Karbon: historien til oppdagelsen av elementet. Hvorfor brente Antoine Lavoisier diamanten? Lavoisiers diamantbrenningsopplevelse

Og to typer diamantavsetninger er kjent, primær - berggrunn eller magmatisk og sekundær - sedimentær eller placer. Det ble nevnt ovenfor at India regnes som "oppdageren" av diamanter.

De legendariske gruvene Golconda ga verden nesten alle diamantene som er kjent siden antikken, for eksempel den legendariske "Kohinoor"... Få av dem har overlevd til i dag.

TIL XVII århundre gruvene ble tømt, India mistet lederskapet i levering av diamanter til verdensmarkedet, først erstattet av Brasil og senere av Sør-Afrika. For tiden utvikles to felt i India. I Sør-India, i Golconda-regionen - tradisjonell, alluvial; den andre er i Sentral-India, i Panna, i en nylig oppdaget diatreme.

De utvunne steinene kuttes i Bombay og eksporteres. For tiden er den årlige produksjonen av indiske diamanter 8 000-10 000 karat.

Det er her diamanter ble oppdaget av "hans majestet ved en tilfeldighet", det var i Brasil! Siden 1695 har gullgraveren Antonio Rodrigo Arado brukt morsomme steiner i stedet for sjetonger når han spilte kort eller terninger. Arado kom over dem ganske ofte ved Tejuco-gruven, hvor han drev etter gull og kvarts...
I tretti år jaget spillerne steiner over det grønne tøyet på bordene, inntil en av gullgruvearbeiderne, Bernado da Fanesca-Labo, bestemte den edle opprinnelsen til "sjetongene" i 1725. En strøm av lykkesøkere strømmet inn i Brasil. I 1727 hadde volumet av brasiliansk diamantproduksjon kraftig redusert prisene på verdens diamantmarked. Og folk fant stadig nye plasser.

I 1729 var elleve diamantbærende elver allerede blitt oppdaget. Prisene falt katastrofalt, og den destruktive prosessen ble stoppet kun av tøffe administrative tiltak. De etablerte et portugisisk kongelig monopol på diamantgruvedrift, enorme avgifter på eksporten deres og slaveri forhold for leasing av diamantbærende områder.

I 1822 fikk Brasil suverenitet og tok lederskapet på verdens diamantmarked. Brasilianske diamanter er små i størrelse. Bare seks av dem er mest kjente i verden: "Star of the South", "Star of Egypt", "Star of Minas", "Minas Gerais", "English Diamond of Dresden" og "President Vargas". De aller fleste brasilianske diamanter er førsteklasses krystaller av høyeste kvalitet. Men ledelsen varte ikke lenge...

En merkelig hvit rullestein funnet av sønnen til boerbonden Daniel Jacobs i 1867 på bredden av Orange River endret utviklingsløpet Sør-Afrika. Etter mye prøvelse ble "småsteinen" undersøkt av mineralog William Guilbon Atherston, som identifiserte den som en vakker diamant. Krystallen ble kuttet, diamanten veide 10,75 karat var fornavn"Eureka" tok sin plass i historien som den førstefødte i sørafrikansk diamantgruvedrift.

En høstdag i 1772 kunne parisere som gikk nær Louvre, i Infantas hage, langs Seine-vollen, se en merkelig struktur som lignet en flat vogn i form av en treplattform på seks hjul. Stort glass ble installert på den. De to største linsene, som hadde en radius på åtte fot, ble festet sammen for å danne et forstørrelsesglass som samlet solstrålene og rettet dem mot en andre, mindre linse, og deretter mot overflaten av bordet. På plattformen sto forskerne i parykker og svarte briller og var engasjert i eksperimentet, og assistentene deres suset rundt som sjømenn på dekk, og tilpasset hele denne komplekse strukturen til solen, mens de hele tiden holdt lyset svevende over himmelen «med pistol».

Blant menneskene som brukte dette anlegget, en «partikkelakselerator» fra 1700-tallet, var Antoine Laurent Lavoisier. Han var da interessert i hva som skjer når en diamant blir brent.

Det hadde lenge vært kjent at diamanter brant, og lokale gullsmeder ba det franske vitenskapsakademiet undersøke om det var noen risiko ved dette. Lavoisier selv var interessert i et litt annet spørsmål: den kjemiske essensen av forbrenning. Det fine med "ildglasset" var at ved å fokusere solstrålene på et punkt inne i beholderen, varmet det opp alt som kunne plasseres på det punktet. Røyken fra karet kunne ledes gjennom et rør inn i et kar som inneholdt vann, partiklene i det kunne utfelles, deretter kunne vannet fordampes og resten analyseres.

