Ogleklis (angļu Carbon, French Carbone, vācu Kohlenstoff) ogļu, kvēpu un kvēpu veidā cilvēcei ir zināms kopš neatminamiem laikiem; apmēram pirms 100 tūkstošiem gadu, kad mūsu senči apguva uguni, viņi katru dienu nodarbojās ar oglēm un kvēpiem. Iespējams, ļoti agri cilvēki iepazinās ar oglekļa alotropajām modifikācijām – dimantu un grafītu, kā arī ar fosilajām oglēm. Nav pārsteidzoši, ka oglekli saturošu vielu sadegšana bija viens no pirmajiem ķīmiskajiem procesiem, kas interesēja cilvēku. Tā kā degošā viela pazuda, to patērēja uguns, sadegšana tika uzskatīta par vielas sadalīšanās procesu, un tāpēc ogles (vai ogleklis) netika uzskatītas par elementu. Elements bija uguns, parādība, kas pavada degšanu; senatnes stihiju mācībās uguns parasti figurē kā viena no stihijām. XVII - XVIII gadsimtu mijā. radās Behera un Štāla izvirzītā flogistona teorija. Šī teorija atzina, ka katrā degošā ķermenī atrodas īpaša elementāra viela - bezsvara šķidrums - flogistons, kas degšanas laikā iztvaiko. Tā kā, sadedzinot lielu daudzumu ogļu, paliek tikai neliels daudzums pelnu, floģistika uzskatīja, ka ogles ir gandrīz tīrs flogistons. Tas jo īpaši bija izskaidrojums ogļu "flogistiskajam" efektam, spējai atjaunot metālus no "kaļķiem" un rūdām. Vēlāk floģistika, Réaumur, Bergman un citi, jau ir sākuši saprast, ka ogles ir elementāra viela. Tomēr pirmo reizi "tīrās ogles" par tādām atzina Lavuazjē, kurš pētīja ogļu un citu vielu sadedzināšanas procesu gaisā un skābeklī. Guiton de Morveau, Lavoisier, Berthollet un Fourcroix grāmatā "Ķīmiskās nomenklatūras metode" (1787) franču valodas "tīrās ogles" (charbone pur) vietā parādījās nosaukums "carbon" (carbone). Ar tādu pašu nosaukumu ogleklis parādās "Vienkāršo ķermeņu tabulā" Lavuazjē "Ķīmijas pamatgrāmatā". 1791. gadā angļu ķīmiķis Tenants bija pirmais, kurš ieguva brīvo oglekli; viņš izlaida fosfora tvaikus pāri kalcinētam krītam, kā rezultātā veidojās kalcija fosfāts un ogleklis. Tas, ka dimants, spēcīgi karsējot, deg bez atlikumiem, ir zināms jau sen. Tālajā 1751. gadā franču karalis Francisks I piekrita dedzināšanas eksperimentiem dot dimantu un rubīnu, pēc kura šie eksperimenti pat kļuva modē. Izrādījās, ka deg tikai dimants, un rubīns (alumīnija oksīds ar hroma piejaukumu) bez bojājumiem iztur ilgstošu karsēšanu aizdedzes lēcas fokusā. Lavuazjē veica jaunu eksperimentu dimanta sadedzināšanā ar lielas aizdedzes mašīnas palīdzību un nonāca pie secinājuma, ka dimants ir kristālisks ogleklis. Otrs oglekļa alotrops - grafīts alķīmiskajā periodā tika uzskatīts par modificētu svina spīdumu un tika saukts par plumbago; tikai 1740. gadā Pots atklāja, ka grafītā nav svina piemaisījumu. Šēle pētīja grafītu (1779) un, būdams floģistikas speciālists, uzskatīja to par īpaša veida sēra ķermeni, īpašu minerālo ogles, kas satur saistītu "gaisa skābi" (CO 2 ) un lielu daudzumu flogistona.
Divdesmit gadus vēlāk Gitons de Morvo, viegli karsējot, dimantu pārvērta grafītā un pēc tam ogļskābē.
Starptautiskais nosaukums Carboneum cēlies no lat. carbo (ogles). Vārdam ir ļoti sena izcelsme. To salīdzina ar cremare - sadedzināt; sakne sāgas, cal, krievu gar, gal, mērķis, sanskrita sta nozīmē vārīt, gatavot. Vārds "carbo" ir saistīts ar oglekļa nosaukumiem citās Eiropas valodās (ogleklis, ogle utt.). Vācu Kohlenstoff nāk no Kohle - ogles (vecvācu kolo, zviedru kylla - sildīt). Veckrievu ugorati jeb ugarati (apdegums, apdegums) ir sakne gar jeb kalni ar iespējamu pāreju uz mērķi; ogles senkrievu valodā yug'l jeb tādas pašas izcelsmes ogles. Vārds dimants (Diamante) cēlies no sengrieķu valodas - neiznīcināms, nelokāms, ciets, un grafīts no grieķu valodas - es rakstu.
XIX gadsimta sākumā. veco vārdu ogles krievu ķīmijas literatūrā dažkārt aizstāja ar vārdu "ogles" (Sherer, 1807; Severgin, 1815); kopš 1824. gada Solovjovs ieviesa nosaukumu ogleklis.
