обаче не се отчайва – той имаше други идеи. Той предложи на Академията на науките програма за изследване на "въздуха, съдържащ се в материята" и как той, този въздух, е свързан с процесите на горене.
Нютон успя да насочи развитието на физиката по правилния път, но в химията в онези дни нещата бяха много зле - тя все още беше затворник на алхимията. „Хена, разтворена в добре делегиран спирт от селитра, ще даде безцветен разтвор“, пише Нютон. "Но ако го поставите в добро масло от витриол и го разклатите, докато се разтвори, сместа първо ще стане жълта, а след това тъмночервена." На страниците на тази „кулинарна книга“ не пишеше нищо за измервания или количества. „Ако духът на сол се постави в прясна урина, тогава и двата разтвора се смесват лесно и спокойно“, отбеляза той, „но ако същият разтвор се капне върху изпарената урина, тогава ще последват съскане и кипене, а летливите и киселинните соли се коагулират в една трета след известно време.вещество, наподобяващо амоняк по природа. И ако отвара от теменужки се разрежда чрез разтваряне в малко количество прясна урина, тогава няколко капки ферментирала урина ще придобият яркозелен цвят.
Много далеч от съвременната наука. В алхимията, дори в писанията на самия Нютон, много прилича на магия. В един от дневниците си той съвестно пренаписва няколко параграфа от книгата на алхимика Джордж Старки, който се нарича Филалет.
Пасажът започва: "В [Сатурн] е скрита безсмъртна душа." Оловото обикновено се разбира като Сатурн, тъй като всеки елемент е свързан с някаква планета. Но в този случай се има предвид сребристият метал, известен като антимон. "Безсмъртен дух" е газ, който рудата отделя при силно нагряване. „Марс е свързан със Сатурн с връзки на любов (това означава, че желязото е добавено към антимона), който сам по себе си поглъща голяма сила, чийто дух разделя тялото на Сатурн и от двете заедно се влива чудесна ярка вода, в която залязва Слънцето, освобождавайки светлината си”. Слънцето е злато, което в този случай е потопено в живак, често наричан амалгама. "Венера, най-ярката звезда, е в ръцете на [Марс]." Венера се наричаше мед, която се добавя към сместа на този етап. Тази металургична рецепта най-вероятно е описание на ранните етапи на получаване на "философския камък", към който се стремяха всички алхимици, тъй като се смяташе, че с негова помощ е възможно да се превърнат основните елементи в злато.
Лавоазие и неговите съвременници успяват да надскочат тези мистични заклинания, но дори по това време химиците все още вярват в алхимичните идеи, че поведението на веществата се определя от три принципа: живак (която се втечнява), сол (която се сгъстява) и сяра (която прави веществото е запалимо). ). „Сярният дух“, наричан още terra pingua („мазна“ или „мазна“ земя), е занимавал умовете на много мнозина. В началото на 18 век немският химик Георг Ернст Щал започва да го нарича флогистон (от гръцки phlog - отнасящ се до огъня).
Смятало се, че предметите горят, защото съдържат много флогистон. Тъй като предметите се поглъщат от огъня, те отделят това горимо вещество във въздуха. Ако запалите парче дърво, тогава то ще спре да гори, оставяйки след себе си само купчина пепел, само когато изчерпи целия си флогистон. Затова се смяташе, че дървото се състои от пепел и флогистон. По същия начин, след калциниране, т.е. силно нагряване, металът остава бяла, крехка субстанция, известна като котлен камък. Следователно металът се състои от флогистон и мащаб. Процесът на ръждясване е бавно горене, подобно на дишането, т.е. реакции, които възникват при изпускане на флогистон във въздуха.
Обратният процес също беше разгледан. Смятало се, че шлаката прилича на руда, добита от земята, която след това се облагородява, подлага се на редукция или „възраждане“ чрез нагряване до дървени въглища. Въгленът отделя флогистон, който се комбинира с шлака, за да възстанови лъскавия метал.
