Вогняне повітря (історія відкриття кисню)


Скачати 102.4 Kb.
НазваВогняне повітря (історія відкриття кисню)
Дата17.05.2013
Розмір102.4 Kb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Банк > Документи
Вогняне повітря (історія відкриття кисню)

Карл Шеєлє - аптекарський учень, сидів в лабораторії дні й ночі. Уважно вивчав старі хімічні книги, про які навіть досвідчені аптекарі казали, що розібратися в них дуже складно. А господар аптеки з побоюванням косився на цю метушню, задаючись питанням, чи не злетить він коли-небудь у повітря разом зі всім своїм закладом. Але трапилося абсолютно інше!

В другій половині XVIII століття в Швеції жив на рідкість старанний молодий аптекар Карл Вільгельм Шеєлє. Він працював спочатку учнем, потім лаборантом і завжди вражав своїх господарів незвичайною старанністю.

Виготовлення пігулок, мікстур і пластирів - ось в чому полягали його обов'язки. Але Шеєлє робив значно більше, чим від нього вимагали господарі. Покінчивши з приготуванням зілля і ліків, він влаштовувався де-небудь у вільному кутку або на підвіконні і починав товкти, випаровувати і досліджувати усілякі хімічні речовини. Він сидів в лабораторії дні і ночі. Копітко вивчав старі хімічні книги, про які навіть досвідчені аптекарі говорили, що розібратися в них дуже складно. І, якби його експерименти не кінчалися іноді несподіваними вибухами, господарі не могли б натішитися на свого лаборанта.

Його руки вічно були роз'їдені лугами і обпалені кислотами начорно. Він із задоволенням вдихав гострі запахи лабораторії, і навіть їдкий сірчаний дим або задушливі пари азотної кислоти не були йому осоружні. Одного разу Шеєлє приготував з'єднання, яке пахло гірким мигдалем. Він вдихнув пари цієї речовини, щоб точно встановити його дійсний запах. Потім спробував визначити його смак і відчув в роті незвичайну теплоту. Повторити такий досвід не ризикнула б тепер жодна людина, яка дорожить своїм життям: з'єднання, що пахне гірким мигдалем, ми зараз називаємо синильною кислотою, і воно відоме як сильна отрута. Добре, що Шеєлє проковтнув тільки нікчемну краплю його.

Шеєлє не знав про отруйні властивості відкритої ним кислоти. Але якби він і здогадувався про них, то, напевно, не утримався і все одно спробував би її на смак. Для аптекаря не було більшої радості, чим відкриття нової речовини, що не бачила до нього жодна людина в світі, або відкриття нових властивостей у речовин вже відомих. Він всіляко випробовував природу і кожного разу з хвилюванням чекав результатів. "Який щасливий дослідник, коли знаходить те, що шукав! Як радіє його серце!" - писав він одного разу своєму товаришу.

На долю Шеєлє припало багато такого щастя, і цим він був зобов'язаний, мабуть, тільки самому собі. У школах і в університеті він не навчався, помічників не мав. Вчився всьому сам і сам майстрував свої нехитрі прилади з аптекарських банок, скляних реторт і бичачих міхурів. Чотирнадцяти років його віддали в учні до аптекаря Бауха. І, коли дев'ятнадцять років опісля Шведська Академія наук вибрала Шеєлє своїм членом, він все ще був простим лаборантом провінційної аптеки, який, як і в юні роки, витрачав велику частину своєї мізерної платні на книги і хімічні реактиви. Шеєлє був природженим хіміком. І, як справжній хімік, він прагнув дізнатися, що з чого складається.

Він хотів знати, з яких простих складових частин, або елементів, утворені речовини, що оточують нас. А багаторічний досвід переконав його в тому, що цього не можна встановити, не зрозумівши дійсної природи вогню: адже рідко який хімічний експеримент можна здійснити без нагрівання і вогню. Коли Шеєлє став вивчати природу вогню, йому скоро довелося замислитися над тим, яку участь приймає в горінні повітря. Дещо він міг про це дізнатися з книг старих хіміків. Ще за сто років до Шеєлє англієць Роберт Бойль і інші учені довели, що свічка, вугілля і всяке інше горюче тіло може горіти тільки там, де достатньо повітря.