Kādā 1772. gada rudens dienā parīzieši, ejot netālu no Luvras, Infanta dārzā, gar Sēnas krastmalu, varēja ieraudzīt dīvainu būvi, kas atgādina plakanus ratiņus koka platformas formā uz sešiem riteņiem. Tam bija milzīgi logi. Divas lielākās lēcas, kuru rādiuss bija astoņas pēdas, tika piestiprinātas kopā, veidojot palielināmo stiklu, kas savāca saules starus un novirzīja tos uz otru, mazāku lēcu un pēc tam uz galda virsmu. Zinātnieki, kas bija iesaistīti eksperimentā ar parūkām un melnām brillēm, stāvēja uz platformas, un viņu palīgi skraidīja apkārt kā jūrnieki uz klāja, uzstādot šo sarežģīto konstrukciju saulē, nepārtraukti turot gaismekli peldam pa debesīm "ar ieroča spiedienu".
Antuāns Lorāns Lavuazjē bija to cilvēku vidū, kuri izmantoja šo iekārtu - 18. gadsimta "elementārdaļiņu paātrinātāju". Pēc tam viņu interesēja, kas notiek, kad tiek sadedzināts dimants.
Jau sen ir zināms, ka dimanti deg, un vietējie juvelieri lūdza Francijas Zinātņu akadēmiju izmeklēt, vai pastāv kāds risks. Pats Lavuazjē interesējās par nedaudz atšķirīgu jautājumu: degšanas ķīmisko raksturu. Viss "uguns stikla" skaistums bija tāds, ka tas, fokusējot saules starus kādā punktā konteinera iekšpusē, uzsildīja visu, ko varēja novietot šajā vietā. Dūmus no trauka caur cauruli varēja novirzīt ūdens traukā, tajā esošās daļiņas tika nogulsnētas, pēc tam ūdens tika iztvaicēts un atlikums tika analizēts.
Diemžēl eksperiments neizdevās: stikls pastāvīgi plīsa no intensīvas karsēšanas. Tomēr Lavuazjē nekrita izmisumā – viņam bija citas idejas. Viņš ierosināja Zinātņu akadēmijai programmu, lai pētītu "gaisu, ko satur matērija" un kā tas, šis gaiss, ir saistīts ar degšanas procesiem.
Ņūtonei izdevās virzīt fizikas attīstību pa pareizo ceļu, taču ķīmijā tajos laikos gāja ļoti slikti – viņa joprojām bija alķīmijas gūstekne. "Henna, kas izšķīdināta labi attīrītā salpetra spirtā, radīs bezkrāsainu šķīdumu," rakstīja Ņūtons. "Bet, ja jūs to ievietojat labā vitriola eļļā un krata, līdz tā izšķīst, maisījums vispirms kļūs dzeltens un pēc tam tumši sarkans." Šīs "pavārgrāmatas" lappusēs nekas nebija teikts par mērījumiem vai daudzumiem. "Ja sāls spirtu ievieto svaigā urīnā, tad abi šķīdumi viegli un mierīgi sajaucas," viņš atzīmēja, "bet, ja to pašu šķīdumu pilina uz iztvaicētā urīna, tad sekos šņākšana un vārīšanās, un gaistošie un skābie sāļi sarecē. trešā pēc kāda laika.viela, kas dabā atgādina amonjaku. Un, ja vijolīšu novārījumu atšķaida, izšķīdinot nelielā daudzumā svaiga urīna, tad daži pilieni raudzēta urīna iegūs spilgti zaļu krāsu.
Ļoti tālu no mūsdienu zinātnes. Alķīmijā pat paša Ņūtona rakstos daudz kas līdzinās maģijai. Vienā no savām dienasgrāmatām viņš apzinīgi pārrakstīja vairākas rindkopas no alķīmiķa Džordža Stārkija grāmatas, kurš sevi sauca par Filaletu.
Raksts sākas: "[Saturnā] ir apslēpta nemirstīga dvēsele." Svins parasti tika saprasts kā Saturns, jo katrs elements bija saistīts ar kādu planētu. Bet šajā gadījumā tika domāts sudrabainais metāls, kas pazīstams kā antimons. "Nemirstīgais gars" ir gāze, ko rūda izdala, spēcīgi karsējot. “Marss ir saistīts ar Saturnu ar mīlestības saitēm (tas nozīmēja, ka antimonam tika pievienots dzelzs), kas pats aprij lielu spēku, kura gars sadala Saturna ķermeni, un no abiem kopā plūst brīnišķīgs spožs ūdens, kurā riet Saule, atbrīvo savu gaismu”. Saule ir zelts, kas šajā gadījumā ir iegremdēts dzīvsudrabā, ko bieži sauc par amalgamu. "Venera, spožākā zvaigzne, atrodas [Marsa] rokās." Venēru sauca par varu, ko šajā posmā pievieno maisījumam. Šī metalurģiskā recepte, visticamāk, ir "filozofa akmens" iegūšanas sākuma stadiju apraksts, pēc kā tiecās visi alķīmiķi, jo tika uzskatīts, ka ar tā palīdzību ir iespējams pārvērst bāzes elementus zeltā.
Lavuāzjē un viņa laikabiedriem izdevās tikt tālāk par šīm mistiskajām burvestībām, taču ķīmiķi jau tolaik vēl ticēja alķīmiskiem priekšstatiem, ka vielu uzvedību nosaka trīs principi: dzīvsudrabs (kas sašķidrinās), sāls (kas sabiezē) un sērs (kas veido. viela degoša). "Sēra gars", ko sauc arī par terra pingua ("taukainu" vai "taukainu" zemi), ir nodarbinājis ļoti daudzu prātus. 18.gadsimta sākumā vācu ķīmiķis Georgs Ernsts Štāls to sāka saukt par flogistonu (no grieķu flogas — atsaucoties uz uguni).
