کربن (انگلیسی کربن، کربن فرانسوی، آلمانی Kohlenstoff) به شکل زغال سنگ، دوده و دوده از زمان های بسیار قدیم برای بشر شناخته شده است. حدود 100 هزار سال پیش، زمانی که اجداد ما بر آتش مسلط شدند، هر روز با زغال سنگ و دوده سروکار داشتند. احتمالاً افراد بسیار اولیه با تغییرات آلوتروپیک کربن - الماس و گرافیت و همچنین با زغال سنگ فسیلی آشنا شدند. جای تعجب نیست که احتراق مواد کربنی یکی از اولین فرآیندهای شیمیایی بود که انسان را مورد توجه قرار داد. از آنجایی که ماده سوزان ناپدید شد و توسط آتش سوزی شد، احتراق به عنوان فرآیند تجزیه ماده در نظر گرفته شد و بنابراین زغال سنگ (یا کربن) عنصر در نظر گرفته نمی شد. عنصر آتش بود، پدیده ای که با احتراق همراه است. در آموزه های عناصر دوران باستان، آتش معمولاً به عنوان یکی از عناصر مطرح است. در اواخر قرن هفدهم - هجدهم. تئوری فلوژیستون که توسط بچر و استال ارائه شد مطرح شد. این نظریه وجود یک ماده اولیه خاص - یک مایع بی وزن - فلوژیستون را در هر جسم قابل احتراق تشخیص داد که در طی احتراق تبخیر می شود. از آنجایی که هنگام سوزاندن مقدار زیادی زغال سنگ فقط مقدار کمی خاکستر باقی می ماند، فلوژیستیک معتقد بود که زغال سنگ تقریباً فلوژیستون خالص است. این توضیحی بود، به ویژه، برای اثر "فلوژیستیک" زغال سنگ، توانایی آن در بازیابی فلزات از "آهک" و سنگ معدن. فلوژستیک بعدی، رئومور، برگمان و دیگران، قبلاً شروع به درک این موضوع کرده اند که زغال سنگ یک ماده اولیه است. با این حال، برای اولین بار "زغال سنگ خالص" به عنوان چنین شناخته شده توسط Lavoisier، که فرآیند سوزاندن زغال سنگ و سایر مواد در هوا و اکسیژن را مطالعه کرد. در کتاب Guiton de Morveau، Lavoisier، Berthollet و Fourcroix "روش نامگذاری شیمیایی" (1787)، نام "کربن" (کربن) به جای فرانسوی "زغال سنگ خالص" (charbone pur) آمده است. با همین نام، کربن در «جدول اجسام ساده» در «کتاب درسی ابتدایی شیمی» لاووازیه آمده است. در سال 1791، تنانت شیمیدان انگلیسی اولین کسی بود که کربن رایگان به دست آورد. او بخار فسفر را روی گچ کلسینه شده عبور داد و در نتیجه کلسیم فسفات و کربن تشکیل شد. این واقعیت که یک الماس در هنگام گرم شدن شدید بدون باقی مانده می سوزد، مدت هاست که شناخته شده است. در سال 1751، پادشاه فرانسه فرانسیس اول موافقت کرد که یک الماس و یک یاقوت را برای آزمایش های سوزاندن بدهد، پس از آن این آزمایش ها حتی مد شد. معلوم شد که فقط الماس می سوزد و یاقوت (اکسید آلومینیوم با ترکیبی از کروم) در برابر حرارت طولانی مدت در کانون لنز آتش زا بدون آسیب مقاومت می کند. لاووازیه آزمایش جدیدی بر روی سوزاندن الماس با استفاده از یک ماشین آتش زا بزرگ راه اندازی کرد و به این نتیجه رسید که الماس کربن کریستالی است. دومین آلوتروپ کربن - گرافیت در دوره کیمیاگری به عنوان درخشش سرب اصلاح شده در نظر گرفته می شد و پلمباگو نام داشت. تنها در سال 1740 پوت متوجه عدم وجود هرگونه ناخالصی سرب در گرافیت شد. شیل گرافیت را مطالعه کرد (1779) و به عنوان یک فلوژیستون، آن را یک جسم گوگردی از نوع خاص، یک زغال سنگ معدنی ویژه حاوی "اسید هوا" (CO2) و مقدار زیادی فلوژیستون در نظر گرفت.
بیست سال بعد Guiton de Morveau با حرارت دادن ملایم الماس را به گرافیت و سپس به اسید کربنیک تبدیل کرد.
نام بین المللی Carboneum از لات گرفته شده است. کربن (زغال سنگ). این کلمه ریشه بسیار باستانی دارد. با کرمار مقایسه می شود - برای سوزاندن. ریشه حماسه، کال، روسی گار، گال، هدف، سانسکریت sta به معنی جوشاندن، پختن است. کلمه "carbo" با نام کربن در سایر زبان های اروپایی (کربن، شاربون و غیره) مرتبط است. Kohlenstoff آلمانی از Kohle - زغال سنگ (به آلمانی قدیم kolo، سوئدی kylla - برای گرم کردن) می آید. اوگوراتی قدیمی روسی یا ugarati (سوزاندن، سوختن) ریشه گار یا کوه ها را دارد که امکان انتقال به یک هدف وجود دارد. زغال سنگ در روسی قدیم یوگل یا زغال سنگ با همان منشاء. کلمه الماس (Diamante) از یونانی باستان - غیرقابل تخریب، سرسخت، سخت و گرافیت از یونانی - می نویسم.
در آغاز قرن نوزدهم. کلمه قدیمی زغال سنگ در ادبیات شیمی روسیه گاهی با کلمه "زغال سنگ" جایگزین می شد (Sherer, 1807; Severgin, 1815). از سال 1824 Solovyov نام کربن را معرفی کرد.
