Электричество в мире химии - Георгий Яковлевич Воронков

есть понятие «парящая точка». Колонны Парфенона построены слегка наклонно, так что их оси сходятся над храмом в одной точке. Этот магический центр и называют парящей точкой. Плоскости пилястров стен Троице-Сергиевой лавры в Загорске тоже сходятся в этой небесной точке. Это делает сооружение устойчивым, величественным, устремленным ввысь. У каждого великого мастера и ученого есть своя небесная парящая точка. У Ломоносова такой точкой было единство явлений природы.

Для него была очевидной связь между тепловыми, электрическими, химическими и световыми явлениями. Все они сводились, по его мнению, к различным формам движения частиц вещества и эфира, к микромеханике. В его планах широко задуманных экспериментов мы угадываем стремление найти новые виды связи между различными явлениями, которые в его время и еще многие годы спустя объясняли присутствием «тонких материй», «флюидов» и так далее. Умер он рано, 55 лет, и не всем его планам суждено было осуществиться. Но и о многих трудах его человечество узнало не скоро.

В день его смерти фаворит Екатерины II граф Григорий Орлов опечатал кабинет покойного и через несколько дней забрал весь его архив во дворец. Прошло время, многие бумаги исчезли, но научные записи, не представлявшие интереса для двора, сохранились. В 1934 г. советский химик и историк Борис Николаевич Меншуткин (1874— 1938) опубликовал их. Оказалось, что Ломоносов пришел к твердому убеждению о взаимосвязи химических и электрических явлений. 5 апреля 1756 г. он начал работу под названием «Теория электричества, изложенная математически М. Ломоносовым». Среди записей, относящихся к этой работе, мы находим поистине пророческие слова: «Так как внутреннее строение тел выведывает главным образом химия, то без нее труден, даже невозможен доступ к их глубинам и тем самым к раскрытию истинной причины электричества». Ломоносов поставил перед собой задачу выяснить, как строение различных веществ и их химические свойства отражаются на их электрических свойствах. В черновом наброске программы физико-химических опытов предусматривались также измерения «воздействия электрической силы» на растворы.

Поистине это гениальный замысел, гениальная идея. Ведь в то время мало кто из ученых был так твердо уверен в существовании общности и взаимосвязи явлений природы. Большинство открываемых явлений рассматривалось каждое само по себе. Оттого-то развитие ломоносовской идеи шло не прямым и ровным путем. Уже в самом начале этой идее пришлось сделать крюк в несколько лет, в течение которых делались опыты по действию электрических искр на вещество. Но крюк этот был необходим: нужно было окончательно убедиться в существовании связи между электрическими и химическими явлениями.

В том самом 1756 г., когда Ломоносов высказал мысль О взаимосвязи электрических и химических явлений, двадцатипятилетний лорд Кавендиш в своей лаборатории обдумывал опыты по действию электрических искр на химические вещества, двадцатитрехлетний Джозеф Пристли готовился к опытам с электрической машиной, девятнадцатилетний Гальвани слушал лекции по анатомии в Болонском университете, а знаменитому Алессандро Вольте было всего одиннадцать лет: он учился в школе и только начинал интересоваться физикой.

Азотная кислота... из искры

В 1791 г. произошли три события, имеющие отношение к нашему повествованию: Луиджи Гальвани опубликовал свой знаменитый трактат о «животном элект-

ричестве», в семье лондонского кузнеца родился Майкл Фарадей и, наконец, резко изменилась жизнь бирмингемского пастора Джозефа Пристли. В течение трех дней Бирмингем находился в руках погромщиков, преследовавших всех, кто подозревался в республиканских взглядах и мог отмечать годовщину взятия Бастилии. Вечером 14 июля

Схема опыта Пристли для получения лаборатория Пристли бы- азотной кислоты ла превращена в груду обломков, рукописи и книги сожжены. Пристли с семьей удалось спастись, он покинул родину и последние годы прожил в Америке.

Джозеф Пристли (1733—1804) открыл кислород, получил окись и закись азота, хлористый водород, аммиак, сернистый газ. Ему же принадлежит и честь открытия фотосинтеза. Изучая только что открытый углекислый газ, Пристли растворил его в воде и таким образом впервые в мире приготовил газированную воду, за что и был удостоен медали. Содовая вода стала первым товарным продуктом химии газов.

Еще в молодости он написал книгу «История электричества». Он говорил, что исследователь должен давать свободу воображению и стремиться к сочетанию далеких идей (мысль, изобличающая большого ученого: как известно, то же говорили Ломоносов и Лаплас). Следуя этому правилу, он первый использовал электрический ток в химии. Отделив в запаянной сверху трубке небольшое количество воздуха над водой, он пропустил через зазор между проволоками, впаянными в трубку, электрические искры. Через некоторое время объем воздуха уменьшился. Пристли установил, что вода стала кислой: в трубке образовалась азотная кислота.

Позднее, пользуясь более мощной электрической машиной, Пристли разложил аммиак на водород и азот.

Размышляя над будущим науки в эти дни, Пристли написал Франклину письмо — смесь оптимистических пророчеств и мрачноватой мизантропии. «Быстрый прогресс* достигнутый в настоящее время подлинной наукой,— писал он,— вызывает у меня сожаление, что я родился слишком рано. Трудно вообразить, насколько возвысится через тысячи лет власть человека над природой. Сельское хозяйство может стать менее трудоемким и удвоить свою продукцию; все болезни удастся надежно предотвратить или лечить, не исключая саму старость, и наша жизнь будет продлена в удовольствиях за пределы допотопных мерок. О, если бы и наука морали могла достичь такого же улучшения, чтобы люди перестали быть волками по отношению друг к другу и чтобы человек наконец научился тому, что сейчас безосновательно называется гуманизмом!»

Наличие электростатического источника тока и лейденской банки давало исследователям возможность проводить самые разнообразные эксперименты с различными веществами. При этом экспериментаторы почти всегда обнаруживали изменение вещества. Итальянский ученый Джованни Беккария (1716—1781), например, в книге об электричестве описывает свои опыты по воздействию электрических искр на свинцовые белила и окись олова. Из белил и окиси он получил свинец и олово. Пропускал Беккария электрические искры и через воду и заметил, что при этом выделялся какой-то газ. Выделялся газ и в опытах голландских физиков Иогана Деймана (1743— 1808) и Паетса Ван Троствейка (1752—1837). Но что это был за газ (или газы), исследователи не знали.

В апреле 1781 г. Пристли вместе со своим сотрудником Джоном Уолтайром сделал попытку воспламенить смесь воздуха с водородом электрической искрой. После взрыва на толстых стенках сосуда они обнаружили как бы капельки росы. Тем же способом француз Пьер Макер (1718— 1784) поджигал водород, после горения образовались капли. Разгадку таинственных капель и газов принесли опыты Кавендиша. Он обрабатывал электрической искрой смесь кислорода и водорода. Сосуды взрывались один за другим, но исследователь был терпелив и смел. Опыты длились 53 дня. Анализы показали: получавшаяся в результате