Сгорание водорода (полученного при смешивании железных или цинковых опилок с серной кислотой) в закрытом объеме воздуха
В своих исследованиях Кавендиш применил новый метод, который значительно обогатил "экспериментальное искусство",- действие электрического разряда на смеси газов, в частности на смесь водорода и кислорода. При этом образовывалась вода. При пропускании электрических разрядов через атмосферный воздух Кавендиш использовал изогнутую стеклянную трубку, концы которой были погружены в стеклянные сосуды ("рюмки") со ртутью[63]. В 1785 г. Кавендиш обратил внимание на пузырьки "остаточного воздуха" (1/120 первоначального объема), который не изменялся под действием электричества. Лишь в 1894 г. Уильям Рэлей установил, что "остаточек ных воздух" — это инертный газ.
Химические аппараты (из рукописей К. В. Шееле)
Факты, полученные при изучении газообразных веществ, легли в основу созданных Антуаном Лораном Лавуазье новых представлений о протекании окислительно-восстановительных процессов. Лавуазье был не только выдающимся теоретиком, но и замечательным экспериментатором. В 1770-х — начале 1780-х гг. он определял количества оксида углерода, образующиеся при сгорании угля и углеродсодержащих "горючих тел". В 1784 г. Лавуазье показал, что при пропускании водяного пара через раскаленную железную трубку образуется водород. Практически одновременно Кавендишу удалось осуществить синтез воды из элементов, а Лавуазье разработал способ ее разложения.
Совершенно неверным является утверждение некоторых историков химии будто для создания своей антифлогистонной теории Лавуазье использовал данные экспериментов лишь других исследователей. Кроме открытий Лавуазье, о которых мы рассказывали, следует подчеркнуть еще одну сторону его творчества, оказавшую громадное влияние на развитие химии: ученый систематически применял взвешивание для контроля за протеканием превращений и как "средство познания". При этом наибольшей заслугой Лавуазье в совершенствовании естественнонаучных знаний было окончательное экспериментальное обоснование закона сохранения веса (массы). Вместе с тем не следует утверждать, что лишь Лавуазье ввел весы в экспериментальную химическую практику; они использовались химиками задолго до Лавуазье [93, с. 105 и сл.].
Качественный и количественный анализ
Если до сих пор мы рассматривали химические процессы, в которых важнейшим "средством труда" был огонь, то теперь обратимся к реакциям, которые имеют большое значение, как отмечал Герман Копп, для "анализа мокрым путем". Для этих реакций характерно то, что они идут прежде всего в результате самопроизвольного взаимодействия веществ в растворах. Взаимодействующие вещества являются при этом одновременно и "предметом труда", и "средством труда". Задачи исследования в таком случае будут заключаться в анализе реакционной способности различных веществ и изучении условий их взаимодействия. Результаты экспериментальных работ стали предпосылками для широких обобщений и создания теорий состава веществ и их превращений.
Не следует забывать, что для изучения реакций, осуществляющихся "мокрым путем", большую роль играли потребности химических ремесел и торговли. Еще в древности для оценки качества красок, дрожжей, лекарств люди использовали обоняние, зрение и осязание. Однако появлялось все больше j соединений, важных для химической практики (например, пурпур, многие лекарства, металлы), качество которых нельзя было определить на ощупь, на вкус и на цвет. Поэтому потребовались более точные методы анализа широко применяемых веществ.
Уже в начале нашей эры было известно больше способов анализа веществ, чем во времена античности. Диоскорид, а также Плиний, например, описывали способы, которыми можно обнаружить ярь-медянку, используемую при изготовлении фальшивых украшений.
С глубокой древности люди научились различать жидкости ("воды") по цвету, запаху, вкусу. Однако уже во времена античности пытались найти и более объективные критерии оценки свойств растворов. Гиппократ указывал, что самая чистая (и наиболее пригодная для питья) вода — та, которая быстрее всего охлаждается и нагревается. Врач Архиген (I в. н. э.) различал воды, содержащие щелочи, железо, соли, серу. Витрувий[64] предложил испарять воду, а затем конденсировать и таким образом "очищать" от различных примесей.
63
При этом получались также оксиды азота, свойства которых изучал Кавендиш. Впоследствии такой способ получения оксидов азота широко использовался в лабораторной практике.- Прим. перев.
64
Витрувий (Vitruvius) — древнеримский архитектор и инженер (2-я пол. II в. до н. э.). В своем основном сочинении "Десять книг об архитектуре" рассмотрел (кроме архитектурных) различные научно-технические вопросы.- Прим. перев.