Кислород и водород

DjVu

      История открытия кислорода
      Много веков прошло с тех пор, как человек познакомился с огнем, с его свойствами. Первобытные люди научились готовить пищу на огне. Такая пища вкусней, она лучше усваивается и ускоряет развитие мозга. Огонь убивал паразитов, часто обитающих в сырых продуктах. Он избавил наших отдаленных предков от холода, создал уют у домашнего очага, у костра охотников Покорение огня, познание его свойств было поистине великим событием в жизни первобытного человека. Оно ознаменовало грандиозный скачок в развитии общества. Не случайно в легендах, сказках, пословицах и загадках огонь и пламя нашли себе яркие образы. «Революционер для меня — носитель Прометеева огня», — писал Горький. Прометей — герой греческой мифологии, легендарный титан, якобы похитивший огонь у богов для людей, за что был жестоко наказан.
      Огонь дал в руки человека замечательный пластический материал — металл. Металл помог усовершенствовать орудия труда, охоты, защиты и нападения. Думается, что уже первые «открыватели» огня начали искать ответы на вопросы, почему одни материалы горят, а другие нет, и какие именно, что такое огонь и откуда это удивительное, радостное тепло, испускаемое им, откуда этот яркий свет, разгоняющий темноту, отпугивающий диких зверей... Много давалось всяких объяснений, и многие были близки к истине. Так, китайский мыслитель VII в. Мао-Хоа считал, что воздух состоит из двух частей: газа, поддерживающего горение и дыхание, и газа, не поддерживающего ни горения, ни дыхания, в котором гаснет и пламя, и жизнь.
      Много столетий прошло с тех пор .. Научно объяснять процессы горения и дыхания начали только в первой половине XVIII в.
      Ученые XVIII века придерживались исторически необходимой, оправданной, но неправильной теории горения. Немецкий химик Шталь (1660 — 1734) полагал, что в состав горючих тел входит флогистон — материя, которая придает им свойство гореть При горении флогистон улетучивается из горящего вещества, и поэтому продукты горения уже больше не горят, как не горят вообще тела, лишенные флогистона.
      В 1756 г. Ломоносов опубликовал результаты своих опытов, с исчерпывающей ясностью опровергающие флогистонную теорию Он ввел в химические опыты строгий критерий — весы. Оказалось, что окалина — то, что получается после прокаливания металла, весит больше, чем сам металл А по флогистонной теории вес должен был уменьшиться — ведь флогистон улетучивался! Ломоносов доказал, что никакого флогистона из металла не выделяется. Наоборот, металл соединяется с некоторой частью воздуха. Если прекратить доступ свежего воздуха, то прекратится и окисление металла. Сторонники флогистона с упорством защищались Чтобы выйти из создавшегося противоречия, они приписали флогистону поистине «замечательное» свойство — отрицательный вес! И как будто все объяснилось: горящее вещество теряет отрицательно весящий флогистон, следовательно, продукт горения должен стать тяжелее.
      Но практика настоятельно требовала серьезного объяснения опытных фактов. Понадобилось более глубокое, отвечающее требованиям действительности изучение проблемы горения. Между флогистонной теорией и практикой возникло непримиримое противоречие
      Как велика взаимосвязь между теорией и практикой, свидетельствует то, что открытие кислорода затормозилось из-за неумения собирать газы, изолировать их от внешнего воздуха. Дело доходило до того, что первые исследователи собирали газы в животные пузыри, подобно тому, как теперь надувают водородом воздушные шары.
      Открытие кислорода приписывают Пристли (1733 — 1804)
      У него была лаборатория, оборудованная приборами для собирания газов. Большая его заслуга уже в том, что он собирал их не над водой, а над ртутью Ртуть — довольно устойчивый металл. При обычной температуре она не соединяется с кислородом и практически не растворяет газы. В этом отношении ртуть превосходит воду, которая гораздо лучше растворяет газы, а порой и химически видоизменяет их.
      Пристли испытывал физиологическое действие кислорода на себе и на мышах. Он устанавливал, что после вдыхания кислорода некоторое время ощущается приятная легкость Мыши в герметически закрытой банке с воздухом задыхаются быстрей, чем в банке с кислородом. На основании этих наблюдений Пристли предсказал будущее значение кислорода для лечения легочных заболеваний и для усиления жара пламени в горне. Он нашел некое единство, сходство между процессами горения и дыхания И, таким образом, наметилась обширная программа исследований. Но Пристли, как и другие исследователи, так и не узнали, по словам Энгельса, что оказалось у них в руках. Они только описали кислород, даже не догадываясь, что они описали. Пристли до конца дней своих остался приверженцем флогистонной теории. Открыл кислород и дал ему имя Лавуазье (1743 — 1794).
      В 1774 г Пристли посетил Лавуазье в Париже, сообщил ему о своих открытиях и наблюдениях и подсказал счастливую мысль воспользоваться для опытов ртутью, а не свинцом, как это делал Лавуазье Ртуть при не очень сильном нагревании соединяется с кислородом, превращаясь в окалину красную окись ртути. А окись ртути при прокаливании выше 400° опять разлагается на ртуть и свободный кислород Свинец же прочно соединяется с кислородом, и освободить их друг от друга так просто не удается.
      И Лавуазье, второй раз после Ломоносова, поставил свой знаменитый опыт, продолжавшийся 12 дней.
      Он нагревал ртуть в реторте. При кипении образовывалась ее красная окись. Когда реторту охладили, оказалось, что воздуха в ней убыло почти на /6 его объема, а остаток ртути весил меньше, чем перед нагревом. Но когда разложили окись ртути сильным прокаливанием, все вернулось: и недостача ртути, и «исчезнувший» кислород.
      Лавуазье назвал газ «оксигениум», что значит «рождающий кислоты». Русское слово «кислород» как нельзя лучше переводит это название. Французский ученый ошибочно пода-гал, что кислород обязательно входит в состав кислот. Теперь хорошо известны кислоты, лишенные кислорода, например соляная, сероводородная, синильная и др.
     
      Водород и первое знакомство с ним
      Водород известен с XVI в. Алхимики заметили, что при взаимодействии железных опилок с соляной или серной кислотой выделяется «горючий воздух», или «искусственный воздух». Это был водород. Однако его все-таки считали воздухом, получившим почему-то способность гореть
      Но вот (вслед за Ломоносовым) сторонник точных измерений Кавендиш выделил водород из серной и соляной кислот железом, цинком, оловом. Он собирал его в газометре и узнал, что при горении «горючего воздуха» образуется чистая вода
      Однако окончательное суждение о «горючем газе», так же как и о кислороде, принадлежит Лавуазье. Он повторил опыт Кавендиша, поставил новые опыты и доказал, что «горючий воздух» — это простое вещество, что вода не простое тело, а химическое соединение двух элементов — водорода и кислорода. Лавуазье дал имя «горючему воздуху» гидрогениум — «рождающий воду»
      Интересны первые русские наименования водорода: «водотворный газ», «водотвор» Легкость водорода, пожалуй, поразила первых наблюдателей больше, чем остальные его свойства. Думали даже, что он и есть тот таинственный с «отрицательным весом» флогистон, который, проникая в тела, сообщает им способность гореть.