Dessverre var eksperimentet mislykket: den intense oppvarmingen førte til at glasset stadig sprakk. Lavoisier fortvilte imidlertid ikke - han hadde andre ideer. Han foreslo et program til Vitenskapsakademiet for å studere "luften i materien" og hvordan den, denne luften, er relatert til forbrenningsprosesser.

Newton klarte å styre utviklingen av fysikk den riktige måten, men i kjemi på den tiden var ting veldig dårlige - det var fortsatt fanget av alkymi. "Henna, oppløst i en godt refluksert brennevin av salpeter, vil gi en fargeløs løsning," skrev Newton. "Men hvis du legger den i god olje av vitriol og rister den til den er oppløst, blir blandingen først gul og deretter mørkerød." På sidene til denne " kokebok«Det ble ikke sagt noe om mål eller mengder. "Hvis saltånden legges i fersk urin, vil begge løsningene blandes lett og rolig," bemerket han, "men hvis den samme løsningen slippes på fordampet urin, vil susing og koking følge, og de flyktige og sure saltene vil koagulere til en tredje etter en tid.» et stoff som ligner ammoniakk i naturen. Og hvis du fortynner et avkok av fioler og løser det opp i en liten mengde frisk urin, vil noen dråper fermentert urin få en lys grønn farge."

Ganske langt fra moderne vitenskap. Det er mye i alkymien, selv i Newtons egne forfatterskap, som minner om magi. I en av dagbøkene sine kopierte han samvittighetsfullt flere avsnitt fra boken til alkymisten George Starkey, som kalte seg Philalethes.

Passasjen begynner: "I [Saturn] er den udødelige sjelen skjult." Saturn betydde vanligvis bly, siden hvert element var assosiert med en planet. Men i i dette tilfellet referansen var til det sølvaktige metallet kjent som antimon. «Immortal Spirit» er en gass som malmen avgir når den varmes opp til ekstreme temperaturer. "Mars er knyttet til Saturn av kjærlighetsbånd (dette betydde at jern ble tilsatt antimon), som i seg selv sluker stor kraft, hvis ånd deler Saturns kropp, og fra begge sammen strømmer vidunderlig lyst vann, som solen går ned i , slipper lyset.» . Solen er gull, som i dette tilfellet er nedsenket i kvikksølv, ofte kalt amalgam. "Venus, den lyseste stjernen, er i [Mars] omfavnelse." Venus var navnet gitt til kobberet som ble tilsatt blandingen på dette stadiet. Denne metallurgiske oppskriften er mest sannsynlig en beskrivelse av de tidlige stadiene av å oppnå "de vises stein", som alle alkymister strebet etter, siden det ble antatt at det med dens hjelp var mulig å gjøre grunnelementer til gull.

Lavoisier og hans samtidige var i stand til å gå utover disse mystiske trylleformularene, men kjemikere selv på den tiden trodde fortsatt på alkymistiske ideer om at oppførselen til stoffer bestemmes av tre prinsipper: kvikksølv (som blir flytende), salt (som tykner) og svovel (som gjør stoffet brannfarlig). Den "svovelholdige ånden", også kalt terra pingua ("fettete" eller "oljeaktige" jord), okkuperte sinnet til mange. På begynnelsen av 1700-tallet begynte den tyske kjemikeren Georg Ernst Stahl å kalle det flogiston (fra gresk flog - relatert til ild).

Det ble antatt at gjenstander brenner fordi de inneholder mye flogiston. Ettersom gjenstander blir fortært av brann, slipper de dette brennbare stoffet ut i luften. Hvis du setter fyr på et vedstykke, vil det slutte å brenne, og etterlate seg bare en haug med aske, først når det har brukt opp all flogiston. Derfor ble det antatt at treet består av ask og flogiston. Tilsvarende, etter kalsinering, dvs. Når det utsettes for ekstrem varme, blir metallet igjen med et hvitt, sprøtt stoff kjent som skala. Derfor består metallet av flogiston og skala. Rustprosessen er en langsom brenningsprosess, som å puste, dvs. reaksjoner som oppstår når flogiston slippes ut i luften.

Den omvendte prosessen ble også vurdert. Det ble antatt at skalaen lignet malm utvunnet fra jorden, som deretter ble raffinert, gjennomgått reduksjon eller "regenerering", ved oppvarming ved siden av trekull. Trekullet avga flogiston, som kombinert med skalaen for å gjenopprette det skinnende metallet.

I seg selv inneholder ikke bruken av et hypotetisk stoff som ikke kan måles, men som kan antas, noe galt. I dag opererer kosmologer også med begrepet "mørk materie", som må eksistere slik at galakser ikke flyr fra hverandre når de roterer under påvirkning av sentrifugalkraft, og at antigravitasjons "mørk energi" ligger bak universets utvidelse.

