Karbon (English Carbon, French Carbone, German Kohlenstoff) dalam bentuk batubara, jelaga dan jelaga telah dikenal umat manusia sejak dahulu kala; sekitar 100 ribu tahun yang lalu, ketika nenek moyang kita menguasai api, mereka berurusan dengan batu bara dan jelaga setiap hari. Mungkin, orang yang sangat awal berkenalan dengan modifikasi alotropik karbon - berlian dan grafit, serta dengan batu bara fosil. Tidak mengherankan, pembakaran zat berkarbon adalah salah satu proses kimia pertama yang menarik minat manusia. Karena zat yang terbakar menghilang, dikonsumsi oleh api, pembakaran dianggap sebagai proses penguraian zat, dan oleh karena itu batu bara (atau karbon) tidak dianggap sebagai unsur. Elemennya adalah api, sebuah fenomena yang menyertai pembakaran; dalam ajaran unsur-unsur zaman dahulu, api biasanya digambarkan sebagai salah satu unsurnya. Pada pergantian abad XVII - XVIII. teori phlogiston, yang dikemukakan oleh Becher dan Stahl, muncul. Teori ini mengakui keberadaan di setiap benda yang mudah terbakar dari zat dasar khusus - cairan tanpa bobot - phlogiston, yang menguap selama pembakaran. Karena hanya sejumlah kecil abu yang tersisa saat membakar sejumlah besar batubara, phlogistics percaya bahwa batubara hampir merupakan phlogiston murni. Ini adalah penjelasan, khususnya, untuk efek "phlogistik" dari batu bara, kemampuannya untuk memulihkan logam dari "kapur" dan bijih. Ahli phlogistik kemudian, Réaumur, Bergman dan lain-lain, sudah mulai memahami bahwa batu bara adalah zat dasar. Namun, untuk pertama kalinya "batubara murni" diakui seperti itu oleh Lavoisier, yang mempelajari proses pembakaran batubara dan zat lain di udara dan oksigen. Dalam buku Guiton de Morveau, Lavoisier, Berthollet dan Fourcroix "Method of Chemical Nomenclature" (1787), nama "karbon" (carbone) muncul alih-alih "batubara murni" Prancis (charbone pur). Dengan nama yang sama, karbon muncul di "Tabel Benda Sederhana" di "Buku Teks Dasar Kimia" Lavoisier. Pada tahun 1791, ahli kimia Inggris Tennant adalah orang pertama yang memperoleh karbon bebas; ia melewatkan uap fosfor di atas kapur yang dikalsinasi, menghasilkan pembentukan kalsium fosfat dan karbon. Fakta bahwa berlian terbakar tanpa residu ketika dipanaskan dengan kuat telah diketahui sejak lama. Kembali pada tahun 1751, raja Prancis Francis I setuju untuk memberikan berlian dan rubi untuk eksperimen pembakaran, setelah itu eksperimen ini bahkan menjadi mode. Ternyata hanya berlian yang terbakar, dan ruby (aluminium oksida dengan campuran kromium) tahan terhadap pemanasan jangka panjang pada fokus lensa pembakar tanpa kerusakan. Lavoisier membuat percobaan baru dalam membakar berlian dengan bantuan mesin pembakar besar, dan sampai pada kesimpulan bahwa berlian adalah karbon kristal. Alotrop karbon - grafit kedua pada periode alkimia dianggap sebagai kilau timbal yang dimodifikasi dan disebut plumbago; hanya pada tahun 1740 Pott menemukan tidak adanya pengotor timbal dalam grafit. Scheele mempelajari grafit (1779) dan, sebagai ahli phlogistik, menganggapnya sebagai badan belerang dari jenis khusus, batu bara mineral khusus yang mengandung "asam udara" (CO 2 ,) dan sejumlah besar flogiston.
Dua puluh tahun kemudian Guiton de Morveau, dengan pemanasan lembut, mengubah berlian menjadi grafit dan kemudian menjadi asam karbonat.
Nama internasional Carboneum berasal dari lat. karbon (batubara). Kata ini berasal dari sangat kuno. Ini dibandingkan dengan cremare - untuk dibakar; akar dari saga, kal, gar Rusia, gal, tujuan, bahasa Sansekerta sta berarti merebus, memasak. Kata "carbo" dikaitkan dengan nama-nama karbon dalam bahasa Eropa lainnya (karbon, charbone, dll.). Kohlenstoff Jerman berasal dari Kohle - batubara (kolo Jerman Kuno, kylla Swedia - untuk memanaskan). Ugorati Rusia Kuno, atau ugarati (bakar, hangus) memiliki akar kata gar, atau pegunungan, dengan kemungkinan transisi ke tujuan; batu bara dalam bahasa Rusia Kuno yug'l, atau batu bara, dengan asal yang sama. Kata berlian (Diamante) berasal dari bahasa Yunani kuno - tidak dapat dihancurkan, bersikeras, keras, dan grafit dari bahasa Yunani - saya menulis.
Pada awal abad XIX. kata lama batubara dalam literatur kimia Rusia kadang-kadang diganti dengan kata "batubara" (Sherer, 1807; Severgin, 1815); sejak 1824 Solovyov memperkenalkan nama karbon.
