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.
При всём том его запасы огромны. Если бы атмосферный кислород превратился в жидкость, земная поверхность покрылась бы сплошным океаном глубиной больше 2 метров. Мы буквально утонули бы в этом кислороде. А ведь кислород, содержащиеся в атмосфере, – лишь ничтожная часть всего кислородного «хозяйства» Земли.
А в природе, во Вселенной? (Вопрос, кстати, совсем не такой абстрактный, ведь кислород – это жизнь на других мирах.) К сожалению, Вселенная гораздо беднее кислородом, чем наша Земля. Учёные считают, что в природе на 100 молекул водорода приходится 20 молекул гелия и лишь 7 молекул остальных элементов, вместе взятых. Видимо, по распространённости кислород занимает третье-четвёртое место, значительно уступая гелию и особенно водороду. Его содержание измеряется долями процента.
Другое обычное заблуждение связано с окислением и горением. Может ли кислород окисляться? Почему вода не горит? Эти вопросы вошли в химические викторины.
Есть готовые ответы. Кислород окисляться не может, потому что окисление – процесс соединения веществ с кислородом. А вода не горит, ибо сама является продуктом горения, «золой». В одной книге мне встретился «хитрый» опыт: кислород направляют в струю водорода, и получается, что он вроде бы горит. Всё, однако, кончается благополучно. Это шутка. Горит, конечно, водород…
Но кислород – без всяких шуток – окисляется. А вода и лёд при высокой температуре горят. Поэтому горящую нефть, бензин, керосин нельзя тушить водой. Лёд горит ярким белым пламенем, если бросить в него зажжённый термит – смесь порошкообразного алюминия с ржавчиной. Обычно алюминий отнимает кислород у окиси железа. Но, оказавшись среди льда, он отнимает кислород и у него, поскольку лёд тоже окись, только не железа, а водорода. Получается, что лёд сгорает: кислород воды соединяется с алюминием, водород, оставшись в одиночестве, сгорает в атмосферном воздухе.
Ещё нагляднее реакции кислорода и воды с фтором. Кислород чрезвычайно активный окислитель, именно поэтому и думают, что никакой другой элемент не может его окислить. А фтор ещё активнее. В атмосфере фтора кислород сгорает. Образуются OF2 и O2F2. Обратите внимание, кислород стоит на непривычном для него месте, первым. Это значит, что не он окислил металл (как, скажем, в FeO) или водород (H2O), его окислил фтор!
А вода? Она отлично горит во фторе и в веществе, которое называется трифторид хлора. Процесс горения протекает очень бурно, с образованием видимого пламени, с большим выделением тепла.