یک روز پاییزی در سال 1772، پاریسی‌هایی که در نزدیکی موزه لوور، در باغ اینفانتا، در امتداد خاکریز سن، قدم می‌زدند، می‌توانستند سازه‌ای عجیب شبیه یک گاری تخت را به شکل یک سکوی چوبی روی شش چرخ ببینند. پنجره های بزرگی داشت. دو بزرگ‌ترین عدسی که شعاع هشت فوت داشتند، به هم چسبیده بودند و ذره‌بینی را تشکیل می‌دادند که اشعه‌های خورشید را جمع‌آوری می‌کرد و آنها را به عدسی دوم کوچک‌تر و سپس به سطح میز هدایت می‌کرد. دانشمندانی که در این آزمایش با کلاه گیس و عینک سیاه شرکت داشتند، روی سکو ایستادند و دستیاران آنها مانند ملوانان روی عرشه به اطراف می چرخیدند و این ساختار پیچیده را در زیر نور خورشید برپا می کردند و به طور مداوم چراغ را در آسمان شناور نگه می داشتند.
Antoine Laurent Lavoisier از جمله افرادی بود که از این تسهیلات استفاده کرد - "شتاب دهنده ذرات بنیادی" قرن 18. او سپس به این موضوع علاقه مند شد که وقتی یک الماس می سوزد چه اتفاقی می افتد.
مدت‌هاست که می‌دانستند الماس‌ها می‌سوزند، و جواهرسازان محلی از آکادمی علوم فرانسه خواستند تا در صورت وجود خطر، بررسی کند. خود لاووازیه به یک سوال متفاوت علاقه مند بود: ماهیت شیمیایی احتراق. تمام زیبایی "شیشه آتش" این بود که با متمرکز کردن اشعه خورشید در نقطه ای از داخل ظرف، هر چیزی را که می شد در آن نقطه قرار داد گرم می کرد. دود از ظرف را می توان از طریق یک لوله به یک ظرف آب هدایت کرد، ذرات موجود در آن رسوب کردند، سپس آب تبخیر شد و بقایای آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
متأسفانه، آزمایش شکست خورد: شیشه دائماً از گرمای شدید می ترکد. با این حال، Lavoisier ناامید نشد - او ایده های دیگری داشت. او برنامه‌ای را به آکادمی علوم پیشنهاد کرد تا «هوای موجود در ماده» و چگونگی ارتباط آن، این هوا، با فرآیندهای احتراق را مطالعه کند.
نیوتن موفق شد توسعه فیزیک را در مسیر درست هدایت کند ، اما در شیمی در آن روزها اوضاع بسیار بد بود - او هنوز زندانی کیمیاگری بود. نیوتن می‌نویسد: «حنای حل‌شده در روح نمک‌زدایی، محلولی بی‌رنگ می‌دهد». اما اگر آن را در روغن ویتریول خوب بریزید و آن را تکان دهید تا حل شود، مخلوط ابتدا زرد و سپس قرمز تیره می شود. در صفحات این "کتاب آشپزی" چیزی در مورد اندازه گیری ها یا کمیت ها ذکر نشده است. وی خاطرنشان کرد: اگر روح نمک در ادرار تازه قرار داده شود، هر دو محلول به راحتی و با آرامش مخلوط می شوند، اما اگر همان محلول روی ادرار تبخیر شده ریخته شود، صدای خش خش و جوشیدن به دنبال خواهد آمد و نمک های فرار و اسیدی منعقد می شوند. یک سوم بعد از مدتی ماده ای شبیه آمونیاک در طبیعت. و اگر جوشانده بنفشه با حل شدن در مقدار کمی ادرار تازه رقیق شود، چند قطره ادرار تخمیر شده رنگ سبز روشن به دست می آورد.
بسیار دور از علم مدرن. در کیمیاگری، حتی در نوشته های خود نیوتن، بسیار شبیه جادو است. در یکی از یادداشت های روزانه خود، او با وجدان چندین پاراگراف از کتاب کیمیاگر جورج استارکی که خود را فیلالتس می نامید بازنویسی کرد.
متن آغاز می شود: «در [زحل] روحی جاودانه پنهان است». سرب معمولاً به عنوان زحل شناخته می شد، زیرا هر عنصر با یک سیاره مرتبط بود. اما در این مورد منظور از فلز نقره ای معروف به آنتیموان بود. "روح جاودانه" گازی است که سنگ معدن زمانی که به شدت گرم می شود از خود متصاعد می شود. مریخ با پیوندهای عشقی به زحل گره خورده است (این بدان معنی است که آهن به آنتیموان اضافه شده است) که خود نیروی بزرگی را می بلعد که روح آن بدن زحل را تقسیم می کند و از هر دو با هم آب درخشان شگفت انگیزی جاری می شود که خورشید در آن غروب می کند. نور خود را رها می کند. خورشید طلا است که در این مورد در جیوه غوطه ور می شود که اغلب به آن ملغمه می گویند. "زهره، درخشان ترین ستاره، در آغوش [مریخ] است." زهره مس نام داشت که در این مرحله به مخلوط اضافه می شود. این دستور متالورژی به احتمال زیاد توصیفی از مراحل اولیه به دست آوردن "سنگ فیلسوف" است، که همه کیمیاگران آرزوی آن را داشتند، زیرا اعتقاد بر این بود که با کمک آن می توان عناصر پایه را به طلا تبدیل کرد.
لاووازیه و معاصرانش توانستند از این طلسم های عرفانی فراتر بروند، اما شیمیدانان حتی در آن زمان هنوز به ایده های کیمیاگری معتقد بودند که رفتار مواد توسط سه اصل تعیین می شود: جیوه (که مایع می شود)، نمک (که غلیظ می شود) و گوگرد (که باعث می شود. ماده قابل احتراق). "روح گوگردی" که به آن terra pingua (زمین "چرب" یا "روغنی" نیز می‌گویند)، ذهن بسیاری را به خود مشغول کرده است. در آغاز قرن هجدهم، شیمیدان آلمانی گئورگ ارنست استال شروع به نامیدن آن به phlogiston (از یونانی phlog - اشاره به آتش) کرد.