Ved hjelp av phlogiston kunne forskere logisk forklare forbrenning, kalsinering, reduksjon og til og med respirasjon. Kjemi ble plutselig meningsfylt.

Dette løste imidlertid ikke alle problemene: vekten som var igjen etter kalsinering veide mer enn det originale metallet. Hvordan kunne det skje at etter at flogiston forlot stoffet, ble det tyngre? Som «mørk energi» et kvart årtusen senere, ble flogiston, med den franske filosofen Condorcets ord, «drevet av motsatte krefter i retning av tyngdekraften». For å få denne ideen til å virke mer poetisk, erklærte en kjemiker at flogiston «gir vinger til jordens molekyler».

Lavoisier, liksom forskere på det gang var jeg sikker på at flogiston er en av hovedkomponentene i materien. Men da han begynte å eksperimentere med diamanter, begynte han å lure på: kunne noe veie mindre enn null?

Moren hans døde da han fortsatt var gutt, og etterlot ham en arv som var nok til å gå inn i et lukrativt foretak kalt "Main Farming". Den franske regjeringen inngikk en avtale med dette konsortiet av privatpersoner om å kreve inn skatt, hvorav bønder som Lavoisier hadde en viss andel. Denne aktiviteten distraherte ham stadig fra forskning, men ga inntekter som gjorde at han etter en tid kunne bli eier av et av de beste laboratoriene i Europa. Blant de første eksperimentene i 1769 var et eksperiment som Lavoisier bestemte seg for å teste den da rådende ideen om at vann kunne gjøres om til jord.

Bevisene var ganske overbevisende: vann som fordamper i en stekepanne etterlater en fast rest. Men Lavoisier bestemte seg for å komme til bunns ved å bruke et sublimasjonskar kjent som en pelikan. Med en stor rund beholder ved bunnen og et lite øvre kammer, var fartøyet utstyrt med to buede rør (litt som en pelikans nebb) som dampen returnerte ned gjennom. For alkymister symboliserte pelikanen Kristi offerblod, så pelikankaret ble antatt å ha kraften til transformasjon. Dessuten ville vannet som kokte i pelikanen kontinuerlig fordampe og kondensere, slik at ingen substans - fast, flytende eller gassformet - kunne forlate systemet.

Etter å ha destillert rent vann i hundre dager, oppdaget Lavoisier at sediment faktisk fantes. Men han gjettet hvor det kom fra. Etter å ha veid den tomme Pelican, la han merke til at fartøyet var blitt lettere. Etter å ha tørket og veid sedimentet, så Lavoisier at vekten av sedimentet ganske nøyaktig tilsvarte reduksjonen i vekten til fartøyet, og dette faktum førte ham til ideen om at kilden til sedimentet var glasset til fartøyet.

To år senere, i 1771, fylte Lavoisier tjueåtte år. Samme år giftet han seg. Hans utvalgte var Marie-Anne Pierrette Polze, den tretten år gamle datteren til en annen skattebonde. (Denne ganske pene jenta var forlovet på den tiden, og hennes andre potensielle brudgom var femti.) Maria Anna likte henne så godt vitenskapelige studier ektemann at hun raskt mestret kjemi og hjalp på alle måter hun kunne: hun tok notater, oversatte engelsk vitenskapelig litteratur til fransk og fullførte de mest komplekse tegningene av et eksperiment som viste seg å være så elegant at det, i likhet med de vises stein, var skjebnebestemt å transformere alkymi til kjemi.

Kjemikerne i generasjonen som Lavoisier tilhørte visste allerede at, slik engelskmannen Joseph Priestley var i stand til å formulere det, «det finnes flere typer luft». Mefitisk («illeluktende» eller «foreldet») luft får flammen til å slukke, og musen i den dør av kvelning. Slik luft gjør kalkvann (kalsiumhydroksid) grumsete, og danner et hvitt bunnfall (kalsiumkarbonat). Plantene føltes imidlertid godt i denne luften og fikk den etter en stund til å puste igjen.

En annen kvelende gass ble produsert da et stearinlys brant en stund i en lukket beholder. Denne gassen utfelte ikke kalkvann, og siden den tydelig var assosiert med forbrenningsprosessen, ble den kalt flogistonluft, eller nitrogen (fra gresk "livløs"). Det mest mystiske var den flyktige gassen som ble frigjort når jernspon ble oppløst i fortynnet svovelsyre. Den var så brannfarlig at den ble kalt «brennbar luft». Hvis du blåser opp en ballong med denne luften, vil den stige høyt over bakken.

Spørsmålet oppsto om nye typer luft kjemiske elementer eller, som Priestley foreslo, modifikasjoner av "vanlig" luft oppnådd ved tilsetning eller ekstraksjon av flogiston?

