По возвращении на родину он представил на суд профессоров две свои диссертации, за которые позднее получил должность адъюнкта (заместителя профессора кафедры) Академии. Шесть лет после этого Ломоносов добивался средств на постройку химической лаборатории, и 12 октября 1748 года его мечта осуществилась. Построенная по плану Ломоносова первая русская химическая лаборатория имела 14 метров в длину, 11 метров в ширину и 4,5 метра в высоту.
Именно в этой лаборатории Ломоносов провёл ряд наиважнейших физико — химических исследований. (Забегая вперёд, скажу, что в те времена физхимия ещё не имела официального признания. Однако если ты и сейчас продолжаешь проводить между физикой и химией жирную границу, то я тебя огорчу: далеко на такой позиции ты не уедешь. Ведь именно на стыке этих двух наук находятся ответы на все часто возникающие в школе вопросы. И неважно, что из них первичнее — физика или химия. Будущее науки — именно за такой сложной и наукоёмкой дисциплиной, как физхимия.)
Итак, Ломоносов сделал целый ряд очень важных теоретических открытий, сильно опередив весь научный уровень той эпохи. Например, в 1742–1744 годах он изложил в диссертации (которая, увы, так и не была опубликована) новое понимание природы и свойств атомов. Более того, он заложил фундамент под закон сохранения энергии, а из опытов по обжигу металлов вывел закон сохранения материи (впервые поведав об этом в 1748 году в письме известному математику Л. Эйлеру).
К одному из важных достижений Ломоносова относится также его вывод о том, что металлы, во время их горения на воздухе, соединяются с частью этого воздуха (с кислородом). Отсюда, собственно, и вытекает принцип сохранения материи: если где-нибудь что-нибудь прибывает, то в другом месте что — нибудь одновременно убывает (причём в равной мере).
К сожалению, фундаментальные открытия Ломоносова не были использованы его современниками. Отклик в обществе получили лишь его работы в области словесности и истории. Работы же в области физики и химии оставались практически неизвестными вплоть до начала XX века, пока наконец не были обнаружены в архивах Борисом Николаевичем Меншуткиным (с этим человеком мы ещё встретимся на страницах данной книги).
Причины, по которым работы Ломоносова оказались невостребованными при его жизни и оставались таковыми ещё в течение почти полутора столетий после его смерти, заключались в следующем:
• многие диссертации не были им закончены;
• его взгляды на науку очень сильно разнились со взглядами других учёных;
• его выдающиеся литературные заслуги полностью затмили научные, поэтому многие смотрели на научную деятельность Ломоносова как на бесполезную трату времени.
Да-да, мой друг, так обычно и случается, если драгоценные идеи не находят благоприятную почву для своего развития. Поэтому нам остаётся лишь радоваться, что 30 лет спустя такую благоприятную почву нашёл наш мистер Х — гениальный экспериментатор и систематик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794). Можно сказать, великая революция в химии произошла в то же время и в том же месте, когда и где произошла великая политическая революция.
Антуан Лоран Лавуазье
Лавуазье родился в Париже. В раннем возрасте он потерял мать, и его воспитывала тётя (сестра матери). После колледжа он поступил на юридический факультет Парижского университета, чтобы стать, как отец, адвокатом, но тяга к изучению точных наук пересилила.
К тому же во время студенчества Лавуазье познакомился с известным минералогом, профессором Геттаром, которому затем помогал в исследованиях различных местностей Франции.
В 25 лет он был избран членом Академии наук. Должность хоть и почётная, но в материальном плане давала мало. Поэтому, с целью увеличения доходов, он купил себе должность сборщика податей.
А. Лавуазье разъясняет Марии результаты своих экспериментов
Вскоре он познакомился с главным сборщиком податей и женился на его 13-летней дочери Марии Польз. Быстро уверовав в недюжинный талант Лавуазье, девушка стала ему не только верной женой, но и бесценной помощницей. Чтобы лучше понимать научные труды мужа, она даже начала изучать точные науки. Принимая участие почти во всех его важнейших опытах, Мария целые часы проводила с ним в лаборатории, вела лабораторный журнал.
Гостеприимный дом Лавуазье стал вскоре центром общественной жизни для всего научного сообщества. Знаменитые учёные всех стран, приезжая в Париж, считали своим долгом нанести визит семейству Лавуазье, чтобы не только выразить уважение хозяину, но и лично засвидетельствовать почтение очаровательной хозяйке, которая поражала их красотой и острым умом с первой минуты знакомства. Мария умела тонко перевести все разговоры в научное русло, при этом исподволь изучая идеи выдающихся учёных мира и собирая тем самым материал для дальнейших исследований мужа.
