4.2.2 Открытие водорода («горючего воздуха»)
После работ Дж. Блэка многие химики в лабораториях Англии, Швеции, Франции, Германии занялись изучением газов. Больших успехов в этом достиг английский физик и химик Генри Кавендиш (1731-1810 г.г.). В первой его работе по химии газов (1766 г.) описаны свойства и получение водорода. Водород или «горючий воздух» был известен и раньше ученым: Р. Бойлю, Н. Лемери́, М. В. Ломоносову, но выделить этот газ и изучить его свойства никто до Г. Кавендиша не пытался.
В трактате «Три работы, содержащие опыты с искусственными видами воздуха» (1766 г.) он показал, что существуют газы, отличные от обычного воздуха. Г. Кавендиш получал водород действием разбавленных кислот на металлы. При действии различных кислот (соляной, серной) на различные металлы (цинк, железо) подучается один и тот же газ (водород). Это окончательно убедило Г. Кавендиша, что все металлы содержат «флогистон». Причем «флогистон» выделяется при окислении металлов. Он принимал водород за чистый «флогистон», поскольку тот горит, не оставляя остатка, и оксиды металлов, обрабатываемые этим газом, восстанавливаются в соответствующие металлы. Г. Кавендиш считал, что водород не вытесняется металлом из кислоты, а выделяется в результате разложения «сложного» металла. Эту реакцию он представлял так:
По мнению ученого «горючий воздух» «изгоняется» кислотами из металлов, подобно тому, как выделяется «связанный воздух» при действии кислоты на известняк или магнезию. Г. Кавендиш описал свойства водорода. Газ не растворяется в воде, образует с воздухом взрывоопасную смесь, плотность его в 11 раз меньше, чем у воздуха (по современным данным плотность его меньше в 14,4 раза, чем у воздуха).
4.2.3 Открытие кислорода («огненного воздуха»)
С кислородом химики сталкивались давно, но установить природу газа им не удавалось. Первым кислород получил голландский алхимик и технолог Корнелиус - Якобсон Дреббел (1572-1663 г.г.) путем нагревания нитрата калия:
В 1772 г. Карл - Вильгельм Шéеле (1742-1768 г.г.) выделил кислород, используя реакцию взаимодействия оксида марганца (IV) c серной кислотой:
2 MnO2 + 2 H2SO4 → 2 MnSO4 + 2 H2O + O2↑.
Полученный газ К. Шéеле назвал «огненным воздухом».
В 1774 г. Джозеф Пристли (1733-1804 г.г.) обнаружил выделение неизвестного газа при нагревании оксида ртути (HgO) и оксида свинца (Pb3O4). Он изучил его свойства и обнаружил, что газ поддерживает горение. Реакция разложения оксида ртути протекала по уравнению:
Почти одновременно с Дж. Пристли в этой области работал и Карл Шéеле. Он несколько ранее (в 1770-1773 г.г.) получил кислород и описал его свойства, поскольку почти ничего не знал о работах Дж. Пристли. Дж. Пристли, открывший кислород, не имел ясного представления о его природе и присвоил ему название «дефлогистированный воздух», то есть лишенный флогистона. Термин «огненный воздух» принадлежит К. Шéеле. Приоритет в открытии газа закреплен за двумя учеными: К. Шéеле и Дж. Пристли.
К. Шéеле получал кислород нагреванием селитры или нитрата магния, а также перегонкой смеси селитры и серной кислоты. Он обнаружил, что этот газ поддерживает дыхание и горение. К. Шéеле писал: «Этот газ состоит из кислой тонкой материи, соединенной с флогистоном; все кислоты берут свое начало от «огненного воздуха».
В 1774 г. А. Лавуазье, проводя опыты с нагреванием оксида ртути, и горением фосфора, пришел к выводу, что в воздухе находится газ, поддерживающий горение. Он дал ему название «оксиген». Последнее определение постоянно трансформировалось в России в слово «кислород».