Suatu hari di musim gugur tahun 1772, orang Paris yang berjalan di dekat Louvre, di taman Infanta, di sepanjang tanggul Seine, dapat melihat struktur aneh yang menyerupai gerobak datar dalam bentuk platform kayu dengan enam roda. Itu memiliki jendela besar. Dua lensa terbesar, yang memiliki radius delapan kaki, disatukan untuk membentuk kaca pembesar yang mengumpulkan sinar matahari dan mengarahkannya ke lensa kedua yang lebih kecil, dan kemudian ke permukaan meja. Para ilmuwan yang terlibat dalam percobaan dengan wig dan kacamata hitam berdiri di atas platform, dan asisten mereka berlarian seperti pelaut di geladak, menyiapkan struktur kompleks ini di bawah sinar matahari, terus-menerus menjaga agar figur termasyhur mengambang di langit "dengan todongan senjata".
Antoine Laurent Lavoisier adalah salah satu orang yang menggunakan fasilitas ini - "akselerator partikel dasar" abad ke-18. Dia kemudian tertarik pada apa yang terjadi ketika berlian dibakar.
Sudah lama diketahui bahwa berlian terbakar, dan perhiasan lokal meminta Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis untuk menyelidiki apakah ada risiko yang terlibat. Lavoisier sendiri tertarik pada pertanyaan yang agak berbeda: sifat kimia dari pembakaran. Seluruh keindahan "gelas api" itu, dengan memfokuskan sinar matahari pada suatu titik di dalam wadah, memanaskan segala sesuatu yang dapat ditempatkan pada titik itu. Asap dari bejana dapat dialirkan melalui sebuah tabung ke dalam bejana berisi air, partikel-partikel yang terkandung di dalamnya diendapkan, kemudian airnya diuapkan dan residunya dianalisis.
Sayangnya, percobaan itu gagal: gelas terus-menerus pecah karena pemanasan yang intens. Namun, Lavoisier tidak putus asa - dia punya ide lain. Dia mengusulkan kepada Akademi Ilmu Pengetahuan sebuah program untuk mempelajari "udara yang terkandung dalam materi" dan bagaimana udara ini terkait dengan proses pembakaran.
Newton berhasil mengarahkan pengembangan fisika di jalan yang benar, tetapi dalam kimia pada masa itu keadaannya sangat buruk - dia masih menjadi tawanan alkimia. "Henna yang dilarutkan dalam spiritus sendawa akan memberikan larutan yang tidak berwarna," tulis Newton. “Tetapi jika Anda memasukkannya ke dalam minyak vitriol yang baik dan mengocoknya sampai larut, campurannya akan berubah menjadi kuning dan kemudian menjadi merah tua.” Halaman-halaman "buku masak" ini tidak mengatakan apa-apa tentang ukuran atau kuantitas. “Jika spirit garam ditempatkan dalam urin segar, maka kedua larutan bercampur dengan mudah dan tenang,” katanya, “tetapi jika larutan yang sama dijatuhkan ke urin yang diuapkan, maka desis dan mendidih akan mengikuti, dan garam yang mudah menguap dan asam menggumpal menjadi sepertiga setelah beberapa waktu, zat yang menyerupai amonia di alam. Dan jika rebusan violet diencerkan dengan melarutkannya dalam sedikit urin segar, maka beberapa tetes urin yang difermentasi akan memperoleh warna hijau cerah.
Sangat jauh dari ilmu pengetahuan modern. Dalam alkimia, bahkan dalam tulisan-tulisan Newton sendiri, sangat mirip dengan sihir. Dalam salah satu buku hariannya, dia dengan hati-hati menulis ulang beberapa paragraf dari buku alkemis George Starkey, yang menyebut dirinya Philalethes.
Bagian itu dimulai: "Di [Saturnus] tersembunyi jiwa yang abadi." Timbal biasanya dipahami sebagai Saturnus, karena setiap elemen dikaitkan dengan beberapa planet. Tetapi dalam kasus ini, logam keperakan yang dikenal sebagai antimon yang dimaksudkan. "Roh Abadi" adalah gas yang keluar dari bijih ketika dipanaskan dengan kuat. “Mars diikat ke Saturnus dengan ikatan cinta (ini berarti besi ditambahkan ke antimon), yang dengan sendirinya melahap kekuatan besar, yang rohnya membelah tubuh Saturnus, dan dari keduanya mengalir air cerah yang indah ke mana Matahari terbenam, melepaskan cahayanya”. Matahari adalah emas, yang dalam hal ini direndam dalam air raksa, yang sering disebut amalgam. "Venus, bintang paling terang, ada di pelukan [Mars]." Venus disebut tembaga, yang ditambahkan ke dalam campuran pada tahap ini. Resep metalurgi ini kemungkinan besar merupakan deskripsi tahap awal untuk memperoleh "batu filsuf", yang dicita-citakan oleh semua alkemis, karena diyakini bahwa dengan bantuannya dimungkinkan untuk mengubah elemen dasar menjadi emas.
Lavoisier dan orang-orang sezamannya berhasil melampaui mantra mistis ini, tetapi ahli kimia bahkan pada waktu itu masih percaya pada gagasan alkimia bahwa perilaku zat ditentukan oleh tiga prinsip: merkuri (yang mencair), garam (yang mengental) dan belerang (yang membuat zat yang mudah terbakar). ). "Semangat belerang," juga disebut terra pingua (tanah "berlemak" atau "berminyak"), telah memenuhi pikiran banyak orang. Pada awal abad ke-18, ahli kimia Jerman Georg Ernst Stahl mulai menyebutnya phlogiston (dari bahasa Yunani phlog - mengacu pada api).