Само по себе си използването на хипотетична субстанция, която не може да бъде измерена, но може да се предположи, не съдържа нищо лошо. В наше време космолозите оперират и с концепцията за „тъмна материя“, която трябва да съществува, така че галактиките да не се разпръскват на парчета по време на въртене под действието на центробежна сила и че антигравитационната „тъмна енергия“ стои зад разширяването на Вселената .
С помощта на флогистон учените биха могли логично да обяснят горенето, калцинирането, намаляването и дори дишането. Химията изведнъж придоби смисъл.
Въпреки това, това не реши всички проблеми: скалата, останала след калцинирането, тежи повече от оригиналния метал. Как може да се случи след освобождаването на флогистон от веществото да стане по-тежък? Подобно на „тъмната енергия“ четвърт хилядолетие по-късно, флогистонът, по думите на френския философ Кондорсе, „се привежда в движение от сили, противоположни по посока на гравитацията“. За да направи тази идея по-поетична, един химик каза, че флогистонът „дава крила на земните молекули“.
Лавоазие, подобно на учените от онова време, беше сигурен, че флогистонът е една от основните съставки на материята. Но в началото на експериментите с диаманти той започна да мисли: може ли нещо да тежи по-малко от нула?
Майка му умира, когато той е още момче, оставяйки му наследство, което е достатъчно, за да влезе в доходоносно предприятие, наречено Главната ферма. Френското правителство сключи споразумение с този консорциум от частни лица за събиране на данъци, от които данъчни фермери като Лавоазие имаха известен дял. Тази дейност постоянно го отвлича от изследванията, но му дава доходи, които му позволяват след известно време да стане собственик на една от най-добрите лаборатории в Европа. Сред първите експерименти през 1769 г. е експеримент, с който Лавоазие решава да тества сегашната тогава идея, че водата може да се превърне в земя.
Доказателството беше достатъчно убедително: водата, която се изпарява в тиган, оставя твърд остатък. Но Лавоазие решава да стигне до дъното с помощта на съд за дестилация, известен като "пеликан". Имайки голям кръгъл контейнер в основата и малка горна камера, съдът беше снабден с две огънати тръби (малко като клюн на пеликан), през които парата се връщаше отново надолу. За алхимиците пеликанът символизира жертвената кръв на Христос, така че се смяташе, че съдът „пеликан“ има силата на трансформация. Освен това водата, която кипеше в пеликана, непрекъснато се изпарява и кондензира, така че нито едно вещество - твърдо, течно или газообразно - не може да напусне системата.
Дестилирайки чиста вода в продължение на сто дни, Лавоазие открива, че утайката наистина съществува. Но той позна откъде идва. Докато претеглял празния Пеликан, той забелязал, че съдът е станал по-лек. След изсушаване и претегляне на утайката Лавоазие вижда, че теглото на утайката отговаря доста точно на намаляването на теглото на съда и този факт го навежда на идеята, че стъклото на съда става източник на утайката.
Две години по-късно, през 1771 г., Лавоазие е на двадесет и осем години. През същата година той се жени. Негова избраница беше Мари-Ан Пиерет Полце, тринадесетгодишната дъщеря на друг фермер. (Това доста хубаво момиче по това време беше сгодено, а вторият й потенциален годеник беше на петдесет.) Мария Анна харесваше научните изследвания на съпруга си толкова много, че бързо овладя химията и помагаше с каквото може: водеше бележки, превеждаше английска научна литература на френски и изпълни най-сложните чертежи за експеримент, толкова елегантен, че подобно на философския камък му беше предопределено да превърне алхимията в химия.
Химиците от поколението на Лавоазие вече знаеха, че както е казал англичанинът Джоузеф Пристли, „има няколко вида въздух“. Мефитичният („мръсен“ или „застоял“) въздух кара пламъка да изгасне и мишката в него умира от задушаване. Такъв въздух прави варовата вода (калциев хидроксид) мътна, образувайки бяла утайка (калциев карбонат). Въпреки това растенията се чувстваха добре в този въздух и след известно време го направиха отново дишащ.
