17. Відкриття нових газів: вуглекислий газ та азот, водень та кисень

Відкриття вуглекислого газу

Джозефа Прістлі відкрив:. Прістлі вперше одержав хлористий водень, аміак, фтористий кремній, сірчистий газ. По сусідству з домом Джозефа Прістлі знаходилася пивоварня, куди він іноді заходив. Тут він з цікавістю спостерігав, як в чанах бродить пиво, виділяючи на поверхню дрібні бульбашки газу. Господарі закладу були абсолютно байдужі до питань Прістлі про існування газових бульбашок, а відповідь одного з сучасників, хіміка Джозефа Блека, що це - "фіксоване повітря", теж не задовольнило його допитливості. Прістлі підібрав деякий скляний хімічний посуд і почав уловлювати і вивчати зібрані газові бульбашки. Так в 1771 р. був повторно відкритий вуглекислий газ. Вуглекислий газ був першим між усіма іншими газами, який був протиставленим повітрю під назвою "дикого газу" алхіміком XVI ст. Вант Гельмонтом.Відкриттям СО2 було покладено початок новій галузі хімії – пневматохімії (хімії газів).Блек встановив, що вапняний мінерал мармур (CaCO3) при нагріванні розкладається з виділенням газу і утворює негашене вапно (CaO).Виділений газ можна було знову з'єднати з оксидом кальцію і знову отримати карбонат кальцію. Цей газ був ідентичний до відкритого Ван Гельмонтом "дикого газу", але Блек дав йому нову назву – "зв'язане повітря" – так як його можна було зв'язати і знову отримати тверду субстанцію, а також він мав здатність притягуватися вапняною водою (Ca(OH)2) і викликати її помутніння.Кілька років потому Кавендіш виявив ще два характерні фізичні властивості вуглекислого газу – його високу густину і значну розчинність у воді.

Історія відкриття азоту

Вперше азот був більш-менш грунтовно вивчений Резерфордом. Виконуючи завдання свого вчителя Блека Резерфорд досліджував, яку зміну зазнає повітря, після того як в ньому жила і загинула жива істота. Відповідь на це питання свідчла: «фіксуєма порція поглинена розчином їдкого калі, частинащо залишається, хоча і не викликає осаду з розчином гашеного вапна (на відміну від вуглекислого газу), гасить полум'я і губить життя ».Така перша характеристика азоту, що складається виключно з негативних ознак: азот протиставляється вуглекислого газу, подібному з ним по негативним ознаками (обидва газу не підтримують горіння і дихання), на підставі ще одного, знову-таки негативного ознаки: він не мутить, на відміну від вуглекислого газу, вапняну воду.

Майже одночасно азот був ізольований і вивчений двома іншими видатними флогістіками - Кавендишем і Шеєле: Кавендіш встановив присутність азоту в селітрі Незабаром французький хімік А. Л. Лавуазьє прийшов до висновку, що «задушливий» газ входить до складу атмосферного повітря, і запропонував для нього назву «azote» (від грец. неживий) в англосаксонських країнах віддали перевагу для азоту назу Nitrogen - «що породжує селітру», німці ж дали азоту назвe Stickstoff - «задушлива матерія».

Історія відкриття водню. Ще середньовічний учений Парацельс помітив, що при дії кислот на залізо виділяються пухирці якогось «повітря». Але що це таке, він пояснити не міг. Тепер відомо, що це був водень. Кавендіш і Прістлі, що заново відкрили водень, першими вивчили його властивості. Вони виявили, що це надзвичайно легкий газ - він в 14 разів легший від повітря. Якщо надути ним гумову кульку, вона злетить угору. При горінні водню утворюється вода - сполука водню й кисню. Це довів наприкінці 18 Лавуазьє. Звідси й назва газу - «той, що народжує воду». Бойль уперше одержав водень, розчиняючи залізні голки в сульфатній кислоті; однак його хімічну природу він усвідомити не зумів. Пізніше Кавендіш довів у своїй роботі з експериментального дослідження повітря, що в ньому є газ, що різко відрізняється від повітря, і повідомляє про відкриття водню й вуглекислого газу. Діючи соляною кислотою на цинк і залізо, він виявив невідомий безбарвний газ, що не має запаху й смаку. Виявилося, що газ горить, вибухаючи, тому він був названий “горючим повітрям”. В 1784 Кавендіш, пропускаючи через суміш горючого повітря й кисню електричну іскру, виявив, що в посудині з'явилася вода. Після ряду точних дослідів, він переконався, що продуктом горіння була тільки вода, що не мала запаху або смаку й при випарюванні не залишала залишку. Таким чином, Кавендіш визначив хімічний склад води. Ось яка історія відбулася із французьким хіміком Розьє. Якось він вирішив перевірити, що буде, якщо вдихнути водень; до нього ніхто такого експерименту не проводив. Не помітивши ніякого ефекту, учений вирішив переконатися, чи проникнув водень у легені. Він ще раз добре вдихнув цей газ, а потім видихнув його на вогонь свічки, очікуючи побачити спалах полум'я. Однак водень у легенях сміливого експериментатора був змішаний з повітрям і відбувся сильний вибух.Залишився живим

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ КИСНЮ

Кисень-одна з найважливіших речовин для життя на нашій планеті.У 1774 Прістлі проводив досліди з газами, збираючи їх над ртуттю. Він помітив, що при нагріванні на повітрі ртурі утворюється цегляно-червона «окалина» (HgO). Прістлі помістив окалину в пробірку та нагрівав її. Окалина при цьому знову перетворювалася на ртуть, у верхній частині пробірки зявлялися блискучі кульки металу. При розкладенні окалини виділявся газ із незвичайними властивостями. Речовини в цьому газі горіли швидше та яскравіше, ніж на повітрі. Тліюча скіпка в цьому газі спалахувала яскравим полум’ям.

Прістлі намагався пояснити це явище, використовуючи теорію Флогістону. У відкритому ним газі горіння відбувалося краще, ніж на повітрі і він вирішив, що цей газ зовсім немає флогістону. Прістлі назвав відкритий ним газ « дефлогістоване повітря». Через декілька років його перейменували в кисень.

У 1665 Гук писав, що повітря складається з газу, що міститься в селітрі, а також з неактивного газу, що складає велику частину повітря. Шеєле протягом 3 р. розкладав нагріванням селітри (KNO 3, NaNO 3) і інші речовини й одержував "вогненне повітря", що підтримує подих і горіння. У 1775 Лавуазьє прийшов до висновку, що звичайне повітря складається з двох газів - газу, необхідного для подиху і підтримуючого горіння, і газу "протилежного характеру" - азоту. Лавуазьє назвав підтримуючий горіння газ oxygene - "утворюючий кислоти", тому що він тоді вважав, що всі кислоти містять кисень.

Відкрили кисень в 1773 Шеєле і незалежно від нього-Прістлі. Лавуазьє дав елементу назву і до 1777 року створив кисневу теорію дихання, горіння і окиснення. У вільному вигляді відомий, як молекулярний кисень (O2) та озон (O3).

VIII ст. — китайський учений Мао — встановив наявність у повітрі газу, який підтримує дихання і горіння. Однак європейці кисень відкрили майже через 1000 років .

Важливим етапом, що сприяв відкриттю кисню, були роботи французького хіміка П'єра Байєна, який опублікував роботи по окисленню ртуті і подальшого розкладання її оксиду.