Текст книги "Великие химики. Том 1"
Автор книги: К. Манолов
Жанры:
Химия
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 25 страниц)
ДЖОЗЕФ ПРИСТЛИ
(1733–1804)
Дом мисс Паркес – Белок, как каждый старинный английский дом, имел не только свои традиции, но и реликвии, которые были выставлены в просторном холле. Всеобщее внимание, как правило, привлекал маленький стеклянный шкафчик: за стеклом на темном бархате лежала большая линза. При виде ее гости нередко приходили в недоумение, так как знали, что хозяйка дома никогда не интересовалась естественными науками. Однако, как только чей-то взгляд ненароком падал на линзу, мисс Паркес удобно устраивалась в кресле и начинала рассказывать. А она была и впрямь неплохой рассказчицей, к тому же это доставляло удовольствие ее друзьям.
– Линза эта была собственностью Джозефа Пристли, – торжественно объявляла она. – Надеюсь, вам известно, что я его праправнучка.
– Восхитительно, – только и могли откликнуться присутствующие, потому что мисс Паркес тут же забирала инициативу в свои руки:
– Джозеф Пристли[118]118
Джозеф Пристли родился 13 (24) марта 1733 г. в Филдхенс (Великобритания).
[Закрыть] был священнослужителем, но у него большие заслуги и перед наукой. Более сорока лет он служил ей верой и правдой и немало способствовал ее развитию. Пристли – философ, Пристли – теолог, Пристли – литератор… Но имя его навсегда осталось связанным с химией. Он открыл не только кислород, но получил и изучил ряд других газов. Среди них сернистый газ, окись азота, аммиак, углекислый газ… Пристли был одним из самых выдающихся представителей пневматической химии второй половины XVIII века.
Пневматической химией называлась наука, изучавшая газы. Говорят, что первые сподвижники этой науки – Иоганн Баптист ван Гельмонт[119]119
Иоганн (Ян) Баптист ван Гельмонт (Хелмонт) [1579 (или 1580) – 1644] – голландский естествоиспытатель, видный иатрохнмик. Исследования Гельмонта, посвященные газам, положили начало их изучению. Впервые ввел в науку понятие «газ», ставшее в будущем родовым понятием группы вещества. О Гельмонте см.: Partington J., ук. соч., т. 2, с. 209–243; Great chemists/Ed. by E. Farber. —New York—London, 1961, p. 81–115; Bngge G., ук. соч., с. 142–150.
[Закрыть] и Роберт Бойль – заинтересовались газами случайно. Но позже изучение газов было связано с флогистонной теорией. Опыты по получению газа, обладающего свойствами флогистона, хотя и не дали желаемых результатов, однако привели к открытию и способствовали изучению многих газообразных веществ. Было установлено, что воздух – сложная смесь, а не простое вещество[120]120
Об истории изучения воздуха см. статью Л. П. Петрова в кн.: Крицман В. А., ук. соч., ч. I, с. 144–153.
[Закрыть]. Был выяснен также процесс горения. Открытия в области пневматической химии позволили Лавуазье заложить основы химической науки.
– Ваши познания поразительны, мисс Паркес, – ухитрилась вставить пожилая леди, с умилением посмотрев на мисс Паркес.
– Я не ученый, – ответила польщенная хозяйка, – но горжусь, что принадлежу к роду великого творца науки. А потому свое свободное время я мечтаю посвятить работе над романом о его жизни.
– Мы, конечно, сможем послушать сегодня отрывки из вашей книги?
Мисс Паркес не заставила себя долго просить и приступила к чтению.
«На дороге, ведущей из Бристоля в Лидс, приютилась небольшая ферма Филдхед. Доход она приносила ничтожный, и прокормить большую семью Джону Пристли было нелегко. Однако жизнь на ферме текла спокойно и счастливо. Кроме земледелия, Пристли старший занимался обработкой шерсти. Нередко в доме слышались его песни – они заглушали шум ручной прялки или тарахтение станка. Дети помогали в меру своих сил. Джозеф был старшим ребенком в семье. Он любил работать рядом с отцом, с удовольствием слушал его песни и всегда поражался заключенной в них народной мудрости. Джозеф обладал исключительной памятью. Он помнил наизусть все песни. С удивительной легкостью запоминал он длинные молитвы из катехизиса… Его набожная мать заставляла повторять сына непонятные малышу молитвы и заучивать их наизусть. Его младший братишка Тимоти был еще грудным ребенком, а самому Джозефу едва исполнилось четыре года. Но когда ему сравнялось восемь лет, он уже многое знал и теперь сам помогал Тимоти и малышке Мэри заучивать молитвы. Он читал их нараспев и заставлял брата и сестренку повторять за ним. Мать была постоянно занята работой, к тому же она опять ждала ребенка.
Отец усердно работал, но его песни теперь звучали реже и часто были грустными. Все труднее становилось сводить концы с концами.
– Джозеф, хочешь в гости к тетушке Саре?
Глаза мальчика загорелись радостью. У тетушки Сары была большая ферма. Там всегда всего вдоволь – и хлеба, и лакомств… А какие бисквиты пекла она! Он постарается обязательно принести их Тимоти.
Однако на этот раз сборы к тетушке показались ему не совсем обычными. Зачем-то пересмотрели всю его одежду и лучшие вещи примерили Тимоти.