Diyakini bahwa benda-benda terbakar karena mengandung banyak phlogiston. Saat benda-benda dikonsumsi oleh api, mereka melepaskan zat yang mudah terbakar ini ke udara. Jika Anda membakar sebatang kayu, maka kayu itu akan berhenti menyala, hanya menyisakan setumpuk abu, hanya ketika ia menggunakan semua flogistonnya. Oleh karena itu, diyakini bahwa pohon itu terdiri dari abu dan flogiston. Demikian pula, setelah kalsinasi, i. pemanasan yang kuat, logam tetap putih, zat rapuh yang dikenal sebagai skala. Oleh karena itu, logam terdiri dari flogiston dan skala. Proses karat adalah pembakaran yang lambat, seperti pernapasan, yaitu. reaksi yang terjadi ketika flogiston dilepaskan ke udara.
Proses sebaliknya juga dipertimbangkan. Sampah itu diyakini menyerupai bijih yang ditambang dari bumi, yang kemudian disempurnakan, mengalami reduksi, atau "kebangkitan", dengan memanaskan di sebelah arang. Arang mengeluarkan phlogiston, yang dikombinasikan dengan sampah untuk mengembalikan logam mengkilap.
Dalam dirinya sendiri, penggunaan zat hipotetis yang tidak dapat diukur, tetapi dapat diasumsikan, tidak mengandung sesuatu yang salah. Di zaman kita, kosmolog juga beroperasi dengan konsep "materi gelap", yang harus ada sehingga galaksi tidak berhamburan menjadi potongan-potongan selama rotasi di bawah aksi gaya sentrifugal, dan bahwa "energi gelap" antigravitasi berada di belakang perluasan Semesta. .
Dengan bantuan phlogiston, para ilmuwan secara logis dapat menjelaskan pembakaran, kalsinasi, reduksi, dan bahkan respirasi. Kimia tiba-tiba masuk akal.
Namun demikian, ini tidak menyelesaikan semua masalah: timbangan yang tersisa setelah kalsinasi lebih berat daripada logam aslinya. Bagaimana mungkin setelah pelepasan flogiston dari zat menjadi lebih berat? Seperti "energi gelap" seperempat milenium kemudian, phlogiston, dalam kata-kata filsuf Prancis Condorcet, "digerakkan oleh kekuatan yang berlawanan arah dengan gravitasi." Untuk membuat ide ini lebih puitis, seorang ahli kimia mengatakan bahwa phlogiston "memberi sayap pada molekul-molekul bumi."
Lavoisier, seperti para ilmuwan pada waktu itu, yakin bahwa flogiston adalah salah satu unsur utama materi. Tetapi pada awal percobaan dengan berlian, dia mulai berpikir: dapatkah sesuatu berbobot kurang dari nol?
Ibunya meninggal ketika dia masih kecil, meninggalkannya warisan yang cukup untuk masuk ke dalam perusahaan yang menguntungkan yang disebut Pertanian Utama. Pemerintah Prancis mengadakan perjanjian dengan konsorsium individu swasta ini untuk mengumpulkan pajak, dari mana petani pajak seperti Lavoisier memiliki bagian tertentu. Kegiatan ini terus-menerus mengalihkan perhatiannya dari penelitian, tetapi memberinya penghasilan yang memungkinkannya, setelah beberapa saat, menjadi pemilik salah satu laboratorium terbaik di Eropa. Di antara percobaan pertama pada tahun 1769 adalah percobaan di mana Lavoisier memutuskan untuk menguji gagasan saat itu bahwa air dapat diubah menjadi bumi.
Buktinya cukup meyakinkan: air yang menguap di penggorengan meninggalkan residu padat. Tapi Lavoisier memutuskan untuk sampai ke dasarnya menggunakan bejana penyulingan yang dikenal sebagai "pelican". Memiliki wadah bundar besar di dasar dan ruang atas kecil, kapal itu dilengkapi dengan dua tabung bengkok (sedikit seperti paruh burung pelikan) di mana uap kembali turun. Bagi para alkemis, pelikan melambangkan darah pengorbanan Kristus, sehingga diyakini bahwa bejana "pelikan" memiliki kekuatan transformasi. Selain itu, air yang direbus dalam Pelican akan terus menguap dan mengembun, sehingga tidak ada zat - padat, cair atau gas - yang bisa meninggalkan sistem.
Dengan penyulingan air murni selama seratus hari, Lavoisier menemukan bahwa endapan itu benar-benar ada. Tapi dia menebak dari mana asalnya. Saat dia menimbang Pelican yang kosong, dia memperhatikan bahwa kapal itu menjadi lebih ringan. Setelah mengeringkan dan menimbang sedimen, Lavoisier melihat bahwa berat sedimen cukup akurat sesuai dengan penurunan berat bejana, dan fakta ini membawanya pada gagasan bahwa gelas bejana menjadi sumber sedimen.