Med vanskeligheter med å holde skepsisen tilbake, gjentok Lavoisier noen av kollegenes eksperimenter. Han bekreftet at å brenne fosfor for å produsere fosforsyre eller brenne svovel for å produsere svovelsyre gir stoffer som veier mer enn stoffene som brukes, dvs. som ved kalsinering av metaller. Men hvorfor skjer denne endringen? Det virket for ham som om han hadde funnet svaret på dette spørsmålet. Ved å bruke et forstørrelsesglass til å varme opp tinn innelukket i en forseglet glassbeholder, oppdaget han at hele installasjonen veide det samme før og etter eksperimentet. Han åpnet sakte fartøyet og hørte luften bruse innover med en lyd, hvoretter vekten igjen økte. Kanskje brenner gjenstander ikke fordi de avgir flogiston, men fordi de absorberer en del av luften?

Hvis dette er tilfelle, så restaurering, dvs. smelting av malm til rent metall frigjør luft. Han målte opp en viss mengde blyskalk, kalt litharge, og plasserte den på en liten hevet overflate i et kar med vann ved siden av et kullstykke. Han dekket det hele med en glassklokke og begynte å varme opp vekten med et forstørrelsesglass. Fra vannet som ble fortrengt, kunne han gjette at gass ble sluppet ut. Ved å samle den frigjorte gassen forsiktig opp, oppdaget han at denne gassen slukket flammen og utfelte kalkvann. Det ser ut til at den "modne" luften var et produkt av utvinning, men var det alt som var det?

Det viste seg at svaret lå i et rødlig stoff kalt mercurius calcinatus, eller kvikksølvskala, som ble solgt av parisiske apotekere som kur mot syfilis til en pris av 18 livres eller mer per unse, dvs. 1000 dollar i dagens priser. Eventuelle eksperimenter med dette stoffet var ikke mindre ekstravagante enn eksperimenter med brennende diamanter. Som enhver annen vekt kan den oppnås ved å kalsinere rent metall over en høy flamme. Men med ytterligere oppvarming ble det resulterende stoffet igjen til kvikksølv. Med andre ord kunne mercurius calcinatus gjenopprettes selv uten bruk av trekull. Men hva var da kilden til flogiston? I 1774 bekreftet Lavoisier og flere av hans kolleger ved det franske vitenskapsakademiet at kvikksølvskala faktisk kunne reduseres "uten ytterligere stoffer" med et tap på omtrent en tolvtedel av vekten.

Priestley eksperimenterte også med dette stoffet, varmet det opp med et forstørrelsesglass og samlet opp gassene som ble frigjort. "Det som slo meg så mye at det ikke engang er nok ord til å uttrykke følelsene som overveldet meg," skrev han senere, "er at lyset brant i denne luften med en ganske sterk flamme... Jeg kunne ikke finne en forklaring på dette fenomenet." Etter å ha funnet ut at laboratoriemusen følte seg bra i den magiske gassen, bestemte han seg for å puste den selv. «Det virket for meg at jeg etter en tid kjente ekstraordinær letthet og frihet i brystet. Hvem hadde forestilt seg at denne rene luften til slutt skulle bli en fasjonabel luksusvare. I mellomtiden har bare to mus og jeg selv hatt gleden av å inhalere det.»

Priestley bestemte seg for å kalle gassen, der man kan puste godt og lett forbrenne, "dephlogisticated", dvs. luft i sin reneste form. Han var ikke alene om et slikt resonnement. I Sverige studerte også en farmasøyt ved navn Karl Wilhelm Scheele egenskapene til "ildluft".

På dette tidspunktet hadde Lavoisier allerede kalt gassen som ble frigjort under reduksjonen av mercurius calcinatus for "ekstremt gunstig for å puste" eller "levende" luft. I likhet med Priestley trodde han at denne gassen representerte luft i sin opprinnelige form. Men her møtte Lavoisier en vanskelighet. Da han forsøkte å redusere kvikksølvbelegg ved hjelp av trekull, d.v.s. på den gamle, velprøvde måten ble den samme gassen sluppet ut som ved restaurering av litharg - det slukket lysflammen og utfelte kalkvann. Hvorfor produserte reduksjonen av kvikksølvskala uten kull "levende" luft, og ved bruk av kull dukket det opp en kvelende "foreldet" luft?

Det var bare én måte å avklare alt på. Lavoisier tok et kar fra hyllen, som ble kalt en flat kolbe. Dens nedre del var rund, og Lavoisier varmet opp den høye halsen og bøyde den slik at den først buet ned og så opp igjen.