Друг задушаващ газ се образува, когато свещ гори известно време в затворен съд. Този газ не утаява варовита вода и тъй като е напълно очевидно свързан с процеса на горене, той става известен като флогистичен въздух или азот (от гръцки „безжизнен“). Най-загадъчният беше летливият газ, освободен, когато железните стърготини бяха разтворени в разредена сярна киселина. Беше толкова запалим, че го наричаха „запалим въздух“. Ако надуете балон с този въздух, той ще се издигне високо над земята.
Възникна въпросът дали новите видове въздух са химически елементи или, както предполага Пристли, модификации на „обикновен“ въздух, получен чрез добавяне или извличане на флогистон?
С мъка сдържайки скептицизма, Лавоазие повтаря някои от експериментите на своите колеги. Той потвърди, че изгарянето на фосфор за получаване на фосфорна киселина или изгарянето на сяра за получаване на сярна киселина води до вещества, чието тегло надвишава това на използваните вещества, т.е. както при отгряване на метали. Но защо се случва тази промяна? Струваше му се, че е намерил отговора на този въпрос. Използвайки лупа за нагряване на калай, затворен в запечатан стъклен съд, той установи, че преди и след експеримента цялата инсталация тежи еднакво. Бавно отваряйки съда, той чу как въздухът нахлу с шум, след което тежестта отново се увеличи. Може би предметите горят не защото отделят флогистон, а защото поглъщат част от въздуха?
Ако е така, тогава възстановяване, т.е. топенето на руда в чист метал води до освобождаване на въздух. Той измери определено количество оловна люспа, която се нарича "litharge", и я постави на малка платформа в съд с вода до парче въглен. След като покри всичко това със стъклена камбана, той започна да нагрява скалата с лупа. От изместената вода той можеше да гадае за отделянето на газ. Внимателно събирайки освободения газ, той установи, че пламъкът изгасва от този газ и се утаява варова вода. Изглежда, че "застоялият" въздух е продукт на реставрацията, но дали беше само това?
Оказа се, че отговорът се крие в червеникаво вещество, наречено mercurius calcinatus, или живачна люспа, което се продаваше от парижките фармацевти като лек срещу сифилис на цена от 18 или повече ливри за унция, т.е. $1000, ако се преведе в днешните цени. Всички експерименти с това вещество бяха не по-малко екстравагантни от експериментите с горящи диаманти. Както всеки друг мащаб, той може да бъде получен чрез калциниране на чист метал в силен пламък. Въпреки това, при по-нататъшно нагряване, полученото вещество отново се превърна в живак. С други думи, mercurius calcinatus може да бъде регенериран дори без използването на въглен. Но какъв беше тогава източникът на флогистон? През 1774 г. Лавоазие и няколко негови колеги от Френската академия на науките потвърждават, че живачната скала наистина може да бъде намалена „без допълнителни вещества“ със загуба на около една дванадесета от теглото.
Пристли също експериментира с това вещество, като го нагрява с лупа и събира отделените газове. „Това, което ме порази толкова много, че дори няма достатъчно думи, за да изразя чувствата, които ме обзеха“, пише той по-късно, „е, че свещта гореше във въздуха с доста силен пламък... Не можах да намеря обяснение за това явление.” Откривайки, че лабораторната мишка се чувства добре във вълшебния газ, той решава сам да го диша. „Страха ми се, че след известно време почувствах необикновена лекота и свобода в гърдите си. Кой би предположил, че този чист въздух в крайна сметка ще се превърне в модерен луксозен артикул. Междувременно само две мишки и аз имахме удоволствието да го вдишаме.
Газът, в който човек диша добре и гори лесно, Пристли решава да нарече „дефлогистичен“, т.е. въздух в най-чистата му форма. Той не беше сам в подобни разсъждения. В Швеция фармацевтът на име Карл Вилхелм Шееле също изучава свойствата на "огнения въздух".