Tika uzskatīts, ka priekšmeti deg, jo tajos ir daudz flogistona. Tā kā priekšmetus apēd uguns, tie izdala šo degošu vielu gaisā. Ja aizdedzina malkas gabalu, tas pārtrauks degt, atstājot aiz sevis tikai pelnu kaudzi, tikai tad, kad tas iztērēs visu flogistonu. Tāpēc tika uzskatīts, ka koks sastāv no pelniem un flogistona. Tāpat pēc kalcinēšanas, t.i. spēcīga karsēšana, metāls paliek balta, trausla viela, kas pazīstama kā katlakmens. Tāpēc metāls sastāv no flogistona un skalas. Rūsēšanas process ir lēna sadegšana, tāpat kā elpošana, t.i. reakcijas, kas rodas, kad flogistons tiek izlaists gaisā.
Tika apsvērts arī apgrieztais process. Tika uzskatīts, ka sārņi atgādina no zemes iegūto rūdu, ko pēc tam attīrīja, reducējot jeb "atdzimstot", karsējot blakus oglēm. Ogles izdalīja flogistonu, kas savienojās ar sārņiem, lai atjaunotu spīdīgo metālu.
Pats par sevi hipotētiskas vielas, ko nevar izmērīt, bet var pieņemt, lietošana nesatur neko nepareizu. Mūsu laikos kosmologi darbojas arī ar jēdzienu “tumšā matērija”, kurai ir jāpastāv, lai galaktikas rotācijas laikā centrbēdzes spēka iedarbībā nesadalītos gabalos un lai aiz Visuma izplešanās stāvētu antigravitācijas “tumšā enerģija”. .
Ar flogistona palīdzību zinātnieki varēja loģiski izskaidrot sadegšanu, kalcinēšanu, reducēšanu un pat elpošanu. Ķīmijai pēkšņi bija jēga.
Tomēr tas neatrisināja visas problēmas: pēc kalcinēšanas palikušās skalas svēra vairāk nekā sākotnējais metāls. Kā tas varēja notikt, ka pēc flogistona izdalīšanās no vielas tas kļuva smagāks? Tāpat kā "tumšo enerģiju" pēc ceturtdaļas tūkstošgades, flogistonu, pēc franču filozofa Kondorsē vārdiem, "iekustināja spēki, kas bija pretēji gravitācijas virzienam". Lai padarītu šo ideju poētiskāku, kāds ķīmiķis teica, ka flogistons "dod spārnus zemes molekulām".
Lavuazjē, tāpat kā tā laika zinātnieki, bija pārliecināts, ka flogistons ir viena no galvenajām matērijas sastāvdaļām. Bet, sākot eksperimentus ar dimantiem, viņš sāka domāt: vai kaut kas var svērt mazāk par nulli?
Viņa māte nomira, kad viņš vēl bija zēns, atstājot viņam mantojumu, kas bija pietiekami, lai uzsāktu ienesīgu uzņēmumu, ko sauc par galveno fermu. Francijas valdība noslēdza līgumu ar šo privātpersonu konsorciju par nodokļu iekasēšanu, no kura zināma daļa piederēja tādiem nodokļu lauksaimniekiem kā Lavuazjē. Šī darbība viņu pastāvīgi novērsa no pētniecības, bet deva ienākumus, kas ļāva viņam pēc kāda laika kļūt par vienas no labākajām laboratorijām Eiropā īpašnieku. Viens no pirmajiem eksperimentiem 1769. gadā bija eksperiments, ar kuru Lavuazjē nolēma pārbaudīt tobrīd aktuālo ideju, ka ūdeni varētu pārvērst par zemi.
Pierādījumi bija pietiekami pārliecinoši: ūdens, kas iztvaiko pannā, atstāj cietu atlikumu. Bet Lavuazjē nolēma nokļūt tā apakšā, izmantojot destilācijas trauku, kas pazīstams kā "pelikāns". Ar lielu apaļu konteineru pie pamatnes un nelielu augšējo kameru, kuģis bija aprīkots ar divām saliektām caurulēm (mazliet kā pelikāna knābim), pa kurām tvaiki atkal atgriezās lejup. Alķīmiķiem pelikāns simbolizēja Kristus upura asinis, tāpēc tika uzskatīts, ka “pelikāna” traukam ir pārveidošanas spēks. Turklāt ūdens, kas vārījās Pelikānā, nepārtraukti iztvaikotu un kondensētos, lai no sistēmas nevarētu izkļūt neviena viela - cieta, šķidra vai gāzveida.
Simts dienas destilējot tīru ūdeni, Lavuazjē atklāja, ka nogulsnes patiešām pastāv. Bet viņš uzminēja, no kurienes tas nāk. Sverot tukšo pelikānu, viņš pamanīja, ka trauks kļuvis vieglāks. Pēc nogulumu žāvēšanas un svēršanas Lavuazjē redzēja, ka nogulumu svars diezgan precīzi atbilst trauka svara samazinājumam, un šis fakts lika viņam domāt, ka trauka stikls kļuva par nogulumu avotu.