Hvis fartøyet i hans eksperiment fra 1769 lignet en pelikan, så det nåværende ut som en flamingo. Lavoisier helte fire unser rent kvikksølv i det runde nedre kammeret på fartøyet (merket A på figuren). Fartøyet ble installert på ovnen slik at halsen var i en åpen beholder, også fylt med kvikksølv, og deretter hevet til en glassklokke. Denne delen av oppsettet ble brukt til å bestemme mengden luft som ville bli forbrukt under eksperimentet. Etter å ha merket nivået (LL) med en papirstrimmel, tente han ovnen og brakte kvikksølvet i kammer A nesten til å koke.

Vi kan anta at det ikke skjedde noe spesielt den første dagen. En liten mengde kvikksølv fordampet og satte seg på veggene til den flate kolben. De resulterende kulene var tunge nok til å renne ned igjen. Men på den andre dagen begynte det å dannes røde prikker på overflaten av kvikksølvskalaen. I løpet av de neste dagene økte rødskorpen i størrelse til den nådde sin maksimale størrelse. På den tolvte dagen stoppet Lavoisier eksperimentet og gjorde noen målinger.

På den tiden overskred kvikksølvet i glassklokken det opprinnelige nivået med mengden luft som ble konsumert for å danne avleiring. Med hensyn til endringer i temperatur og trykk inne i laboratoriet beregnet Lavoisier at luftmengden hadde gått ned med omtrent en sjettedel av det opprinnelige volumet, dvs. fra 820 til 700 kubikkcentimeter. I tillegg har gassens natur endret seg. Da en mus ble plassert inne i beholderen som inneholdt den gjenværende luften, begynte den umiddelbart å kveles, og "stearinlyset som ble plassert i denne luften, slukket umiddelbart, som om det hadde blitt lagt i vann." Men siden gassen ikke forårsaket sedimentering i kalkvannet, kan den mer sannsynlig tilskrives nitrogen i stedet for "foreldet luft".

Men hva fikk kvikksølv fra luften under forbrenningen? Etter å ha fjernet det røde belegget som hadde dannet seg på metallet, begynte Lavoisier å varme det opp i en retort til det igjen ble til kvikksølv, og frigjorde fra 100 til 150 kubikkcentimeter gass - omtrent samme mengde som kvikksølv absorbert under kalsinering. Stearinlyset som ble satt inn i denne gassen "brente vakkert", og kullet ulmet ikke, men "glødet med et så sterkt lys at øynene nesten ikke tålte det."

Dette var et vendepunkt. Brennende kvikksølv absorberte "levende" luft fra atmosfæren og etterlot nitrogen. Reduksjonen av kvikksølv førte igjen til frigjøring av "levende" luft. Så Lavoisier klarte å skille de to hovedkomponentene i atmosfærisk luft.

For å være sikker blandet han åtte deler "levende" luft og førtito deler nitrogen og viste at den resulterende gassen hadde alle egenskapene til vanlig luft. Analyse og syntese: "Her ligger det mest overbevisende beviset som er tilgjengelig innen kjemi: luft, når den brytes ned, rekombinerer."

I 1777 rapporterte Lavoisier resultatene av sin forskning til medlemmer av Academy of Sciences. Phlogiston viste seg å være en fiksjon. Forbrenning og kalsinering skjedde når stoffet absorberte "levende" luft, som han kalte oksygen på grunn av dets rolle i dannelsen av syrer. (Oxy betyr "krydret" på gresk.) Absorbering av oksygen fra luften resulterer i at kun pustende nitrogen blir igjen i luften.

Når det gjelder gassen, som ble kalt "foreldet" luft, ble den dannet når oksygenet som ble frigjort under reduksjonen kombinert med noe i trekullet, skapte det vi i dag kaller karbondioksid.

År etter år beklaget Lavoisiers kolleger, spesielt Priestley, over det faktum at han angivelig overmodet seg selv forrang i eksperimenter som de også utførte.Priestley spiste en gang i Lavoisier-parets hus og fortalte dem om luften hans som var berøvet flogiston, og den svenske. farmasøyt Scheele sendte Lavoisier et brev som fortalte om dine erfaringer. Men til tross for alt dette, fortsatte de å tro at oksygen er luft blottet for flogiston.

I stykket Oksygen, som hadde premiere i 2001, skapte to kjemikere, Carl Djerassi og Roald Hoffman, et plott der den svenske kongen inviterte de tre forskerne til Stockholm for å bestemme hvem av dem som skulle anses som oppdageren av oksygen. Scheele var den første som isolerte gassen, og Priestley var den første som publiserte et papir som antydet dens eksistens, men bare Lavoisier forsto hva de hadde oppdaget.

Han så mye dypere og formulerte loven om bevaring av masse. Som et resultat kjemisk reaksjon stoffet – i dette tilfellet brennende kvikksølv og luft – endrer form. Men masse blir verken skapt eller ødelagt. Ettersom mange stoffer kommer inn i reaksjonen, bør samme mengde komme ut. Som en skatteoppkrever kan si, må balansen uansett balansere.