Dua tahun kemudian, pada 1771, Lavoisier berusia dua puluh delapan tahun. Pada tahun yang sama dia menikah. Yang dipilihnya adalah Marie-Anne Pierrette Polze, putri tiga belas tahun dari petani lain. (Gadis yang agak cantik ini bertunangan pada saat itu, dan calon tunangan keduanya berusia lima puluh tahun.) Maria Anna sangat menyukai studi ilmiah suaminya sehingga dia dengan cepat menguasai kimia dan membantu dengan cara apa pun yang dia bisa: dia mencatat, menerjemahkan literatur ilmiah bahasa Inggris ke dalam bahasa Prancis dan melakukan cetak biru paling rumit untuk eksperimen yang begitu elegan sehingga, seperti batu filsuf, eksperimen itu ditakdirkan untuk mengubah alkimia menjadi kimia.
Ahli kimia dari generasi Lavoisier sudah tahu bahwa, seperti yang dikatakan orang Inggris Joseph Priestley, "ada beberapa jenis udara." Udara mephitic ("busuk" atau "basi") menyebabkan nyala api padam, dan tikus di dalamnya mati karena mati lemas. Udara seperti itu membuat air kapur (kalsium hidroksida) keruh, membentuk endapan putih (kalsium karbonat). Namun, tanaman terasa enak di udara ini dan setelah beberapa saat membuatnya bernapas lagi.
Gas mencekik lainnya terbentuk ketika lilin menyala selama beberapa waktu di bejana tertutup. Gas ini tidak mengendapkan air kapur, dan, karena sangat jelas terkait dengan proses pembakaran, ia dikenal sebagai udara phlogistik, atau nitrogen (dari bahasa Yunani "tak bernyawa"). Yang paling misterius adalah gas volatil yang dilepaskan ketika serbuk besi dilarutkan dalam asam sulfat encer. Itu sangat mudah terbakar sehingga disebut "udara yang mudah terbakar". Jika Anda mengembang balon dengan udara ini, itu akan naik tinggi di atas tanah.
Muncul pertanyaan apakah jenis udara baru adalah unsur kimia atau, seperti yang disarankan Priestley, modifikasi udara "biasa" yang diperoleh dengan menambahkan atau mengekstrak flogiston?
Dengan susah payah menahan skeptisisme, Lavoisier mengulangi beberapa eksperimen rekan-rekannya. Dia menegaskan bahwa pembakaran fosfor untuk menghasilkan asam fosfat atau pembakaran belerang untuk menghasilkan asam sulfat menghasilkan zat yang beratnya melebihi zat yang digunakan, yaitu. seperti dalam anil logam. Tetapi mengapa perubahan ini terjadi? Sepertinya dia telah menemukan jawaban untuk pertanyaan ini. Menggunakan kaca pembesar untuk memanaskan timah, tertutup dalam wadah kaca tertutup, ia menemukan bahwa sebelum dan sesudah percobaan, seluruh instalasi memiliki berat yang sama. Perlahan membuka kapal, dia mendengar udara masuk dengan suara berisik, setelah itu beratnya meningkat lagi. Mungkin benda terbakar bukan karena memancarkan flogiston, tetapi karena menyerap sebagian udara?
Jika demikian, maka pemulihan, mis. peleburan bijih menjadi logam murni menyebabkan pelepasan udara. Dia mengukur sejumlah skala timah, yang disebut "litharge", dan meletakkannya di atas panggung kecil di dalam wadah air di sebelah sepotong arang. Setelah menutupi semua ini dengan bel kaca, ia mulai memanaskan timbangan dengan kaca pembesar. Dari air yang dipindahkan, dia bisa menebak tentang pelepasan gas. Dengan hati-hati mengumpulkan gas yang dilepaskan, ia menemukan bahwa api padam dari gas ini dan endapan air kapur. Sepertinya udara "basi" adalah produk dari restorasi, tapi apakah hanya itu?
Ternyata jawabannya terletak pada zat kemerahan yang disebut mercurius calcinatus, atau kerak merkuri, yang dijual oleh apoteker Paris sebagai obat untuk sifilis dengan harga 18 liv atau lebih per ons, yaitu. $1.000 jika diterjemahkan ke dalam harga hari ini. Eksperimen apa pun dengan zat ini tidak kalah borosnya dengan eksperimen dengan berlian yang terbakar. Seperti skala lainnya, itu bisa diperoleh dengan mengapur logam murni dalam nyala api yang kuat. Namun, setelah dipanaskan lebih lanjut, zat yang dihasilkan kembali berubah menjadi merkuri. Dengan kata lain, mercurius calcinatus dapat diregenerasi bahkan tanpa menggunakan arang. Tapi apa sumber phlogiston? Pada tahun 1774, Lavoisier dan beberapa rekannya di Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis menegaskan bahwa kerak merkuri memang dapat dikurangi "tanpa zat tambahan" dengan kehilangan sekitar seperdua belas dari beratnya.
