Михаил Энгельгардт - Антуан Лоран Лавуазье. Его жизнь и научная деятельность
Подобные теории могли возникать только потому, что не обращалось внимания на изменения веса тел при химических реакциях. Вникнем в ход рассуждений Лавуазье. Металл увеличивается в весе, – значит, к нему присоединилось какое-нибудь вещество. Откуда оно взялось? Определяем вес других тел, входивших в реакцию, и видим, что воздух уменьшился в весе на столько же, на сколько увеличился вес металла; стало быть, искомое вещество выделилось из воздуха. Это – метод весового определения; но чтобы понять его значение, нужно признать, что все химические тела имеют вес, что весомое тело не может превратиться в невесомое, что, наконец, ни единая частица материи не может исчезнуть или возникнуть из ничего. Вышеприведенные рассуждения Пристли показывают нам, насколько эти истины, азбучные с нашей точки зрения, были новы и неожиданны для современников Лавуазье. Подавленные старой теорией, они так свыклись с фантасмагориями, что считали бредом его воззрения именно за их ясность и простоту: слишком яркий свет болезненно действовал на глаза, привыкшие к темноте.
В том же мемуаре Лавуазье выяснил строение «постоянного воздуха», как называли тогда углекислоту. Если нагревать окись ртути в присутствии угля, то выделяющийся кислород соединяется с углем, образуя «постоянный воздух».
В трактате «О горении вообще» (1777 г.) он подробно развивает свою теорию. Всякое горение есть соединение тела с кислородом; результат его – сложное тело, а именно «металлическая земля» (окисел) или кислота (ангидрид по современной терминологии).
Теория горения повела к объяснению состава различных химических соединений. Уже давно различались окислы, кислоты и соли, но строение их оставалось загадочным. Не станем перечислять здесь многочисленных мемуаров Лавуазье, посвященных этому предмету: об образовании различных кислот – азотной, фосфорной и пр.; о природе кислот вообще, где он рассматривает их все как соединения неметаллических тел с кислородом: так, с серой он дает серную, с углем – угольную, с фосфором – фосфорную кислоту; о вытеснении водорода металлами при обливании их кислотою и т. д.
Общий результат их можно сформулировать так: Лавуазье дал первую научную систему химических соединений, установив три главные группы – окислы (соединения металлов с кислородом), кислоты (соединения неметаллических тел с кислородом) и соли (соединения окислов и кислот).
Десять лет прошло со времени первой работы Лавуазье, а он почти вовсе не касался теории флогистона. Он просто обходился без нее. Процессы горения, дыхания, окисления, состав воздуха, углекислоты, множество других соединений объяснились без всяких таинственных принципов совершенно просто и ясно – соединением и разделением реальных весовых тел. Но старая теория еще существовала и влияла на ученых. Как мало понимали Лавуазье его коллеги, видно из письма Макера, одного из известнейших химиков своего времени, – письма, относящегося к 1778 году:
«Г-н Лавуазье давно уже стращал меня каким-то великим открытием, которое он держит in petto[1]и которое должно – шутка сказать! – уничтожить вконец теорию флогистона; я просто умирал от страха, видя его уверенность. Подумайте только, куда же мы денемся с нашей старой химией, если придется перестроить все здание заново? Признаюсь, я был бы совершенно обескуражен! Г-н Лавуазье обнародовал свое открытие – и уверяю вас: у меня гора с плеч свалилась».
Нужно было поставить точку над i, вымести старый мусор из нового здания. В 1783 году Лавуазье напечатал «Размышления о флогистоне». Опираясь на свои открытия, он доказывает полнейшую ненужность теории флогистона. Без нее факты объясняются ясно и просто; с нею начинается бесконечная путаница. «Химики сделали из флогистона туманный принцип, который вовсе не определен точно и, следовательно, пригоден для всевозможных объяснений. Иногда это – весомый принцип, иногда – невесомый, иногда – свободный огонь, иногда – огонь, соединенный с землею; иногда он проходит сквозь поры сосудов, иногда они непроницаемы для него; он объясняет разом и щелочность и нещелочность, и прозрачность и тусклость, и цвет и отсутствие цветов. Это настоящий Протей, который ежеминутно меняет форму».
«Размышления о флогистоне» были своего рода похоронным маршем по старой теории, так как она давно уже могла считаться погребенной.
Однако и новая теория еще натыкалась на многие затруднения. Объяснение процессов дыхания, горения органических тел, образования солей не могло быть полным, пока не объяснилась роль водорода в этих процессах. Лавуазье давно уже занимался этим телом – «горючим газом», как его тогда называли. Но опыты его были неудачны. Он придавал слишком абсолютное значение одному из принципов своей системы. Считая кислород «началом кислотности», он думал получить кислоту и от сожжения водорода. «Я убедился, что при всяком горении образуется кислота: серная – если сгорает сера, фосфорная – если сгорает фосфор, угольная – если сгорает уголь; и я заключил по аналогии, что при сжигании горючего воздуха тоже должна получиться кислота».
С этой целью он произвел ряд опытов, приведших, разумеется, к отрицательному результату. Кислота не получалась, а действительный продукт горения – вода – ускользал от его внимания. Такова сила предвзятых мнений. Если теория, в сущности истинная, но слишком абсолютно понятая, могла затемнить такой исключительно ясный ум, то можно себе представить, к каким результатам должны были приводить теории сплошь ошибочные. После этого мы не станем удивляться приведенным выше мнениям Пристли и Шееле.
Только в 1783 году, после того как Кавендиш показал, что при сжигании водорода образуется вода (но еще не обнародовал своего открытия), Лавуазье представил академии «мемуар, имеющий целью доказать, что вода не есть простое тело». В этом и последующих мемуарах (1784 и 1785 гг.) он разработал предмет со свойственной ему полнотой и точностью. Знал ли он об открытии Кавендиша или нет, это не уменьшает ценности его работ, потому что первый анализ и синтез воды был произведен им при помощи опытов и приборов, которые и ныне описываются в учебниках химии. Далее, важно было не только открыть состав воды, но и вывести последствия этого открытия; а это целиком принадлежит Лавуазье. Он показал, что вода образуется при дыхании вследствие окисления водорода органических тканей; уяснил образование соли при растворении металла в кислоте, показав, что водород, выделяющийся при этом, происходит от разложения воды, кислород которой соединяется с металлом.
Наконец, знание водорода и продукта его окисления дало ему возможность положить основание органической химии. Он определил состав органических тел и создал органический анализ путем сжигания углерода и водорода в определенном количестве кислорода. «Таким образом, историю органической химии, как и неорганической, приходится начинать с Лавуазье» (Н. Меншуткин).
