Богатство недр воздушного океана


КАК БЫЛ РАСКРЫТ СОСТАВ ВОЗДУХА

Когда Михаил Васильевич Ломоносов в 1756 году закончил свои знаменитые опыты о природе огня, процессах горения и обжига металлов, ученые того времени не только не имели представления о сложном составе воздуха, но даже и не предполагали, что воздух в какой-либо степени участвует в этих процессах.

Считали, что воздух — это элемент, однородное вещество, которое нельзя химически разложить ни при каких условиях.

Тысячелетия бессознательно применяли люди воздух при сжигании топлива для обогрева своих жилищ, для приготовления пищи, для выплавки металлов от их руд, для обжига керамических изделий, будучи в полном неведении о сущности горения, ничего не зная об участии воздуха в горении и окислении веществ, в дыхании животных и человека. Воздух для ученых, как и для всех людей того времени, был «вещью в себе».

Первым ученым, приподнявшим завесу тайны, которая прочно скрывала химическую сущность горения и физическую сущность тепла — роль воздуха в процессах окисления, и тем самым начавшим научный процесс познания и превращения воздуха из «вещи в себе» в «вещь для нас», был гениальный русский естествоиспытатель Ломоносов.

Некоторые европейские ученые еще в XVIІ столетии отмечали, что горение угля и других горючих веществ, а также дыхание человека и животных может иметь место лишь там, где есть воздух, а там, где его нет, там гаснет пламя, прекращается течение жизни. Но никаких определенных выводов из этих фактов сделано не было.

Леонардо да Винчи — знаменитый итальянский ученый и художник — в конце XV столетия даже высказал мысль о сложном составе воздуха, но все это были лишь гениальные догадки отдельных мыслителей без всяких доказательств, без определенных теоретических взглядов и выводов.

Такое положение привело к тому, что ученые того времени рассматривали, как элемент, не только воздух, но и огонь. В науке создались и безраздельно господствовали две теории горения. Согласно одной из них в состав всех горючих тел входило особое вещество — флогистон. Когда вещество горит, флогистон покидает сгоревшее тело. Вес сгоревшего тела, когда из него улетучивается флогистон, не только не уменьшается, но даже увеличивается, так как флогистон имеет будто бы отрицательный вес. Эту теорию разработал и выдвинул немецкий естествоиспытатель Шталь.

Согласно второй теории считалось, что при горении происходит соединение горящего материала с некоей огненной материей. Эта огненная материя якобы обладает особым свойством: как и флогистон, проходить через стенки сосудов. При горении происходит соединение горящего тела с огненной материей, от чего вес сгоревшего тела становится больше, чем вес-тела до его сжигания. Эту теорию разработал и защищал знаменитый английский химик Роберт Бойль. Как видно, в обеих теориях воздуху не отводилось места в процессах горения и обжига металлов. И хотя никто из ученых никогда и нигде не видел ни флогистона, ни огненной материи, хотя наличие на земле вещества, имевшего отрицательный вес, было по меньшей мере удивительным, никто из европейских ученых не сомневался в истинности этих теорий, освященных авторитетом крупнейших химиков Европы.

Нужно было обладать великим мужеством человека и убежденностью ученого-мыслителя, чтобы в то время найти смелость восстать против таких общепризнанных авторитетов в науке, какими были Бойль и Шталь, поднять голос против установившихся в науке традиций, против устаревших, отживших свой век неверных теорий горения и выдвинуть новую, наиболее передовую теорию горения.

Таким передовым ученым-мыслителем явился Ломоносов. Он не боялся поднять голос передовой науки против этих авторитетов и их обветшалых теорий, противоречащих опыту, практике. Ученый выступил  с новой, передовой теорией физической сущности тепла и химической сущности горения, теорией, которая прокладывала новые пути в науке, опрокидывала старые, отжившие гипотезы и представления.