Priestley juga bereksperimen dengan zat ini, memanaskannya dengan kaca pembesar dan mengumpulkan gas yang dilepaskan. “Apa yang sangat mengejutkan saya sehingga tidak ada kata-kata yang cukup untuk mengungkapkan perasaan yang membuat saya kewalahan,” tulisnya kemudian, “adalah bahwa lilin menyala di udara ini dengan nyala api yang agak kuat ... Saya tidak dapat menemukan penjelasan untuk itu. fenomena ini." Mengetahui bahwa tikus laboratorium merasa nyaman dengan gas ajaib, dia memutuskan untuk menghirupnya sendiri. “Tampak bagi saya bahwa setelah beberapa waktu saya merasakan ringan dan kebebasan yang luar biasa di dada saya. Siapa sangka udara bersih ini nantinya akan menjadi barang mewah yang modis. Sementara itu, hanya dua tikus dan saya sendiri yang menikmati menghirupnya.
Gas di mana seseorang bernafas dengan baik dan mudah terbakar, Priestley memutuskan untuk menyebutnya "dephlogisticated", yaitu. udara dalam bentuknya yang paling murni. Dia tidak sendirian dalam penalaran seperti itu. Di Swedia, seorang apoteker bernama Carl Wilhelm Scheele juga mempelajari sifat-sifat "udara api".
Pada saat ini, Lavoisier sudah menyebut gas yang dilepaskan selama pemulihan mercurius calcinatus "sangat berguna untuk bernafas," atau "hidup" udara. Seperti Priestley, dia percaya bahwa gas ini adalah udara dalam bentuk aslinya. Di sini, bagaimanapun, Lavoisier mengalami kesulitan. Ketika dia mencoba memulihkan kerak merkuri menggunakan arang, mis. dengan cara lama yang terbukti, gas yang sama dilepaskan seperti selama pemulihan litharge - itu memadamkan nyala lilin dan mengendapkan air kapur. Mengapa udara "hidup" dilepaskan ketika kerak merkuri dikurangi tanpa arang, tetapi ketika arang digunakan, udara "basi" yang menyesakkan muncul?
Hanya ada satu cara untuk membersihkan semuanya. Lavoisier mengambil dari rak sebuah bejana yang disebut labu datar. Bagian bawahnya bulat, dan leher tingginya dipanaskan dan ditekuk oleh Lavoisier sehingga mula-mula melengkung ke bawah lalu ke atas lagi.
Jika dalam eksperimennya pada tahun 1769 kapal itu menyerupai pelikan, maka yang sekarang tampak seperti flamingo. Lavoisier menuangkan empat ons merkuri murni ke dalam bilik bawah yang bundar (berlabel A pada gambar). Bejana diletakkan di atas tungku sehingga lehernya berada dalam wadah terbuka, juga diisi dengan merkuri, dan kemudian diangkat menjadi bel kaca. Bagian dari pengaturan ini digunakan untuk menentukan jumlah udara yang akan dikonsumsi selama percobaan. Menandai level (LL) dengan strip kertas, ia menyalakan kompor dan membawa merkuri di ruang A hampir mendidih.
Dapat diasumsikan bahwa tidak ada yang istimewa terjadi pada hari pertama. Sejumlah kecil merkuri menguap dan mengendap di dinding labu datar. Bola yang dihasilkan cukup berat untuk mengalir ke bawah lagi. Tetapi pada hari kedua, titik-titik merah mulai terbentuk di permukaan air raksa. Selama beberapa hari berikutnya, kerak merah bertambah besar hingga mencapai maksimum. Pada hari kedua belas, Lavoisier menghentikan percobaan dan melakukan beberapa pengukuran.
Pada saat itu, merkuri dalam bel kaca melebihi tingkat awal dengan jumlah udara yang digunakan untuk membentuk kerak. Dengan mempertimbangkan perubahan suhu dan tekanan di dalam laboratorium, Lavoisier menghitung bahwa jumlah udara telah berkurang sekitar seperenam dari volume aslinya, yaitu. dari 820 hingga 700 sentimeter kubik. Selain itu, sifat gas telah berubah. Ketika seekor tikus ditempatkan di dalam wadah yang berisi udara yang tersisa, ia segera mulai mati lemas, dan "lilin yang ditempatkan di udara ini segera padam, seolah-olah telah dimasukkan ke dalam air." Tapi karena gas tidak menyebabkan pengendapan di air kapur, itu lebih mungkin dikaitkan dengan nitrogen daripada "udara pengap."
Tapi apa yang didapat merkuri dari udara selama pembakaran? Setelah menghilangkan lapisan merah yang terbentuk pada logam, Lavoisier mulai memanaskannya dalam retort sampai menjadi merkuri lagi, melepaskan 100 hingga 150 sentimeter kubik gas - jumlah yang sama dengan merkuri yang diserap selama kalsinasi. Lilin yang dimasukkan ke dalam gas ini "terbakar dengan indah", dan arangnya tidak membara, tetapi "bersinar dengan cahaya yang begitu terang sehingga mata hampir tidak tahan."
Itu adalah titik balik. Terbakar, merkuri menyerap udara "hidup" dari atmosfer, meninggalkan nitrogen. Pemulihan merkuri kembali menyebabkan pelepasan udara "hidup". Jadi Lavoisier berhasil memisahkan dua komponen utama udara atmosfer.
Yang pasti, dia mencampur delapan bagian udara "hidup" dan empat puluh dua bagian nitrogen dan menunjukkan bahwa gas yang dihasilkan memiliki semua karakteristik udara biasa. Analisis dan Sintesis: "Ini adalah bukti paling meyakinkan yang tersedia dalam kimia: saat terurai, udara bergabung kembali."
