23. Пневматическая химия.

Недостатки теории флогистона наиболее ясно выявились в период развития т.н. пневматической химии. Крупнейшим представителем этого направления был Р.Бойль: он не только открыл газовый закон, носящий теперь его имя, но и сконструировал аппараты для собирания воздуха. Химики получили важнейшее средство для выделения, идентификации и изучения различных "воздухов". Важным шагом было изобретение английским химиком Стивеном Хейлзом (1677-1761) "пневматической ванны" в начале 18 в. - прибора для улавливания газов, выделяющихся при нагревании вещества, в сосуд с водой, опущенный вверх дном в ванну с водой. Позже Хейлз и Генри Кавендиш (1731-1810) установили существование неких газов ("воздухов"), отличающихся по своим свойствам от обычного воздуха. В 1766 Кавендиш систематически исследовал газ, образующийся при взаимодействии кислот с некоторыми металлами, позже названный водородом. Большой вклад в изучение газов внес шотландский химик Джозеф Блэк (1728-1799). Он занялся исследованием газов, выделяющихся при действии кислот на щелочи. Блэк установил, что минерал карбонат кальция при нагревании разлагается с выделением газа и образует известь (оксид кальция). Выделившийся газ (углекислый газ - Блэк назвал его "связанным воздухом") можно было вновь соединить с известью и получить карбонат кальция. Среди прочего, это открытие устанавливало неразрывность связей между твердыми и газообразными веществами.

3. Пневматическая химия

 

Ни ятрохимия, ни техническая химия не могли решить основные проблемы химии, как науки, а именно те, которые относились к установлению состава тел. И вот различными путями выходят на сцену исследователи, которые в XVII и XVIII в.в. своими открытиями способствовали созданию первых научных теорий химии.

Одно из важных направлений создали химики, работавшие с газами (химики-пневматики). Химическое изучение газов позволило открыть физические законы зависимости объёма газа от давления и температуры: влияние давления на объём газа было установлено независимо друг от друга Р. Бойлем в 1660 г. и Э. Мариоттом в 1677 г. гораздо позднее А. Вольта (1792) и Ж.Л. Гей-Люссак (1802) установили влияние температуры. Эти законы вместе с законом Ж.Л. Гей-Люссака об объёмных отношениях при соединении газов составляют основу пневматологии, или науки, имеющей целью изучение вещества в газообразном состоянии. В настоящее время пневматологию не рассматривают как отдельную ветвь естествознания. Потому что она вошла в две очень важные науки – физику и химию, но иное положение было в XVII и XVIII веках.

Инициатором пневматической химии был ванн Гельмонт, который не только ввел термин газ, но и положил основание пневматической химии своими наблюдениями над образованием непохожего на воздух «лесного газа» при действии кислот на известняк, при брожении молодого вина, при горении угля. Эти наблюдения, сделанные в первой половине XVII в., когда газы, выделявшиеся во время лабораторных работ, рассматривались как разновидность воздуха, имени большое значение.

До второй половины XVIII в. к изучению природы газов не проявлялось особого интереса. В последние десятилетия положение изменилось, и было открыто несколько новых газов.

Получение газов и изучение их свойств стало возможным в результате изобретения пневматической ванны, т.е. прибора для получения и собирания газов. Такая ванна была предложена С. Гейлсом (1667 - 1761), естествоиспытателем-любителем.

Из химиков-пневматиков, деятельность которых протекала в XVIII в., необходимо упомянуть Джозефа Блэка (1728 -1799), более подробно изучившего «лесной газ» и давшего ему название «связывающийся воздух». Пневматические исследования Дж. Блэка вскоре были значительно расширены другими химиками. Генри Кавендиш (1731 - 1810) впервые получил водород действием кислот на металлы и объяснил образование водорода разложением металла, т.е. принял водород в качестве флогистона. В книге «Эксперименты с воздухом» Г. Кавендиш описал и другие свои достижения в области экспериментальной химии: разработанные им способы определения плотности газов, в частности углекислого газа и водорода, выяснение состава атмосферного воздуха и воды. В своих исследованиях Г. Кавендиш применил новый метод, который значительно обогатил технику эксперимента, - действие электрического разряда на смеси газов, в частности, на смесь водорода и кислорода. При этом образовывалась вода. Таким образом, было сделано важнейшее в истории химии открытие – показано, что при соединении водорода и кислорода, содержащегося в воздухе, может образовываться вода, которую в то время многие учёные считали «элементом».

Даниель Резерфорд (1749 - 1819) выделил из воздуха азот, Джозеф Пристли (1733 - 1804) открыл кислород, Карл Вильгельм Шееле (1742 - 1786), который независимо от дж. Пристли открыл и изучил кислород, Антуан Лоран Лавуазье (1743 - 1794) изучил кислород и выяснил его истинную роль в процессах горения, обжига и дыхания, Дж. Ф. Фонтана (1730 - 1805) первым применил аппараты для измерения объема газов.

И все же, крупнейшим представителем пневматической химии следует считать Р. Бойля (1627 - 1691), не только потому, что им был открыт закон, носящий его имя, но и потому, что он ввел первые аппараты для собирания воздуха и, тем самым, дал в руки химиков важнейшее средство для выделения и изучения других газов.

В истории науки редко встречаются такие мыслители, как Роберт Бойль, в котором выдающиеся способности к аналитическому мышлению сочетались с даром наблюдательности и искусством экспериментатора. Его жизнь и научная деятельность заслуживают особого внимания.