Еще в 1744 году Ломоносов представил на суд академиков свою диссертацию «Размышления о причине теплоты и холода», где отрицал существование «огненной материи» (теплорода), отрицал существование мифического флогистона и выдвигал основу современной механической теории тепла. В диссертации он высказывает мысль, что при прокаливании металлов прибыль в весе происходит от соединения металла с частичками воздуха. Диссертация отличалась исключительно острой критикой старых теорий и ученых, поддерживавших эти теории. Критика была столь остра и беспощадна, что члены конференции, слушавшие диссертацию, вернули ее обратно автору для смягчения выражений, направленных против Бойля.

Но это была теория, идея. Нужно было эту теорию подкрепить опытом. Только опыт, практика, по мнению Ломоносова, была высшим судьей физической или химической теории, только опыт мог окончательно разрешить спор между ним и Бойлем, между ним и приверженцами теории Шталя. Но для проведения и постановки опытов нужна была химическая лаборатория.

12 октября 1748 года — знаменательная дата в истории науки в России. Это дата окончания постройки первой химической лаборатории нашей родины. В ней Ломоносов и провел свои опыты, доказавшие участие воздуха в процессах горения и обжига металлов.

Ломоносов решил повторить опыты Бойля по окислению металлов, вскрыть их ошибочность. Свои опыты Бойль проводил следующим образом. Он помещал в стеклянную реторту металлический свинец, после чего запаивал реторту и взвешивал ее. Реторта со свинцом нагревалась до тех пор, пока свинец не переходил в окалину. После этого исследователь снимал реторту с огня, открывал ее (при этом Бойль сам замечал, что окружающий воздух входил со свистом в открытую реторту, однако он не обращал на это внимания) и вновь взвешивал. Получался привес, который ученый объяснял тем, что при нагревании реторты на огне «огненная материя» проходит через стенки реторты и соединяется с металлом, образуя более тяжелую окалину.

Ломоносов сразу понял, в чем ошибка Бойля. Его противник неверно проводил взвешивание. Нужно было в обоих случаях, до и после опыта, взвешивать запаянную реторту, только в этом случае изменение веса реторты с содержавшейся в ней окалиной можно было приписать веществу, вошедшему в реторту через ее стенки. И он именно так и проделал опыт, повторив его для верности много и много раз. Убедившись в своей правоте, он писал: «Делал опыты в заплавленных накрепко стеклянных , сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».

Исходя из верных теоретических предпосылок передовой ученый нашел источник ошибок опытов Бойля. Последний вскрывал перед взвешиванием реторту, тем самым впускал в нее воздух взамен того, который вступил в химическое взаимодействие с металлом. Вес этого воздуха Бойль и принимал за привес от проникновения в реторту некоей несуществующей «огненной материи». Одновременно эти опыты Ломоносова нанесли смертельный удар и теории флогистона, ибо никакой прибыли в весе окисленного металла от улетучивания якобы флогистона из реторты обнаружено не было.

Итак, на основании точного веса и меры было установлено, что не таинственная и непонятная «огненная материя» и не менее таинственный неведомый флогистон принимают участие в процессах горения, а окружающий нас воздух. Таков был вывод передовой науки. Это был крупнейший шаг вперед в изучении атмосферы, шаг, приблизивший людей к ее познанию, раскрытию ее тайн. Шаг первый, но решающий.

Ломоносов не был одинок в своих исканиях. Свои выводы и опыты он публиковал для сведения ученых всего мира и нашел последователей и продолжателей своего дела.

Сейчас стало известно, что еще за десять веков до Ломоносова китайский алхимик Мао Хоа писал о сложном составе воздуха, о роли его в процессах горения. Он описал и даже выделил кислород. Но эти исследования китайского ученого не вышли за пределы Китая, о них не знали европейские ученые, и они, к сожалению, не оказали влияния на ход развития современной науки, оставаясь лишь памятником необычайной даровитости китайского народа.

Совершенно иная участь постигла наследие Ломоносова. Мысль русского ученого, как-сейчас прочно установлено наукой, нашла живой отклик, нашла соответствующую почву и была продолжена трудами других ученых и в первую очередь трудами великого французского химика Лавуазье.