– Мама, ведь это мое пальто! Почему ты надеваешь его на Тимоти?
Мать ласково обняла Джозефа.
– Теперь ты будешь жить с тетушкой Сарой, Джо. У нас мало денег, малыш, а тетя Сара богата, она купит тебе новые платья. Твои старые вещи перейдут Тиму.
Что-то сжало сердце мальчика, в горле застрял комок. Он никого больше ни о чем не расспрашивал. Маленькому Джозефу была уже знакома горькая нужда, он понимал, что в этом случае надо покориться. Так будет лучше для всех. Конечно, тетушка Сара была так добра, но мама… Теперь сможет он видеть маму, только когда она будет приходить к нему в гости.
Жизнь девятилетнего Джозефа изменилась в корне. Его никто не заставлял полоть в огороде или работать в ткацкой мастерской. Он должен был только учиться: утром ходил в школу, а после занятий оставалось время и для игр. В Филдхеде он никогда не играл. Теперь у Джозефа появились и свои увлечения – тайком от тетушки ловил жуков, пауков, мошек и совал всех в бутылки. Под его кроватью собралось много склянок, в которых ползали всякие насекомые. Горлышко бутылок он обычно плотно закрывал, а иногда заливал воском. В этот секрет маленького Джозефа был посвящен только Тимоти. Когда младший брат приходил в гости, они запирались в комнате Джозефа и подолгу играли там.
– Посмотри на этого толстого крестоносца! Уже пятнадцать дней живет в закрытой бутылке.
– Это же грех, Джозеф, – шептал Тимоти. – Зачем ты мучаешь живые существа?
– Хочу посмотреть, сколько времени они могут жить в закрытом сосуде. Очень интересно, Тим. А почему они умирают, ты знаешь?
Потом Джозеф принимался рассказывать братишке всякие интересные истории. Он услышал их от учителей, запомнил и так хорошо рассказывал, что можно было заслушаться.
Тетушка Джозефа твердо решила сделать из него пастора.
– Из Джозефа получится прекрасный проповедник, – не раз повторяла она своему мужу, Джону Кейли.
Дядя Джон ей не перечил: решения тетушки всегда считались неоспоримыми. Но все ее планы смешала внезапная смерть мужа. Заботы о хозяйстве целиком легли на ее плечи, и,чтобы как-то облегчить жизнь, она отдала Джозефа в духовную школу. Было это в 1745 году. Тетушка отвезла его в Лидс и пристроила в дом старого друга дяди Джона, господина Блэ-ка, – вместе с сыновьями он работал на пивоваренном заводе неподалеку от города.
Джозеф посещал школу в Бетли, где изучал теологию, латинский и греческий. Потом учился у пастора Джона Кэркби из Хекмондуайка. Кроме философии, Кэркби обучал его толкованию библии, которую, как считал пастор, следует читать только на древнееврейском языке. Джозеф с большим усердием изучал язык древних иудеев[121]121
Пристли знал девять языков: немецкий, французский, итальянский, латинский, греческий, арабский, сирийский, халдейский и древнееврейский.
[Закрыть]. И хотя голова у ребенка была светлая, здоровьем он не мог похвалиться. Вскоре наступило переутомление, Джозеф стал худеть, побледнел, глаза ввалились. Многие опасались, что хрупкий ребенок погибнет от туберкулеза. Тетушка Сара не на шутку встревожилась и по совету брата отдала его в финансовую школу в Лисбон, где жил дядя Джозефа. Мальчик изучал в школе немецкий, французский и: итальянский языки, а также математику. В то время он был уже достаточно образован и мог вести торговую переписку дяди.
Со временем здоровье Джозефа пошло на поправку. Это позволило ему больше времени уделять занятиям. Теперь он брал уроки у пастора Джона Томаса. С его помощью Джозеф углубил свои познания в древнееврейском, а также изучил халдейский, сирийский и арабский языки. Летом 1751 года в Девентри открылась духовная академия, во главе которой был поставлен Калеб Эшворт. Джозеф решил посвятить себя в будущем медицине, но тетушка с одобрения дяди из Лидса убедила его поступить в академию в Девентри. Наступило время еще более упорного труда. Наряду с теологией он занялся изучением философии. Джозеф читал Джона Локка[122]122
Джон Локк (1632–1704) – английский философ, деист, автор теории сенсуализма, объясняющей происхождение всех знаний из чувственного опыта. О Локке см.: Философский словарь/Под ред. И. Т. Фролова. – 4-е изд. – М.: Политиздат, 1980, с. 189–190.
[Закрыть], Томаса Гоббса[123]123
Томас Гоббс (1588–1679) – английский философ-материалист, атеист, автор многих книг. О Гоббсе см.: Философский энциклопедический словарь. – М.: Сов. энцикл., 1983, с. 119–120.
[Закрыть],Исаака Ньютона, но особенно понравилось ему «Наблюдение над человеком» Дэвида Хартли[124]124
Дейвид Хартли или Гартли (1705–1757) – английский психолог, врач, философ-материалист, один из основателей (вместе с Т. Гоббсом и Дж. Локком) ассоциативной психологии, утверждавшей, что вся психическая жизнь строится из ощущений и простейших чувств путем их ассоциации в сложные комплексы. О Хартли см.: Философский энциклопедический словарь, ук. соч., с. 102.