Pada tahun 1777, Lavoisier melaporkan hasil penelitiannya kepada anggota Academy of Sciences. Phlogiston ternyata palsu. Pembakaran dan kalsinasi terjadi ketika zat menyerap udara "hidup", yang disebut oksigen karena perannya dalam pembentukan asam. (Oxy adalah bahasa Yunani untuk "tajam.") Penyerapan oksigen dari udara hanya menyisakan nitrogen yang tidak dapat dihirup di udara.
Adapun gas, yang disebut udara "basi", terbentuk ketika oksigen yang dilepaskan selama reduksi digabungkan dengan sesuatu di dalam arang, dan apa yang sekarang kita sebut karbon dioksida diperoleh.
Tahun demi tahun, rekan Lavoisier, terutama Priestley, menggerutu bahwa dia diduga menggunakan keunggulan dalam eksperimen yang juga mereka lakukan.Priestley pernah makan malam di rumah pasangan Lavoisier dan memberi tahu mereka tentang udara yang kekurangan flogiston, dan apoteker Swedia Scheele mengirim Lavoisier surat yang menggambarkan pengalaman Anda. Tetapi dengan semua ini, mereka terus berpikir bahwa oksigen adalah udara tanpa phlogiston.
Dalam drama Oxygen, yang ditayangkan perdana pada tahun 2001, dua ahli kimia, Carl Gerassi dan Roald Hoffmann, membuat plot di mana raja Swedia mengundang ketiga ilmuwan ini ke Stockholm untuk memutuskan siapa di antara mereka yang dianggap sebagai penemu oksigen. Scheele adalah orang pertama yang mengisolasi gas, dan Priestley adalah orang pertama yang menerbitkan makalah yang berbicara tentang keberadaannya, tetapi hanya Lavoisier yang mengerti apa yang telah mereka temukan.
Dia melihat lebih dalam dan merumuskan hukum kekekalan massa. Sebagai hasil dari reaksi kimia, zat - dalam hal ini, merkuri dan udara yang terbakar - berubah bentuk. Tetapi massa tidak diciptakan dan tidak hilang. Berapa banyak zat yang masuk ke dalam reaksi, jumlah yang sama harus diperoleh pada output. Seperti yang akan dikatakan pemungut cukai, keseimbangan harus tetap ada.
Pada 1794, selama teror revolusioner, ayah Lavoisier dan Marie Anne, bersama dengan petani pajak lainnya, diakui sebagai "musuh rakyat." Mereka dibawa dengan kereta ke Place de la Revolución, di mana platform kayu telah dibangun, yang penampilannya, bahkan secara detail, menyerupai platform tempat Lavoisier membakar berlian. Hanya alih-alih lensa besar, ada pencapaian lain dari teknologi Prancis - guillotine.
Sebuah pesan baru-baru ini terselip di Internet bahwa selama eksekusi, Lavoisier berhasil melakukan eksperimen terakhirnya. Faktanya adalah bahwa di Prancis mereka mulai menggunakan guillotine, karena mereka menganggapnya sebagai bentuk eksekusi yang paling manusiawi - itu membawa kematian instan dan tanpa rasa sakit. Dan sekarang Lavoisier memiliki kesempatan untuk mengetahui apakah memang demikian. Saat pisau guillotine menyentuh lehernya, dia mengedipkan matanya dan melakukannya sebanyak yang dia bisa. Ada asisten di kerumunan yang harus menghitung berapa kali dia berhasil berkedip. Ada kemungkinan bahwa cerita ini adalah fiksi, tetapi cukup dalam semangat Lavoisier.
Kata-kata dalam drama ini diucapkan oleh Marie-Anne Lavoisier.
Kata "berlian" berasal dari bahasa Yunani. Ini diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia sebagai "". Memang, untuk merusak batu ini, Anda perlu melakukan upaya manusia super. Itu memotong dan menggores semua mineral yang kita kenal, sementara itu sendiri tetap tanpa cedera. Asam tidak membahayakan dia. Suatu kali, karena penasaran, sebuah percobaan dilakukan di bengkel: sebuah berlian ditempatkan di landasan dan dipukul dengan palu. Besi itu hampir terbelah menjadi dua, tetapi batu itu tetap utuh.
Berlian terbakar dengan warna kebiruan yang indah.
Dari semua padatan, berlian memiliki konduktivitas termal tertinggi. Ini tahan terhadap gesekan, bahkan terhadap logam. Ini adalah mineral paling elastis dengan rasio kompresi terendah. Properti berlian yang menarik adalah bercahaya bahkan di bawah pengaruh sinar buatan. Itu bersinar dengan semua warna pelangi dan membiaskan warna dengan cara yang menarik. Batu ini tampaknya jenuh dengan warna matahari, dan kemudian memancarkannya. Seperti yang Anda ketahui, berlian alami itu jelek, potongannya memberikan keindahan sejati. Permata yang terbuat dari potongan berlian disebut berlian.
Sejarah percobaan
Di Inggris abad ke-17, Boyle berhasil membakar berlian dengan menyinarinya dengan sinar matahari melalui lensa. Namun, di Prancis, percobaan dengan mengkalsinasi berlian dalam wadah yang meleleh tidak memberikan hasil apa pun. Perhiasan Prancis yang melakukan percobaan hanya menemukan lapisan tipis plakat gelap di batu. Pada akhir abad ke-17, ilmuwan Italia Averani dan Targioni, ketika mencoba menggabungkan dua berlian bersama-sama, mampu menetapkan suhu di mana berlian terbakar - dari 720 hingga 1000 ° C.