Якщо накрити, наприклад, свічку, що горить, скляним ковпаком, вона погорить ще трохи і потухне. А якщо абсолютно видалити повітря з-під ковпака, то свічка згасне миттєво. І, навпаки, коли у вогонь підкачують багато повітря, як це роблять ковалі, то полум'я розгорається яскравіше і сильніше. Ніхто в ті часи не міг, проте, до ладу пояснити, чому все так відбувається і навіщо, власне, повітря потрібне тілу, що горить. Щоб розібратися в цьому, Шеєлє став проводити досліди з різними хімічними речовинами в судинах, щільно закритих з усіх боків.

"У закритій судині міститься тільки строго обмежена кількість повітря, а ззовні туди нічого не може потрапити, - міркував Шеєлє. - Якщо з повітрям що-небудь трапляється при горінні і інших хімічних перетвореннях, то тут це легко буде виявити". Повітря тоді вважали елементом - однорідною речовиною, яку ніякими силами не можна розщепнути на ще простіші складові частини.

Шеєлє теж спочатку був такої думки. Але скоро він повинен був її змінити.

Чому гасне вогонь?

Одного разу вночі Шеєлє сидів в лабораторії аптеки міста Упсали і готував черговий дослід. Мертва тиша панувала в будинку. Давно вже закрилися двері за останнім покупцем, давно пішов до себе спати господар аптеки. Тільки один Шеєлє не спав над своїми колбами і ретортами. Він дістав з шафи велику банку, наповнену водою. На дні її лежав шматок чогось жовтого, схожого на віск. У напівтемряві вода і воскоподібна маса світилися таємничим зеленуватим світлом.

Це був фосфор - речовина, яку хіміки завжди зберігають у воді, тому що у повітрі воно швидко змінюється, втрачаючи всі свої звичайні властивості. Шеєлє просунув ніж в банку, примірявся і, не виймаючи фосфору з води, відрізав від нього невеликий шматок. Потім витягнув відрізаний шматок, кинув в порожню колбу, заткнувши її пробкою, і підніс до свічки, що горіла. Ледве тільки краєчок полум'я торкнувся колби, як фосфор зараз же розплавився і розтікся на дні калюжкою. А ще через секунду він спалахнув яскравим полум'ям, і колбу відразу наповнив густий туман, який скоро осів на стінках білим інеєм. Все відбулося в одну мить, фосфор відразу згорів і перетворився на суху фосфорну кислоту (Тепер ми називаємо цю речовину фосфорним ангідридом, а її водний розчин - фосфорною кислотою, але за часів Шеєлє обидві речовини однаково називалися кислотою).

Це був дуже ефектний дослід, але Шеєлє, здавалося, залишався до нього абсолютно байдужим. Не вперше йому доводилося запалювати фосфор і спостерігати, як він перетворюється на кислоту. І зараз його займав не сам фосфор, а абсолютно інше: він хотів знати, що стало з повітрям, яке знаходилося в колбі під час горіння фосфору.

Як тільки колба охолола, Шеєлє опустив її в балію з водою горлом вниз і витягнув пробку. Тут відбулося щось дивне: вода з балії хлинула в колбу від низу до верху і заповнила п'яту частину її об'єму.

- Знову! - прошепотів Шеєлє. - Знову те ж саме. П'ята частина повітря, зникла, і замість неї набралася вода...

Дивовижна справа! Які б речовини не намагався Шеєлє спалювати в закритих судинах, він завжди виявляв одне і те ж цікаве явище: повітря, яке знаходилося в судині, обов'язково зменшувалося при горінні на одну п'яту частину. І тепер вийшло те ж саме: фосфор згорів, фосфорна кислота залишилася вся в колбі, а повітря випарувалося. Куди ж воно могло дітись з щільно закритої колби, в горлі якої туго сиділа пробка? Поки остигала колба, де згорів фосфор, Шеєлє встиг підготувати новий досвід. Він вирішив спалити тепер в закритій судині ще одну горючу речовину - той газ, який утворюється, коли метал розчиняється в кислоті.