اعتقاد بر این بود که اجسام می سوزند زیرا حاوی مقدار زیادی فلوژیستون هستند. از آنجایی که اجسام توسط آتش سوزی می شوند، این ماده قابل احتراق را در هوا آزاد می کنند. اگر یک تکه چوب را آتش بزنید، آن وقت دیگر نمی سوزد و تنها یک توده خاکستر باقی می ماند، فقط زمانی که تمام فلوژیستون خود را مصرف کند. بنابراین، اعتقاد بر این بود که درخت از خاکستر و فلوژیستون تشکیل شده است. به طور مشابه، پس از کلسینه کردن، i. حرارت قوی، فلز به صورت ماده ای سفید و شکننده باقی می ماند که به عنوان فلس شناخته می شود. بنابراین، فلز از فلوژیستون و مقیاس تشکیل شده است. فرآیند زنگ زدگی یک احتراق آهسته است، مانند تنفس، یعنی. واکنش هایی که هنگام رها شدن فلوژیستون در هوا رخ می دهد.
روند معکوس نیز در نظر گرفته شد. اعتقاد بر این بود که این تفاله ها شبیه سنگ معدنی است که از زمین استخراج می شود، پس از آن با حرارت دادن در کنار زغال سنگ تصفیه می شود، تحت احیاء یا احیا قرار می گیرد. زغال چوب فلوژیستون را ترشح می کرد که با این تفاله ترکیب می شد تا فلز براق را احیا کند.
به خودی خود استفاده از یک ماده فرضی که قابل اندازه گیری نیست، اما می توان آن را فرض کرد، اشکالی ندارد. در زمان ما، کیهان شناسان همچنین با مفهوم "ماده تاریک" کار می کنند، که باید وجود داشته باشد تا کهکشان ها در حین چرخش تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز به قطعات پراکنده نشوند و "انرژی تاریک" ضد گرانشی پشت انبساط کیهان است. .
با کمک فلوژیستون، دانشمندان توانستند به طور منطقی احتراق، کلسیناسیون، کاهش و حتی تنفس را توضیح دهند. شیمی ناگهان معنی پیدا کرد.
با این وجود، این همه مشکلات را حل نکرد: ترازو باقی مانده پس از تکلیس بیشتر از فلز اصلی وزن داشت. چطور ممکن است که پس از آزاد شدن فلوژیستون از ماده، سنگین تر شود؟ مانند «انرژی تاریک» یک ربع هزاره بعد، فلوژیستون، به قول فیلسوف فرانسوی کندورسه، «توسط نیروهای مخالف جهت گرانش به حرکت در آمد». برای اینکه این ایده شاعرانه تر شود، یک شیمیدان گفت که فلوژیستون "به مولکول های زمین بال می دهد."
لاووازیه مانند دانشمندان آن زمان مطمئن بود که فلوژیستون یکی از اجزای اصلی ماده است. اما با شروع آزمایشات با الماس، او شروع به فکر کردن کرد: آیا چیزی می تواند کمتر از صفر وزن داشته باشد؟
مادرش زمانی که او هنوز پسر بود درگذشت و ارثی برای او باقی گذاشت که برای ورود به یک شرکت پرسود به نام مزرعه اصلی کافی بود. دولت فرانسه با این کنسرسیوم از افراد خصوصی برای جمع آوری مالیات قراردادی منعقد کرد که کشاورزان مالیاتی مانند لاووازیه از آن سهم معینی داشتند. این فعالیت دائماً او را از تحقیق منحرف می کرد، اما درآمدی به او داد که به او اجازه داد پس از مدتی صاحب یکی از بهترین آزمایشگاه های اروپا شود. یکی از اولین آزمایش‌ها در سال 1769، آزمایشی بود که با آن لاووازیه تصمیم گرفت ایده کنونی آن زمان مبنی بر تبدیل آب به زمین را آزمایش کند.
شواهد به اندازه کافی قانع کننده بود: تبخیر آب در یک ماهیتابه باقی مانده جامد باقی می ماند. اما Lavoisier تصمیم گرفت تا با استفاده از یک ظرف تقطیر معروف به "پلیکان" به انتهای آن برسد. با داشتن یک محفظه گرد بزرگ در پایه و یک محفظه فوقانی کوچک، کشتی مجهز به دو لوله خم شده (کمی شبیه منقار پلیکان) بود که از طریق آن بخار دوباره به پایین برگشت. برای کیمیاگران، پلیکان نماد خون قربانی مسیح بود، بنابراین اعتقاد بر این بود که رگ "پلیکان" قدرت دگرگونی دارد. علاوه بر این، آبی که در پلیکان می‌جوشید، به طور مداوم تبخیر و متراکم می‌شود، به طوری که هیچ ماده‌ای - جامد، مایع یا گاز - نمی‌تواند از سیستم خارج شود.
با تقطیر آب خالص به مدت صد روز، لاووازیه متوجه شد که این رسوب واقعاً وجود دارد. اما او حدس زد که از کجا می آید. وقتی پلیکان خالی را وزن کرد، متوجه شد که کشتی سبکتر شده است. پس از خشک کردن و وزن کردن رسوب، لاووازیه دید که وزن رسوب کاملاً با کاهش وزن ظرف مطابقت دارد و این واقعیت او را به این ایده سوق داد که شیشه ظرف منبع رسوب است.