I 1794, under den revolusjonære terroren, ble Lavoisier og Marie-Annes far, sammen med andre skattebønder, anerkjent som «folkets fiender». De ble brakt på en vogn til Revolution Square, hvor det allerede var bygget trescener, hvis utseende til og med i detalj lignet plattformen der Lavoisier brente diamanter. Bare i stedet for enorme linser var det en annen prestasjon av fransk teknologi - giljotinen.

Det dukket nylig opp en melding på Internett om at Lavoisier under henrettelsen klarte å gjennomføre sitt siste eksperiment. Faktum er at de begynte å bruke giljotinen i Frankrike fordi de mente det var den mest humane formen for henrettelse – den bringer øyeblikkelig og smertefri død. Og nå fikk Lavoisier muligheten til å finne ut om det var slik. I det øyeblikket giljotinbladet berørte halsen hans, begynte han å blunke med øynene og gjorde det så mye han kunne. Det var en assistent i mengden som måtte telle hvor mange ganger han kunne blunke. Det er mulig at denne historien er en fiksjon, men den er ganske i Lavoisiers ånd.

(c) George Johnson "Ti vakreste eksperimenter i vitenskap."

Hvorfor brente Antoine Lavoisier diamanten?

Attende århundre, Frankrike, Paris. Antoine Laurent Lavoisier, en av fremtidens skapere av kjemisk vitenskap, er etter mange år med eksperimenter med ulike stoffer i det stille i laboratoriet sitt, gang på gang overbevist om at han har gjort en genuin revolusjon innen vitenskapen. Hans i hovedsak enkle kjemiske eksperimenter på forbrenning av stoffer i hermetisk lukkede volumer tilbakeviste fullstendig den allment aksepterte teorien om flogiston på den tiden. Men sterke, strengt kvantitative bevis til fordel for den nye "oksygen"-teorien om forbrenning er ikke akseptert i den vitenskapelige verden. Den visuelle og praktiske phlogiston-modellen har blitt veldig godt forankret i hodene våre.

Hva å gjøre? Etter å ha brukt to eller tre år i resultatløse forsøk på å forsvare ideen sin, kommer Lavoisier til den konklusjon at hans vitenskapelige miljø ennå ikke har modnet til rent teoretiske argumenter, og at han bør ta en helt annen vei. I 1772 bestemte den store kjemikeren seg for å gjennomføre et uvanlig eksperiment for dette formålet. Han inviterer alle til å ta del i forestillingen om å brenne... et tungt stykke diamant i en forseglet gryte. Hvordan kan man motstå nysgjerrighet? Vi snakker tross alt ikke om noe, men om en diamant!

Det er ganske forståelig at etter den oppsiktsvekkende beskjeden strømmet forskerens ivrige motstandere, som tidligere ikke hadde ønsket å fordype seg i eksperimentene hans med alle slags svovel, fosfor og kull, inn i laboratoriet sammen med vanlige mennesker. Rommet ble polert til en glans og lyste ikke mindre enn en edelstein som ble dømt til offentlig brenning. Det må sies at Lavoisiers laboratorium på den tiden tilhørte et av de beste i verden og var helt i samsvar med et kostbart eksperiment der eierens ideologiske motstandere nå bare var ivrige etter å delta.

Diamanten skuffet ikke: den brant uten synlige spor, i henhold til de samme lovene som gjaldt for andre avskyelige stoffer. Ikke noe vesentlig nytt med vitenskapelig poeng ingen syn oppstod. Men "oksygen"-teorien, mekanismen for dannelse av "bundet luft" (karbondioksid) har endelig nådd bevisstheten til selv de mest innbitte skeptikerne. De innså at diamanten ikke var sporløst forsvunnet, men at den under påvirkning av ild og oksygen hadde gjennomgått kvalitative endringer og blitt til noe annet. Tross alt, på slutten av eksperimentet, veide kolben nøyaktig like mye som i begynnelsen. Så, med den falske forsvinningen av diamanten foran alles øyne, betyr ordet "phlogiston", som betyr en hypotetisk komponent stoffer som angivelig går tapt under forbrenningen.

Men et hellig sted er aldri tomt. En gikk, en annen kom. Flogistonteorien ble erstattet av en ny grunnleggende naturlov - loven om bevaring av materie. Lavoisier ble anerkjent av vitenskapshistorikere som oppdageren av denne loven. Diamond bidro til å overbevise menneskeheten om dens eksistens. Samtidig har de samme historikerne skapt slike tåkeskyer rundt den oppsiktsvekkende begivenheten at det fortsatt virker ganske vanskelig å forstå påliteligheten til fakta. En prioritet viktig oppdagelse I mange år nå, og uten noen grunn, har det vært omstridt av de "patriotiske" kretsene til de mest forskjellige land: Russland, Italia, England...