[Закрыть] – произведение, воспевавшее детерминизм. Диспуты в академии немало помогли Джозефу. Благодаря им у него выработалась собственная точка зрения на многие волнующие его вопросы. Порой он даже отваживался критиковать философские учения. Вскоре Пристли стал известен в образованных кругах. Его часто приглашали на философские диспуты. Широкие познания Пристли высоко ценились и преподавателями академии. Они считали его одним из самых талантливых воспитанников, и осенью 1755 года, по окончании академии, Пристли был приглашен занять место не так давно скончавшегося пастора Джона Медоуса в Саффолке.
Приход, где стал служить Джозеф Пристли, был невелик. Вскоре после появления молодого пастора при церкви открылась школа, но желающих посещать ее не нашлось. Пастор жил скромно, его стесняли денежные обстоятельства, зато для занятий наукой времени было предостаточно. Он занялся изучением литературы, языкознания, философии, теологии, стал писать стихи.
Спустя некоторое время Пристли переезжает в Нантвич. Приход там был тоже небольшой, однако на сей раз паства с радостью посылала детишек в школу. Каждый день дети окрестных скотоводов исправно приходили послушать рассказы нового учителя. (Жители побогаче, правда, предпочитали приглашать его на дом.)
Чтобы быть хорошим учителем, надо многое знать и уметь доступно рассказывать. Навыки риторики он приобрел еще в академии, а вот его знания были достаточно широки лишь в философии, теологии и языкознании. О других науках он имел смутное представление. И молодой учитель отправился за советом к Джозефу Бриретону, с которым вскоре и подружился. В это же время он познакомился и с Эдуардом Харудом. Оба они, кроме теологии, занимались еще и естественными науками: астрономией, физикой и другими. Следуя их совету, Пристли уехал однажды в Лондон и вернулся обратно с целой кипой книг. Эти книги раскрыли перед жаждущим знаний Джозефом новый мир. Среди привезенных им учебников по физике и научных статей самыми интересными, на его взгляд, были разделы об электричестве. Пристли опять поехал в Лондон, на этот раз купить приборы и аппараты для школьных уроков. Особенно его радовало приобретение электрической машины и воздушного насоса. По возвращении в Нантвич он тут же посылает за Харудом и Бриретоном: хотелось продемонстрировать им удивительные свойства электричества.
…Пристли нажал на рычаг, и диск машины с легким шумом стал вращаться. Через несколько минут он сблизил концы двух проводников и, хотя они еще не соприкасались, между ними проскочила яркая искра. Бриретон смотрел с восхищением.
– Вот это наука! – воскликнул Харуд.
– Домашняя молния, – сказал Бриретон. – Наверное, до машины и дотрагиваться опасно.
– Посмотрите, что сейчас произойдет с этими кусочками бумаги, – сказал Пристли и снова стал вращать колесо.
Друзья долго беседовали и с помощью электрической машины проделывали всевозможные опыты. Поначалу это были просто забавы – опыты любопытства ради. Как правило, все свое свободное время Пристли тратил на ознакомление с научной литературой. Со временем это переросло у него в потребность: всю жизнь учиться, расширять свои знания.
Работал он всегда планомерно и обдуманно. Как истый англичанин, строго следуя своим привычкам, точно распределял и учитывал время. Кроме проповедей и преподавания в школе, он занимался физикой, теологией, языкознанием, натурфилософией. На его рабочем столе всегда стояли большие часы. Как только истекало время, отведенное на изучение одной из наук, он откладывал в сторону книгу и тут же переключался на другую. В Нантвиче Джозеф Пристли прожил три года. В 1761 году он переехал в Уоррингтон, чтобы занять место преподавателя иностранных языков в духовной академии. Он мечтал в душе занять кафедру натурфилософии, но ею в то время руководил Джон Холт. В академии ему пришлось читать лекции по латыни, истории и английской грамматике, С вступлением в новую должность он начинает писать статьи по философии и теологии.
У Джозефа был свой особый взгляд на религию. Он не был согласен с учением англиканской церкви и резко критиковал ее. Это озлобило против него английских проповедников, и те не упускали случая всякий раз упрекнуть его в «ереси».
Через год после приезда Пристли в Уоррингтон в академии состоялась церемония, на которой он был посвящен в духовный сан; в том же году Джозеф Пристли женился на Мэри Уилкинсон, дочери Исаака Уилкинсона – слесаря из Бершама. Свадьбу отпраздновали в Рексхеме, и молодая чета поселилась в доме, который предоставила Пристли академия. Но эти события не изменили привычного ритма жизни ученого. Теперь заботы по хозяйству взяла на себя восемнадцатилетняя госпожа Пристли, а Джозеф продолжал заниматься наукой все с теми же традиционными часами на столе.
Ф. Хоффман [125]125
Фредерик Хоффман – немецкий ученый-химик.
