4.2.4 Открытие азота («мефитического воздуха»)

Дж. Пристли, хотя и получил кислород, но не понял его роли в процессах окисления металлов. Как сторонник теории флогистона, он ошибался, принимая кислород за воздух, от которого оксид ртути (II) отнял флогистон, превратившись в металл.

Но при этом процессе не весь «воздух» лишался флогистона, часть его оставалась в соединении. Эта часть «флогистированного воздуха» (азот) прочно удерживающая флогистон, также была известна Дж. Пристли. В 1772 г. он провел серию опытов, которые завершились открытием азота. Кислород – по Дж. Пристли – это дефлогистированный, то есть обыкновенный воздух минус флогистон, а азот – флогистированный воздух, то есть обыкновенный воздух плюс флогистон.

В 1772 г. Г. Кавендиш провел следующий опыт. Он пропустил обычный воздух над раскаленным углем и поглотил с помощью раствора щелочи углекислый газ. В остатке он получил «вид воздуха», который был несколько легче обычного и не поддерживал горения. Он назвал его «мефитическим» (или испорченным, вредным воздухом). Азот был получен также Дж. Пристли. Он назвал его «флогистированным» воздухом.

В 1778 г. Г. Кавендиш опубликовал последнюю работу по химии газов, в которой рассмотрел природу азота. При пропускании электрического разряда (в эвдиометре) через смесь воздуха и кислорода образовался оксид азота (IV), и он поглощался раствором щелочи. После поглощения избытка кислорода в опыте от взятого воздуха осталась 1/120 часть от всего первоначального объема.

Только через 110 лет Д. Рэлей и В. Рамзай обнаружили в этой части инертные газы.

Таким образом, благодаря работам Дж. Блэка, К. Шéеле, Дж. Пристли и Г. Кавендиша к концу XVIII века в химии прочно установилось положение: без учета массы газа нельзя составить баланс химической реакции. За 20 последующих лет удалось выделить около двадцати различных газов, изучить их свойства, установить качественный и количественный состав атмосферного воздуха.

4.2.5 Открытие других газообразных веществ

Химия газов существенно пополнилась после исследований английского ученого Джозефа Пристли (1733-1804 г.г.). Ученый, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, получил в 1772 г. «селитряный воздух» (NO), а затем обнаружил, что на воздухе этот газ меняет цвет, становится бурым, превращаясь в оксид азота (IV) или NO₂. При термическом разложении дымящей азотной кислоты он получил смесь газов: оксида азота (IV) и кислорода O₂.

Действуя оксидом азота на нитриты, он в 1774 г. получил газ, в котором свеча горела очень ярким пламенем. Ученый назвал этот газ «дефлогистированным селитряным газом». В 1800 г. Гемфри Дэви показал, что это был оксид азота (I) или N₂O.

В 1772 г. Дж. Пристли заменил в пневматической ванне воду на ртуть, что позволило ему впервые получить газы, растворимые в воде: «солянокислый воздух» (HCl), «летучий щелочной воздух» (NH₃). Аммиак был получен по уравнению:

2 NH₄Cl + CaO → 2 NH₃↑ + CaCl₂ + H₂↑.

Оксиды азота Дж. Пристли получал при действии уксусной кислоты на нитрит калия:

2 CH₃COOH + 2 KNO₂ → 2 СН₃СООК + 2 HNO₂;

2 НNO₂ → H₂O + NO↑ + NO₂↑.

Действуя оксидом азота (IV) на железные опилки, Дж. Пристли в 1774 г. выделил бесцветный газ, в котором свеча горела ярким пламенем. Он назвал этот газ «дефлогистированным селитряным газом». В 1800 г. Гемфри Дэви показал, что это был оксид азота (I), то есть N₂O.

В 1775 г. Дж. Пристли получил оксид серы SO₂ или оксид серы (IV), а в 1796 г. – угарный газ СО или оксид углерода (II), который он вначале принял за чистый флогистон.

В 1783 г. в статье «О новом эвдиометре» Г. Кавендиш привел данные по составу атмосферного воздуха. Он исследовал атмосферный воздух в различных районах Англии. На основании опытов и вычислений он нашел, что воздух по объему содержит 20,83 % «горючего воздуха» (то есть кислорода) и 79,17 % «флогистированного воздуха» (азота).

После работ Дж. Блэка, К. Шéеле, Дж. Пристли и Г. Кавендиша выяснилось, что газы разнообразны по природе. Их выделение или поглощение при химических реакциях послужило основой для объяснения многих превращений веществ. К концу XVIII в. прочно утвердилось положение, что без учета массы газа нельзя составить баланс любой химической реакции. За двадцать лет удалось выделить около двух десятков газов, изучить их физико-химические свойства, установить качественный и количественный состав атмосферного воздуха.