Berlian tidak meleleh karena struktur kisi kristal yang kuat. Semua upaya untuk mencairkan mineral berakhir dengan membakarnya.
Fisikawan besar Prancis Antoine Lavoisier melangkah lebih jauh, memutuskan untuk menempatkan berlian dalam wadah kedap udara yang terbuat dari kaca dan mengisinya dengan oksigen. Dengan bantuan lensa besar, dia memanaskan batu-batu itu, dan mereka benar-benar terbakar. Setelah meneliti komposisi lingkungan udara, mereka menemukan bahwa selain oksigen, mengandung karbon dioksida, yang merupakan kombinasi dari oksigen dan karbon. Jadi, jawabannya diterima: berlian terbakar, tetapi hanya jika oksigen tersedia, mis. di luar rumah. Terbakar, berlian berubah menjadi karbon dioksida. Itu sebabnya, tidak seperti batu bara, bahkan abu tidak tersisa setelah pembakaran berlian. Eksperimen para ilmuwan mengkonfirmasi sifat lain dari berlian: dengan tidak adanya oksigen, berlian tidak terbakar, tetapi struktur molekulnya berubah. Pada suhu 2000 °C, grafit dapat diperoleh hanya dalam waktu 15-30 menit.
Mengapa Antoine Lavoisier membakar berlian?
Abad kedelapan belas, Prancis, Paris. Antoine Laurent Lavoisier, salah satu pencipta masa depan ilmu kimia, setelah bertahun-tahun bereksperimen dengan berbagai zat dalam ketenangan laboratoriumnya, berulang kali diyakinkan bahwa ia telah membuat revolusi sejati dalam sains. Eksperimen kimianya yang pada dasarnya sederhana tentang pembakaran zat dalam volume tertutup rapat sepenuhnya menyangkal teori flogiston yang diterima secara umum pada waktu itu. Tetapi bukti kuat dan kuantitatif yang mendukung teori pembakaran "oksigen" baru di dunia ilmiah tidak diterima. Model phlogiston visual dan nyaman tertanam kuat di benak.
Apa yang harus dilakukan? Setelah membunuh dua atau tiga tahun dalam upaya sia-sia untuk mempertahankan idenya, Lavoisier sampai pada kesimpulan bahwa lingkungan ilmiahnya belum matang untuk argumen teoritis murni dan harus pergi dengan cara yang sama sekali berbeda. Pada 1772, ahli kimia besar memutuskan untuk tujuan ini pada eksperimen yang tidak biasa. Dia mengundang semua orang untuk mengambil bagian dalam tontonan pembakaran dalam kuali tertutup ... sepotong berlian yang berat. Bagaimana Anda bisa menahan rasa ingin tahu? Lagi pula, ini bukan tentang apa pun, tetapi tentang berlian!
Dapat dimengerti bahwa setelah pesan sensasional ke laboratorium, bersama dengan penduduk kota, penentang ilmuwan yang gigih, yang sebelumnya tidak ingin mempelajari eksperimennya dengan segala macam belerang, fosfor, dan batu bara, dituangkan ke dalam laboratorium. . Ruangan itu dipoles hingga bersinar dan bersinar tidak kurang dari batu berharga yang dihukum pembakaran umum. Harus dikatakan bahwa laboratorium Lavoisier pada waktu itu milik salah satu yang terbaik di dunia dan sepenuhnya sesuai dengan eksperimen mahal di mana lawan ideologis pemiliknya sekarang hanya ingin mengambil bagian.
Berlian tidak gagal: ia terbakar tanpa jejak yang terlihat, menurut hukum yang sama yang berlaku untuk zat hina lainnya. Tidak ada yang pada dasarnya baru dari sudut pandang ilmiah telah terjadi. Namun teori "oksigen", mekanisme pembentukan "udara terikat" (karbon dioksida) akhirnya mencapai kesadaran bahkan orang yang paling skeptis sekalipun. Mereka menyadari bahwa berlian itu tidak menghilang tanpa jejak, tetapi di bawah pengaruh api dan oksigen, ia mengalami perubahan kualitatif, berubah menjadi sesuatu yang lain. Lagi pula, pada akhir percobaan, labu ditimbang persis sama seperti di awal. Jadi, dengan hilangnya berlian palsu di depan mata semua orang, kata "phlogiston", yang menunjukkan komponen hipotetis dari suatu zat yang diduga hilang selama pembakarannya, menghilang dari leksikon ilmiah selamanya.
Tapi tempat suci tidak pernah kosong. Satu telah pergi, yang lain telah datang. Teori flogiston digantikan oleh hukum alam fundamental yang baru - hukum kekekalan materi. Lavoisier telah diakui oleh para sejarawan sains sebagai penemu hukum ini. Sebuah berlian membantu meyakinkan umat manusia tentang keberadaannya. Pada saat yang sama, sejarawan yang sama ini melemparkan awan kabut di sekitar peristiwa sensasional yang masih cukup sulit untuk memahami keandalan fakta. Prioritas penemuan penting telah diperdebatkan selama bertahun-tahun dan tanpa alasan oleh lingkaran "patriotik" dari berbagai negara: Rusia, Italia, Inggris ...