[Закрыть]
Бенджамин Франклин (I. Asimov, Biographical Encyclopedia of Science and Technology, 1964)
Его исследования электричества становились все шире. Он собрал почти все опубликованные по интересующей его теме материалы и, изучив их, проводил новые опыты. Пристли установил, что наэлектризованное тело, если его внести в пламя, быстро теряет свой заряд; открыл, что графит, уголь и нагретое докрасна стекло (правда, в меньшей степени, чем металлы) являются проводниками электричества. Он собирался написать даже книгу об электричестве, но чувствовал, что еще недостаточно подготовлен для этого, и поэтому опубликовал лишь свои философские произведения. Философы высоко оценили новые идеи Пристли. Его определение материи, а также взгляды на религию и мышление были оригинальны и интересны. В 1767 году Пристли избирают членом Лондонского королевского общества[126]126
Пристли был избран членом Лондонского королевского общества после опубликования им труда «История и современное состояние электричества». Подробный разбор этого труда приведен в кн.: Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 240–247,
[Закрыть]. Кроме того, ему присуждают звание доктора философии. Вскоре носле этого Пристли рассказал Ричарду Прайсу – тоже члену Королевского общества – о своих исследованиях в области электричества. Последний счел необходимым познакомить Пристли с Джоном Кантоном[127]127
Джон Кантон (1718–1772) – член Лондонского королевского общества с 1749 г., директор частной школы в Лондоне. Изучал электрические и магнитные явления, первый измерил сжимаемость воды, приготовил фосфоресцирующий сульфид кальция, изучал ультрафиолетовые лучи. О Кантоне см.: Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 241.
[Закрыть] и Уильямом Уотсоном[128]128
Уильям Уотсон (1707–1787)—английский физик, изучал электрические явления.
[Закрыть], так же, как и Пристли, изучающими проблемы электричества. Оба ученых рекомендовали ему продолжать исследовательскую работу и особенно одобрили мысль о составлении книги «История электричества». Бенджамин Франклин[129]129
Во время одной из поездок в Лопдон Пристли познакомился со знаменитым американским ученым и государственным деятелем Бенджамином (Вениамином) Франклином (1706–1790). В 1731 г. Франклин основал в Филадельфии первую в США публичную библиотеку, в 1740 г. – Пенсильванский университет, в 1743 г. организовал Американское философское общество. Выступал за демократизацию конституции США 1787 г., призывал к отмене расовой дискриминации. Франклин – один из пионеров исследования атмосферного электричества – предложил молниеотвод. О Франклине см.: Льоцци М., ук. соч., с. 174–176 и др.; Биографический словарь деятелей естествознания и техники, ук. соч., т. 2, с. 321—322; Капица П. Л. Усп. физ. наук, 58, 169 (1956); Стекольников И. С. Электричество, № 1 (1956); Баскин М. П. Вопросы философии, № 6 (1955); Франклин В. Опыты и наблюдения над электричеством. – М.: ИЛ, 1956 (имеется обширная библиография работ Франклина и литературы о нем); Радовский М. И. Вениамин Франклин. – М.-Л.: Наука, 1965; Иванов Р. Ф. Франклин. – М.: Мол. гвардия, 1972; Голин Г. М., ук. соч., с. 34–38.
[Закрыть] тоже нашел своевременным создание «Истории». Это воодушевило Пристли, и он принялся за работу, хотя дела в академии отнимали большую часть времени. Кроме того, его заработок – 100 фунтов в год – был слишком мал,чтобы содержать семью. Правда, жена сдавала комнаты, но это лишь прибавляло ей хлопот: теперь она должна была заботиться не только о маленькой дочери Мэри, а это не замедлило сказаться на ее и без того слабом здоровье. Жизнь в постоянной бедности вынудила Пристли искать новое место.
В сентябре 1767 года семья переехала в Лидс, где Пристли снова становится проповедником. Доходы семьи увеличились не намного, но зато у него оставалось больше свободного времени, и он мог посвятить его своим занятиям. Семья разместилась на время в старом доме в ожидании нового, строящегося специально «для пастора Джозефа». Работа над «Историей электричества» спорилась, и вскоре первая часть была готова; Пристли отправил ее в Лондон для печати. В своей книге ученый доступным, точным и красочным языком дал полный исторический обзор изучения электрических явлений с описанием различных опытов. Во второй части Пристли впервые показал, что взаимодействие между двумя противоположно заряженными полюсами обратно пропорционально расстоянию между ними. Позже это явление подробно исследовал Шарль Огюстен де Кулон[130]130
Шарль Огюстен де Кулон (1736–1806), французский физик, член Парижской Академии наук с 1781 г., поддержал точку зрения своего предшественника Дюфе (1698–1739), объяснявшего проводимость наличием двух флюидов с обратными свойствами – положительного и отрицательного зарядов. Кулон содействовал укреплению этой дуалистической теории; изобрел крутильные весы особой чувствительности и применил их для изучения электрических и магнитных явлений; установил закон взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов, что дало толчок к открытию взаимосвязи этих явлений. Закон Кулона служит основой всех электрических расчетов. О Кулоне см.: Льоцци М., ук. соч., с. 184–190 и др.; Лежнева О. А. Тр. Ин-та истории естествознания и техники АН СССР, 1957, т. 19, с. 386–396; Выдающиеся физики мира, ук. соч., с. 124–128.
[Закрыть], который открыл известный закон, носящий его имя. Вскоре, однако, занятия Пристли физикой уступили место химическим опытам. Но это произошло отнюдь непреднамеренно.
Как-то Пристли поехал с проповедью в Уоррингтон. В это же время там находился доктор Торнер из Ливерпуля: он читал курс лекций по химии в академии. На одной из них присутствовал Пристли. Как плохо мы знаем химию, подумал он. А ведь в этой области еще столько неизведанного. Плохие мы философы, если не можем объяснить даже такой, казалось бы, несложный процесс, как горение! Флогистон… Да разве нельзя получить флогистон?
