کربن: تاریخچه کشف عنصر. چرا آنتوان لاووازیه الماس را سوزاند؟ تجربه سوزاندن الماس Lavoisier

و دو نوع ذخایر الماس شناخته شده است، اولیه - سنگ بستر یا آذرین و ثانویه - رسوبی یا پلاسر. در بالا ذکر شد که هند را "کاشف" الماس می دانند.

معادن افسانه‌ای گلکوندا تقریباً تمام الماس‌های معروف از زمان‌های قدیم را به جهان هدیه کرد، مثلاً «کوهینور» افسانه‌ای... تعداد کمی از آنها تا به امروز باقی مانده‌اند.

به قرن هفدهممعادن خالی شدند، هند رهبری خود را در عرضه الماس به بازار جهانی از دست داد، ابتدا برزیل و بعداً آفریقای جنوبی جایگزین آن شد.

در حال حاضر دو رشته در هند در حال توسعه است. در جنوب هند، در منطقه گلکوندا - سنتی، آبرفتی؛ دومی در هند مرکزی، در پانا، در دیاترمی که اخیراً کشف شده است.

سنگ های استخراج شده در بمبئی تراشیده شده و صادر می شود. در حال حاضر تولید سالانه الماس هندی 8000 تا 10000 قیراط است.
این جایی است که، در واقع، الماس توسط "عظمتش به طور تصادفی" کشف شد، آن هم در برزیل!

از سال 1695، معدنچی طلا، آنتونیو رودریگو آرادو، هنگام بازی با ورق یا تاس، به جای تراشه از سنگ های خنده دار استفاده می کرد. آرادو اغلب در معدن Tejuco، جایی که طلا و کوارتز را استخراج می کرد، با آنها برخورد می کرد.

به مدت سی سال، بازیکنان سنگ‌ها را روی پارچه سبز میزها تعقیب می‌کردند، تا اینکه یکی از معدنچیان طلا به نام برنادو دا فانسکا-لابو، منشا نجیب «تراشه‌ها» را در سال 1725 تعیین کرد. جریانی از جویندگان شادی به برزیل سرازیر شد. تا سال 1727، حجم تولید الماس برزیل به شدت قیمت ها را در بازار جهانی الماس کاهش داد. و مردم مدام مکان‌های جدیدی پیدا می‌کردند.

یک سنگریزه سفید عجیب که توسط پسر کشاورز بوئر دانیل جاکوبز در سال 1867 در سواحل رودخانه نارنجی پیدا شد مسیر توسعه را تغییر داد. آفریقای جنوبی. پس از مشقت‌های فراوان، سنگریزه توسط کانی‌شناس ویلیام گیلبون آترستون مورد بررسی قرار گرفت و او آن را به عنوان یک الماس زیبا معرفی کرد. کریستال تراش خورده، الماس به وزن 10.75 قیراط بود نام داده شده"یورکا" به عنوان اولین فرزند معدن الماس آفریقای جنوبی در تاریخ جای خود را گرفت.

یک روز پاییزی در سال 1772، پاریسی‌هایی که در نزدیکی موزه لوور، در باغ اینفانتا، در امتداد خاکریز سن، قدم می‌زدند، می‌توانستند ساختار عجیبی شبیه یک گاری تخت را به شکل یک سکوی چوبی روی شش چرخ ببینند. شیشه عظیمی روی آن نصب شده بود. دو بزرگ‌ترین عدسی که شعاع هشت فوت داشتند، به هم چسبیده بودند تا ذره‌بینی را تشکیل دهند که اشعه‌های خورشید را جمع‌آوری می‌کرد و آنها را روی عدسی دوم کوچک‌تر و سپس روی سطح میز هدایت می‌کرد. روی سکو، دانشمندان با کلاه گیس و عینک سیاه که در این آزمایش شرکت داشتند، ایستاده بودند، و دستیاران آنها مانند ملوانان روی عرشه می چرخیدند و کل این ساختار پیچیده را با خورشید تنظیم می کردند، و دائماً چراغی را که در آسمان شناور بود، "به زور اسلحه" نگه می داشتند.

در میان افرادی که از این نصب استفاده کردند - "شتاب دهنده ذرات بنیادی«قرن هجدهم» آنتوان لوران لاووازیه بود. سپس به این موضوع علاقه مند شد که وقتی الماس سوزانده می شود چه اتفاقی می افتد.

مدت‌هاست که می‌دانستند الماس‌ها می‌سوختند و جواهرسازان محلی از آکادمی علوم فرانسه خواستند تا بررسی کند که آیا خطری در این مورد وجود دارد یا خیر. خود لاووازیه به سوال کمی متفاوت علاقه مند بود: جوهر شیمیایی احتراق. زیبایی "شیشه آتش" این بود که با متمرکز کردن پرتوهای خورشید در نقطه ای از داخل ظرف، هر چیزی را که می شد در آن نقطه قرار داد گرم می کرد. دود از ظرف را می توان از طریق یک لوله به یک ظرف حاوی آب هدایت کرد، ذرات موجود در آن را می توان رسوب داد، سپس آب را تبخیر کرد و باقیمانده را تجزیه و تحلیل کرد.

متأسفانه، آزمایش ناموفق بود: گرمای شدید باعث شد که شیشه دائماً بترکند. با این حال، لاووازیه ناامید نشد - او ایده های دیگری داشت. او برنامه ای را به آکادمی علوم پیشنهاد کرد تا «هوای موجود در ماده» و چگونگی ارتباط آن، این هوا، با فرآیندهای احتراق را مطالعه کند.