Divus gadus vēlāk, 1771. gadā, Lavuazjē bija divdesmit astoņus gadus vecs. Tajā pašā gadā viņš apprecējās. Viņa izredzētā bija Marija-Anne Pjēre Polze, cita zemnieka trīspadsmitgadīgā meita. (Šī diezgan glītā meitene tobrīd bija saderinājusies, un viņas otrajam potenciālajam līgavainim bija piecdesmit.) Marijai Annai tik ļoti patika vīra zinātniskās studijas, ka viņa ātri apguva ķīmiju un palīdzēja, kā vien varēja: veica pierakstus, tulkoja angļu zinātnisko literatūru. franču valodā un veica vissarežģītākos projektus eksperimentam, kas bija tik elegants, ka tam, tāpat kā filozofu akmenim, bija lemts pārveidot alķīmiju ķīmijā.
Lavuazjē paaudzes ķīmiķi jau zināja, ka, kā izteicās anglis Džozefs Prīstlijs, "ir vairāki gaisa veidi". Mefītiskais ("augļainais" vai "novecojis") gaiss liek liesmai nodziest, un tajā esošā pele mirst no nosmakšanas. Šāds gaiss padara kaļķa ūdeni (kalcija hidroksīdu) duļķainu, veidojot baltas nogulsnes (kalcija karbonātu). Taču augi šajā gaisā jutās labi un pēc kāda laika atkal padarīja to elpojošu.
Vēl viena smacējoša gāze radās, svecei kādu laiku degot slēgtā traukā. Šī gāze neizgulsnēja kaļķa ūdeni, un, tā kā tā bija acīmredzami saistīta ar degšanas procesu, tā kļuva pazīstama kā floģisks gaiss vai slāpeklis (no grieķu valodas "nedzīvs"). Visnoslēpumainākā bija gaistošā gāze, kas izdalījās, kad dzelzs šķembas tika izšķīdinātas atšķaidītā sērskābē. Tas bija tik viegli uzliesmojošs, ka to sauca par "degošu gaisu". Ja jūs piepūšat balonu ar šo gaisu, tas pacelsies augstu virs zemes.
Radās jautājums, vai jaunie gaisa veidi ir ķīmiskie elementi vai, kā ierosināja Prīstlijs, "parastā" gaisa modifikācijas, kas iegūtas, pievienojot vai ekstrahējot flogistonu?
Ar grūtībām savaldīdams skepsi, Lavuazjē atkārtoja dažus kolēģu eksperimentus. Viņš apstiprināja, ka, sadedzinot fosforu, lai iegūtu fosforskābi, vai dedzinot sēru, lai iegūtu sērskābi, rodas vielas, kuru svars pārsniedz izmantoto vielu svaru, t.i. tāpat kā metālu atkausēšanā. Bet kāpēc notiek šīs izmaiņas? Viņam šķita, ka viņš ir atradis atbildi uz šo jautājumu. Izmantojot palielināmo stiklu, lai sildītu alvu, kas ievietota noslēgtā stikla traukā, viņš atklāja, ka pirms un pēc eksperimenta visa iekārta sver vienādi. Lēnām atverot trauku, viņš dzirdēja, kā gaiss ieplūst ar troksni, pēc kura svars atkal pieauga. Varbūt objekti deg nevis tāpēc, ka izdala flogistonu, bet tāpēc, ka tie absorbē daļu gaisa?
Ja tā, tad atveseļošanās, t.i. rūdas kausēšana tīrā metālā noved pie gaisa izdalīšanās. Viņš izmērīja noteiktu daudzumu svina skalas, ko sauc par "litharge", un novietoja to uz nelielas platformas ūdens traukā blakus ogles gabalam. To visu aizklājis ar stikla zvanu, viņš sāka karsēt svarus ar palielināmo stiklu. Pēc izspiestā ūdens viņš varēja nojaust par gāzes izdalīšanos. Uzmanīgi savācot izdalīto gāzi, viņš konstatēja, ka no šīs gāzes nodziest liesma un izgulsnējas kaļķa ūdens. Šķiet, ka "novecojušais" gaiss bija restaurācijas produkts, bet vai tas bija tikai tas?
Izrādījās, ka atbilde slēpjas sarkanīgā vielā, ko sauc par mercurius calcinatus jeb dzīvsudraba skalu, ko Parīzes farmaceiti pārdeva kā līdzekli pret sifilisu par cenu 18 vai vairāk livras par unci, t.i. 1000 USD, ja to pārrēķina šodienas cenās. Jebkuri eksperimenti ar šo vielu bija ne mazāk ekstravaganti kā eksperimenti ar dimantiem. Tāpat kā jebkuru citu skalu, to varēja iegūt, kalcinējot tīru metālu spēcīgā liesmā. Tomēr, tālāk karsējot, iegūtā viela atkal pārvērtās dzīvsudrabā. Citiem vārdiem sakot, Mercurius calcinatus varēja atjaunot pat bez ogles izmantošanas. Bet kas tad bija flogistona avots? 1774. gadā Lavuazjē un vairāki viņa kolēģi no Francijas Zinātņu akadēmijas apstiprināja, ka dzīvsudraba nogulsnes patiešām var samazināt "bez papildu vielām", zaudējot apmēram divpadsmito daļu no svara.
Prīstlijs arī eksperimentēja ar šo vielu, karsējot to ar palielināmo stiklu un savācot izdalītās gāzes. "Tas, kas mani tik ļoti pārsteidza, ka trūkst pat vārdu, lai izteiktu jūtas, kas mani pārņēma," viņš vēlāk rakstīja, "ir tas, ka svece dega šajā gaisā ar diezgan spēcīgu liesmu ... Es nevarēju atrast izskaidrojumu. šī parādība." Uzzinājis, ka laboratorijas pele burvju gāzē jūtas labi, viņš nolēma to elpot pats. “Man šķita, ka pēc kāda laika es krūtīs sajutu neparastu vieglumu un brīvību. Kurš gan būtu domājis, ka šis tīrais gaiss galu galā kļūs par modernu luksusa priekšmetu. Pa to laiku tikai divām pelēm un man ir bijis prieks to ieelpot.