دو سال بعد، در سال 1771، لاووازیه بیست و هشت ساله بود. در همان سال ازدواج کرد. منتخب او ماری آن پیرت پولزه، دختر سیزده ساله کشاورز دیگری بود. (این دختر نسبتاً زیبا در آن زمان نامزد کرده بود و دومین نامزد احتمالی او پنجاه ساله بود.) ماریا آنا به قدری از مطالعات علمی شوهرش خوشش آمد که به سرعت در شیمی تسلط یافت و به هر نحوی که می توانست کمک کرد: یادداشت برداری می کرد، ادبیات علمی انگلیسی را ترجمه می کرد. به زبان فرانسه و پیچیده ترین نقشه ها را برای آزمایشی به قدری زیبا انجام داد که مانند سنگ فیلسوف، قرار بود کیمیاگری را به شیمی تبدیل کند.
شیمیدانان نسل لاووازیه از قبل می دانستند که به قول جوزف پریستلی انگلیسی، "چند نوع هوا وجود دارد." هوای مفیتیک ("فوتید" یا "کهنه") باعث خاموش شدن شعله می شود و موش در آن از خفگی می میرد. چنین هوایی آب آهک (هیدروکسید کلسیم) را کدر می کند و یک رسوب سفید (کربنات کلسیم) را تشکیل می دهد. با این حال، گیاهان در این هوا احساس خوبی داشتند و پس از مدتی دوباره آن را تنفس کردند.
گاز خفگی دیگری نیز در اثر سوختن شمع برای مدتی در یک ظرف بسته ایجاد شد. این گاز آب آهک را رسوب نکرد و از آنجایی که کاملاً آشکارا با فرآیند احتراق مرتبط بود، به هوای فلوژیستیک یا نیتروژن (از یونانی "بی جان") معروف شد. اسرارآمیزترین گاز فراری بود که هنگام حل شدن براده های آهن در اسید سولفوریک رقیق آزاد شد. آنقدر قابل احتراق بود که به آن «هوای قابل احتراق» می گفتند. اگر بادکنکی را با این هوا باد کنید، از سطح زمین بلند می شود.
این سؤال مطرح شد که آیا انواع جدید هوا عناصر شیمیایی هستند یا، همانطور که پریستلی پیشنهاد کرد، تغییراتی در هوای «معمولی» است که با افزودن یا استخراج فلوژیستون به دست می‌آید؟
لاووازیه با دشواری در مهار شک و تردید، برخی از آزمایشات همکارانش را تکرار کرد. وی تأیید کرد که احتراق فسفر برای تولید اسید فسفریک یا احتراق گوگرد برای تولید اسید سولفوریک منجر به موادی می شود که وزن آنها بیشتر از وزن مواد مورد استفاده است. مانند بازپخت فلزات. اما چرا این تغییر رخ می دهد؟ به نظرش رسید که جواب این سوال را پیدا کرده است. او با استفاده از یک ذره بین برای گرم کردن قلع، محصور در یک ظرف شیشه ای مهر و موم شده، دریافت که قبل و بعد از آزمایش، وزن کل نصب یکسان بود. به آرامی ظرف را باز کرد، صدای هجوم هوا را با صدایی شنید که پس از آن وزن دوباره افزایش یافت. شاید اشیا نه به این دلیل که فلوژیستون ساطع می کنند بلکه به این دلیل که مقداری از هوا را جذب می کنند بسوزند؟
اگر چنین است، پس بازیابی، یعنی. ذوب سنگ معدن به فلز خالص منجر به آزاد شدن هوا می شود. او مقدار معینی از فلس سرب را که به آن «لیتراژ» می گویند، اندازه گرفت و آن را روی یک سکوی کوچک در ظرف آب در کنار تکه ای زغال چوب قرار داد. پس از پوشاندن همه اینها با یک زنگ شیشه ای، او شروع به گرم کردن ترازو با یک ذره بین کرد. از آب جابجا شده، او می توانست در مورد انتشار گاز حدس بزند. با جمع آوری دقیق گاز آزاد شده متوجه شد که شعله از این گاز خارج می شود و آب آهک رسوب می کند. به نظر می رسد که هوای "کهنه" محصول بازسازی بوده است، اما آیا این فقط همین بود؟
معلوم شد که پاسخ در ماده ای قرمز رنگ به نام مرکوریوس کالسیناتوس یا فلس جیوه است که توسط داروسازان پاریسی به عنوان درمان سیفلیس به قیمت 18 لیور یا بیشتر در هر اونس فروخته می شد. 1000 دلار اگر به قیمت های امروزی تبدیل شود. هر آزمایشی با این ماده کمتر از آزمایش های سوزاندن الماس نبود. مانند هر مقیاس دیگر، می توان آن را با کلسینه کردن فلز خالص در شعله قوی به دست آورد. با این حال، با گرم شدن بیشتر، ماده حاصل دوباره به جیوه تبدیل شد. به عبارت دیگر، مرکوریوس کلسیناتوس حتی بدون استفاده از زغال چوب نیز قابل احیا است. اما منبع فلوژیستون چه بود؟ در سال 1774، لاووازیه و چند تن از همکارانش در آکادمی علوم فرانسه تأیید کردند که مقیاس جیوه را واقعاً می توان «بدون مواد اضافی» با کاهش حدود یک دوازدهم وزن کاهش داد.
پریستلی نیز با این ماده آزمایش کرد و آن را با ذره بین حرارت داد و گازهای آزاد شده را جمع آوری کرد. او بعداً نوشت: "آنچه مرا چنان تحت تأثیر قرار داد که حتی کلمات کافی برای بیان احساساتی که بر من غلبه کردند وجود ندارد" این است که شمع در این هوا با شعله نسبتاً قوی سوخت ... من نتوانستم توضیحی برای آن پیدا کنم. این پدیده." وقتی متوجه شد که موش آزمایشگاهی در گاز جادویی احساس خوبی دارد، تصمیم گرفت خودش آن را تنفس کند. "به نظرم رسید که بعد از مدتی سبکی و آزادی فوق العاده ای را در سینه ام احساس کردم. چه کسی حدس می زد که این هوای پاک در نهایت به یک کالای لوکس مد روز تبدیل شود. در این بین فقط دو موش و خود من لذت استنشاق آن را داشته ایم.