نیوتن موفق شد توسعه فیزیک را در کنار هم هدایت کند راه درست، اما در شیمی در آن روزها اوضاع بسیار بد بود - هنوز هم اسیر کیمیاگری بود. نیوتن می‌نویسد: «حنا، حل‌شده در نمک نمکی که به خوبی رفلکس می‌شود، محلولی بی‌رنگ می‌دهد». اما اگر آن را در روغن خوب ویتریول بریزید و آن را تکان دهید تا حل شود، مخلوط ابتدا زرد و سپس قرمز تیره می شود. در صفحات این " کتاب آشپزی"هیچ چیزی در مورد اندازه گیری ها یا کمیت ها گفته نشد. وی خاطرنشان کرد: اگر روح نمک در ادرار تازه قرار داده شود، هر دو محلول به راحتی و آرام با هم مخلوط می شوند، اما اگر همان محلول روی ادرار تبخیر شده ریخته شود، صدای خش خش و جوشیدن و نمک های فرار و اسیدی ایجاد می شود. بعد از مدتی به ماده ای شبیه آمونیاک منعقد می شود. و اگر جوشانده بنفشه را رقیق کنید و در مقدار کمی ادرار تازه حل کنید، چند قطره ادرار تخمیر شده رنگ سبز روشنی به خود می گیرد.

کاملا دور از علم مدرن. در کیمیاگری، حتی در نوشته های خود نیوتن، چیزهای زیادی وجود دارد که شبیه جادو است. در یکی از یادداشت های روزانه خود، او با وجدان چندین پاراگراف از کتاب کیمیاگر جورج استارکی که خود را فیلالتس می نامید، کپی کرد.

متن شروع می شود: «روح جاودانه در [زحل] پنهان است». زحل معمولاً به معنای سرب بود، زیرا هر عنصر با یک سیاره مرتبط بود. اما در در این مورداشاره به فلز نقره ای معروف به آنتیموان بود. "روح جاودانه" گازی است که سنگ معدن زمانی که تا دمای شدید گرم می شود از خود متصاعد می کند. مریخ با پیوندهای عشقی به زحل گره خورده است (این بدان معنی است که آهن به آنتیموان اضافه شده است) که به خودی خود نیروی عظیمی را می بلعد که روح آن بدن زحل را تقسیم می کند و از هر دو با هم آب درخشان شگفت انگیزی جاری می شود که خورشید در آن غروب می کند. ، نور خود را آزاد می کند. خورشید طلا است که در این مورد در جیوه غوطه ور است که اغلب به آن ملغمه می گویند. "زهره، بیشترین ستاره درخشان، در آغوش [مریخ] است." زهره نام مسی بود که در این مرحله به مخلوط اضافه شد. این دستور متالورژی به احتمال زیاد توصیفی از مراحل اولیه به دست آوردن "سنگ فیلسوف" است، که همه کیمیاگران برای آن تلاش کردند، زیرا اعتقاد بر این بود که با کمک آن می توان عناصر پایه را به طلا تبدیل کرد.

لاووازیه و معاصرانش توانستند از این طلسم های عرفانی فراتر بروند، اما شیمیدانان حتی در آن زمان هنوز به ایده های کیمیاگری معتقد بودند که رفتار مواد توسط سه اصل تعیین می شود: جیوه (که مایع می شود)، نمک (که غلیظ می شود) و گوگرد (که باعث می شود). ماده قابل اشتعال). "روح گوگردی" که به آن terra pingua (زمین "چرب" یا "روغنی" نیز می‌گویند) ذهن بسیاری را به خود مشغول کرده است. در آغاز قرن هجدهم، شیمیدان آلمانی گئورگ ارنست استال شروع به نامیدن آن phlogiston (از یونانی phlog - مربوط به آتش) کرد.

اعتقاد بر این بود که اجسام می سوزند زیرا حاوی مقدار زیادی فلوژیستون هستند. از آنجایی که اجسام توسط آتش سوزی می شوند، این ماده قابل اشتعال را در هوا آزاد می کنند. اگر یک تکه چوب را آتش بزنید، سوختن آن متوقف می شود و فقط یک توده خاکستر باقی می ماند، تنها زمانی که تمام فلوژیستون خود را مصرف کرده باشد. بنابراین، اعتقاد بر این بود که درخت از خاکستر و فلوژیستون تشکیل شده است. به طور مشابه، پس از کلسینه کردن، i.e. هنگامی که فلز در معرض گرمای شدید قرار می گیرد، ماده سفید و شکننده ای به نام فلس باقی می ماند. بنابراین، فلز از فلوژیستون و مقیاس تشکیل شده است. فرآیند زنگ زدگی یک فرآیند سوزاندن آهسته است، مانند تنفس، به عنوان مثال. واکنش هایی که هنگام رها شدن فلوژیستون در هوا رخ می دهد.

روند معکوس نیز در نظر گرفته شد. تصور می شد که این مقیاس شبیه سنگ معدنی است که از زمین استخراج می شود، پس از آن با حرارت دادن در کنار زغال چوب، تصفیه می شود، تحت احیا یا "باززایی" قرار می گیرد. زغال چوب فلوژیستون ساطع می کرد که با مقیاس ترکیب شد تا فلز براق را بازیابی کند.

فی نفسه استفاده از یک ماده فرضی که قابل اندازه گیری نیست، اما می توان آن را فرض کرد، هیچ اشکالی ندارد. امروزه کیهان شناسان همچنین با مفهوم "ماده تاریک" عمل می کنند، که باید وجود داشته باشد تا کهکشان ها هنگام چرخش تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز از هم جدا نشوند و "انرژی تاریک" ضد گرانشی در پس انبساط کیهان باشد.

با کمک فلوژیستون، دانشمندان توانستند به طور منطقی احتراق، کلسیناسیون، کاهش و حتی تنفس را توضیح دهند. شیمی ناگهان معنی پیدا کرد.

با این حال، این همه مشکلات را حل نکرد: ترازو باقی مانده پس از تکلیس بیشتر از فلز اصلی وزن داشت. چگونه ممکن است که پس از ترک ماده فلوژیستون، سنگین تر شود؟ مانند «انرژی تاریک» یک ربع هزاره بعد، فلوژیستون، به قول فیلسوف فرانسوی کندورسه، «توسط نیروهای مخالف جهت گرانش رانده شد». برای اینکه این ایده شاعرانه‌تر به نظر برسد، یک شیمیدان اعلام کرد که فلوژیستون به مولکول‌های زمین بال می‌دهد.

