Сегодня формулу воды, H₂O, знает каждый школьник. Но всего пару с лишним веков назад воду считали простым и неделимым веществом, одной из четырех стихий. Разрушить это древнее убеждение выпало французскому химику Антуану Лавуазье. В 1783 году он показал, что вода состоит из двух газов — водорода и кислорода. И это была лишь одна из его побед над старой наукой.
Биография Антуана Лавуазье
Антуан Лоран Лавуазье родился 26 августа 1743 года в Париже, в обеспеченной семье, и рано получил большое наследство. Он выучился на юриста, но всерьез увлекся наукой — химией, геологией, физикой. В 25 лет его приняли в Парижскую академию наук.
Состояние позволяло Лавуазье покупать самые точные приборы и весы, без которых опыты были бы невозможны. Чтобы и дальше оплачивать исследования, он вошел в Генеральный откуп — частную компанию, которая собирала налоги для государства. Денег это приносило много, но позже сыграло роковую роль.
Большим подспорьем была и жена, Мари-Анна Польз: она выучила английский, чтобы переводить труды зарубежных химиков, делала точные зарисовки приборов и вела записи опытов.
Занимался Лавуазье и государственными делами — улучшал производство пороха и участвовал в подготовке метрической системы мер.
Жизнь ученого оборвалась трагически. В годы Французской революции бывших откупщиков объявили врагами народа, и 8 мая 1794 года 50-летнего Лавуазье казнили. По легенде, математик Лагранж сказал тогда: «Хватило мгновения, чтобы отрубить эту голову, но и ста лет не хватит, чтобы создать такую же».
Представления о природе воды до исследований Лавуазье
Чтобы понять важность открытия Лавуазье, нужно вспомнить, во что верили раньше.
Со времен Древней Греции мир объясняли через четыре стихии: землю, воду, воздух и огонь. Вода считалась одной из основ мироздания — простой, чистой и неделимой. Эта идея продержалась больше двух тысяч лет.
К XVIII веку химия уже умела многое, но воду по-прежнему относили к элементам, то есть к веществам, которые нельзя разложить на более простые. Усложняла дело и господствовавшая тогда теория флогистона, особого «огненного начала», которым объясняли горение. Лавуазье предстояло сломать сразу несколько устоявшихся догм.
Эксперименты по синтезу и разложению воды (1783−1785)
Толчком послужили опыты англичанина Генри Кавендиша. Тот заметил, что при сжигании «горючего воздуха», как тогда называли водород, образуется вода. О его результатах Лавуазье узнал летом 1783 года и сразу истолковал их по-своему.
В июне 1783 года вместе с математиком Пьером-Симоном Лапласом он поставил решающий опыт, причем на глазах у других ученых. В сосуде над ртутью подожгли струи двух газов, водорода и кислорода, и на стенках собралась чистая вода. Так воду удалось получить из газов, то есть синтезировать.
Затем Лавуазье пошел обратным путем. Он пропускал водяной пар через раскаленный ствол ружья, и горячее железо отбирало у воды кислород, а водород выходил наружу. В большом опыте 1785 года таким способом из воды получили заметный объем чистого водорода. Вода разлагалась на составные части — и это подтверждало вывод с другой стороны.
Доказательство сложного состава воды
Сила Лавуазье была не только в опытах, но и в точных весах. Он тщательно взвешивал газы до реакции и после нее. Массы сходились: сколько брали водорода и кислорода, столько и получали воды. Случайностью это быть не могло.
В ноябре 1783 года Лавуазье доложил Парижской академии наук: вода — не элемент, а соединение водорода и кислорода. Заодно он дал газам понятные имена. Водород он назвал «рождающим воду», а кислород, который к тому времени уже открыли, — «рождающим кислоты».
Точную же формулу H₂O, где на один атом кислорода приходятся два атома водорода, вывели уже позже, в XIX веке. Но именно Лавуазье первым доказал, что вода сложна по составу.
Вклад Лавуазье в развитие химической науки
Открытие состава воды было лишь частью большой работы. Лавуазье, по сути, перестроил всю химию.
Он опроверг теорию флогистона. На опытах с ртутью ученый показал, что при горении и дыхании вещества соединяются с кислородом, а не теряют загадочное «огненное начало». Он же четко сформулировал закон сохранения массы: в химической реакции вещество не исчезает и не появляется из ничего, а лишь переходит из одной формы в другую.
Вместе с коллегами Лавуазье навел порядок и в названиях веществ, создав понятную химическую номенклатуру, которой пользуются до сих пор. В 1789 году он выпустил «Начальный учебник химии» — первую современную книгу по этой науке. В ней он привел список примерно из трех десятков простых веществ, и хотя кое-что там оказалось ошибкой, сама идея таблицы элементов прижилась.
За все это Лавуазье и называют отцом современной химии. Ранее Наука Mail рассказала, как врачи впервые ввели человеку нейроны, выращенные в лаборатории.