Пристли стал усиленно заниматься вопросами химии. В его лаборатории появились новые, собственноручно изготовленные приборы. Сначала он ставил опыты для проверки точности данных, вычитанных им из уже существующих трудов в этой области, но вскоре химия поистине завладела всеми его помыслами. Правда, стесненные денежные обстоятельства не позволили ему оборудовать лабораторию, как того хотелось бы, но упорным трудом он многого добился. Пристли интересовал прежде всего воздух. Он никак не мог взять в толк, например, почему мышонок, помещенный в закупоренный сосуд, через несколько дней погибает. Ведь в сосуде же был воздух. Тогда почему в нем нельзя жить постоянно?
Ему вспомнился любопытный случай, свидетелем которого он стал как-то еще в школьные годы. Было это накануне пасхи. Джозеф переутомился от долгого чтения и, решив отдохнуть немного, направился в ткацкую мастерскую дяди Блэка. Там он застал за работой госпожу Блэк и трех ее дочерей. Джозеф тут же взялся помогать тетушке. Эта работа мысленно возвращала его в родительский дом, на маленькую ферму Филдхед. Вечером дядя Блэк в благодарность за помощь пообещал Джозефу показать пивоваренный завод. На следующий день с ними отправились туда и кузены Джозефа – Стивен и Тейт. Осматривая завод, он поминутно задавал вопросы. Все интересовало его там, все хотелось понять. Однако самым занимательным показалось будущему ученому бродильное отделение. Огромные чаны почти до краев были заполнены пивным суслом. Джозеф влез на лесенку и нагнулся, чтобы (получше разглядеть в чане бродящий раствор.
– Сейчас же слезь, не дыши над раствором, чего доброго, потеряешь сознание! – крикнул ему один из кузенов.
Удивленный Пристли выпрямился и, отойдя от чана, стал расспрашивать братьев.
– Я сам многое не понимаю, – ответил ему Тейт. – Вот, смотри. Не знаю, право, отчего это происходит.
Тейт зажег от фонаря тонкую лучину и подержал ее над раствором. К удивлению Джозефа, лучина тут же погасла.
– Так. Это означает, что в чане – другой воздух. Дай и мне попробовать.
Джозеф повторил опыт. Пламя снова погасло. Маленькое облако синеватого дыма, появившееся в момент, когда погасла лучина, повисло над чаном. Легким движением ладони Джозеф подтолкнул облако, и оно стало медленно опускаться.
– Смотри, какой интересный воздух накопился в чанах! Он тяжелее чистого воздуха, и в нем все гаснет.
Этот случай надолго запомнился Пристли. Итак, существует несколько видов воздуха – чистый, которым дышит все живое, и другой, который тяжелее чистого воздуха. В нем живые существа погибают. Вот почему, оказывается, ему запретили тогда дышать над чаном.
Пристли зажег свечу и внес ее в стеклянный сосуд, куда предварительно поместил мышонка. Затем он взял крышку и плотно закрыл сосуд. Некоторое время свеча горела, потом погасла, а мышонок вскоре погиб. По-видимому, воздух может портиться, когда что-то в нем сгорает, подумал Пристли.
Новая идея всецело завладела его мыслями. Почему воздух в земной атмосфере остается чистым? Ведь люди с древности пользуются огнем. На Земле обитают тысячи живых существ… Он мог дать лишь предположительный ответ на этот вопрос – путем логических рассуждений. Но как доказать?.. Быть может, «испорченный» воздух поддается очистке, в результате которой он снова становится пригодным для дыхания?
И Пристли занялся экспериментами по очистке «испорченного» воздуха. Он приобрел большую ванну, налил на дно ртуть и погрузил в нее – отверстием вниз – большой стеклянный колокол. Установив зажженную свечу под колоколом, он получил «испорченный» воздух. Попытался промыть его водой и, к своему огромному удивлению, заметил, что вода поглощает лишь часть воздуха, но оставшийся также непригоден для жизни: мышь в нем погибает. Все попытки вернуть животворные свойства заключенному под колоколом газу оставались безуспешными.
Допустим, рассуждал он, животные погибают. А растения? Ведь они тоже живые существа. Пристли поставил под колокол маленький горшок с цветами. Рядом с горшком поместил зажженную свечу – чтобы «испортить» воздух. Вскоре свеча потухла. Прошло несколько часов, но растение ничуть не изменилось. Пристли перенес ванну вместе с цветком на стол к окну и оставил там до следующего дня. Утром он с удивлением заметил, что цветок не только не завял, но на нем появился еще один бутон. Неужели растения очищают воздух?
Дж. Блэк
Лаборатория (рисунок из первого тома «Опытов и наблюдений над различными видами воздуха» Дж. Пристли).
Волнуясь, Пристли зажег свечу и быстро внес ее под колокол. Свеча продолжала гореть точно так же, как при заполнении колокола чистым воздухом. Спустя некоторое время свеча, конечно, погасла: воздух «испортился».