پریستلی تصمیم گرفت گازی را که در آن به خوبی نفس می‌کشد و به راحتی می‌سوزد، آن را «دفلوژیستیک» بنامد. هوا در خالص ترین شکل خود او در چنین استدلالی تنها نبود. در سوئد، یک داروساز به نام کارل ویلهلم شیله نیز خواص "هوای آتش" را مطالعه کرد.
در این زمان، لاووازیه گاز آزاد شده در طی احیای مرکوریوس کلسیناتوس را "بسیار مفید برای تنفس" یا هوای "زنده" می نامید. او نیز مانند پریستلی معتقد بود که این گاز در شکل اولیه خود هوا است. اما در اینجا، لاووازیه با مشکل مواجه شد. هنگامی که او سعی کرد مقیاس جیوه را با استفاده از زغال چوب بازیابی کند، یعنی. به روش قدیمی و اثبات شده، همان گازی که در هنگام بازسازی لیتارژ منتشر شد - شعله شمع را خاموش کرد و آب آهک را رسوب داد. چرا با کاهش مقیاس جیوه بدون زغال چوب، هوای "زنده" آزاد شد، اما وقتی از زغال چوب استفاده شد، هوای "کهنه" خفه کننده ظاهر شد؟
فقط یک راه برای پاک کردن همه چیز وجود داشت. لاووازیه ظرفی به نام فلاسک را از قفسه برداشت. قسمت پایینی آن گرد بود و گردن بلند توسط لاووازیه گرم و خم شده بود به طوری که ابتدا به سمت پایین و سپس دوباره به سمت بالا خم می شد.
اگر در آزمایش او در سال 1769 کشتی شبیه پلیکان بود، کشتی فعلی شبیه فلامینگو بود. لاووازیه چهار اونس جیوه خالص را در محفظه پایینی گرد ظرف (که در شکل A برچسب گذاری شده است) ریخت. ظرف را طوری روی کوره قرار دادند که گردن آن در یک ظرف باز و همچنین پر از جیوه باشد و سپس در یک زنگ شیشه ای بلند شد. این قسمت از تنظیمات برای تعیین میزان هوای مصرفی در طول آزمایش استفاده شد. با علامت گذاری سطح (LL) با یک نوار کاغذی، اجاق را روشن کرد و جیوه را در محفظه A تقریباً به جوش آورد.
می توان حدس زد که در روز اول اتفاق خاصی نیفتاد. مقدار کمی جیوه تبخیر شد و روی دیواره فلاسک تخت نشست. توپ های به دست آمده آنقدر سنگین بودند که دوباره به پایین سرازیر شوند. اما در روز دوم، نقاط قرمز روی سطح جیوه - مقیاس شروع به شکل گیری کردند. در طی چند روز بعد، پوسته قرمز در اندازه افزایش یافت تا اینکه به حداکثر خود رسید. در روز دوازدهم، لاووازیه آزمایش را متوقف کرد و چند اندازه گیری کرد.
در آن زمان، جیوه موجود در زنگ شیشه ای با مقدار هوایی که برای تشکیل رسوب استفاده می شد از سطح اولیه فراتر رفت. لاووازیه با در نظر گرفتن تغییرات دما و فشار داخل آزمایشگاه محاسبه کرد که مقدار هوا حدود یک ششم حجم اولیه خود کاهش یافته است. از 820 تا 700 سانتی متر مکعب. علاوه بر این، ماهیت گاز تغییر کرده است. وقتی یک موش داخل ظرف حاوی هوای باقیمانده قرار گرفت، بلافاصله شروع به خفگی کرد و «شمع قرار گرفته در این هوا بلافاصله خاموش شد، گویی در آب گذاشته شده است». اما از آنجایی که این گاز باعث ته نشین شدن در آب آهک نمی شود، بیشتر به نیتروژن نسبت داده می شود تا "هوای کهنه".
اما جیوه در هنگام احتراق چه چیزی از هوا دریافت کرد؟ پس از برداشتن پوشش قرمزی که روی فلز ایجاد شده بود، لاووازیه شروع به گرم کردن آن در یک توده تا زمانی که دوباره به جیوه تبدیل شد، از 100 تا 150 سانتی‌متر مکعب گاز آزاد کرد - تقریباً به اندازه جیوه جذب شده در طی تکلیس. شمع وارد شده به این گاز "به زیبایی می سوخت" و زغال ذغال دود نمی کرد، بلکه "با چنان نور درخشانی می درخشید که چشم ها به سختی می توانستند آن را تحمل کنند."
نقطه عطفی بود. در حال سوختن، جیوه هوای "زنده" جو را جذب کرد و نیتروژن را ترک کرد. بازیابی جیوه دوباره منجر به انتشار هوای "زنده" شد. بنابراین لاووازیه موفق شد دو جزء اصلی هوای جو را از هم جدا کند.
برای اطمینان، او هشت قسمت از هوای "زنده" و چهل و دو قسمت نیتروژن را با هم مخلوط کرد و نشان داد که گاز حاصل تمام ویژگی های هوای معمولی را دارد. تجزیه و تحلیل و سنتز: "این قانع کننده ترین شواهد موجود در شیمی است: همانطور که تجزیه می شود، هوا دوباره ترکیب می شود."