По това време Лавоазие вече нарича газа, освободен по време на възстановяването на mercurius calcinatus, „изключително полезен за дишане“ или „жив“ въздух. Подобно на Пристли, той вярваше, че този газ е въздух в първоначалната си форма. Тук обаче Лавоазие изпадна в затруднение. Когато се опита да възстанови живачен нагар с помощта на въглен, т.е. по стария, доказан начин се отделя същият газ, както при възстановяването на калта - той гаси пламъка на свещ и утаява варова вода. Защо се отделя „жив“ въздух, когато живачната котлена се намалява без въглен, но когато се използва въглен, се появява задушаващ „застоял“ въздух?
Имаше само един начин всичко да се изчисти. Лавоазие взе от рафта съд, наречен плоска колба. Долната му част беше кръгла, а високата шия беше нагрята и огъната от Лавоазие, така че първо се извиваше надолу и след това отново нагоре.
Ако в неговия експеримент от 1769 г. съдът приличаше на пеликан, то сегашният приличаше на фламинго. Лавоазие изля четири унции чист живак в кръглата долна камера на съда (обозначена с А на фигурата). Съдът се поставя върху пещта, така че гърлото му е в отворен съд, също пълен с живак, и след това се издига в стъклена камбана. Тази част от настройката беше използвана за определяне на количеството въздух, което ще се консумира по време на експеримента. Маркирайки нивото (LL) с хартиена лента, той запали котлона и доведе живака в камера А почти до кипене.
Може да се предположи, че в първия ден не се е случило нищо особено. Малко количество живак се изпарява и се утаява по стените на плоската колба. Получените топки бяха достатъчно тежки, за да потекат отново. Но на втория ден по повърхността на живака започнаха да се образуват червени точки - люспи. През следващите няколко дни червената кора се увеличи по размер, докато достигне своя максимум. На дванадесетия ден Лавоазие спря експеримента и направи някои измервания.
По това време живакът в стъклената камбана надвишава първоначалното ниво с количеството въздух, използван за образуване на котлен камък. Вземайки предвид промените в температурата и налягането в лабораторията, Лавоазие изчисли, че количеството въздух е намаляло с около една шеста от първоначалния си обем, т.е. от 820 до 700 кубични сантиметра. Освен това естеството на газа се е променило. Когато една мишка беше поставена вътре в контейнера, съдържащ останалия въздух, тя веднага започна да се задушава и „свещта, поставена във въздуха, веднага угасна, сякаш беше поставена във вода“. Но тъй като газът не е причинил утаяване във варовиковата вода, е по-вероятно той да бъде приписан на азот, отколкото на „застоял въздух“.
Но какво получи живакът от въздуха по време на горенето? След като отстрани червеното покритие, образувало се върху метала, Лавоазие започна да го нагрява в реторта, докато отново стане живак, отделяйки от 100 до 150 кубически сантиметра газ - приблизително същото количество, колкото живака, абсорбиран по време на калцинирането. Свещта, въведена в този газ, „гореше прекрасно“, а въгленът не тлееше, а „блестяха с такава ярка светлина, че очите трудно издържаха“.
Това беше повратен момент. Изгаряйки, живакът абсорбира "живия" въздух от атмосферата, оставяйки азот. Възстановяването на живак отново доведе до освобождаването на "жив" въздух. Така Лавоазие успява да раздели двата основни компонента на атмосферния въздух.
Разбира се, той смеси осем части „жив“ въздух и четиридесет и две части азот и показа, че полученият газ има всички характеристики на обикновения въздух. Анализ и синтез: "Това е най-убедителното доказателство, налично в химията: докато се разлага, въздухът се рекомбинира."
През 1777 г. Лавоазие докладва резултатите от своите изследвания на членовете на Академията на науките. Флогистон се оказа измислица. Изгарянето и калцинирането настъпват, когато веществото абсорбира "жив" въздух, който той нарича кислород поради ролята му в образуването на киселини. (Oxy е гръцки за „остър.“) Абсорбцията на кислород от въздуха оставя във въздуха само недишащ азот.