لاووازیه، مانند دانشمندان آنزمان، مطمئن بودم که فلوژیستون یکی از اجزای اصلی ماده است. اما زمانی که او شروع به آزمایش با الماس کرد، شروع به این سوال کرد: آیا چیزی می تواند کمتر از صفر وزن داشته باشد؟

مادرش زمانی که او هنوز پسر بود از دنیا رفت و ارثی برای او باقی گذاشت که برای ورود به یک شرکت سودآور به نام "Main Farming" کافی بود. دولت فرانسه با این کنسرسیوم متشکل از افراد خصوصی برای جمع آوری مالیات قراردادی منعقد کرد که کشاورزانی مانند لاووازیه سهم مشخصی از آن داشتند. این فعالیت دائماً او را از تحقیق منحرف می کرد، اما درآمدی را به همراه داشت که به او اجازه داد پس از مدتی صاحب یکی از بهترین آزمایشگاه های اروپا شود. یکی از اولین آزمایش‌ها در سال 1769 آزمایشی بود که با آن لاووازیه تصمیم گرفت ایده رایج آن زمان را که آب را می‌توان به زمین تبدیل کرد، آزمایش کند.

شواهد کاملاً قانع کننده بود: تبخیر آب در ماهیتابه، باقیمانده جامد باقی می ماند. اما لاووازیه تصمیم گرفت تا با استفاده از یک کشتی تصعید به نام پلیکان به ته آن برسد. با داشتن یک محفظه گرد بزرگ در پایه و یک محفظه فوقانی کوچک، کشتی مجهز به دو لوله خمیده (کمی شبیه منقار پلیکان) بود که از طریق آنها بخار به پایین باز می گشت. برای کیمیاگران، پلیکان نماد خون قربانی مسیح بود، بنابراین اعتقاد بر این بود که رگ پلیکان دارای قدرت دگرگونی است. علاوه بر این، آبی که در پلیکان می‌جوشید، به طور مداوم تبخیر و متراکم می‌شود، به طوری که هیچ ماده‌ای - جامد، مایع یا گاز - نمی‌تواند از سیستم خارج شود.

پس از تقطیر آب خالص به مدت صد روز، لاووازیه متوجه شد که رسوب در واقع وجود دارد. اما او حدس زد که از کجا آمده است. وقتی پلیکان خالی را وزن کرد، متوجه شد که کشتی سبک تر شده است. لاووازیه پس از خشک کردن و وزن کردن رسوب، دید که وزن رسوب کاملاً با کاهش وزن ظرف مطابقت دارد و این واقعیت او را به این ایده سوق داد که منبع رسوب شیشه ظرف است.

دو سال بعد، در سال 1771، لاووازیه بیست و هشت ساله شد. در همان سال ازدواج کرد. منتخب او ماری-آن پیرت پولزه، دختر سیزده ساله یک کشاورز مالیاتی دیگر بود. (این دختر نسبتاً زیبا در آن زمان نامزد شده بود و دومین داماد احتمالی او پنجاه ساله بود.) ماریا آنا او را بسیار دوست داشت. مطالعات علمیشوهرش به سرعت در شیمی تسلط یافت و به هر طریقی که می توانست کمک کرد: یادداشت برداری کرد، ادبیات علمی انگلیسی را به فرانسوی ترجمه کرد و پیچیده ترین نقاشی های آزمایشی را تکمیل کرد که معلوم شد آنقدر زیبا بود که مانند سنگ فلسفی مقدر شد. تبدیل کیمیا به شیمی

شیمی دانان نسلی که لاووازیه به آن تعلق داشت می دانستند که همانطور که جوزف پریستلی انگلیسی توانست آن را فرموله کند، «چندین نوع هوا وجود دارد». هوای مفیتی ("فوتید" یا "کهنه") باعث خاموش شدن شعله می شود و موش موجود در آن از خفگی می میرد. چنین هوایی آب آهک (هیدروکسید کلسیم) را کدر می کند و رسوب سفید رنگی (کربنات کلسیم) تشکیل می دهد. با این حال، گیاهان در این هوا احساس خوبی داشتند و پس از مدتی دوباره آن را تنفس کردند.

یکی دیگر از گازهای خفه کننده زمانی تولید شد که شمع برای مدتی در یک ظرف دربسته می سوخت. این گاز آب آهک را رسوب نکرد و از آنجایی که به وضوح با فرآیند احتراق مرتبط بود، هوای فلوژیستون یا نیتروژن (از یونانی "بی جان") نامیده شد. اسرارآمیزترین گاز فراری بود که هنگام حل شدن براده های آهن در اسید سولفوریک رقیق آزاد شد. آنقدر قابل اشتعال بود که به آن «هوای قابل اشتعال» می گفتند. اگر بادکنکی را با این هوا باد کنید، از سطح زمین بلند می شود.

این سوال مطرح شد که آیا انواع جدیدی از هوا عناصر شیمیایییا همانطور که پریستلی پیشنهاد کرد، تغییرات هوای "معمولی" که با افزودن یا استخراج فلوژیستون به دست می آید؟

لاووازیه به سختی تردید خود را حفظ کرد، برخی از آزمایشات همکارانش را تکرار کرد. وی تأیید کرد که با سوزاندن فسفر برای تولید اسید فسفریک یا سوزاندن گوگرد برای تولید اسید سولفوریک، موادی تولید می‌شوند که وزن آنها بیشتر از مواد مورد استفاده است. مانند کلسینه کردن فلزات. اما چرا این تغییر رخ می دهد؟ به نظرش رسید که جواب این سوال را پیدا کرده است. او با استفاده از یک ذره بین برای گرم کردن قلع محصور در یک ظرف شیشه ای مهر و موم شده، متوجه شد که وزن کل نصب قبل و بعد از آزمایش یکسان است. به آرامی ظرف را باز کرد، صدای هجوم هوا را با سر و صدا به داخل شنید و پس از آن وزن دوباره افزایش یافت. شاید اشیا نه به این دلیل که فلوژیستون ساطع می کنند بلکه به این دلیل که بخشی از هوا را جذب می کنند بسوزند؟