Gāzi, kurā labi elpo un viegli sadedzina, Prīstlijs nolēma nodēvēt par "deflogisticētu", t.i. gaiss tīrākajā veidā. Viņš nebija viens ar šādu argumentāciju. Zviedrijā farmaceits Karls Vilhelms Šēle pētīja arī "uguns gaisa" īpašības.
Līdz tam laikam Lavuāzjē gāzi, kas izdalījās Mercurius calcinatus atjaunošanas laikā, jau sauca par "ārkārtīgi noderīgu elpošanai" jeb "dzīvu" gaisu. Tāpat kā Prīstlijs, viņš uzskatīja, ka šī gāze ir gaiss tās sākotnējā formā. Tomēr šeit Lavuazjē saskārās ar grūtībām. Kad viņš mēģināja atgūt dzīvsudraba nogulsnes, izmantojot kokogli, t.i. vecajā, pārbaudītajā veidā izdalījās tā pati gāze, kas litargas atjaunošanas laikā - nodzēsa sveces liesmu un nogulsnēja kaļķūdeni. Kāpēc, kad dzīvsudraba nogulsnes tika samazinātas bez oglēm, izdalījās “dzīvs” gaiss, bet, izmantojot kokogli, parādījās smacošs “novecojis” gaiss?
Bija tikai viens veids, kā visu noskaidrot. Lavuazjē paņēma no plaukta trauku, ko sauca par plakanu kolbu. Tās apakšējā daļa bija apaļa, un augsto kaklu Lavuazjē karsēja un salieca tā, ka tas vispirms izliecās uz leju un pēc tam atkal uz augšu.
Ja viņa 1769. gada eksperimentā kuģis atgādināja pelikānu, tad pašreizējais izskatījās pēc flamingo. Lavuazjē ielēja četras unces tīra dzīvsudraba trauka apaļajā apakšējā kamerā (attēlā atzīmēta ar A). Trauku novietoja uz krāsns tā, lai tā kakls būtu atvērtā traukā, arī piepildīts ar dzīvsudrabu, un pēc tam pacelts stikla zvaniņā. Šī iestatījuma daļa tika izmantota, lai noteiktu gaisa daudzumu, kas tiks patērēts eksperimenta laikā. Atzīmējot līmeni (LL) ar papīra strēmeli, viņš aizdedzināja plīti un uznesa dzīvsudrabu A kamerā gandrīz līdz vārīšanās temperatūrai.
Var pieņemt, ka pirmajā dienā nekas īpašs nenotika. Neliels daudzums dzīvsudraba iztvaiko un nosēdās uz plakanās kolbas sieniņām. Iegūtās bumbiņas bija pietiekami smagas, lai atkal plūstu lejup. Bet otrajā dienā uz dzīvsudraba virsmas sāka veidoties sarkani punktiņi - skala. Dažu nākamo dienu laikā sarkanā garoza palielinājās, līdz sasniedza maksimumu. Divpadsmitajā dienā Lavuazjē eksperimentu pārtrauca un veica dažus mērījumus.
Toreiz dzīvsudrabs stikla zvaniņā pārsniedza sākotnējo līmeni par gaisa daudzumu, kas tika izmantots, lai veidotu katlakmens. Ņemot vērā temperatūras un spiediena izmaiņas laboratorijas iekšienē, Lavuazjē aprēķināja, ka gaisa daudzums ir samazinājies aptuveni par vienu sesto daļu no sākotnējā tilpuma, t.i. no 820 līdz 700 kubikcentimetriem. Turklāt ir mainījusies gāzes būtība. Kad pele tika ievietota traukā, kurā bija atlikušais gaiss, tā nekavējoties sāka smakt, un "šajā gaisā ievietotā svece nekavējoties nodzisa, it kā tā būtu ielikta ūdenī". Bet, tā kā gāze neizraisīja nogulsnēšanos kaļķa ūdenī, to, visticamāk, attiecināja uz slāpekli, nevis uz "novecojušu gaisu".
Bet ko dzīvsudrabs sadegšanas laikā ieguva no gaisa? Pēc tam, kad tika noņemts metālam izveidojies sarkanais pārklājums, Lavuazjē sāka to karsēt retortē, līdz tas atkal kļuva par dzīvsudrabu, izdalot no 100 līdz 150 kubikcentimetriem gāzes – apmēram tikpat daudz, cik dzīvsudrabs uzsūcas kalcinēšanas laikā. Šajā gāzē ievadītā svece "smuki dega", un ogles nevis gruzdēja, bet gan "spīdēja tik spožā gaismā, ka acis to grūti izturēja".
Tas bija pagrieziena punkts. Dedzinot, dzīvsudrabs absorbēja no atmosfēras "dzīvo" gaisu, atstājot slāpekli. Dzīvsudraba atgūšana atkal izraisīja "dzīvā" gaisa izdalīšanos. Tātad Lavuāzjē izdevās atdalīt divas galvenās atmosfēras gaisa sastāvdaļas.