Що се отнася до газа, който се наричаше „застоял“ въздух, той се образува, когато кислородът, освободен по време на редукцията, се комбинира с нещо във въглищата и се получава това, което днес наричаме въглероден диоксид.
Година след година колегите на Лавоазие, особено Пристли, мрънкаха, че той уж си е присвоил първенството в експериментите, които те също провеждат. Веднъж Пристли вечеря в къщата на двойката Лавоазие и им разказва за неговия въздух, лишен от флогистон, а шведският фармацевт Шееле изпраща Лавоазие писмо, описващо вашето преживяване. Но с всичко това те продължаваха да мислят, че кислородът е въздух, лишен от флогистон.
В пиесата "Кислород", чиято премиера беше през 2001 г., двама химици, Карл Гераси и Роалд Хофман, измислиха сюжет, в който шведският крал кани тези трима учени в Стокхолм, за да решат кой от тях трябва да се счита за откривател на кислорода. Шееле е първият, който изолира газа, а Пристли е първият, който публикува статия, в която се говори за съществуването му, но само Лавоазие разбира какво са открили.
Той погледна много по-дълбоко и формулира закона за запазване на масата. В резултат на химическа реакция веществото - в този случай изгаряне на живак и въздух - променя формата си. Но масата не се създава и не изчезва. Колко вещества влизат в реакцията, същото количество трябва да се получи на изхода. Както би казал един данък, балансът така или иначе трябва да се събере.
През 1794 г., по време на революционния терор, бащата на Лавоазие и Мари Ан, заедно с други данъчни фермери, са признати за „врагове на народа“. Те бяха докарани с количка до площада на Революцията, където вече беше изградена дървена платформа, чийто външен вид дори в детайли наподобяваше платформата, на която Лавоазие изгаря диаманти. Само вместо огромни лещи имаше друго постижение на френската технология - гилотината.
Наскоро в интернет се плъзна съобщение, че по време на екзекуцията Лавоазие е успял да извърши последния си експеримент. Факт е, че във Франция започнаха да използват гилотината, защото я смятаха за най-хуманната форма на екзекуция - тя носи мигновена и безболезнена смърт. И сега Лавоазие имаше възможност да разбере дали това е така. В момента, в който острието на гилотината докосна врата му, той примигна с очи и направи това, доколкото можеше. В тълпата имаше асистент, който трябваше да преброи колко пъти успява да мигне. Възможно е тази история да е измислица, но съвсем в духа на Лавоазие.
Тези думи в пиесата са произнесени от Мари-Ан Лавоазие.
Думата "диамант" идва от гръцки език. Превежда се на руски като "". Наистина, за да повредите този камък, трябва да положите свръхчовешки усилия. Той реже и надрасква всички познати ни минерали, като сам остава невредим. Киселината не му вреди. Веднъж от любопитство беше проведен експеримент в ковачница: върху наковалня беше поставен диамант и удря с чук. Желязото почти се разцепило на две, но камъкът останал непокътнат.
Диамантът гори с красив синкав цвят.
От всички твърди тела, диамантът има най-висока топлопроводимост. Устойчив е на триене, дори срещу метал. Това е най-еластичният минерал с най-нисък коефициент на компресия. Интересно свойство на диаманта е да свети дори под въздействието на изкуствени лъчи. Той свети с всички цветове на дъгата и пречупва цвета по интересен начин. Този камък сякаш е наситен със слънчев цвят и след това го излъчва. Както знаете, естественият диамант е грозен, изрязването му придава истинска красота. Скъпоценен камък, направен от рязан диамант, се нарича диамант.
История на експериментите
През 17-ти век в Англия Бойл успява да изгори диамант, като осветява слънчев лъч върху него през леща. Във Франция обаче експериментът с калциниране на диаманти в съд за топене не даде никакви резултати. Френският бижутер, който провежда експеримента, открива само тънък слой тъмна плака върху камъните. В края на 17-ти век италианските учени Аверани и Таргони, когато се опитват да слеят два диаманта заедно, успяват да установят температурата, при която диамантът гори - от 720 до 1000 ° C.