در سال 1777، لاووازیه نتایج تحقیقات خود را به اعضای آکادمی علوم گزارش داد. معلوم شد که Phlogiston ساختگی است. احتراق و تکلیس زمانی اتفاق افتاد که این ماده هوای «زنده» را جذب کرد که او به دلیل نقش آن در تشکیل اسیدها، آن را اکسیژن نامید. (اکسی به معنای «تیز» یونانی است.) جذب اکسیژن از هوا تنها نیتروژن غیر قابل تنفس در هوا باقی می‌گذارد.
در مورد گازی که هوای «کهنه» نامیده می شد، زمانی که اکسیژن آزاد شده در حین احیا با چیزی در زغال چوب ترکیب شد و چیزی که ما امروز آن را دی اکسید کربن می نامیم به دست آمد.
سال به سال، همکاران لاووازیه، به‌ویژه پریستلی، غر می‌زدند که او ظاهراً در آزمایش‌هایی که آنها نیز انجام می‌دادند، برتری را به خود اختصاص داده است. پریستلی یک بار در خانه زوج لاووازیه شام خورد و در مورد هوای محروم از فلوژیستون خود به آنها گفت و داروساز سوئدی شل، لاووازیه را فرستاد. نامه ای که تجربه شما را شرح می دهد. اما با همه اینها، آنها همچنان فکر می کردند که اکسیژن هوای خالی از فلوژیستون است.
در نمایشنامه اکسیژن که در سال 2001 نمایش داده شد، دو شیمیدان به نام های کارل گراسی و رولد هافمن طرحی را طرح کردند که در آن پادشاه سوئد این سه دانشمند را به استکهلم دعوت کرد تا تصمیم بگیرد کدام یک از آنها را کاشف اکسیژن دانست. Scheele اولین کسی بود که گاز را جدا کرد و پریستلی اولین کسی بود که مقاله ای را منتشر کرد که از وجود آن صحبت می کرد، اما فقط Lavoisier فهمید که آنها چه چیزی را کشف کرده بودند.
او بسیار عمیق تر نگاه کرد و قانون بقای جرم را فرموله کرد. در نتیجه یک واکنش شیمیایی، این ماده - در این مورد، سوزاندن جیوه و هوا - تغییر شکل می دهد. اما توده ایجاد نمی شود و از بین نمی رود. چه تعداد ماده وارد واکنش می شود، همان مقدار باید در خروجی به دست آید. همانطور که یک مامور مالیات می گوید، به هر حال باید تعادل جمع شود.
در سال 1794، در جریان ترور انقلابی، پدر لاووازیه و ماری آن به همراه سایر کشاورزان مالیاتی به عنوان «دشمنان مردم» شناخته شدند. آنها را روی یک گاری به میدان انقلاب آوردند، جایی که قبلاً یک سکوی چوبی ساخته شده بود، ظاهر آن، حتی در جزئیات، شبیه سکویی بود که لاووازیه الماس را روی آن می سوزاند. فقط به جای لنزهای عظیم، دستاورد دیگری از فناوری فرانسوی وجود داشت - گیوتین.
اخیراً پیامی در اینترنت منتشر شده است که حین اعدام، لاووازیه موفق شد آخرین آزمایش خود را انجام دهد. واقعیت این است که در فرانسه آنها شروع به استفاده از گیوتین کردند، زیرا آنها آن را انسانی ترین شکل اعدام می دانستند - مرگ آنی و بدون درد را به ارمغان می آورد. و حالا لاووازیه این فرصت را داشت که بفهمد آیا اینطور است یا خیر. لحظه ای که تیغه گیوتین گردنش را لمس کرد، چشمانش را پلک زد و تا جایی که می توانست این کار را انجام داد. یک دستیار در میان جمعیت بود که باید شمارش می کرد که چند بار موفق به پلک زدن شده است. ممکن است این داستان یک داستان تخیلی باشد، اما کاملاً مطابق با روحیه لاووازیه.
این کلمات در نمایشنامه توسط ماری آن لاووازیه بیان می شود.
کلمه "الماس" از زبان یونانی گرفته شده است. به روسی به عنوان "" ترجمه شده است. در واقع، برای آسیب رساندن به این سنگ، باید تلاش های فوق بشری انجام دهید. تمام مواد معدنی شناخته شده برای ما را بریده و خراش می دهد، در حالی که خودش سالم می ماند. اسید به او آسیبی نمی رساند. یک بار، از روی کنجکاوی، آزمایشی در یک آهنگری انجام شد: یک الماس روی سندان قرار داده شد و با چکش ضربه خورد. آهن تقریباً به دو نیم شد، اما سنگ دست نخورده باقی ماند.
الماس با رنگ آبی زیبا می سوزد.
در بین تمام مواد جامد، الماس بالاترین رسانایی حرارتی را دارد. در برابر اصطکاک حتی در برابر فلز مقاوم است. الاستیک ترین کانی با کمترین نسبت تراکم است. یکی از ویژگی های جالب الماس این است که حتی تحت تأثیر اشعه های مصنوعی درخشنده است. با تمام رنگ های رنگین کمان می درخشد و رنگ را به طرز جالبی شکست می دهد. به نظر می رسد این سنگ از رنگ خورشید اشباع شده و سپس آن را تابش می کند. همانطور که می دانید، یک الماس طبیعی زشت است، برش زیبایی واقعی به آن می بخشد. جواهر ساخته شده از الماس تراشیده شده الماس نامیده می شود.
تاریخچه آزمایشات
در قرن هفدهم انگلستان، بویل موفق شد یک الماس را با تابش نور خورشید از طریق عدسی به آن بسوزاند. با این حال، در فرانسه، آزمایش کلسینه کردن الماس در ظرف ذوب هیچ نتیجه ای نداشت. جواهرساز فرانسوی که این آزمایش را انجام داد تنها لایه نازکی از پلاک تیره روی سنگ ها پیدا کرد. در پایان قرن هفدهم، دانشمندان ایتالیایی Averani و Targioni، هنگامی که سعی کردند دو الماس را با هم ترکیب کنند، توانستند دمایی را که در آن الماس می سوزد - از 720 تا 1000 درجه سانتیگراد تعیین کنند.