Hvilke argumenter støtter påstandene? De mest latterlige. I Russland, for eksempel, er loven om bevaring av materie tilskrevet Mikhail Vasilyevich Lomonosov, som faktisk ikke oppdaget den. Dessuten, som bevis, bruker skribentene av kjemisk vitenskap skamløst utdrag fra hans personlige korrespondanse, der forskeren, som deler med kolleger sine resonnementer om materiens egenskaper, angivelig personlig vitner til fordel for dette synspunktet.

Italienske historiografer forklarer sine påstander om prioriteringen av en verdensoppdagelse innen kjemisk vitenskap ved at... Lavoisier ikke var den første som fikk ideen om å bruke diamant i eksperimenter. Det viser seg at i 1649 ble fremtredende europeiske forskere kjent med brev som rapporterte lignende eksperimenter. De ble levert av det florentinske vitenskapsakademiet, og av innholdet fulgte det at lokale alkymister allerede hadde utsatt diamanter og rubiner for sterk ild, og plassert dem i hermetisk forseglede kar. Samtidig forsvant diamantene, men rubinene ble bevart i sin opprinnelige form, hvorfra konklusjonen ble trukket om diamanten som "en virkelig magisk stein, hvis natur trosser forklaring." Hva så? Vi følger alle på en eller annen måte i fotsporene til våre forgjengere. Og det faktum at alkymistene i den italienske middelalderen ikke anerkjente diamantens natur, antyder bare at mange andre ting var utilgjengelige for deres bevissthet, inkludert spørsmålet om hvor massen til et stoff går når det varmes opp i et kar som utelukker tilgang til luft.

Britenes forfatterambisjoner ser også veldig vaklende ut, da de generelt benekter Lavoisiers involvering i det oppsiktsvekkende eksperimentet. Etter deres mening ble den store franske aristokraten urettferdig kreditert med kreditt som faktisk tilhørte deres landsmann Smithson Tennant, som er kjent for menneskeheten som oppdageren av de to dyreste metallene i verden - osmium og iridium. Det var han, som britene hevder, som utførte slike demonstrasjonsstunts. Spesielt brente han diamant i et gyllent kar (tidligere grafitt og trekull). Og det var han som kom med den viktige konklusjonen for utviklingen av kjemien at alle disse stoffene er av samme natur og ved forbrenning danner karbondioksid i strengt samsvar med vekten av stoffene som brennes.

Men uansett hvor hardt noen vitenskapshistorikere prøver, til og med i Russland, til og med i England, å bagatellisere fremragende prestasjoner Lavoisier og tildele ham en sekundær rolle i unik forskning, mislykkes de fortsatt. Den briljante franskmannen fortsetter å forbli i verdenssamfunnets øyne som en mann med et omfattende og originalt sinn. Det er nok å minne om hans berømte eksperiment med destillert vann, som en gang for alle rystet oppfatningen av mange forskere på den tiden om vanns evne til å bli til et fast stoff når det varmes opp.

Dette feilaktige synet ble dannet på grunnlag av følgende observasjoner. Når vannet ble fordampet «til tørrhet», ble det alltid funnet en fast rest i bunnen av karet, som for enkelhets skyld ble kalt «jord». Det var her det ble snakket om å gjøre vann til land.

I 1770 satte Lavoisier denne konvensjonelle visdommen på prøve. Til å begynne med gjorde han alt for å få renest mulig vann. Dette kunne da bare oppnås på én måte - destillasjon. Forskeren tok det beste regnvannet i naturen og destillerte det åtte ganger. Deretter fylte han en forhåndsveid glassbeholder med vann renset for urenheter, forseglet den hermetisk og registrerte vekten på nytt. Så, i tre måneder, varmet han opp dette karet på en brenner, og brakte innholdet nesten til koking. Som et resultat var det virkelig "jord" i bunnen av beholderen.

Men hvor fra? For å svare på dette spørsmålet veide Lavoisier igjen det tørre karet, hvis masse var redusert. Etter å ha fastslått at vekten av fartøyet hadde endret seg like mye som "jord" hadde dukket opp i det, innså eksperimentatoren at den faste resten som hadde forvirret kollegene hans rett og slett lekket ut av glasset, og det kunne ikke være snakk om noe mirakuløst transformasjon av vann til jord. Det er her en merkelig kjemisk prosess oppstår. Og under påvirkning av høye temperaturer går det mye raskere.