Горючий газ був приготований в декілька хвилин. Шеєлє насипав в маленьку склянку залізних стружок, облив їх розчином купоросної олії і заткнув склянку пробкою, куди була вставлена довга скляна трубка... Стружки зашипіли, кислота завирувала, і в ній запінилися срібні бульбашки газу. Шеєлє підніс до верхнього кінця трубки свічу. Газ, що відразу ж виходив з трубки, зажеврів тоненьким, блідим вогненним язичком. (Читач, якщо ти захочеш сам виконати такий же дослід, будь обережний - може статися вибух. Перш ніж запалювати газ, треба почекати декілька хвилин, поки він не заповнить всю трубку. Краще всього такі досліди робити не самому, а під керівництвом викладача).

Тоді Шеєлє вставив склянку у високу скляну чашку з водою, а над полум'ям перекинув вверх дном порожню колбу. Горло колби входило у воду, так що повітря ззовні ніяк не могло до неї потрапити. І ось в цьому замкнутому просторі горіло бліде полум'я газу.

Як тільки колба була перекинута над полум'ям, зараз же в неї від низу до верху спрямувалася вода. Вгорі горів газ, а знизу піднімалася вода. Вона йшла все вище і вище, і чим далі піднімалася, тим гірше горів газ. Нарешті полум'я зовсім згасло. Шеєлє відмітив, що вода до цього часу знову встигла заповнити тільки біля п'ятої частини об'єму колби. "Ну добре, - думав він, - припустимо, що повітря з невідомої мені причини повинне зникнути під час горіння. Але чому ж тоді зникає тільки частина його, а не воно цілком? Адже газу зараз вистачило б для горіння ще надовго. Стружки ще киплять, кислота в склянці вирує. Якщо я зараз зніму колбу і підпалю газ на відкритому місці, він знову зажевріє. Чому ж газ потухає під колбою, де ще залишилися чотири п'ятих повітря?"

Раптом смутний сумнів, що не раз вже зароджувався у Шеєлє в останні дні, знову промайнув в його голові: "А чи не означає це, що повітря, яке залишається в колбі, зовсім не таке, як те повітря, яке зникає з неї під час горіння?"

Шеєлє готовий був зараз же приступити до нових експериментів, щоб перевірити свою здогадку до кінця. Але, поглянувши на годинник, він з жалем відмовився від цього: було вже далеко за північ, а йому з ранку належало знову сидіти тут і готувати ліки. Жалкуючи, Шеєлє погасив свічку і покинув лабораторію. Але думка про два різні види повітря не виходила більше у нього з голови. З цією думкою він і заснув.

Повітря "мертве" і повітря "живе"

Наступного дня, ледве впоравшись з аптечними справами, Шеєлє з жаром почав перевіряти свою нову ідею. Він переглянув всі записи, які зробив в лабораторному журналі з тих пір, як став вивчати вогонь і горіння. Деякі досліди були повторені ним наново. І з особливою наполегливістю він став досліджувати повітря, яке залишалося в колбі після того, як там згорала яка-небудь речовина. Мертвим, ні нащо не придатним виявилося це повітря.

У нім ніщо не бажало горіти. Свічки потухали, немов їх задував якийсь невидимка, розжарене вугілля остигало, лучина, що горіла, миттєво гаснула, неначе її обдавали струменем води. Навіть горючий фосфор і той відмовлявся палати. А миші, яких Шеєлє пробував садити в банку, наповнену цим мертвим повітрям, подихали в ньому відразу від задухи. З вигляду ж воно було таке саме прозоре і безбарвне, як і звичайне повітря, і так же позбавлене запаху і смаку.

