Рафаил Бахтамов - Властелин Окси-мира
Это не был воздух. Ведь воздух ринулся в реторту только после того, как её вскрыли (тут Бойль не забыл о свисте). Воздух считался чрезвычайно «тонкой материей». И если он не смог пройти сквозь стекло, а некое вещество прошло – значит, оно было тончайшей, прямо-таки неуловимой материей. Бойль решил, что это может быть только огонь, «огненная материя».
Остальное просто. Огненная материя просочилась в реторту. Соединилась со свинцом. Образовалась «известь». Вес реторты увеличился – опять-таки за счёт этой «материи»…
Идеи Бойля развили другие химики. В начале XVIII века немецкий учёный Э. Шталь создал законченную, стройную и по-своему логичную теорию.
Все вещества, способные гореть, состоят из особой материи «флогистона» (от греческого «флогистос» – «сжигаемый») и золы. Когда такое вещество, скажем дерево, горит, флогистон улетучивается, превращаясь в тепло и свет. При горении металлов флогистон также исчезает, остаётся металлическая зола – окалина. Окалину можно снова превратить в металл, если вернуть ей флогистон. Для этого её надо прокалить с веществом, в котором много флогистона. Например, с углём.
Как видите, идеи Бойля сильно «усовершенствованы» и выглядят довольно убедительно. Во всяком случае, подавляющее большинство химиков XVIII столетия считало теорию бесспорной. И если, как это было в опытах Пристли, факты противоречили теории, химики действовали по принципу: «Тем хуже для фактов».
Очень интересна в этом смысле история с водой. Со времени древнегреческого философа Эмпедокла считалось, что мир состоит из четырех главных «начал»: земли, воды, огня и воздуха. Эти «начала» просты, и потому их нельзя ни изменить, ни разрушить. И конечно же, «горячий и сухой» огонь не может превратиться в «холодную и мокрую» воду…
И вдруг в 1781 году английский химик Кэвендиш обнаружил, что водород (тогда его называли горючим воздухом) при сгорании превращается в… воду. Ещё раньше это явление наблюдал Пристли. Но отмахнулся от него, как от явной нелепости. Водород многие считали флогистоном (лёгкий и горит). И вдруг «сам» флогистон превращается в негорючую воду…
Кэвендиш тоже не поверил, но остановиться не мог. Для него, экспериментатора по натуре, опыты были страстью. Он искал ошибку. Но скоро убедился, что ошибки нет – флогистон действительно превращается в воду.
И тогда Джемс Уатт высказал поразительно смелую, даже дерзкую мысль (о ней он любил вспоминать впоследствии). Уатт предположил, что одна из «основ мироздания» – вода – сложное тело. Однако (но об этом он предпочитал не вспоминать), он считал воду «соединением дефлогистированного воздуха с флогистоном», то есть обыкновенным воздухом!
Через несколько лет, когда Лавуазье «разоблачил» водородно-кислородную природу воды, Уатт обиделся. Он утверждал, что его обошли, что он говорил то же самое. Но вода есть вода, а воздух есть воздух, и тут ничего не поделаешь…
Нашёлся лишь один учёный, у которого хватило смелости (а смелость требовалась немалая) выступить против флогистонной теории. Он писал: «… деланы опыты в запаянных накрепко сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металла от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропускания внешнего воздуха вес сожжённого металла остаётся в одной мере».
Это написано в 1756 году, в период безраздельного господства флогистонной теории. Фамилия учёного – Ломоносов. Ломоносов точно указал на ошибку Бойля, высказал глубокие и верные мысли о природе горения. Только одного он не смог сделать: объяснить, что при горении к веществу добавляется кислород. Кислород стал известен после его смерти.
Но открыт он был раньше. И тут нельзя не вспомнить Корнелия Дреббеля.
Дреббель жил в XVII веке. Мы мало знаем о нём, но, судя по тому, что знаем, это был великий изобретатель и большой учёный. Он создал подводную лодку. Объём лодки ограничен. Брать с собой воздух, состоящий на 3/4 из бесполезного азота, невыгодно. Лучше использовать кислород. И Дреббель, не мудрствуя лукаво, получил его из селитры.
Это произошло в 1673 году, задолго до флогистонной теории, открытия кислорода, работ Лавуазье. Каким образом один человек мог предвосхитить развитие науки на целое столетие? Неизвестно. Подводная лодка была военным изобретением, и всё, что с ней связано, держалось в тайне. Эта тайна раскрыта недавно. Случись по-другому, кто знает, возможно, наука пошла бы иными путями.