Много раз повторял Пристли свой опыт, чтобы убедиться в существовании нескольких видов воздуха. В то время понятие «газ» еще не употреблялось и ученые называли все газы воздухом. Газ, который Пристли наблюдал при брожении пива, при горении свечи, при дыхании животных, был углекислым газом. О нем он узнал из работ Джозефа Блэка[131]131
Джозеф Блэк (1728–1799) —английский химик и физик, почетный член Петербургской Академии наук с 1783 г., один из самых крупных химиков XVIII в. Искусный экспериментатор, Блэк проводил систематическое изучение щелочей, щелочных земель и угольного ангидрида, который он назвал связанным воздухом (позже названный связывающимся воздухом). В 1756 г. Блэк открыл углекислый газ, в 1757 г. ввел понятия скрытой теплоты плавления и парообразования, а позднее – теплоемкости. О Блэке см.: Джуа М., ук. соч., с. 111–114; Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 130–143 (приведен список литературы о Блэке); Bugge G., ук. соч., с. 240–252; Соловьев Ю. И. История химии: Развитие химии с древнейших времен до конца XIX века. —2-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1983, с. 64; Волков В. А., Вонский Е. В., Кузнецова Г. И. Химики: Биографический справочник. – Киев: Наукова думка, с. 62.
[Закрыть], впервые получившего углекислый газ из известняка и соляной кислоты и назвавшего его «связанным воздухом» из-за способности поглощаться известковым молоком и другими щелочами. Пристли продолжил исследования Блэка. Он доказал, что углекислый газ поглощается и водой, образуя при этом раствор, кислый на вкус[132]132
Первым успехом Пристли-химика явилось изготовление содовой воды (раствор СO2 в воде). За это изобретение ему была присуждена высшая награда Лондонского королевского общества – медаль Коплея. Содовая вода стала первым товарным продуктом химии газов (Бернал Дж. Наука в истории общества. Пер. с англ. – М.: ИЛ, 1956, с. 347).
[Закрыть]. Пристли установил также, что если воду, в которой растворен «связывающийся воздух», вскипятить или заморозить, газ улетучивается и вода очищается от него. И, кроме всего прочего, он показал, что растения поглощают «связывающийся воздух» и выделяют «жизненный воздух» (кислород). Этот неизученный еще «жизненный воздух» поддерживает дыхание животных, в его присутствии вещества интенсивно горят.
Теперь надо было получить «жизненный воздух». Но каким образом это сделать? Быть может, его выделяет азотная кислота? Ее соли, например селитра, также способствуют горению. Ведь из селитры делается порох. Если нагреть медную проволоку с разбавленной азотной кислотой, возможно, выделится «жизненный воздух»?
Пристли начал усердно экспериментировать. Он взял толстую стеклянную трубку, запаял ее с одного конца, заполнил ртутью и, зажав пальцем, погрузил открытым концом в вали у со ртутью. Затем, соединив другую трубку, содержащую азотную кислоту и медные опилки, с заполненной ртутью трубкой, он начал нагревать смесь реагентов. Спустя короткое время пузырьки бесцветного газа стали вытеснять ртуть из трубки, и она начала заполняться новым веществом. Пристли осторожно вынул трубку и, откупорив ее, наклонился понюхать. И вдруг замер, пораженный: бесцветный газ начал улетучиваться, на глазах превращаясь в другой – красновато-коричневые пары, резкий запах которых напоминал запах азотной кислоты.
– Неужели, это новый вид воздуха?
Действительно, Пристли получил новый бесцветный газ, который он называл в то время дефлогистированным селитряным воздухом[133]133
Действием азотной кислоты на металлы Пристли получил газ, названный селитряным воздухом (1772 г.). Это была окись азота. Ученый заметил, что при долгом соприкосновении его с серой и железом свойства газа меняются: в «селитряном воздухе» зажженная свеча гасла, а в измененном «селитряном воздухе», который Пристли назвал дефлогистированным селитряным воздухом, она продолжала гореть. Пристли отметил также, что «дефлогистированный селитряный воздух» не приобретает красного цвета при соприкосновении с атмосферным воздухом. Открытый им второй газ был закисью азота (Джуа М., ук. соч., с. 116–117).
[Закрыть]. Этот газ в соприкосновении с кислородом воздуха мгновенно превращался в двуокись азота.
Однако Пристли так и не удалось получить «жизненный воздух». Правда, в результате опытов он открыл два новых газа. И все же ученый не терял надежды и продолжал экспериментировать. Он работал еще со многими соединениями, но всегда при этом получал какой-нибудь новый газ. В то время о них никто не знал, и Пристли дал им свои названия – «щелочной воздух» (аммиак), «солянокислый воздух» (хлористый водород), сернистый газ…[134]134
Кроме того, Пристли получил фтористый водород, фтористый кремний (1774 г.), окись углерода (1796 г.). Эти и другие газы (всего 10) были открыты им отчасти благодаря тому, что он первый указал на необходимость применения ртути для собирания газов, так как вода, применявшаяся в то время с этой целью, растворяла их.
[Закрыть]
Прошло много лет. Пристли продолжал изучать газы, наблюдал процесс брожения, систематизировал наблюдения и делал выводы. О своих исследованиях он рассказал в объемном труде. «О различных видах воздуха»[135]135
Полное название этой книги Пристли: «Опыты и наблюдения над различными видами воздуха». Она вышла в трех томах и содержит результаты опытов Пристли, приводившихся им в 1772–1777 гг. в области пневматологии. Отдельные главы этой работы есть в русском переводе (Пристли Дж. Избранные сочинения. – М.: Гос. соц.-эконом. изд., 1934).