Пригадав Шеєлє, що не раз доводилося йому спостерігати, як несподівано спалахують порошинки кіптяви, проносячись над тиглем, де плавиться селітра, та сама, з якої готується чорний порох. Чому так легко спалахують ці порошинки над вируючою селітрою? Чи не тому, що з неї струмує якраз та частина повітря, яка сприяє горінню? На деякий час Шеєлє закинув всі інші досліди і зайнявся селітрою. Він плавив її, перегонив на вогні з купоросною олією і без неї, товк з сіркою, з вугіллям. А господар аптеки з побоюванням косився на цю метушню, задаючись питанням, чи не злетить він коли-небудь у повітря разом зі всім своїм закладом. Адже від селітри до пороху не так вже далеко! Але трапилося абсолютно інше.

Одного разу, коли аптекар розхвалював якомусь вередливому покупцеві високі якості гірчичного пластиру, з лабораторії в аптеку увірвався Шеєлє і, розмахуючи порожньою банкою, закричав:

- Вогняне повітря! Вогняне повітря!

- Заради бога, що трапилося? - закричав, у свою чергу, аптекар.

Знаючи тиху вдачу Шеєлє, він подумав, що відбулося щось страшне, якщо лаборант такий збуджений.

- Вогняне повітря! - повторював Шеєлє, ударяючи по порожній банці. - Пішли, я вам покажу справжнє диво. Він потягнув здивованого господаря разом з покупцем в лабораторію.

Тут Шеєлє вихопив совком з жаровні декілька напівпрогорілих вуглин, відкрив свою банку і кинув їх туди. Зараз же вугілля дружно запалало сильним білим полум'ям.

- Вогненне повітря - з гордістю пояснив Шеєлє.

Аптекар і покупець мовчали, з подивом дивлячись один на одного. А Шеєлє дістав лучину, запалив її, тут же задмухав і сунув в іншу банку з "вогняним повітрям". І знову вогонь, майже зовсім було згаслий, зажеврів з надзвичайною яскравістю.

- Що за чаклунство? - пробелькотав бідолашний покупець, ледве вірячи своїм очам. - В банці-то нічого не було!

- Там був газ - вогняне повітря, - намагався пояснити Шеєлє. - Я отримав його, перегонивши селітру. У звичайному повітрі, яке нас оточує, міститься тільки п'ята частина його. Покупець кліпав очима, нічого не розуміючи. Аптекар же солідно заявив:

- Перепрошую, Карле, але ви, здається, верзете дурниці. Хто ж повірить, ніби в повітрі є що-небудь інше, окрім самого повітря? Хіба ми не знаємо, що воно скрізь і усюди одне й теж? Але ваш дослід з лучиною, звичайно, дуже забавний. Чи не можна виконати його ще раз?

Шеєлє без зусиль примусив ще раз яскраво спалахнути тліючу лучину, але переконати свого господаря йому не вдалося. Люди звикли вважати повітря однорідною і незмінною стихією, і їх важко було відразу переконати в цьому. По правді кажучи, Шеєлє і самому-то ще здавалося дивним, що повітря складається з таких несхожих один на одного газів, як "непридатне повітря" і "вогняне повітря". А тим часом сумніватися в цьому абсолютно не доводилося.

Як можна було ще сумніватися, коли Шеєлє сам, своїми руками штучно приготував звичайне повітря з однієї частини "селітряного" і чотирьох частин "непридатного"? У цій суміші свічки горіли так само неяскраво і миші дихали так само спокійно, як і в справжньому повітрі, яке нас оточує з усіх боків. Шеєлє скоро навчився отримувати чисте "вогняне повітря" дуже простим способом - нагріванням селітри.

Він насипав суху селітру в скляну реторту, ставив її на жаровню і, коли селітра починала плавитися, прив'язував до шийки реторти порожній, добре вичавлений бичачий міхур. Поступово міхур починав роздуватися, наповнюючись "вогняним повітрям", яке переходило в нього з реторти. А вже з міхура Шеєлє перепускав його потім майстерним прийомом в банки, в стакани, в колби - усюди, куди було потрібно. Шеєлє знайшов й інші способи отримання чистого "вогняного повітря" - наприклад, з червоної окалини ртуті. Але "селітряний" спосіб був дешевший за всіх, тому Шеєлє переважно і користувався їм для своїх дослідів.