Argumen apa yang digunakan untuk membenarkan klaim? Yang paling konyol. Di Rusia, misalnya, hukum kekekalan materi dikaitkan dengan Mikhail Vasilyevich Lomonosov, yang sebenarnya tidak menemukannya. Selain itu, sebagai bukti, juru tulis ilmu kimia tanpa malu-malu menggunakan kutipan dari korespondensi pribadinya, di mana ilmuwan, berbagi argumennya tentang sifat-sifat materi dengan rekan-rekannya, diduga secara pribadi bersaksi mendukung sudut pandang ini.
Historiografer Italia menjelaskan klaim mereka atas prioritas penemuan dunia dalam ilmu kimia dengan fakta bahwa... Lavoisier bukanlah orang pertama yang memiliki ide untuk menggunakan berlian dalam eksperimen. Ternyata pada tahun 1649, ilmuwan Eropa terkemuka berkenalan dengan surat-surat yang melaporkan eksperimen semacam itu. Mereka disediakan oleh Akademi Ilmu Pengetahuan Florentine, dan dari isinya diikuti bahwa para alkemis lokal sudah kurus, menundukkan berlian dan rubi ke api yang kuat, menempatkannya di bejana yang tertutup rapat. Pada saat yang sama, berlian menghilang, dan batu rubi dipertahankan dalam bentuk aslinya, dari mana kesimpulan dibuat tentang berlian sebagai "batu yang benar-benar ajaib, sifatnya menentang penjelasan." Terus? Kita semua mengikuti jejak para pendahulu kita dalam satu atau lain cara. Dan fakta bahwa para alkemis Abad Pertengahan Italia tidak mengenali sifat berlian hanya menunjukkan bahwa banyak hal lain yang tidak dapat diakses oleh kesadaran mereka, termasuk pertanyaan ke mana massa materi pergi ketika dipanaskan dalam wadah yang mengecualikan akses udara.
Ambisi otoritas Inggris, yang umumnya menyangkal keterlibatan Lavoisier dalam eksperimen sensasional, juga terlihat sangat goyah. Menurut mereka, jasa itu secara tidak adil dikreditkan ke aset bangsawan Prancis yang hebat, yang sebenarnya milik rekan senegaranya Smithson Tennant, yang dikenal umat manusia sebagai penemu dua logam paling mahal di dunia - osmium dan iridium. Dialah, seperti yang dikatakan orang Inggris, yang melakukan trik demonstrasi seperti itu. Secara khusus, ia membakar berlian dalam wadah emas (sebelumnya, grafit dan arang). Dan dialah yang datang dengan kesimpulan, penting untuk pengembangan kimia, bahwa semua zat ini memiliki sifat yang sama dan, ketika dibakar, membentuk karbon dioksida sesuai dengan berat zat yang mudah terbakar.
Tetapi tidak peduli seberapa keras individu sejarawan sains, bahkan di Rusia, bahkan di Inggris, meremehkan pencapaian luar biasa Lavoisier dan memberinya peran sekunder dalam penelitian unik, mereka masih gagal. Orang Prancis yang brilian terus menjadi di mata masyarakat dunia sebagai orang yang berpikiran komprehensif dan orisinal. Cukuplah untuk mengingat eksperimennya yang terkenal dengan air suling, yang sekali dan untuk selamanya mengguncang pandangan yang ada pada waktu itu di antara banyak ilmuwan tentang kemampuan air untuk berubah menjadi padat ketika dipanaskan.
Pandangan yang salah ini dibentuk berdasarkan pengamatan berikut. Ketika air diuapkan sampai "kekeringan", residu padat selalu ditemukan di dasar bejana, yang disebut "tanah" untuk kesederhanaan. Dari sini ada pembicaraan tentang mengubah air menjadi bumi.
Pada 1770, Lavoisier menguji kebijaksanaan konvensional. Untuk memulainya, dia melakukan segalanya untuk mendapatkan air yang paling murni. Pada saat itu, hanya ada satu cara untuk mencapai ini - distilasi. Mengambil air hujan terbaik di alam, ilmuwan melampauinya delapan kali. Kemudian dia mengisi wadah kaca yang telah ditimbang sebelumnya dengan air yang dimurnikan dari kotoran, menutupnya dengan rapat dan sekali lagi memperbaiki beratnya. Kemudian, selama tiga bulan, dia memanaskan bejana ini di atas kompor, membuat isinya hampir mendidih. Alhasil, di bagian bawah tangki benar-benar menjadi "bumi".
Tetapi dimana? Untuk menjawab pertanyaan ini, Lavoisier kembali menimbang bejana kering, yang massanya telah berkurang. Setelah menetapkan bahwa berat bejana telah berubah sebanyak "bumi" muncul di dalamnya, peneliti menyadari bahwa residu padat yang membingungkan rekan-rekannya hanya terlepas dari kaca, dan tidak ada pertanyaan tentang transformasi ajaib apa pun. air ke dalam bumi. Proses kimia yang aneh seperti itu terjadi. Dan di bawah pengaruh suhu tinggi, ia mengalir lebih cepat.