Диамантът не се топи поради силната структура на кристалната решетка. Всички опити да се стопи минералът завършваха с изгарянето му.
Великият френски физик Антоан Лавоазие отиде по-далеч, като реши да постави диаманти в херметичен съд от стъкло и да го напълни с кислород. С помощта на голяма леща той нагрява камъните и те напълно изгоряват. След като изследвали състава на въздушната среда, те установили, че освен кислород, тя съдържа въглероден диоксид, който е комбинация от кислород и въглерод. Така се получи отговорът: диамантите горят, но само когато има кислород, т.е. на открито. Изгаряйки, диамантът се превръща във въглероден диоксид. Ето защо, за разлика от въглищата, дори пепелта не остава след изгарянето на диаманта. Експериментите на учените потвърдиха още едно свойство на диаманта: при липса на кислород диамантът не гори, но неговата молекулярна структура се променя. При температура от 2000 ° C графитът може да се получи само за 15-30 минути.
Защо Антоан Лавоазие изгори диаманта?
Осемнадесети век, Франция, Париж. Антоан Лоран Лавоазие, един от бъдещите създатели на химическата наука, след дълги години експерименти с различни вещества в тишината на своята лаборатория, отново и отново е убеден, че е направил истинска революция в науката. Неговите по същество прости химически експерименти върху изгарянето на вещества в херметически затворени обеми напълно опровергават общоприетата по това време теория за флогистона. Но силни, строго количествени доказателства в полза на новата "кислородна" теория на горенето в научния свят не се приемат. Визуален и удобен модел на флогистон е много здраво закрепен в умовете.
Какво да правя? След като убива две-три години в безплодни усилия да защити идеята си, Лавоазие стига до заключението, че неговата научна среда все още не е узряла до чисто теоретични аргументи и трябва да тръгне по съвсем различен път. През 1772 г. великият химик решава за тази цел на необичаен експеримент. Той кани всички да участват в спектакъла на изгаряне в запечатан котел ... тежко парче диамант. Как да устоиш на любопитството? В крайна сметка не става дума за нищо, а за диамант!
Съвсем разбираемо е, че след сензационното послание до лабораторията, заедно с гражданите, в лабораторията се изсипаха пламенните противници на учения, които преди това не искаха да задълбават в експериментите му с всякакви сяра, фосфор и въглища. . Стаята беше излъскана до блясък и блестеше не по-малко от скъпоценен камък, осъден на публично изгаряне. Трябва да се каже, че лабораторията на Лавоазие по това време принадлежеше на една от най-добрите в света и напълно отговаряше на скъп експеримент, в който идеологическите опоненти на собственика сега просто нямаха търпение да участват.
Диамантът не се провали: той изгаряше без видима следа, според същите закони, които се прилагаха за други презрени вещества. Нищо по същество ново от научна гледна точка не се е случило. Но теорията за "кислорода", механизмът на образуване на "свързан въздух" (въглероден диоксид) най-накрая достигна до съзнанието дори на най-заклетите скептици. Те разбраха, че диамантът не е изчезнал безследно, но под въздействието на огън и кислород той претърпява качествени промени, превръща се в нещо друго. В крайна сметка в края на експеримента колбата тежи точно толкова, колкото в началото. И така, с фалшивото изчезване на диаманта пред очите на всички, думата "флогистон", обозначаваща хипотетичен компонент на вещество, уж изгубено по време на изгарянето му, изчезна завинаги от научния лексикон.
Но едно свято място никога не е празно. Един си отиде, друг дойде. Теорията на флогистона беше изместена от нов основен закон на природата - законът за запазване на материята. Лавоазие е признат от историците на науката за откривател на този закон. Един диамант помогна да се убеди човечеството в неговото съществуване. В същото време същите тези историци хвърлят такива облаци мъгла около сензационното събитие, че все още е доста трудно да се разбере достоверността на фактите. Приоритетът на важно откритие се оспорва в продължение на много години и без никаква причина от "патриотичните" кръгове на различни страни: Русия, Италия, Англия ...