[Закрыть]. Пристли описал исследования, которые проводили другие ученые – Джозеф Блэк, Стивен Гейлз[136]136
Стивен Гейлз (1677–1761) – изобретатель приборов для получения и собирания газов. В частности, им предложена «пневматическая ванна», служившая для собирания газов над водой. О Гейлзе см.: Фигуровский Н. А., ук. соч., с. 29, Джуа М., ук. соч., с. 86, 137; Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 112–123.
[Закрыть] и Генри Кавендиш[137]137
Генри Кавендиш– (1731–1810) – основоположник пневматической химии. Занимался исследованиями в области физики и химии газов, определил природу водорода как особого газа, получил его в чистом виде (1766 г.) и определил плотность. Кавендиш открыл также «флогистированный воздух» – азот (1772 г.), в 1784 г. установил (вслед за Дж. Уолтайром), что при взрыве смеси обычного воздуха с «горючим воздухом» образуется вода. О Кавендише см.: Джуа М., ук. соч., с. 111–114; Фигуровский Н. А., ук. соч., с. 296–304; Мусабеков Ю. С, Черняк А. Я., ук. соч., с. 46–49; Partington J. R., ук. соч., т. 3, с. 302–344; Bugge G., ук. соч., с. 253–262; Биографии великих химиков, ук. соч., с. 68–72.
[Закрыть], и тем не менее большая часть полученных им и описанных данных были новыми и значительно обогащали химию газов.
Пристли, как и в молодые годы, работал, соблюдая строгий распорядок дня. В определенное время он покидал лабораторию и отправлялся в кабинет, чтобы продолжить работу над «Историей света»[138]138
Priestley J. The History and present state of discoveries relating to vision, light and colours. – London, 1772.
[Закрыть] или философскими трактатами. Вечер обычно он проводил в кругу семьи. Усевшись удобно в кресле у камина, Пристли расспрашивал жену о проведенном дне, проверял уроки дочери или играл с четырехлетним сынишкой. Нередко скрашивал их вечера и приезжавший в гости брат Джозефа Тимоти. Пристли говорил всегда живо и увлеченно, часто он рассказывал веселые анекдоты и довольно улыбался, видя, как смеются окружающие. Однако и в эти приятные часы отдыха ученый не расставался с пером. Всегда на его коленях лежала тетрадь, и между делом, когда наступало молчание, он обязательно что-то писал. Большую часть своих литературных произведений Пристли создал именно в такие минуты.
Исследования Пристли в области химии и физики принесли ему славу. В 1772 году его избрали почетным членом Парижской Академии наук. Этой чести удостаивались не многие ученые. В декабре того же года его посетил Уильям-Фитц-Морис Петти[139]139
См. примечание 14 на с. 63.
[Закрыть] – лорд Шелберн, один из самых высокопоставленных политических деятелей Англии. Он предложил Пристли хорошо оплачиваемую работу в его личных поместьях.
– Хочу предложить Вам работу в моей библиотеке. Большая часть книг находится в Кальне, другая – на Беркли-сквер в Лондоне. Знаю, ваши интересы весьма разнообразны, поэтому как дополнение к заработку в 150 фунтов вы будете получать 40 фунтов специально на научную работу. Отдаю в ваше распоряжение дом в Кальне и часть комнат в лондонском доме.
Пристли согласился. Работа в библиотеке и занятия с сыновьями хозяина отнимали у него утренние часы. Послеобеденное время он полностью отдавал своим научным исследованиям. Ученый ревностно развивал флогистонную теорию и упорно продолжал изучать газы. Теперь его внимание привлек водород. Этот бесцветный газ получался при взаимодействии металлов с кислотами и сгорал без остатка (Пристли не заметил образующуюся при этом процессе воду). По его мнению, горение являлось процессом разложения (основной взгляд сторонников флогистонной теории), и на протяжении ряда лет он считал, что водород – это не открытый никем флогистон.
Чтобы можно было собрать газы в чистом виде, Пристли заполнял сосуды не водой, а ртутью. Это было важное нововведение: таким путем можно было собирать и газы, растворимые в воде. В его лаборатории стояла большая ванна, заполненная ртутью. Этот чудесный металл можно было получать из ртутной золы, которая, однако, была дефлогистированной ртутью, а это значило, что при нагревании поглощается и флогистон.
На деньги, полученные от лорда Шелберна, Пристли купил большую стеклянную линзу. Надо было проверить, какое действие оказывает свет на ртутную золу[140]140
Имеется в виду прокаливание самоосажденной ртути (окиси ртути) при помощи зажигательной линзы. Подробно об этом опыте см.: Соловьев Ю. И. Эволюция основных теоретических проблем химии. – М.: Наука, 1971, с. 56–57.
[Закрыть]. Может быть, флогистон – это свет? Ведь его выделение сопровождается появлением пламени.
Наступило 1 августа 1774 года. День был солнечный и потому удобный для проведения опыта. Пристли поместил на дно большой склянки толстый слой желтого порошка – ртутной соли – и направил на него солнечные лучи, собранные и сконцентрированные линзой. Лучи образовывали на порошке ослепительно светлое пятно. Пристли внимательно смотрел на него и вдруг заметил странное явление: мелкие пылинки слегка трещали и подпрыгивали, будто на них кто-то дул. Через несколько минут на этом месте появились и первые мелкие капли ртути.
