Сергей Нечаев - Удивительные открытия

Вообще, научная деятельность Гей-Люссака поражает своей обширностью и разносторонностью. Как в физике, так и в химии он оставил после себя множество капитальнейших исследований. И что характерно, он умел находить простые соотношения и точные результаты там, где другим это не удавалось. А еще он показал, что очень хорошо умеет работать «в команде».

Уже в 1805 году Гей-Люссак и известный немецкий ученый и путешественник Александр фон Гумбольдт (1769–1859), изучая отношения объемов реагирующих газов, установили, что один объем кислорода, соединяясь с двумя объемами водорода, образует воду.

Александр фон Гумбольдт

В том же 1805 году Гей-Люссак, получив годичный отпуск, в сопровождении все того же Александра фон Гумбольдта отправился в путешествие по Италии и Германии. Основной целью путешествия было исследование состава воздуха и геомагнитного поля на различных географических широтах. В этом путешествии они наблюдали извержение вулкана Везувий и последовавшее за этим сильное землетрясение. Помимо этого, Гей-Люссак установил, что содержание кислорода в воздухе, растворенном в морской воде, составляет 30 % по сравнению с 21 % в атмосферном воздухе. В Милане Гей-Люссак встретился со знаменитым Алессандро Вольта, известным создателем гальванической батареи, которая позволила получать электричество с помощью химических реакций. После этого он вернулся в Париж, чтобы занять место профессора Политехнической школы.

В 1808 году Гей-Люссак опубликовал небольшую заметку «О взаимном соединении газообразных тел». Выводы, сделанные в этой работе, оказались настолько важными, что впоследствии получили название второго закона Гей-Люссака (в русскоязычной литературе этот закон обычно называется законом простых объемных отношений ).

Он гласит: объемы газов, вступающих в химическую реакцию, находятся в простых отношениях друг к другу и к объемам газообразных продуктов реакции. Другими словами, отношение объемов, в которых газы участвуют в реакции, соответствует отношению небольших целых чисел (например, 1: 1 или 1:2).

Измеряя при одинаковых условиях объемы водорода, хлора и хлористого водорода, Гей-Люссак нашел, что один объем водорода и один объем хлора, соединяясь, дают два объема хлористого водорода.

Сходная картина имеет место и при других реакциях с участием газов.

Этот закон, открытый Гей-Люссаком чисто опытным путем, оказал сильное влияние на развитие теоретической химии. Очень важно отметить, что Гей-Люссаку удалось показать, как на основании открытого им закона можно рассчитать еще не известные плотности газообразных веществ. В связи с этим он писал:

В 1807году швед Йенс-Якоб Берцелиус (1779–1848)и англичанин Гемфри Дэви (1778–1829),используя Вольтов столб в качестве источника электричества, получили из расплавов поташа (карбоната калия – К2СO3) и соды (карбонат натрия – Na2CO3) металлы – калий и натрий. Эти металлы обладали удивительными свойствами: они были мягкими, как воск, плавали в воде, самовозгорались и горели ярким пламенем.

Наполеон тогда очень заинтересовался этим открытием и выделил Политехнической школе большую сумму денег на дальнейшие эксперименты. Проведя их, Гей-Люссак и его друг профессор химии Луи-Жак Тенар(1777–1857) обнаружили, что калий и натрий можно получать химическим путем в количествах, достаточных для химического анализа.

Гей-Люссак и Тенар исследовали химические свойства полученных металлов, проверив их взаимодействие со всеми известными в то время веществами. В результате им удалось химически разложить борную кислоту (В2O3) и получить новый элемент, названный впоследствии бором .

В это же время они попытались разложить на простые элементы вещество, которое тогда называлось «окисленной соляной кислотой». Потерпев неудачу, ученые предположили, что это вещество само является простым элементом. Статья, опубликованная в феврале 1809 года, противоречила мнению большинства тогдашних ученых, однако выдающийся химик Гемфри Дэви согласи лея с этим предположением, а знаменитый физик Андре-Мари Ампер предложил назвать новый элемент хлором.

Классическим образчиком химического исследования в области минеральной химии и поныне является исследование йода и его соединений, впервые произведенное Гей-Люссаком.

В середине 1811 года парижский химик Бернар Куртуа(1777–1838) обнаружил в золе морских водорослей новое вещество, быстро разъедавшее котлы, в которых готовился азотнокислый кальций (он широко использовался в качестве удобрения и делался из золы морских водорослей). По причине необычного фиолетового цвета его паров Гей-Люссак предложил назвать его йодом (от греческого iodes — «фиалкоподобный»).

Получив в свое распоряжение небольшое количество йода, Гей-Люссак подробно исследовал его химические свойства и установил, что йод является простым веществом и взаимодействует с водородом и кислородом, образуя две кислоты. Доклад об этом был помещен в трудах Французской академии в 1814 году. В этой же статье Гей-Люссак особо отметил сходство химических свойств хлора и йода.

В 1815 году Гей-Люссак предпринял исследование берлинской лазури (или прусской сини) – синего пигмента, широко применявшегося в живописи и текстильной промышленности. До Гей-Люссака это вещество привлекало внимание многих исследователей, в том числе Клода-Луи Бертолле, Луи-Бернара Гитона де Морво и Жозефа-Луи Пруста.

Доклад о химических свойствах берлинской лазури был сделан Гей-Люссаком в сентябре 1815 года. В нем же он остановился также на кислоте, которая была выделена из берлинской лазури и названа Гитоном де Морво синильной.

Синильная (или цианистая) кислота представляет собой бесцветную легкоподвижную жидкость с запахом горького миндаля. Гей-Люссаку удалось выделить из нее газ, который был назван синеродом, или цианом. Он доказал, что циан является соединением азота и углерода, а синильная кислота – это соединение циана с водородом.

Читать дальше