Опыт с оксидом ртути в запаянной реторте, который привёл Лавуазье к открытию кислорода
Накопив опыт современников и проведя многочисленные эксперименты, Лавуазье вступил наконец в борьбу с теорией флогистона. Он высказал мнение, что горение — это не разложение тел на элементы, а, наоборот, соединение горючего тела с кислородом воздуха. Также он озвучил принцип постоянства массы: «В природе ничто не делается из ничего, и материя не исчезает бесследно».
Вскоре Лавуазье опубликовал результаты своих исследований, доказывающие, что дыхание человека представляет собой химическое явление — медленное горение.
Антуан Лавуазье был членом Учредительного собрания и входил в состав правительственной комиссии, созванной для установления единиц мер и весов, а также в состав многих других комиссий, заботившихся о благе родины и науки. Но все эти высокие посты, равно как и научные заслуги, не помогли ему избежать печальной участи. Пришедшее к власти революционное правительство Робеспьера обвинило Антуана Лорана Лавуазье в должностном злоупотреблении на посту сборщика податей, и он вместе с ещё 30 сборщиками был арестован. Совещательное бюро составило петицию в защиту учёного, однако петиция была отклонена. «Отечество не нуждается в учёных», — прозвучал беспощадный ответ председателя трибунала.
И 8 мая 1794 года, по решению революционного трибунала, голова великого химика угодила под нож гильотины.
Вот так в одно мгновение была уничтожена жизнь гения, появления которого человечество ожидало в течение нескольких столетий…
А что же стало с наукой, спросишь ты? Остановилась ли она в развитии или теории Лавуазье дали мощный толчок к её дальнейшему развитию? Об этом, мой друг, я расскажу тебе в следующей главе.
Глава 4. Флогистон пал. Что дальше?
Теория флогистона пала, Лавуазье заложил фундамент новой химии, но сам при этом был повержен и обезглавлен. Что же дальше?! Приняли ли современники Лавуазье его теории как руководство к действию? Вняли ли его умозаключениям, чтобы продолжить развивать науку? Нашлись ли среди них последователи его учения?
Увы, учение Лавуазье было принято не сразу. Выдающиеся учёные того времени не смогли быстро отказаться от флогистона, новая теория их пугала.
Ещё при жизни Антуану Лавуазье удалось издать учебник по химии, основанный на новой теории, а после его смерти дело учёного продолжила его жена (точнее, вдова). Задавшись целью ознакомить мировое сообщество с научными трудами покойного мужа, женщина обратилась к выдающимся деятелям того времени с просьбой помочь ей издать его сочинения посмертно, но они, опасаясь гнева стоявших у власти республиканцев, отказались. Тогда она сама опубликовала дневник Лавуазье, хотя делом это оказалось непростым (а Интернета, как ты понимаешь, ещё не изобрели). Спустя несколько лет женщина вышла замуж за английского физика графа Румфорда (впервые экспериментально доказавшего превращение работы в теплоту), но после 4 лет супружества развелась с ним и полностью погрузилась в общественную жизнь.
Основные принципы бессмертного учения Лавуазье:
общий вес вещества всегда больше веса любой составной его части;
суммарный вес всех веществ, участвующих в какой-либо химической реакции, в ходе этой реакции не меняется.
Это для нас с тобой данные тезисы кажутся сейчас понятными и само собой разумеющимися, а каких-то 250 лет назад многие считали их неубедительными и не спешили соглашаться с ними.
Тем не менее вскоре в науке прочно укоренится понятие элемента как тела, вес которого при каком-либо химическом превращении остаётся неизменным.
Среди известных тогда элементов особое место занимал кислород, способный поддерживать горение и соединяться со всеми элементами. Все же остальные элементы были поделены на два класса: металлы и неметаллы. Число известных металлов увеличилось. Так, к благородным добавилась платина.
Название «платина» происходит от испанского слова «плата», что переводится как «серебро». Впервые платина была обнаружена в Америке, в золотом песке реки Пинто. В 1741 году её впервые доставили в Европу, но поскольку сразу все свойства распознать не смогли, интерес к ней на время угас. Когда же учёные всё-таки изучили уникальные свойства платины — устойчивость к высоким температурам (не окисляется при нагревании) и химическим реагентам, — она нашла широкое применение в химической промышленности.
Использование платины при работе с серной кислотой
Платина
Увеличилось число и неблагородных металлов: к известным с начала XIX века цинку, олову, меди, свинцу, мышьяку, сурьме и висмуту добавились хром, молибден, марганец, кобальт и никель. Хром был открыт на Среднем Урале, в Березовском золоторудном месторождении. Впервые М В. Ломоносов упоминал о нём в своём труде «Первые основания металлургии» (1763 г.) как о «красной свинцовой руде» (PbCrO4). Кстати, если покопаться в инструментах отца или деда, наверняка удастся найти среди них гаечный ключ из хром — ванадиевого сплава.