Какви аргументи се използват за оправдаване на твърденията? Най-смешното. В Русия, например, законът за запазване на материята се приписва на Михаил Василиевич Ломоносов, който всъщност не го е открил. Освен това, като доказателство, преписвачите на химическата наука безсрамно използват откъси от личната му кореспонденция, където ученият, споделяйки аргументите си за свойствата на материята с колеги, уж лично свидетелства в полза на тази гледна точка.
Италианските историографи обясняват претенциите си за приоритета на световното откритие в химическата наука с факта, че... Лавоазие не е първият, който има идеята да използва диамант в експерименти. Оказва се, че още през 1649 г. видни европейски учени са се запознали с писма, в които се съобщава за подобни експерименти. Те са предоставени от Флорентинската академия на науките и от съдържанието им следва, че местните алхимици вече са мършави, подлагат диаманти и рубини на силен огън, поставяйки ги в херметически затворени съдове. В същото време диамантите изчезнаха, а рубините бяха запазени в първоначалния си вид, от което се направи изводът за диаманта като „наистина магически камък, чиято природа не подлежи на обяснение“. И какво тогава? Всички вървим по стъпките на нашите предшественици по един или друг начин. А фактът, че алхимиците от италианското средновековие не са признали природата на диаманта, само подсказва, че много други неща са недостъпни за тяхното съзнание, включително въпроса къде отива масата на материята, когато се нагрява в съд, който изключва достъп на въздух.
Много разклатени изглеждат и авторските амбиции на британците, които по принцип отричат участието на Лавоазие в сензационния експеримент. Според тях заслугата е несправедливо приписана на актива на великия френски аристократ, който всъщност принадлежи на техния сънародник Смитсън Тенант, който е известен на човечеството като откривател на двата най-скъпи метала в света – осмий и иридий. Именно той, както казват британците, правеше такива демонстрационни трикове. По-специално, той изгори диамант в златен съд (преди това, графит и въглен). И именно той стигна до заключението, важно за развитието на химията, че всички тези вещества са от една и съща природа и при изгаряне образуват въглероден диоксид в строго съответствие с теглото на горимите вещества.
Но колкото и трудно отделните историци на науката, дори в Русия, дори в Англия, да омаловажават изключителните постижения на Лавоазие и да му отреждат второстепенна роля в уникалните изследвания, те все още се провалят. Блестящият французин продължава да бъде в очите на световната общност човек с всеобхватен и оригинален ум. Достатъчно е да си припомним известния му експеримент с дестилирана вода, който веднъж завинаги разтърси възгледа, съществувал по това време сред много учени за способността на водата да се превръща в твърдо вещество при нагряване.
Тази неправилна гледна точка се формира въз основа на следните наблюдения. Когато водата се изпари до "суха", на дъното на съда неизменно се открива твърд остатък, който за простота се нарича "земя". Оттук се говореше за превръщането на водата в земя.
През 1770 г. Лавоазие подлага на изпитание конвенционалната мъдрост. Като начало той направи всичко, за да получи възможно най-чистата вода. По това време имаше само един начин да се постигне това – дестилация. Вземайки най-добрата дъждовна вода в природата, ученият я надмина осем пъти. След това напълни предварително претеглен стъклен съд с вода, пречистена от примеси, запечата го херметически и отново записва теглото. След това в продължение на три месеца той нагрява този съд на горелка, като довежда съдържанието му почти до кипене. В резултат на това на дъното на резервоара наистина беше "земята".
Но къде? За да отговори на този въпрос, Лавоазие отново претегли сухия съд, чиято маса е намаляла. След като установил, че теглото на съда се е променило толкова, колкото се е появила „земята“ в него, експериментаторът разбра, че твърдият остатък, който обърква колегите му, просто се извлича от стъклото и не може да става дума за някакви чудодейни трансформации от вода в земята. Получава се такъв любопитен химичен процес. И под въздействието на високи температури, тя тече много по-бързо.