الماس به دلیل ساختار قوی شبکه کریستالی ذوب نمی شود. تمام تلاش ها برای ذوب این ماده معدنی به سوزاندن آن ختم شد.
فیزیکدان بزرگ فرانسوی آنتوان لاووازیه فراتر رفت و تصمیم گرفت الماس ها را در ظرفی شیشه ای قرار داده و آن را با اکسیژن پر کند. با کمک یک لنز بزرگ سنگ ها را گرم کرد و کاملا سوختند. آنها پس از بررسی ترکیبات محیط هوا دریافتند که علاوه بر اکسیژن، دی اکسید کربن نیز دارد که ترکیبی از اکسیژن و کربن است. بنابراین، پاسخ دریافت شد: الماس می سوزد، اما فقط زمانی که اکسیژن در دسترس باشد، یعنی. بیرون از خانه. با سوختن، الماس به دی اکسید کربن تبدیل می شود. به همین دلیل است که بر خلاف زغال سنگ، حتی خاکستر پس از احتراق الماس باقی نمی ماند. آزمایشات دانشمندان یکی دیگر از خواص الماس را تأیید کرد: در غیاب اکسیژن، الماس نمی سوزد، اما ساختار مولکولی آن تغییر می کند. در دمای 2000 درجه سانتیگراد، گرافیت را می توان تنها در 15-30 دقیقه به دست آورد.
چرا آنتوان لاووازیه الماس را سوزاند؟
قرن هجدهم، فرانسه، پاریس. Antoine Laurent Lavoisier، یکی از آینده سازان علم شیمی، پس از سال ها آزمایش با مواد مختلف در خلوت آزمایشگاه خود، بارها و بارها متقاعد شده است که انقلابی واقعی در علم ایجاد کرده است. آزمایش‌های شیمیایی اساساً ساده او در مورد احتراق مواد در حجم‌های مهر و موم شده هرمتیک، نظریه فلوژیستون را که عموماً در آن زمان پذیرفته شده بود، کاملاً رد می‌کند. اما شواهد قوی و کاملاً کمی به نفع نظریه جدید احتراق "اکسیژن" در دنیای علمی پذیرفته نیست. یک مدل فلوژیستون بصری و راحت بسیار محکم در ذهن ها جا افتاده است.
چه باید کرد؟ لاووازیه پس از دو یا سه سال کشتن در تلاش‌های بی‌ثمر برای دفاع از ایده‌اش، به این نتیجه می‌رسد که محیط علمی او هنوز به بحث‌های صرفا نظری نرسیده است و باید به روشی کاملاً متفاوت پیش رود. در سال 1772، شیمیدان بزرگ برای این منظور تصمیم به آزمایش غیر معمول گرفت. او از همه دعوت می کند تا در منظره سوزاندن در دیگ مهر و موم شده شرکت کنند ... یک قطعه الماس وزین. چگونه می توانید در برابر کنجکاوی مقاومت کنید؟ از این گذشته ، این در مورد هیچ چیز نیست ، بلکه در مورد یک الماس است!
کاملاً قابل درک است که پس از پیام پر شور به آزمایشگاه، همراه با مردم شهر، مخالفان سرسخت دانشمند، که قبل از آن نمی خواستند در آزمایشات او با انواع گوگرد، فسفر و زغال سنگ تحقیق کنند، به آزمایشگاه ریختند. . اتاق تا حد درخشش جلا داده شده بود و کمتر از یک سنگ قیمتی محکوم به سوزاندن عمومی می درخشید. باید گفت که آزمایشگاه لاووازیه در آن زمان متعلق به یکی از بهترین های جهان بود و کاملاً مطابق با آزمایشی گران قیمت بود که مخالفان ایدئولوژیک صاحب آن اکنون به سادگی مشتاق شرکت در آن بودند.
الماس شکست نخورد: طبق همان قوانینی که در مورد سایر مواد تحقیرآمیز اعمال می شود، بدون اثری قابل مشاهده سوخت. هیچ چیز اساساً جدیدی از نقطه نظر علمی اتفاق نیفتاده است. اما نظریه "اکسیژن"، مکانیسم تشکیل "هوای محدود" (دی اکسید کربن) در نهایت به آگاهی حتی بدبین ترین شکاکان رسیده است. آنها متوجه شدند که الماس بدون هیچ ردی ناپدید نشد، بلکه تحت تأثیر آتش و اکسیژن، دستخوش تغییرات کیفی شد و به چیز دیگری تبدیل شد. به هر حال، در پایان آزمایش، وزن فلاسک دقیقاً به همان اندازه اول بود. بنابراین، با ناپدید شدن کاذب الماس در مقابل چشم همگان، کلمه "فلوژیستون" که بیانگر یک جزء فرضی ماده ای است که گفته می شود در طی احتراق آن گم شده است، برای همیشه از فرهنگ لغت علمی ناپدید شد.
اما مکان مقدس هرگز خالی نیست. یکی رفته، دیگری آمده است. نظریه فلوژیستون با قانون اساسی جدید طبیعت - قانون بقای ماده - جایگزین شد. لاووازیه توسط مورخان علم به عنوان کاشف این قانون شناخته شده است. یک الماس به انسان کمک کرد تا وجود خود را متقاعد کند. در عین حال، همین مورخان چنان ابرهایی از مه را در اطراف این رویداد هیجان انگیز پرتاب کردند که هنوز درک اعتبار واقعیات بسیار دشوار است. اولویت یک کشف مهم سالهاست و بدون هیچ دلیلی توسط محافل "وطن پرست" کشورهای مختلف مورد مناقشه قرار گرفته است: روسیه، ایتالیا، انگلیس ...