А может быть, во всем виновата флогистонная теория? Может, не будь её, кислород стал бы известен гораздо раньше? Вряд ли. Это в геометрии прямая – кратчайшее расстояние между двумя точками. Развитие человеческих знаний идёт сложными путями.
Через много лет опыты Ломоносова с запаянными сосудами повторил Лавуазье. Результат получился тот же. Но сторонники флогистона и не подумали сдаться. Они утверждали, что флогистон, в зависимости от обстоятельств, имеет различный вес. Иногда он ничего не весит, иногда весит «меньше, чем ничего», то есть вес его отрицательный.
Металл окислился и стал тяжелее? Вполне естественно. Из него удалился флогистон с его «антивесом», и металл приобрёл свой истинный вес. Попробуй поспорь…
Лавуазье был человеком осторожным (что, правда, не спасло его от эшафота). Долгие годы он ставил опыты, давал своё, «нефлогистонное», объяснение процессам горения. Короче, всячески «подкапывался» под теорию Шталя. А открыто против неё не выступал. Это значило бы вступить в борьбу со всей официальной химией.
Для такой борьбы мало было владеть правильной теорией. Нужны были бесспорные факты. Выделив кислород в чистом виде, Пристли получил эти факты. Но значения их он не понял. Зато Лавуазье оценил их сразу. Он воспроизвёл опыты в своей лаборатории. Дал чёткую характеристику процесса горения. «Разоблачил» воздух как смесь газов, воду как химическое соединение водорода и кислорода. Объяснил процесс дыхания. Предсказал многие области применения кислорода. Иначе говоря, поставил химию с головы на ноги.
И только после этого ринулся в открытый бой. «На этот раз, – писал химик тех лет, – он входит во все детали теории флогистона, он преследует его по пятам; он, так сказать, схватывается со Шталем врукопашную и не выпускает его до тех пор, пока не опрокинет на землю».
Кислородная теория горения многим показалась убедительной.
Лавуазье поддержали Монж, Лаплас, Кузен – какое созвездие имён! Математик, астроном, физик… и ни одного химика. Все видные химики того времени – Кэвендиш, Бертолле, Маке, Боме – выступили против. И самое поразительное, с особым упорством боролись с кислородной теорией Пристли и Шееле – химики, открывшие кислород!
Борьба была жёстокой и трудной. История сохранила нам день, когда фронт противников Лавуазье был прорван. 6 августа 1785 года на заседании Академии наук Бертолле публично заявил об отказе от старых взглядов. В марте 1789 года, незадолго до начала французской буржуазной революции, вышел капитальный труд Лавуазье «Начальный курс химии». Первый курс химии, из которого был изгнан флогистон. С этого момента кислород, по выражению знаменитого шведского химика Берцелиуса, «сделался осью, вокруг которой вращается вся химия».
ПО МНЕНИЮ ПИНГВИНА
Одной хорошей, толстой книги о кислороде нет. Есть много книг. Но с этим, в конце концов, мы примирились. Хуже другое: в книгах содержатся разные, иной раз прямо противоположные утверждения. Ясно, среди них есть ошибочные. В 1942 году я этого не знал и стал «Химиком № 28». Теперь последствия могли быть серьёзнее – нам предстояло работать с кислородом. (Кстати, недавно, уже в 1963 году, я перечёл литературу по кислороду. Книг стало больше; ошибки, увы, сохранились.)
«Кислород – самый распространённый элемент и на Земле и вообще в природе», – так я писал в своём злополучном школьном сочинении. Так иногда пишут и сейчас.
Надежда Фёдоровна – она знала химию – поставила тут вопрос. А стоило бы два вопроса – по количеству ошибок.
В мире, в котором мы живём, кислород действительно самый распространённый элемент. Земная кора состоит главным образом из глины, песка и других пород, богатых кислородом. Вода (а вода занимает 3/4 земной поверхности) – почти чистый кислород. В воздухе его 23 процента. Растения, животные, сам человек больше чем наполовину «построены» из кислорода.
Всё это так. И однако только на основании нашего опыта нельзя судить о земном шаре и тем более о природе вообще. Иначе возможны всякие неожиданности. Скажем, по мнению пингвина, природа состоит в основном из льда. Между тем верблюд, живущий в Сахаре, искренне убеждён, что самым распространённым «элементом» является песок, тогда как вода встречается на земле чрезвычайно редко…
Очень приятно написать о «своём» элементе, что он самый-самый. Но чего нет, того нет. На Земле (а земной шар, как известно, сплошной и не похож на футбольный мяч) больше всего железа – 67 процентов. Кислород занимает второе место. На Земле по одним данным – 12, по другим – 29 процентов кислорода.