Protams, viņš sajauca astoņas daļas "dzīvā" gaisa un četrdesmit divas daļas slāpekļa un parādīja, ka iegūtajai gāzei ir visas parastā gaisa īpašības. Analīze un sintēze: "Šis ir pārliecinošākais pierādījums, kas pieejams ķīmijā: sadaloties, gaiss rekombinējas."
1777. gadā Lavuazjē par sava pētījuma rezultātiem ziņoja Zinātņu akadēmijas locekļiem. Flogistons izrādījās izdomājums. Degšana un kalcinēšana notika, kad viela absorbēja "dzīvu" gaisu, ko viņš sauca par skābekli, jo tā loma skābju veidošanā. (Oxy grieķu valodā nozīmē "ass".) Skābekļa absorbcija no gaisa atstāj tikai neelpojošu slāpekli gaisā.
Kas attiecas uz gāzi, ko sauca par "novecojušu" gaisu, tā radās, kad tika iegūts reducēšanas laikā atbrīvotais skābeklis, kas apvienojās ar kaut ko oglē, un tas, ko mēs šodien saucam par oglekļa dioksīdu.
Gadu no gada Lavuazjē kolēģi, īpaši Prīstlijs, kurnēja, ka viņš it kā esot piesavinājies pārākumu viņu veiktajos eksperimentos.Prīstlijs reiz pusdienoja Lavuazjē pāra mājā un stāstīja par savu flogistonu atņemto gaisu, un zviedru farmaceits Šēls nosūtīja Lavuazjē. vēstuli, kurā aprakstīta jūsu pieredze. Bet ar visu to viņi turpināja domāt, ka skābeklis ir gaiss, kurā nav flogistona.
Lugā Skābeklis, kuras pirmizrāde notika 2001. gadā, divi ķīmiķi Karls Gerasi un Roalds Hofmans izdomāja sižetu, kurā Zviedrijas karalis uzaicināja šos trīs zinātniekus uz Stokholmu, lai izlemtu, kurš no viņiem uzskatāms par skābekļa atklājēju. Šēle bija pirmais, kas izolēja gāzi, un Prīstlijs bija pirmais, kas publicēja rakstu, kurā tika runāts par tās esamību, taču tikai Lavuazjē saprata, ko viņi bija atklājuši.
Viņš paskatījās daudz dziļāk un formulēja masas nezūdamības likumu. Ķīmiskās reakcijas rezultātā viela - šajā gadījumā degot dzīvsudrabam un gaisam - maina formu. Bet masa nerodas un nepazūd. Cik vielu iekļūst reakcijā, tāds pats daudzums jāiegūst izejā. Kā teiktu nodokļu iekasētājs, līdzsvaram tik un tā jāsanāk.
1794. gadā revolucionārā terora laikā Lavuāzjē un Marijas Annas tēvs kopā ar citiem nodokļu zemniekiem tika atzīti par "tautas ienaidniekiem". Tie tika nogādāti pajūgā uz Place de la Revolución, kur jau bija uzbūvēta koka platforma, kas pēc izskata pat detaļās atgādināja platformu, uz kuras Lavuazjē dedzināja dimantus. Tikai milzīgo lēcu vietā bija vēl viens franču tehnikas sasniegums - giljotīna.
Internetā nesen uzslīdējusi ziņa, ka nāvessoda izpildes laikā Lavuazjē izdevies veikt savu pēdējo eksperimentu. Fakts ir tāds, ka Francijā viņi sāka lietot giljotīnu, jo uzskatīja to par vishumānāko nāvessoda izpildes veidu - tas nes tūlītēju un nesāpīgu nāvi. Un tagad Lavuazjē bija iespēja noskaidrot, vai tas tā ir. Brīdī, kad giljotīnas asmens pieskārās viņa kaklam, viņš mirkšķināja acis un darīja to, cik vien spēja. Pūlī atradās palīgs, kuram bija jāskaita, cik reižu paspējis pamirkšķināt. Iespējams, ka šis stāsts ir daiļliteratūra, taču gluži Lavuazjē garā.
Šos vārdus lugā saka Marija Anna Lavuazjē.
Vārds "dimants" nāk no grieķu valodas. Tas ir tulkots krievu valodā kā "". Patiešām, lai sabojātu šo akmeni, jums jāpieliek pārcilvēciskas pūles. Tas sagriež un skrāpē visus mums zināmos minerālus, bet pats paliek neskarts. Skābe viņam nekaitē. Reiz ziņkārības vadīts kalvē tika veikts eksperiments: uz laktas uzlika dimantu un sita ar āmuru. Dzelzs gandrīz sadalījās divās daļās, bet akmens palika neskarts.
Dimants deg ar skaistu zilganu krāsu.
No visām cietajām vielām dimantam ir visaugstākā siltumvadītspēja. Tas ir izturīgs pret berzi, pat pret metālu. Tas ir elastīgākais minerāls ar zemāko kompresijas pakāpi. Interesanta dimanta īpašība ir luminiscēšana pat mākslīgo staru ietekmē. Tas mirdz visās varavīksnes krāsās un interesantā veidā lauž krāsu. Šķiet, ka šis akmens ir piesātināts ar saules krāsu un pēc tam to izstaro. Kā zināms, dabīgais dimants ir neglīts, griezums piešķir tam patiesu skaistumu. Dārgakmens, kas izgatavots no griezta dimanta, tiek saukts par dimantu.