– Выходит, что свет – флогистон! А может быть, флогистон остался в стеклянном сосуде?
Пристли зажег лучину и внес ее в склянку, чтобы воспламенить флогистон. Вот это сюрприз! Газ воспламенился, к тому же пламя стало еще более сильным и ярким. Он быстро вынул лучину и погасил пламя, но тлеющая лучина вновь вспыхнула.
– Новый воздух?!
Пристли не смог сразу заняться изучением нового газа: надо было сопровождать лорда Шелберна в его поездке по Европе. Вскоре они уехали в Голландию. Путешествие их по странам Европы надолго затянулось, хотя и не лишено было приятных впечатлений. Кроме Голландии, они побывали в Бельгии, Германии, Франции.
В Париже ждали приезда Пристли с большим нетерпением. Сразу же по прибытии он посетил Академию наук, где рассказал ученым о своих исследованиях газов. Там же он встретился с Лавуазье, продолжив беседу уже в его лаборатории.
Лавуазье знал об исследованиях Пристли; он следил за всеми публикациями английских ученых и составлял рефераты их работ на французском языке. Однако у него было свое толкование фактов, которое порой резко отличалось от точки зрения Пристли. Встреча двух ученых была необходима обоим и немало помогла в их дальнейшей работе. Они обсудили множество вопросов, среди которых основное внимание уделили горению. Лавуазье искал правильное объяснение этому явлению, так как понимал несостоятельность флогистонной теории в отличие от Пристли – тот был сторонником флогистона. За беседой Пристли открыл Лавуазье тайну о новом газе и показал своему французскому коллеге методы его получения. Лавуазье понял, что изучение этого газа прольет свет на многие невыясненные вопросы, и сразу же приступил к его исследованию.
Пристли возвратился в Англию в начале ноября 1774 года. Вслед за Лавуазье он тоже приступил к изучению свойств нового газа. Через несколько месяцев ему удалось установить, что этот газ содержится в воздухе, чище его и поддерживает не только дыхание, но и горение. Это был кислород, который Пристли назвал дефлогистированным воздухом.
Пристли установил, что из обыкновенного воздуха можно получить и другой газ – «флогистированный воздух» (азот)[141]141
«Флогистированный воздух», или «мефитический воздух», в дальнейшем названный азотом, был открыт Кавендишем, но, поскольку ученый не опубликовал результаты своих исследований, честь открытия азота (1772 г.) приписывается английскому врачу и ботанику Д. Рутерфорду (1749–1819). См.: Фигуровский Н. А. Открытие элементов и происхождение их названий. – М.: Наука, 1970, с. 45–49.
[Закрыть], который не поддерживает дыхание и горение, но не является «связывающимся воздухом», потому что не абсорбируется щелочными растворами. Эти открытия позволили ему высказать свое мнение относительно состава воздуха. Он полагал, что воздух состоит из азотной кислоты и земли, так сильно насыщенных флогистоном, что они превращаются в «воздух» (газ). Этого своего ошибочного взгляда Пристли придерживался до конца жизни. Даже успешное развитие химической науки, обязанной ему открытием кислорода, не смогло убедить ученого, верного сторонника флогистонной теории.
Однако Лавуазье на основе этого открытия произвел революцию в химии и положил начало новой эпохе в ее развитии.
Много лет спорили ученые о том, кому принадлежит приоритет в открытии кислорода и его свойств.
Пристли первым открыл кислород и сообщил об этом Лавуазье[142]142
Пристли кроме получения кислорода путем нагревания самоосажденной ртути (красной окиси ртути HgO) предложил также второй способ получения кислорода нагреванием сурика Pb3O4 (Джуа М., ук. соч., с. 117).
[Закрыть]. Независимо от него шведский ученый Карл Вильгельм Шееле тоже открыл и изучил кислород, но опубликовал результаты своих исследований тремя годами позже[143]143
Предположение о существовании кислорода как составной части воздуха и о его роли в процессе горения содержится в китайских манускриптах VIII в. алхимика Мао Хоа, а также в работах Леонардо да Винчи (1452–1519). Шведский ученый К. Шееле получил кислород в 1769–1771 гг. не менее чем из семи различных веществ (например, азотнокислого магния, селитры, сурика и др.); он понял, что атмосферный кислород соединяется с металлами, фосфором, водородом, льняным маслом и другими веществами. Но его книга была напечатана только в 1777 г.; «открытие» кислорода обычно приписывается Пристли (Смит А. Введение в неорганическую химию. Т. I. – М. – Л.: Госиздат, 1928, с. 78–80). Однако, как выяснилось позднее, кислород был открыт в начале XVII в. К. Дреббелем и использовался в изобретенной им подводной лодке. Это открытие держалось в секрете и не повлияло на дальнейшие исследования. Об открытии кислорода см.: Петров Л. П. В кн.: Книга для чтения по неорганической химии. Ч. I. – М.: Просвещение, 1983, с. 141–153.
[Закрыть]. Он разработал и несколько новых методов получения кислорода. Лавуазье также изучил кислород, но его заслуга в основном в том, что он связал проблему изучения кислорода с вопросами горения, создал новую кислородную теорию горения, нанес сокрушительный удар флогистонной теории и открыл путь к развитию современной химии.
