5. Закон збереження маси Лавуазьє

До кінця XVIII ст. у хімії був накопичений великий обсяг експериментальних даних, які необхідно було систематизувати в рамках єдиної теорії. Творцем такої теорії став французький хімік Антуан-Лоран Лавуазьє.

Із самого початку своєї діяльності на терені хімії Лавуазьє зрозумів важливість точного вимірювання ваги речовин, що беруть участь у хімічних процесах. Застосування точних вимірювань при вивченні хімічних реакцій дозволило йому довести неспроможність старих теорій, що заважали розвитку хімії.

Питання про природу процесу горіння цікавило всіх хіміків XVIII ст., і Лавуазьє також не міг не зацікавитися ним. Його численні досліди з нагрівання різних речовин у закритих посудинах дозволили встановити, що незалежно від характеру хімічних процесів і їх продуктів загальна вага всіх речовин, які беруть участь у реакції, залишається без змін.

Це дозволило йому висунути нову теорію утворення металів із руд. Згідно з цією теорією в руді метал сполучений з газом. Коли руду нагрівають на деревному вугіллі, вугілля абсорбує газ з руди, і при цьому утворюються вуглекислий газ і метал.

Таким чином, на відміну від Шталя, який вважав, що плавлення металу передбачає перехід флогістону з деревного вугілля у руду, Лавуазьє уявляв собі цей процес як перехід газу з руди у вугілля. Ідея Лавуазьє дозволяла пояснити причини зміни ваги речовин у результаті горіння.

Обдумуючи результати проведених ним дослідів, Лавуазьє визначив, що якщо враховувати всі речовини, що беруть участь у хімічній реакції, і всі продукти реакції, то змін у вазі ніколи не буде. Іншими словами, Лавуазьє дійшов висновку, що маса ніколи не створюється і не знищується, а лише переходить від однієї речовини до іншої. Цей висновок, відомий сьогодні як закон збереження маси, став основою для розвитку хімії XIX століття.

Проте сам Лавуазьє був незадоволений отриманими результатами, оскільки не розумів, чому при поєднанні повітря з металом утворювалася окалина, а при поєднанні з деревом - гази, і чому при цих взаємодіях бере участь не все повітря, а тільки приблизно п'ята його частина?

У результаті численних дослідів і експериментів Лавуазьє дійшов висновку, що повітря є не простою речовиною, а сумішшю двох газів. Одну п'яту частину повітря, на думку Лавуазьє, становить «дефлогістоване повітря», яке з'єднується з предметами, що горять й іржавіють, переходить з руд у деревне вугілля і, крім цього, необхідне для життя. Лавуазьє назвав цей газ киснем, тобто таким, що породжує кислоти, оскільки помилково вважав, що кисень - компонент усіх кислот.

Інший газ, що становить чотири п'ятих повітря («флогістоване повітря»), був визнаний абсолютно самостійною речовиною. Цей газ не підтримував горіння, і його Лавуазьє назвав азотом - нежиттєвим.

Важливу роль у дослідженнях Лавуазьє зіграли результати дослідів англійського фізика Кавендіша, який довів, що гази, що утворюються при горінні, конденсуються у рідину, яка, як показали досліди, є водою. Важливість цього відкриття була величезною, оскільки з'ясувалося, що вода - не проста речовина, а продукт поєднання двох газів. Лавуазьє назвав газ, що виділяється при горінні, воднем («утворюючим воду») і визначив, що водень горить, з'єднуючись з киснем, і, отже, вода є поєднанням водню і кисню.

Нові теорії Лавуазьє привели до повної раціоналізації хімії. Було остаточно покінчено зі всіма таємничими елементами, що використовувалися для пояснення перетворення одних речовин на інші. З цього часу хіміки стали цікавитися тільки тими речовинами, які можна було зважити або виміряти будь-яким способом.