اگر اینطور است، پس بازسازی، یعنی. ذوب سنگ معدن به فلز خالص هوا را آزاد می کند. او مقدار معینی از فلس سرب به نام لیتارژ را اندازه گیری کرد و آن را روی یک سطح برجسته کوچک در ظرف آب در کنار یک تکه زغال چوب قرار داد. با پوشاندن همه چیز با یک زنگ شیشه ای، شروع به گرم کردن ترازو با استفاده از یک ذره بین کرد. از آب جابجا شده، او می توانست حدس بزند که گاز آزاد می شود. با جمع آوری دقیق گاز آزاد شده، متوجه شد که این گاز شعله را خاموش کرده و آب آهک را رسوب می دهد. به نظر می رسد که هوای "کهنه" محصول بهبودی بوده است، اما آیا این همه چیز بود؟

معلوم شد که پاسخ در ماده ای قرمز رنگ به نام مرکوریوس کالسیناتوس یا مقیاس جیوه است که توسط داروسازان پاریسی به عنوان درمان سیفلیس به قیمت 18 لیور یا بیشتر در هر اونس فروخته می شد. 1000 دلار به قیمت امروز هر آزمایشی با این ماده کمتر از آزمایش های سوزاندن الماس نبود. مانند هر مقیاس دیگر، می توان آن را با کلسینه کردن فلز خالص روی شعله زیاد به دست آورد. با این حال، با حرارت بیشتر، ماده حاصل دوباره به جیوه تبدیل شد. به عبارت دیگر، مرکوریوس کلسیناتوس حتی بدون استفاده از زغال چوب نیز قابل ترمیم است. اما منبع فلوژیستون چه بود؟ در سال 1774، لاووازیه و چند تن از همکارانش در آکادمی علوم فرانسه تأیید کردند که مقیاس جیوه را واقعاً می توان «بدون مواد اضافی» با کاهش حدود یک دوازدهم وزن آن کاهش داد.

پریستلی نیز با این ماده آزمایش کرد و آن را با ذره بین حرارت داد و گازهای آزاد شده را جمع آوری کرد. او بعداً نوشت: «آنچه مرا چنان تحت تأثیر قرار داد که حتی کلمات کافی برای بیان احساساتی که بر من غلبه کردند وجود ندارد، این است که شمع در این هوا با شعله نسبتاً قوی سوخت... من نتوانستم توضیحی برای آن بیابم. این پدیده.» پس از اینکه متوجه شد موش آزمایشگاهی در گاز جادویی احساس خوبی دارد، تصمیم گرفت خودش آن را تنفس کند. "به نظرم رسید که بعد از مدتی سبکی و آزادی فوق العاده ای را در سینه ام احساس کردم. چه کسی تصور می کرد که این هوای پاک در نهایت به یک کالای لوکس مد تبدیل شود. در این بین فقط دو موش و من لذت استنشاق آن را داشته ایم.»

پریستلی تصمیم گرفت گازی را که در آن می توان به خوبی نفس کشید و به راحتی بسوزد، «دفلژیستیک» نامید. هوا در خالص ترین شکل خود او در چنین استدلالی تنها نبود. در سوئد، یک داروساز به نام کارل ویلهلم شیله نیز خواص "هوای آتش" را مطالعه کرد.

در این زمان، لاووازیه گاز آزاد شده در طی کاهش جیوه کلسیناتوس را "بسیار مفید برای تنفس" یا هوای "زنده" نامیده بود. او مانند پریستلی معتقد بود که این گاز هوا را در شکل اولیه اش نشان می دهد. با این حال، در اینجا Lavoisier با یک مشکل مواجه شد. هنگامی که او سعی کرد مقیاس جیوه را با استفاده از زغال چوب کاهش دهد، یعنی. به روش قدیمی و اثبات شده، همان گازی که هنگام بازیابی لیتارژ منتشر شد - شعله شمع را خاموش کرد و آب آهک را رسوب داد. چرا کاهش مقیاس جیوه بدون زغال چوب باعث تولید هوای "زنده" شد و هنگام استفاده از زغال چوب، هوای "کهنه" خفه کننده ظاهر شد؟

تنها یک راه برای روشن شدن همه چیز وجود داشت. لاووازیه ظرفی از قفسه برداشت که به آن فلاسک تخت می گفتند. قسمت پایین آن گرد بود و لاووازیه گردن بلند را گرم کرد و آن را خم کرد به طوری که ابتدا به سمت پایین و سپس دوباره به سمت بالا خم شد.

اگر در آزمایش او در سال 1769، کشتی شبیه پلیکان بود، کشتی فعلی شبیه فلامینگو بود. Lavoisier چهار اونس جیوه خالص را در محفظه پایینی گرد ظرف (که در شکل A برچسب گذاری شده است) ریخت. ظرف را طوری روی کوره نصب کردند که گردن آن در یک ظرف باز و همچنین پر از جیوه بود و سپس در یک زنگ شیشه ای بلند شد. این قسمت از تنظیمات برای تعیین میزان هوای مصرفی در طول آزمایش استفاده شد. پس از علامت گذاری سطح (LL) با یک نوار کاغذی، کوره را روشن کرد و جیوه را در محفظه A تقریباً به جوش آورد.

می توان حدس زد که در روز اول اتفاق خاصی نیفتاد. مقدار کمی جیوه تبخیر شد و روی دیواره فلاسک تخت نشست. توپ های به دست آمده آنقدر سنگین بودند که دوباره به پایین سرازیر شوند. اما در روز دوم، نقاط قرمز شروع به تشکیل در سطح جیوه - مقیاس. در طی چند روز بعد، پوسته قرمز در اندازه افزایش یافت تا اینکه به حداکثر اندازه خود رسید. در روز دوازدهم، لاووازیه آزمایش را متوقف کرد و چند اندازه گیری کرد.

در آن زمان، جیوه موجود در زنگ شیشه ای با مقدار هوایی که برای تشکیل رسوب مصرف می شد از سطح اولیه فراتر رفت. با در نظر گرفتن تغییرات دما و فشار داخل آزمایشگاه، لاووازیه محاسبه کرد که مقدار هوا حدود یک ششم حجم اولیه خود کاهش یافته است. از 820 تا 700 سانتی متر مکعب. علاوه بر این، ماهیت گاز تغییر کرده است. وقتی یک موش داخل ظرف حاوی هوای باقیمانده قرار گرفت، بلافاصله شروع به خفگی کرد و «شمع قرار گرفته در این هوا بلافاصله خاموش شد، گویی در آب قرار داده شده است». اما از آنجایی که گاز باعث رسوب در آب آهک نمی شود، می توان آن را به جای «هوای کهنه» به نیتروژن نسبت داد.

اما جیوه در هنگام احتراق چه چیزی از هوا دریافت کرد؟ لاووازیه پس از برداشتن پوشش قرمز رنگی که روی فلز ایجاد شده بود، شروع به گرم کردن آن در یک قفل شد تا اینکه دوباره به جیوه تبدیل شد و از 100 تا 150 سانتی‌متر مکعب گاز آزاد کرد - تقریباً همان مقدار جیوه جذب شده در طی کلسینه کردن. شمع وارد شده در این گاز "به زیبایی سوخت" و زغال سنگ سوخته نشد، بلکه "با چنان نور درخشانی می درخشید که چشم ها به سختی می توانستند آن را تحمل کنند."

این یک نقطه عطف بود. جیوه در حال سوختن، هوای "زنده" را از جو جذب کرد و نیتروژن را ترک کرد. کاهش جیوه دوباره منجر به آزاد شدن هوای "زنده" شد. بنابراین لاووازیه موفق شد دو جزء اصلی هوای جو را از هم جدا کند.

برای اطمینان، او هشت قسمت از هوای "زنده" و چهل و دو قسمت نیتروژن را با هم مخلوط کرد و نشان داد که گاز حاصل تمام ویژگی های هوای معمولی را دارد. تجزیه و تحلیل و سنتز: "در اینجا قانع کننده ترین دلیل موجود در شیمی نهفته است: هوا، وقتی تجزیه می شود، دوباره ترکیب می شود."

در سال 1777، لاووازیه نتایج تحقیقات خود را به اعضای آکادمی علوم گزارش داد. معلوم شد که فلوگیستون داستانی است. احتراق و تکلیس زمانی اتفاق افتاد که این ماده هوای «زنده» را جذب کرد، که او آن را اکسیژن به دلیل نقشش در تشکیل اسیدها نامید. (Oxy در زبان یونانی به معنی تند است.) جذب اکسیژن از هوا باعث می شود که فقط نیتروژن غیر قابل تنفس در هوا باقی بماند.

در مورد گازی که هوای «کهنه» نامیده می شد، زمانی که اکسیژن آزاد شده در حین احیا با چیزی در زغال چوب ترکیب شد و چیزی را که ما امروز آن را دی اکسید کربن می نامیم ایجاد شد.

سال به سال، همکاران لاووازیه، به‌ویژه پریستلی، از این واقعیت غرغر می‌کردند که ظاهراً او در آزمایش‌هایی که آن‌ها نیز انجام دادند، یک بار در خانه زوج لاووازیه شام ​​خورد و از هوای محرومش از فلوژیستون به آنها خبر داد. داروساز سوئدی Scheele نامه ای به لاووازیه فرستاد و در مورد تجربیات شما گفت. اما با وجود همه اینها، آنها همچنان فکر می کردند که اکسیژن هوای خالی از فلوژیستون است.

در نمایشنامه اکسیژن که در سال 2001 نمایش داده شد، دو شیمیدان به نام های کارل جراسی و رولد هافمن طرحی را خلق کردند که در آن پادشاه سوئد سه دانشمند را به استکهلم دعوت کرد تا تصمیم بگیرد کدام یک از آنها را کاشف اکسیژن دانست. شیل اولین کسی بود که گاز را جدا کرد و پریستلی اولین کسی بود که مقاله ای را منتشر کرد که وجود آن را نشان می داد، اما فقط لاووازیه فهمید که آنها چه چیزی را کشف کرده بودند.

او بسیار عمیق تر نگاه کرد و قانون بقای جرم را فرموله کرد. در نتیجه واکنش شیمیاییماده - در این مورد، سوزاندن جیوه و هوا - شکل خود را تغییر می دهد. اما توده نه ایجاد می شود و نه از بین می رود. همانطور که بسیاری از مواد وارد واکنش می شوند، همان مقدار باید خارج شود. همانطور که یک جمع کننده مالیات ممکن است بگوید، به هر حال تعادل باید متعادل شود.

در سال 1794، در طول ترور انقلابی، پدر لاووازیه و ماری آن، همراه با سایر کشاورزان مالیاتی، به عنوان "دشمنان مردم" شناخته شدند. آنها را روی یک گاری به میدان انقلاب آوردند، جایی که مراحل چوبی قبلاً ساخته شده بود، ظاهری که حتی در جزئیات آن شبیه سکویی بود که لاووازیه الماس را روی آن می سوزاند. فقط به جای لنزهای عظیم، دستاورد دیگری از فناوری فرانسوی وجود داشت - گیوتین.

اخیراً پیامی در اینترنت ظاهر شد که در حین اعدام لاووازیه موفق شد آخرین آزمایش خود را انجام دهد. واقعیت این است که آنها شروع به استفاده از گیوتین در فرانسه کردند، زیرا فکر می کردند که این انسانی ترین شکل اعدام است - مرگ فوری و بدون درد را به همراه دارد. و حالا لاووازیه این فرصت را داشت که بفهمد آیا این چنین است یا خیر. لحظه ای که تیغه گیوتین گردنش را لمس کرد، شروع به پلک زدن کرد و تا جایی که می توانست این کار را انجام داد. یک دستیار در میان جمعیت بود که باید شمارش می کرد که چند بار می تواند پلک بزند. ممکن است این داستان تخیلی باشد، اما کاملاً مطابق با روحیه لاووازیه است.

ج) جورج جانسون "ده آزمایش زیبا در علم."

چرا آنتوان لاووازیه الماس را سوزاند؟

قرن هجدهم، فرانسه، پاریس. Antoine Laurent Lavoisier، یکی از آینده سازان علم شیمی، پس از سال ها آزمایش با مواد مختلف در خلوت آزمایشگاه خود، بارها و بارها متقاعد می شود که انقلابی واقعی در علم ایجاد کرده است. آزمایش‌های شیمیایی اساساً ساده او در مورد احتراق مواد در حجم‌های مهر و موم شده هرمتیک، نظریه فلوژیستون را که عموماً در آن زمان پذیرفته شده بود، کاملاً رد کرد. اما شواهد قوی و کاملاً کمی به نفع نظریه احتراق جدید "اکسیژن" در دنیای علمی پذیرفته نشده است. مدل فلوژیستون بصری و راحت بسیار محکم در سر ما جا افتاده است.

چه باید کرد؟ لاووازیه پس از دو یا سه سال تلاش بی‌ثمر برای دفاع از ایده‌اش، به این نتیجه می‌رسد که محیط علمی او هنوز به بحث‌های صرفا نظری نرسیده است و باید مسیری کاملاً متفاوت را در پیش بگیرد. در سال 1772 شیمیدان بزرگ تصمیم گرفت آزمایشی غیرمعمول برای این منظور انجام دهد. او همه را دعوت می کند تا در منظره سوزاندن... یک قطعه الماس سنگین در دیگ مهر و موم شده شرکت کنند. چگونه می توان در برابر کنجکاوی مقاومت کرد؟ از این گذشته ، ما در مورد چیزی صحبت نمی کنیم ، بلکه در مورد یک الماس صحبت می کنیم!

کاملاً قابل درک است که به دنبال این پیام پر شور، مخالفان سرسخت دانشمند که قبلاً نمی خواستند در آزمایشات او با انواع گوگرد، فسفر و زغال سنگ تحقیق کنند، همراه با مردم عادی به آزمایشگاه ریختند. اتاق تا حد درخشش جلا داده شده بود و کمتر از یک سنگ قیمتی محکوم به سوزاندن عمومی می درخشید. باید گفت که آزمایشگاه لاووازیه در آن زمان متعلق به یکی از بهترین های جهان بود و کاملاً با آزمایش گران قیمتی سازگار بود که مخالفان ایدئولوژیک صاحب آن اکنون به سادگی مشتاق شرکت در آن بودند.

الماس ناامید نشد: طبق همان قوانینی که در مورد سایر مواد نفرت انگیز اعمال می شود، بدون اثری قابل مشاهده سوخت. هیچ چیز قابل توجهی جدید با نکته علمیهیچ بینایی رخ نداد اما نظریه "اکسیژن"، مکانیسم تشکیل "هوای محدود" (دی اکسید کربن) سرانجام به آگاهی حتی بدبین ترین شکاکان رسیده است. آنها متوجه شدند که الماس بدون هیچ اثری ناپدید نشده است، بلکه تحت تأثیر آتش و اکسیژن دچار تغییرات کیفی شده و به چیز دیگری تبدیل شده است. از این گذشته، در پایان آزمایش، وزن فلاسک دقیقاً به همان اندازه اول بود. بنابراین، با ناپدید شدن کاذب الماس در مقابل چشم همگان، کلمه "phlogiston" به معنای فرضی است. جزءموادی که گفته می شود در طی احتراق آن از بین رفته است.

اما مکان مقدس هرگز خالی نیست. یکی رفت یکی اومد نظریه فلوژیستون با قانون اساسی جدید طبیعت - قانون بقای ماده - جایگزین شد. لاووازیه توسط مورخان علم به عنوان کاشف این قانون شناخته شد. الماس کمک کرد تا بشریت وجود خود را متقاعد کند. در عین حال، همین مورخان چنان ابرهایی از مه را در اطراف این رویداد هیجان انگیز ایجاد کرده اند که هنوز درک قابل اعتماد بودن حقایق بسیار دشوار به نظر می رسد. اولویت کشف مهمسالهاست که بدون هیچ دلیلی مورد مناقشه محافل "وطن پرستانه" بوده است. کشورهای مختلف: روسیه، ایتالیا، انگلستان...

چه استدلال هایی این ادعاها را تأیید می کند؟ مسخره ترین ها به عنوان مثال، در روسیه، قانون بقای ماده به میخائیل واسیلیویچ لومونوسوف نسبت داده می شود که در واقع آن را کشف نکرده است. علاوه بر این ، به عنوان مدرک ، خط نویسان علوم شیمی بی شرمانه از گزیده هایی از مکاتبات شخصی وی استفاده می کنند ، جایی که دانشمند با به اشتراک گذاشتن استدلال خود در مورد خواص ماده با همکاران خود ظاهراً شخصاً به نفع این دیدگاه شهادت می دهد.

تاریخ نگاران ایتالیایی ادعاهای خود را در مورد اولویت یک کشف جهانی در علم شیمی با این واقعیت توضیح می دهند که... لاووازیه اولین کسی نبود که ایده استفاده از الماس در آزمایشات را داشت. به نظر می رسد که در سال 1649، دانشمندان برجسته اروپایی با نامه هایی آشنا شدند که آزمایش های مشابهی را گزارش می کردند. آنها توسط آکادمی علوم فلورانس تهیه شده بودند و از محتوای آنها نتیجه می گرفت که کیمیاگران محلی قبلاً الماس و یاقوت را در معرض آتش قوی قرار داده بودند و آنها را در ظروف بسته شده قرار داده بودند. در همان زمان، الماس ها ناپدید شدند، اما یاقوت ها به شکل اصلی خود حفظ شدند، که از آن نتیجه گیری در مورد الماس به عنوان "سنگ واقعا جادویی، که ماهیت آن توضیح داده نمی شود" گرفته شد. پس چی؟ همه ما به هر نحوی راه پیشینیان خود را دنبال می کنیم. و این واقعیت که کیمیاگران قرون وسطی ایتالیا ماهیت الماس را به رسمیت نمی‌شناختند نشان می‌دهد که بسیاری از چیزهای دیگر برای آگاهی آنها غیرقابل دسترس بوده است، از جمله این سؤال که جرم یک ماده وقتی در ظرفی گرم می‌شود کجا می‌رود. دسترسی به هوا

جاه طلبی های تالیفی بریتانیایی ها نیز بسیار متزلزل به نظر می رسد، زیرا آنها به طور کلی دخالت لاووازیه را در آزمایش هیجان انگیز انکار می کنند. به نظر آنها، اشراف بزرگ فرانسوی به طور غیرمنصفانه اعتباری را که در واقع به هموطن آنها اسمیتسون تنانت تعلق داشت، که برای بشر به عنوان کاشف دو فلز گران قیمت جهان - اسمیم و ایریدیوم - شناخته می شود، نسبت داده شد. همانطور که انگلیسی ها ادعا می کنند او بود که چنین شیرین کاری های نمایشی را انجام داد. به ویژه، او الماس را در یک ظرف طلایی (قبلاً گرافیت و زغال چوب) سوزاند. و این او بود که به این نتیجه مهم برای توسعه شیمی رسید که همه این مواد دارای ماهیت یکسان و پس از احتراق هستند. دی اکسید کربنمطابق با وزن مواد قابل احتراق.

اما مهم نیست که برخی از مورخان علم چقدر تلاش می کنند آن را کوچک جلوه دهند دستاوردهای برجستهلاووازیه و به او نقش ثانویه در تحقیقات منحصر به فرد اختصاص می دهند، آنها هنوز شکست می خورند. مرد درخشان فرانسوی به عنوان مردی با ذهنی جامع و اصیل همچنان در چشمان جامعه جهانی باقی می ماند. کافی است آزمایش معروف او را با آب مقطر یادآوری کنیم که یک بار برای همیشه دیدگاه رایج در آن زمان در میان بسیاری از دانشمندان در مورد توانایی آب برای تبدیل شدن به ماده جامد در هنگام گرم شدن را تکان داد.

این دیدگاه نادرست بر اساس مشاهدات زیر شکل گرفت. هنگامی که آب "تا خشک شدن" تبخیر شد، یک بقایای جامد همیشه در ته ظرف یافت می شد که برای سادگی به آن "زمین" می گفتند. اینجا بود که صحبت از تبدیل آب به خشکی شد.

در سال 1770، لاووازیه این خرد متعارف را مورد آزمایش قرار داد. برای شروع، او هر کاری انجام داد تا خالص ترین آب ممکن را به دست آورد. این را می توان تنها در یک راه به دست آورد - تقطیر. این دانشمند با استفاده از بهترین آب باران در طبیعت، آن را هشت بار تقطیر کرد. سپس یک ظرف شیشه ای از پیش وزن شده را با آب تصفیه شده از ناخالصی ها پر کرد و آن را به صورت هرمتیک مهر و موم کرد و دوباره وزن را ثبت کرد. سپس به مدت سه ماه این ظرف را روی مشعل گرم کرد و تقریباً محتویات آن را به جوش آورد. در نتیجه، واقعاً در پایین ظرف "زمین" وجود داشت.

اما از کجا؟ برای پاسخ به این سوال، لاووازیه دوباره ظرف خشکی را که جرم آن کاهش یافته بود، وزن کرد. آزمایشگر پس از تشخیص اینکه وزن کشتی به اندازه ظاهر شدن "زمین" در آن تغییر کرده است، متوجه شد که باقیمانده جامد که همکارانش را گیج کرده بود به سادگی از شیشه بیرون می‌آید و هیچ گونه معجزه‌ای وجود ندارد. تبدیل آب به زمین اینجاست که یک فرآیند شیمیایی عجیب رخ می دهد. و تحت تأثیر دمای بالا بسیار سریعتر پیش می رود.

کربن (انگلیسی کربن، کربن فرانسوی، آلمانی Kohlenstoff) به شکل زغال سنگ، دوده و دوده از زمان های بسیار قدیم برای بشر شناخته شده است. حدود 100 هزار سال پیش، زمانی که اجداد ما بر آتش مسلط شدند، هر روز با زغال سنگ و دوده سروکار داشتند. احتمالاً افراد بسیار اولیه با تغییرات آلوتروپیک کربن - الماس و گرافیت و همچنین زغال سنگ فسیلی آشنا شدند. جای تعجب نیست که احتراق مواد حاوی کربن یکی از اولین فرآیندهای شیمیایی بود که مورد توجه انسان قرار گرفت. از آنجایی که ماده سوزان در اثر آتش سوزی ناپدید می شود، احتراق به عنوان فرآیند تجزیه ماده در نظر گرفته می شود و بنابراین زغال سنگ (یا کربن) یک عنصر در نظر گرفته نمی شود. عنصر آتش بود - پدیده ای همراه با احتراق. در آموزه های باستانی درباره عناصر، آتش معمولاً به عنوان یکی از عناصر ظاهر می شود. در اواخر قرن هفدهم - هجدهم. نظریه فلوژیستون توسط بچر و استال مطرح شد. این نظریه وجود یک ماده اولیه خاص - یک مایع بی وزن - فلوژیستون را در هر جسم قابل احتراق تشخیص داد که در طی فرآیند احتراق تبخیر می شود. از آنجایی که وقتی مقدار زیادی زغال سنگ سوزانده می شود، تنها کمی خاکستر باقی می ماند، فلوژیستیک معتقد بود که زغال سنگ تقریباً فلوژیستون خالص است. این همان چیزی است که به ویژه تأثیر "فلوژنتیک" زغال سنگ - توانایی آن در بازیابی فلزات از "آهک" و سنگ معدن را توضیح داد. فلوژستیک بعدی، رئومور، برگمان و دیگران، قبلاً شروع به درک این موضوع کردند که زغال سنگ یک ماده اولیه است. با این حال، "زغال سنگ تمیز" برای اولین بار توسط Lavoisier شناخته شد، که فرآیند احتراق زغال سنگ و سایر مواد موجود در هوا و اکسیژن را مطالعه کرد. در کتاب Guiton de Morveau، Lavoisier، Berthollet و Fourcroix "روش نامگذاری شیمیایی" (1787)، نام "کربن" (کربن) به جای فرانسوی "زغال سنگ خالص" (charbone pur) ظاهر شد. با همین نام، کربن در «جدول اجسام ساده» در «کتاب درسی ابتدایی شیمی» لاووازیه آمده است. در سال 1791، تنانت شیمیدان انگلیسی اولین کسی بود که کربن رایگان بدست آورد. او بخار فسفر را روی گچ کلسینه شده عبور داد و در نتیجه کلسیم فسفات و کربن تشکیل شد. مدت‌هاست که می‌دانستند الماس وقتی به شدت گرم می‌شود بدون باقی ماندن می‌سوزد. در سال 1751، پادشاه فرانسه فرانسیس اول موافقت کرد که الماس و یاقوت را برای آزمایش های سوزاندن بدهد، پس از آن این آزمایش ها حتی مد شد. معلوم شد که فقط الماس می سوزد و یاقوت (اکسید آلومینیوم با ترکیبی از کروم) می تواند گرمایش طولانی مدت در کانون لنز احتراق را بدون آسیب تحمل کند. لاووازیه آزمایش جدیدی بر روی سوزاندن الماس با استفاده از یک ماشین آتش زا بزرگ انجام داد و به این نتیجه رسید که الماس کربن کریستالی است. دومین آلوتروپ کربن - گرافیت در دوره کیمیاگری به عنوان درخشش سرب اصلاح شده در نظر گرفته می شد و پلمباگو نام داشت. تنها در سال 1740 پات متوجه عدم وجود هرگونه ناخالصی سرب در گرافیت شد. Scheele گرافیت را مطالعه کرد (1779) و به عنوان یک فلوژیستون، آن را نوعی جسم گوگردی خاص، یک زغال سنگ معدنی ویژه حاوی "اسید هوایی" (CO 2) و مقدار زیادی فلوژیستون در نظر گرفت.

بیست سال بعد، Guiton de Morveau با حرارت دادن دقیق الماس را به گرافیت و سپس به اسید کربنیک تبدیل کرد.

نام بین المللی Carboneum از لاتین گرفته شده است. کربن (زغال سنگ). این کلمه ریشه بسیار باستانی دارد. با کرمار مقایسه می شود - برای سوزاندن. ریشه ساگ، کال، گار روسی، گال، گل، سانسکریت sta به معنی جوشاندن، پختن است. کلمه "carbo" با نام کربن در سایر زبان های اروپایی (کربن، شاربون و غیره) همراه است. Kohlenstoff آلمانی از Kohle - زغال سنگ (به آلمانی قدیم kolo، سوئدی kylla - برای گرم کردن) می آید. اوگوراتی قدیمی روسی یا اوگاراتی (سوزاندن، سوزاندن) ریشه گار یا کوه دارد که احتمال انتقال به گل وجود دارد. زغال سنگ در روسی قدیمی یوگال یا زغال سنگ با همان منشاء. کلمه الماس (Diamante) از یونانی باستان - غیر قابل تخریب، تسلیم ناپذیر، سخت و گرافیت از یونانی - می نویسم.

در اوایل XIX V. کلمه قدیمی زغال سنگ در ادبیات شیمی روسیه گاهی با کلمه "کربنات" جایگزین می شد (Scherer, 1807; Severgin, 1815). از سال 1824، سولوویف نام کربن را معرفی کرد.

کلمه "الماس" از آن گرفته شده است زبان یونانی. به روسی به عنوان "" ترجمه شده است. در واقع برای آسیب رساندن به این سنگ باید تلاش های فوق بشری صورت گیرد. تمام مواد معدنی شناخته شده برای ما را بریده و خراش می دهد، در حالی که خود آسیبی نمی بیند. اسید به او آسیبی نمی رساند. یک روز از روی کنجکاوی، آزمایشی در یک آهنگری انجام شد: الماسی را روی سندان گذاشتند و با چکش ضربه زدند. آهنی تقریباً به دو نیم شد، اما سنگ سالم ماند.

الماس با رنگ آبی زیبا می سوزد.

از همه جامداتالماس بالاترین رسانایی حرارتی را دارد. در برابر اصطکاک حتی در برابر فلز مقاوم است. این کانی الاستیک ترین با کمترین نسبت تراکم است. یکی از ویژگی های جالب الماس این است که حتی تحت تاثیر اشعه های مصنوعی درخشنده است. با تمام رنگ های رنگین کمان می درخشد و رنگ را به طرز جالبی شکست می دهد. به نظر می رسد این سنگ از رنگ خورشید اشباع شده و سپس آن را تابش می کند. همانطور که می دانید، الماس طبیعی زیبا نیست، بلکه تراش است که به آن زیبایی واقعی می بخشد. سنگ قیمتی ساخته شده از الماس تراشیده شده، الماس نامیده می شود.

تاریخچه آزمایشات

در قرن هفدهم در انگلستان، بویل موفق شد یک الماس را با تابش نور خورشید از طریق عدسی به آن بسوزاند. با این حال، در فرانسه، تجربه کلسینه کردن الماس در ظرف ذوب هیچ نتیجه‌ای نداشت. جواهرساز فرانسوی که این آزمایش را انجام داد تنها لایه نازکی از پلاک تیره روی سنگ ها پیدا کرد. در پایان قرن هفدهم، دانشمندان ایتالیایی Averani و Tardgioni، در حالی که تلاش می کردند دو الماس را با هم ترکیب کنند، توانستند دمایی را که در آن الماس می سوزد - از 720 تا 1000 درجه سانتیگراد تعیین کنند.

الماس به دلیل ساختار قوی خود ذوب نمی شود شبکه کریستالی. تمام تلاش ها برای ذوب این ماده معدنی با سوزاندن آن به پایان رسید.

فیزیکدان بزرگ فرانسوی آنتوان لاووازیه فراتر رفت و تصمیم گرفت الماس ها را در یک ظرف شیشه ای مهر و موم شده قرار دهد و آن را با اکسیژن پر کند. او با استفاده از یک لنز بزرگ، سنگ ها را گرم کرد و آنها کاملا سوختند. آنها با مطالعه ترکیب هوا دریافتند که علاوه بر اکسیژن، حاوی دی اکسید کربن است که ترکیبی از اکسیژن و کربن است. بنابراین، پاسخ دریافت شد: الماس ها می سوزند، اما فقط با دسترسی به اکسیژن، یعنی. در فضای باز الماس هنگام سوختن به دی اکسید کربن تبدیل می شود. به همین دلیل است که بر خلاف زغال سنگ، پس از سوزاندن الماس، حتی خاکستری باقی نمی ماند. آزمایش های دانشمندان یکی دیگر از ویژگی های الماس را تأیید کرده است: در غیاب اکسیژن، الماس نمی سوزد، اما ساختار مولکولی آن تغییر می کند. در دمای 2000 درجه سانتی گراد، گرافیت را می توان تنها در 15-30 دقیقه به دست آورد.