Eksperimentu vēsture
17. gadsimtā Anglijā Boilam izdevās sadedzināt dimantu, caur objektīvu iespīdot tam saules staru. Taču Francijā eksperiments ar dimantu kalcinēšanu kausēšanas traukā nedeva nekādus rezultātus. Franču juvelieris, kurš veica eksperimentu, uz akmeņiem atrada tikai plānu tumšas plāksnes kārtiņu. 17. gadsimta beigās itāļu zinātnieki Averani un Targioni, mēģinot sakausēt kopā divus dimantus, spēja noteikt temperatūru, kādā dimants deg - no 720 līdz 1000 ° C.
Dimants nekūst kristāla režģa spēcīgās struktūras dēļ. Visi mēģinājumi izkausēt minerālu beidzās ar tā sadedzināšanu.
Lielais franču fiziķis Antuāns Lavuazjē devās tālāk, nolemjot ievietot dimantus hermētiskā stikla traukā un piepildīt to ar skābekli. Ar lielas lēcas palīdzību viņš sildīja akmeņus, un tie pilnībā izdega. Izpētot gaisa vides sastāvu, viņi atklāja, ka bez skābekļa tajā ir arī oglekļa dioksīds, kas ir skābekļa un oglekļa savienojums. Tādējādi tika saņemta atbilde: dimanti deg, bet tikai tad, kad ir pieejams skābeklis, t.i. ārā. Dedzinot, dimants pārvēršas oglekļa dioksīdā. Tieši tāpēc, atšķirībā no oglēm, pēc dimanta sadegšanas nepaliek pat pelni. Zinātnieku eksperimenti apstiprināja vēl vienu dimanta īpašību: ja nav skābekļa, dimants nedeg, bet mainās tā molekulārā struktūra. 2000 ° C temperatūrā grafītu var iegūt tikai 15-30 minūtēs.
Kāpēc Antuāns Lavuazjē sadedzināja dimantu?
Astoņpadsmitais gadsimts, Francija, Parīze. Antuāns Lorāns Lavuazjē, viens no nākamajiem ķīmijas zinātnes radītājiem, pēc daudzu gadu eksperimentiem ar dažādām vielām savas laboratorijas klusumā, atkal un atkal pārliecinās, ka ir veicis īstu revolūciju zinātnē. Viņa būtībā vienkāršie ķīmiskie eksperimenti par vielu sadegšanu hermētiski noslēgtos tilpumos pilnībā atspēko tajā laikā vispārpieņemto flogistona teoriju. Bet spēcīgi, stingri kvantitatīvi pierādījumi par labu jaunajai "skābekļa" degšanas teorijai zinātniskajā pasaulē netiek pieņemti. Vizuāls un ērts flogistona modelis ir ļoti stingri iesakņojies prātā.
Ko darīt? Iztērējis divus vai trīs gadus neauglīgiem centieniem aizstāvēt savu ideju, Lavuazjē nonāk pie secinājuma, ka viņa zinātniskā vide vēl nav nobriedusi tīri teorētiskiem argumentiem un tai būtu jāiet pavisam cits ceļš. 1772. gadā lielais ķīmiķis šim nolūkam nolēma veikt neparastu eksperimentu. Viņš aicina ikvienu piedalīties skatē, kurā aizzīmogotā katlā tiek sadedzināts...svarīgs dimanta gabals. Kā var pretoties zinātkārei? Galu galā šeit nav runa par kaut ko, bet par dimantu!
Pilnīgi saprotams, ka pēc sensacionālā vēstījuma laboratorijai kopā ar pilsētniekiem laboratorijā ieplūda dedzīgie zinātnieka pretinieki, kuri pirms tam nevēlējās iedziļināties viņa eksperimentos ar visādiem sēru, fosforu un oglēm. . Istaba bija nopulēta līdz spīdumam un spīdēja ne mazāk kā dārgakmens, kas notiesāts publiskai sadedzināšanai. Jāteic, ka Lavuazjē laboratorija tolaik piederēja vienai no labākajām pasaulē un pilnībā atbilda dārgam eksperimentam, kurā saimnieka idejiskie pretinieki tagad vienkārši kāroja piedalīties.
Dimants nekļūdījās: tas dega bez redzamām pēdām saskaņā ar tiem pašiem likumiem, kas attiecās uz citām nicināmām vielām. Nekas pēc būtības jauns no zinātniskā viedokļa nav noticis. Bet "skābekļa" teorija, "saistītā gaisa" (oglekļa dioksīda) veidošanās mehānisms beidzot ir nonākusi pat visnelabvēlīgāko skeptiķu apziņā. Viņi saprata, ka dimants nepazuda bez pēdām, bet uguns un skābekļa ietekmē tas piedzīvoja kvalitatīvas izmaiņas, pārvērtās par kaut ko citu. Galu galā eksperimenta beigās kolba svēra tieši tik daudz, cik sākumā. Tātad, līdz ar dimanta viltus pazušanu ikviena acu priekšā no zinātniskās leksikas uz visiem laikiem pazuda vārds "flogistons", kas apzīmē hipotētisku vielas sastāvdaļu, kas it kā tika zaudēta tās sadegšanas laikā.
Bet svēta vieta nekad nav tukša. Viens ir aizgājis, cits ir atnācis. Flogistona teoriju aizstāja jauns dabas pamatlikums - matērijas saglabāšanas likums. Zinātnes vēsturnieki Lavuazjē atzinuši par šī likuma atklājēju. Dimants palīdzēja pārliecināt cilvēci par tā esamību. Tajā pašā laikā šie paši vēsturnieki ap sensacionālo notikumu met tādus miglas mākoņus, ka joprojām ir diezgan grūti saprast faktu ticamību. Svarīga atklājuma prioritāti jau daudzus gadus un bez iemesla apstrīd dažādu valstu "patriotiskās" aprindas: Krievija, Itālija, Anglija ...