Його абсолютно захопило це нове відкриття. Не було для Шеєлє в ту пору більшого задоволення, ніж спостерігати, як горять різні речовини в чистому "вогняному повітрі". Вони згорали в ньому дуже швидко, випускаючи сліпуче світло, куди яскравіше, ніж при горінні в звичайному повітрі. А саме "вогняне повітря" під час горіння зникало з судини, все до кінця. Особливо наочно це виявилося, коли Шеєлє спробував спалити фосфор в закупореній колбі, наповненій "вогняним повітрям". Полум'я спалахнуло так яскраво, що на нього боляче було дивитися. А потім, коли колба остигнула і він доторкнувся до неї, маючи намір опустити у воду, пролунав оглушливий тріск, і колба розлетілася у нього в руці вщент.

На щастя, він залишився неушкодженим і настільки зберіг присутність духу, що тут же здогадався про дійсну причину вибуху; все "вогняне повітря" під час горіння пішло з колби і в ній утворилася повна порожнеча - ось і розчавило її тиском зовнішнього повітря, як порожній горіх щипцями.

Вдруге Шеєлє виявився вже обачнішим. Він узяв для досвіду з фосфором таку міцну, товстостінну колбу, що вона цілком могла витримати тиск повітря. Коли фосфор згорів і колба остигнула, Шеєлє опустив її горлом у воду, щоб подивитися, скільки залишилося усередині "вогняного повітря". Але він ніяк не міг витягнути пробки. У колбі була, мабуть, абсолютна порожнеча, тому повітря втиснуло пробку в горло колби із страшною силою. Здавалося, хтось тримає її залізними обценьками.

Тоді Шеєлє вирішив проштовхнути її всередину, що зараз же йому вдалося. Ледве це відбулося, як вода з балії кинулася в колбу від низу до верху і заповнила її до самого дна. Таким чином він остаточно переконався, що при горінні "вогняне повітря" цілком зникає. Пробував Шеєлє і дихати чистим "вогняним повітрям" - прямо з міхура. Але нічого особливого не відмітив: здавалося, що дихається так само, як завжди. Насправді "вогняним повітрям", звичайно, набагато легше дихати, чим звичайним. І недаремно у наш час його дають тяжкохворим і вмираючим. Тільки називають його тепер не "вогняним повітрям", а киснем.

Схожі:

Тема : Повітря навколо нас. Значення повітря для людей, тварин, рослин
Мета: розширити й поглибити уявлення дітей про значення і місцезнаходження повітря на Землі, про властивості повітря, формувати вміння...
Черкаський обласний інститут післядипломної освіти педагогічних працівників
Настінна поличка для квітів призначена для використання в побуті, на робочих місцях та громадських приміщеннях. З її допомогою можна...
Австралія – найменший материк Землі. Загальні відомості, своєрідність...
Австралія – найменший материк Землі. Загальні відомості, своєрідність географічного положення Австралії. Історія відкриття і дослідження....
Тема уроку
«Антарктида. Географічне положення та історія відкриття та дослідження материка»
Тема Прості речовини метали і неметали
Повторити класифікацію речовин. Закріпити поняття про елементи – неметали та прості речовини на прикладі Оксигену. Дати поняття про...
Урок №30 Дата: ГЕОГРАФІЧНЕ ПОЛОЖЕННЯ. ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ Й ДОСЛІДЖЕННЯ...
Південної Америки; забезпечити розуміння особливостей географічного положення Південної Америки; удосконалити практичні вміння та...
Уроку: Урок
Тема уроку: Історія відкриття та освоєння материка. Практична робота №8 (продовження)
Тема уроку
Австралія — найменший материк Землі. Загальні відомості, своєрідність ГП материка. Історія відкриття і дослідження. Геологічна будова,...
Географічне положення Північної Америки. Історія відкриття та дослідження
Кроком на шляху української освіти до Болонського процесу стало широке запровадження Міністерством освіти і науки України зовнішнього...
Історія американського телебачення
Нью-Йорку та його передмістях, дивилися по телебаченню відкриття Всесвітньої виставки. Примітно, що ще в 1941 році входить до Національної...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка