Французский химик получивший мировую известность как «отец современной химии», Антуан Лоран Лавуазье всю свою жизнь посвятил науке. Он определил многие газы и дал им название. Лавуазье принадлежит заслуга в определении роли кислорода в процессе горения.
Он составил первый список известных элементов и оказал большую помощь в реформировании названий химических веществ. Ученый обнаружил, что материя может изменить свою форму, но ее масса неизменна. При этом Лавуазье полностью изменил практическую химию и помог разработать метрическую систему для единообразности веса и меры по всей Франции.
Ранний период жизни
Будущий химик Антуан Лавуазье родился в состоятельной семье 26 августа 1743 г. в Париже. Когда ему исполнилось пять лет скоропостижно скончалась его мать, оставив ему большое наследство. Отец был одним из самых успешных адвокатов Парижа и мечтал, что его единственный сын продолжит династию. В 11 лет Антуан поступил в колледж Мазарини. Окончив полный курс юрфака, Лавуазье в 1764 г. получил степень лиценциата прав.
После формального образования в области права и литературы он начал специализироваться в естественных науках. Юноша был особенно вдохновлен аббатом Николасом Луи де Ла Кайлем, математиком и астрономом, который поощрял интерес молодого Лавуазье к метеорологии (изучению погоды).
Ботанику молодой человек изучал у профессора Бернара де Жюссье. А углубленный курс химии прошел у Руэля. Чтобы глубже изучить минералогию и геологию он некоторое время работал у Геттара. Лавуазье, способный и талантливый студент, помог ему составить первую геологическую карту страны.
После окончания университета, Антуан в 1765 г. был избран во французскую Королевскую академию наук в качестве «помощника химика». Ему было всего 25 лет. Будучи увлеченным человеком, он помогал готовить доклады по широкому кругу вопросов, в том числе: водоснабжение Парижа, гипнотизм Монгольфья на воздушный шар, производство пороха, коррозия железа и даже дыхание насекомых.
Антуана Лавуазье считают основателем современной химии
Одна из его работ — «Об освещении улиц». Здесь особенно проявилась настойчивость молодого ученого. Для увеличения чувствительности зрения к незначительным изменениям света, он провел более сорока дней в темной комнате.
В 1771 г. Антуан женился на Мари-Анне Пьеррет Полз, 14-летней дочери одного из членов частной компании по сбору налогов. Их брак оказался очень счастливым. Жена помогала ему во всем. Она вела журналы, делала переводы, чертила… После казни супруга, через несколько лет она вышла замуж за физика Румфорда.
Флогистон
До Лавуазье у многих химиков было совершенно иное понимание того, как происходят химические реакции. Ученые, в том числе немецкий химик Георг Шталь (1660–1734), полагали, что все вещества были сделаны из воды или различных сортов земли, одним из которых был горючий материал, называемый флогистоном.
Вещества горели не потому, что они что-то поглощали из воздуха, а потому, что они потеряли флогистон. Согласно теории, пламя переставало гореть, когда воздух наполнялся флогистоном, а не тогда, когда запас кислорода (существование которого было неизвестно) закончился.
Горение
В 1772 г. ученый начал свои исследования горения. Во время своих экспериментов он сжигал фосфор и серу в воздухе и обнаружил, что соединения, образующиеся в результате этого сгорания — тогда называемые «кальциями», теперь называемые оксидами, — фактически весили больше, чем первоначальные количества этих элементов.
Лавуазье убедился, что причиной сгорания является обычный воздух, а не флогистон. Он не знал о действии других элементов, из которых состоит воздух и много лет посвятил изучению этих экспериментов. В этом ему помогала жена, которая переводила различные опубликованные работы с оригинального английского.
В 1775 г. правительство всерьез занялось производством пороха. Лавуазье был назначен одним из управляющих этой отрасли. Благодаря его неукротимой энергии производство пороха за 11 лет увеличилось вдвое. Ученым было организовано несколько экспедиции для обнаружения залежей селитры. Он вел научные исследования по очистке и анализу селитры. Эти методы широко используются и в наше время.
Природа кислорода
Шотландский химик Джозеф Блэк (1728–99) открыл диоксид углерода в 1757 г.; Английский химик Генри Кавендиш идентифицировал водород в 1766 г. В 1772 г. шотландский ученый Даниэль Резерфорд (1749–1819) и английский теолог и ученый Джозеф Пристли обнаружили, что воздух содержит азот и кислород (не называя их таковыми).
К 1778 г. ученый Лавуазье понял, что во время горения использовалась часть воздуха, а не сам воздух, который соединялся с металлами и неметаллами. Лоран назвал эту часть «чрезвычайно дышащим воздухом». Он считал, что он также является источником кислотности в веществах, поэтому он назвал это кислородом, в переводе с греческого «кислотообразователь».
Чтобы доказать свою теорию, Лавуазье провел эксперимент. Сначала он нагрел ртуть над угольной печью. Образовался оксид ртути. Лавуазье заметил, что около одной пятой воздуха было израсходовано и что оставшийся газ, который он назвал «азот» (по-гречески «без жизни»), не позволял гореть.
Затем он нагрел оксид ртути и получил точно такой же объем газа, который исчез ранее. Этот газ, кислород, вызвал блестящее горение пламени. При смешивании двух типов газа — газа, оставленного в первом эксперименте, и газа, полученного во втором эксперименте, была получена смесь, подобная воздуху.
Дыхание
Из эксперимента, проведенного зимой 1782–83 гг., ученый смог доказать, что дыхание — процесс, аналогичный горению. Поднятый кровью в легкие кислород сжигал углерод в переваренной пище с образованием углекислого газа, отходящего газа, который мы выдыхаем. Тепло, выделяемое во время этой химической реакции, является источником тепла тела. Таким образом, дыхание — это медленная форма сгорания.
Водород
Опираясь на более ранние работы Пристли и Кавендиша, Лавуазье продемонстрировал, что вода может быть получена путем сжигания так называемого «горючего воздуха» и кислорода вместе в закрытом сосуде. Этот легковоспламеняющийся воздух он назвал «водород», в переводе с греческого «вода бывшая»
Перечисление элементов
Лавуазье вместе с коллегами-учеными Гийоном де Морво, Бертолье и А. де Фуркуа в 1787 г. предложил Академии новый список химических элементов. «Классические» элементы — земля, воздух, огонь и вода — отбрасываются и заменяются новым списком из 55 элементов. Эти вещества нельзя было разложить на более простые вещества химическими процессами, которые были известны.
Вместе с современными элементами: кислород, водород, азот, углерод, сера и фосфор, в этом списке также присутствуют свет, калорийность (вопрос тепла), 17 металлов, пять земельных (в основном оксиды некоторых, но еще неизвестных, металлов; три щелочи (калий, сода и аммиак), и ряд кислот.
Последние дни
Французская революция, которая началась в 1789 г., была опасна для любого француза аристократического происхождения. Лавуазье был арестован и обвинен в продаже разбавленного табака. Но его настоящим «преступлением» было то, что он являлся членом частной компании по сбору налогов Ferme Gnrale.
Компания получала прибыль от сбора налогов и в то время была крайне непопулярна во Франции. Несмотря на свои научные достижения, Лавуазье предстал перед судом как «враг народа». Основным противником Лавуазье был Жан-Поль Марат (1743–93). Лавуазье однажды отклонил изобретение Марата, и теперь Марат воспользовался возможностью отомстить.
Он обвинил Лавуазье в поддержке компании, которая несправедливо брала деньги у бедных во Франции. Судья согласился с ним, заявив, что революционная Франция «не нуждается в ученых». Лавуазье был признан виновным и казнен на гильотине 8 мая 1794 г. Менее чем через два года после казни он был оправдан новым правительством Франции.
Некоторые факты
Работа и открытия Лавуазье привела к резкому увеличению производства пороха во Франции. Это было основным фактором военного успеха его страны во время наполеоновских войн. Лавуазье часто пытался взять на себя ответственность за выводы, сделанные другими учеными, без должного подтверждения — например, открытие Джозефа Пристли о том, что воздух состоит из смеси двух газов.
Лавуазье открыл, что алмаз — это кристаллическая форма углерода. Имя А. Лавуазье внесено в список самых выдающихся ученых Франции. Знаменитый математик и астроном Ж. Лагранж, современник Лавуазье сказал: «Одно мгновение потребовалось им, чтобы срубить эту голову, но, возможно, и за столетие Франция не сможет произвести такой».