Kādi argumenti tiek izmantoti, lai pamatotu apgalvojumus? Pats smieklīgākais. Piemēram, Krievijā matērijas saglabāšanas likumu piedēvē Mihailam Vasiļjevičam Lomonosovam, kurš to faktiski neatklāja. Turklāt kā pierādījumu ķīmijas zinātnes rakstnieki nekaunīgi izmanto fragmentus no viņa personīgās sarakstes, kur zinātnieks, daloties ar kolēģiem savos argumentos par matērijas īpašībām, it kā personīgi liecina par labu šim viedoklim.
Itāļu historiogrāfi savas pretenzijas uz pasaules atklāšanas prioritāti ķīmijas zinātnē skaidro ar to, ka... Lavuazjē nebija pirmais, kuram radās ideja izmantot dimantu eksperimentos. Izrādās, ka tālajā 1649. gadā ievērojami Eiropas zinātnieki iepazinās ar vēstulēm, kurās ziņots par šādiem eksperimentiem. Tos nodrošināja Florences Zinātņu akadēmija, un no to satura izrietēja, ka vietējie alķīmiķi jau bija vāji, pakļaujot dimantus un rubīnus spēcīgai uguns iedarbībai, ievietojot tos hermētiski noslēgtos traukos. Tajā pašā laikā dimanti pazuda, un rubīni tika saglabāti to sākotnējā formā, no kā tika izdarīts secinājums par dimantu kā "patiesi maģisku akmeni, kura būtība nav izskaidrojama". Nu ko? Mēs visi vienā vai otrā veidā ejam savu priekšgājēju pēdās. Un fakts, ka Itālijas viduslaiku alķīmiķi neatzina dimanta dabu, liecina tikai par to, ka viņu apziņai ir nepieejamas daudzas citas lietas, tostarp jautājums par to, kur nonāk vielas masa, kad to karsē traukā, kas izslēdz gaisa piekļuve.
Ļoti nestabilas izskatās arī britu autora ambīcijas, kas kopumā noliedz Lavuazjē iesaistīšanos sensacionālajā eksperimentā. Viņuprāt, nopelni negodīgi ieskaitīti lielā franču aristokrāta īpašumā, kas patiesībā pieder viņu tautietim Smitsonam Tenantam, kuru cilvēce pazīst kā divu pasaulē dārgāko metālu – osmija un irīdija – atklājēju. Tieši viņš, kā saka briti, veica šādus demonstrācijas trikus. Jo īpaši viņš sadedzināja dimantu zelta traukā (pirms tam grafīta un kokogles). Un tieši viņš nonāca pie ķīmijas attīstībai svarīgā secinājuma, ka visām šīm vielām ir vienāda būtība un, sadedzinot, veidojas ogļskābā gāze, stingri ievērojot degošo vielu svaru.
Bet neatkarīgi no tā, cik smagi atsevišķi zinātnes vēsturnieki pat Krievijā, pat Anglijā noniecina Lavuazjē izcilos sasniegumus un piešķir viņam sekundāru lomu unikālajos pētījumos, viņi joprojām cieš neveiksmi. Spožais francūzis pasaules sabiedrības acīs joprojām ir visaptveroša un oriģināla prāta cilvēks. Pietiek atgādināt viņa slaveno eksperimentu ar destilētu ūdeni, kas uz visiem laikiem satricināja tolaik daudzu zinātnieku uzskatus par ūdens spēju karsējot pārvērsties cietā vielā.
Šis nepareizais viedoklis tika izveidots, pamatojoties uz šādiem novērojumiem. Kad ūdens tika iztvaicēts līdz "sausumam", trauka apakšā vienmēr tika atrasts ciets atlikums, ko vienkāršības labad sauca par "zemi". No šejienes tika runāts par ūdens pārvēršanu zemē.
1770. gadā Lavuazjē pārbaudīja parasto gudrību. Sākumā viņš darīja visu, lai iegūtu pēc iespējas tīrāku ūdeni. Tolaik bija tikai viens veids, kā to panākt – destilācija. Ņemot labāko lietus ūdeni dabā, zinātnieks to pārspēja astoņas reizes. Tad viņš piepildīja iepriekš nosvērtu stikla trauku ar ūdeni, kas attīrīts no piemaisījumiem, hermētiski to noslēdza un vēlreiz reģistrēja svaru. Pēc tam trīs mēnešus viņš karsēja šo trauku uz degļa, uzkarsējot tā saturu gandrīz līdz vārīšanās temperatūrai. Rezultātā tvertnes apakšā patiešām atradās "zeme".
Bet kur? Lai atbildētu uz šo jautājumu, Lavuazjē vēlreiz nosvēra sauso trauku, kura masa bija samazinājusies. Konstatējis, ka trauka svars ir mainījies tikpat daudz, cik tajā parādījās “zeme”, eksperimentētājs saprata, ka cietais atlikums, kas mulsināja viņa kolēģus, ir vienkārši izskalots no stikla, un par brīnumainām pārvērtībām nevarēja būt ne runas. ūdens nonāk zemē. Notiek tāds dīvains ķīmiskais process. Un augstas temperatūras ietekmē tas plūst daudz ātrāk.