از چه استدلال هایی برای توجیه ادعاها استفاده می شود؟ مسخره ترین. به عنوان مثال، در روسیه، قانون بقای ماده به میخائیل واسیلیویچ لومونوسوف نسبت داده می شود که در واقع آن را کشف نکرده است. علاوه بر این، به عنوان مدرک، کاتبان علوم شیمی بی شرمانه از گزیده هایی از مکاتبات شخصی او استفاده می کنند، جایی که دانشمند، با در میان گذاشتن استدلال های خود در مورد خواص ماده با همکاران، ظاهراً شخصاً به نفع این دیدگاه شهادت می دهد.
تاریخ نگاران ایتالیایی ادعای خود را در مورد اولویت کشف جهان در علم شیمی با این واقعیت توضیح می دهند که... لاووازیه اولین کسی نبود که ایده استفاده از الماس در آزمایشات را داشت. به نظر می رسد که در سال 1649، دانشمندان برجسته اروپایی با نامه هایی آشنا شدند که در مورد چنین آزمایشاتی گزارش می کردند. آنها توسط آکادمی علوم فلورانس تهیه شده بودند، و از محتوای آنها نتیجه می گرفت که کیمیاگران محلی قبلاً لاغر بودند، الماس ها و یاقوت ها را در معرض آتشی قوی قرار می دادند و آنها را در ظروف مهر و موم شده قرار می دادند. در همان زمان، الماس ها ناپدید شدند، و یاقوت ها به شکل اصلی خود حفظ شدند، که از آن نتیجه گیری در مورد الماس به عنوان "سنگ واقعا جادویی، که ماهیت آن با توضیح مخالف است." پس چی؟ همه ما به هر طریقی راه پیشینیان خود را دنبال می کنیم. و این واقعیت که کیمیاگران قرون وسطی ایتالیا ماهیت الماس را تشخیص ندادند، تنها نشان می‌دهد که بسیاری از چیزهای دیگر برای آگاهی آنها غیرقابل دسترس است، از جمله این سؤال که جرم ماده وقتی در ظرفی گرم می‌شود کجا می‌رود. دسترسی هوایی
جاه طلبی های تالیفی بریتانیایی ها که عموماً دخالت لاووازیه در این آزمایش هیجان انگیز را انکار می کنند نیز بسیار متزلزل به نظر می رسد. به گفته آنها، این شایستگی ناعادلانه به دارایی اشراف بزرگ فرانسوی، که در واقع متعلق به هموطن آنها اسمیتسون تنانت است، که برای بشر به عنوان کاشف دو فلز گران قیمت در جهان - اسمیم و ایریدیوم - شناخته می شود، تعلق دارد. به قول انگلیسی ها او بود که چنین ترفندهای نمایشی را انجام داد. به ویژه، او یک الماس را در یک ظرف طلایی سوزاند (قبل از آن، گرافیت و زغال سنگ). و این او بود که به این نتیجه رسید که برای توسعه شیمی مهم است، که همه این مواد از یک طبیعت هستند و وقتی می سوزند، دی اکسید کربن را مطابق با وزن مواد قابل احتراق تشکیل می دهند.
اما مهم نیست که تاریخدانان فردی علم، حتی در روسیه، حتی در انگلستان، دستاوردهای برجسته لاووازیه را کم اهمیت جلوه دهند و نقشی فرعی در تحقیقات منحصر به فرد به او قائل شوند، باز هم شکست می خورند. مرد درخشان فرانسوی همچنان در چشم جامعه جهانی مردی با ذهنی جامع و اصیل است. کافی است آزمایش معروف او با آب مقطر را به یاد بیاوریم که یک بار برای همیشه دیدگاهی را که در آن زمان در میان بسیاری از دانشمندان وجود داشت در مورد توانایی آب برای تبدیل شدن به جامد در هنگام گرم شدن تکان داد.
این دیدگاه نادرست بر اساس مشاهدات زیر شکل گرفت. هنگامی که آب تا حد "خشک شدن" تبخیر شد، یک بقایای جامد همیشه در انتهای ظرف یافت می شد که برای سادگی "زمین" نامیده می شد. از اینجا صحبت از تبدیل آب به زمین شد.
در سال 1770، لاووازیه خرد متعارف را مورد آزمایش قرار داد. برای شروع، او هر کاری انجام داد تا خالص ترین آب ممکن را به دست آورد. در آن زمان تنها یک راه برای رسیدن به این هدف وجود داشت - تقطیر. این دانشمند با استفاده از بهترین آب باران در طبیعت، هشت بار از آن پیشی گرفت. سپس یک ظرف شیشه ای از پیش وزن شده را با آب تصفیه شده از ناخالصی ها پر کرد، آن را به طور هرمتیکی مهر و موم کرد و دوباره وزن را ثابت کرد. سپس به مدت سه ماه این ظرف را روی مشعل گرم کرد و تقریباً محتویات آن را به جوش آورد. در نتیجه، در انتهای مخزن واقعا "زمین" قرار داشت.
اما کجا؟ برای پاسخ به این سوال، لاووازیه دوباره ظرف خشکی را که جرم آن کاهش یافته بود، وزن کرد. آزمایشگر پس از اینکه مشخص کرد وزن کشتی به اندازه ظاهر شدن "زمین" در آن تغییر کرده است، متوجه شد که باقیمانده جامد که همکارانش را گیج کرده بود به سادگی از شیشه خارج شده است و هیچ گونه تغییر معجزه آسایی وجود ندارد. آب به زمین چنین فرآیند شیمیایی عجیبی اتفاق می افتد. و تحت تأثیر دمای بالا، بسیار سریعتر جریان می یابد.