Karbon (engelsk Carbon, French Carbone, tysk Kohlenstoff) i form av kull, sot og sot har vært kjent for menneskeheten i uminnelige tider; For rundt 100 tusen år siden, da våre forfedre mestret ild, tok de seg av kull og sot hver dag. Sannsynligvis ble veldig tidlige mennesker kjent med allotropiske modifikasjoner av karbon - diamant og grafitt, så vel som fossilt kull. Det er ikke overraskende at forbrenning av karbonholdige stoffer var en av de første kjemiske prosessene som interesserte mennesket. Siden det brennende stoffet forsvant når det ble konsumert av brann, ble forbrenning ansett som en prosess med nedbrytning av stoffet, og derfor ble ikke kull (eller karbon) ansett som et grunnstoff. Elementet var brann - et fenomen som fulgte med forbrenning; I eldgamle læresetninger om elementene opptrer ild vanligvis som et av elementene. Ved begynnelsen av XVII - XVIII århundrer. Flogistonteorien oppsto, fremsatt av Becher og Stahl. Denne teorien anerkjente tilstedeværelsen i hver brennbar kropp av et spesielt elementært stoff - en vektløs væske - flogiston, som fordamper under forbrenningsprosessen. Siden når en stor mengde kull brennes, er det bare litt aske igjen, mente flogistikken at kull var nesten rent flogiston. Dette er det som spesielt forklarte den "flogistikerende" effekten av kull - dets evne til å gjenopprette metaller fra "kalk" og malm. Senere phlogistics, Reaumur, Bergman og andre, begynte allerede å forstå at kull er et elementært stoff. Imidlertid ble "rent kull" først anerkjent som sådan av Lavoisier, som studerte prosessen med forbrenning av kull og andre stoffer i luft og oksygen. I boken "Method of Chemical Nomenclature" (1787) av Guiton de Morveau, Lavoisier, Berthollet og Fourcroix dukket navnet "carbon" (karbon) opp i stedet for det franske "rent kull" (charbone pur). Under samme navn vises karbon i "Table of Simple Bodies" i Lavoisiers "Elementary Textbook of Chemistry." I 1791 var den engelske kjemikeren Tennant den første som fikk fritt karbon; han førte fosfordamp over kalsinert kritt, noe som resulterte i dannelsen av kalsiumfosfat og karbon. Det har vært kjent i lang tid at diamant brenner uten å etterlate rester ved sterk oppvarming. Tilbake i 1751 gikk den franske kongen Francis I med på å gi diamant og rubin til forbrenningseksperimenter, hvoretter disse eksperimentene til og med ble moderne. Det viste seg at bare diamant brenner, og rubin (aluminiumoksid med en blanding av krom) tåler langvarig oppvarming ved tenningslinsens fokus uten skade. Lavoisier utførte et nytt eksperiment med å brenne diamanter ved hjelp av en stor brannmaskin og kom til den konklusjonen at diamant er krystallinsk karbon. Den andre allotropen av karbon - grafitt i den alkymistiske perioden ble ansett som en modifisert blyglans og ble kalt plumbago; Det var først i 1740 at Pott oppdaget fraværet av blyurenhet i grafitt. Scheele studerte grafitt (1779) og, som flogistiker, betraktet det som en spesiell type svovellegeme, et spesielt mineralkull som inneholder bundet "luftsyre" (CO 2) og en stor mengde flogiston.

Tjue år senere gjorde Guiton de Morveau diamant til grafitt og deretter til karbonsyre ved forsiktig oppvarming.

Det internasjonale navnet Carboneum kommer fra latin. karbo (kull). Dette ordet er av veldig gammel opprinnelse. Det sammenlignes med cremare - å brenne; root sag, cal, russisk gar, gal, gol, sanskrit sta betyr å koke, lage mat. Ordet "karbo" er assosiert med navnene på karbon på andre europeiske språk (karbon, karbon, etc.). Den tyske Kohlenstoff kommer fra Kohle - kull (gammeltysk kolo, svensk kylla - til varme). Gammel russisk ugorati, eller ugarati (å brenne, svi) har roten gar, eller fjell, med en mulig overgang til gol; kull på gammel russisk yugal, eller kull, av samme opprinnelse. Ordet diamant (Diamante) kommer fra det gamle greske - uforgjengelig, urokkelig, hardt, og grafitt fra det greske - skriver jeg.

I tidlig XIX V. det gamle ordet kull i russisk kjemisk litteratur ble noen ganger erstattet med ordet "karbonat" (Scherer, 1807; Severgin, 1815); Siden 1824 introduserte Soloviev navnet karbon.

Ordet "diamant" kommer fra gresk språk. Det er oversatt til russisk som "". For å skade denne steinen, må det gjøres overmenneskelig innsats. Den kutter og skraper opp alle mineralene vi kjenner, mens den selv forblir uskadd. Syre skader ham ikke. En dag, av nysgjerrighet, ble det utført et eksperiment i en smie: en diamant ble plassert på en ambolt og slått med en hammer. Jernet delte seg nesten i to, men steinen forble intakt.

Diamant brenner med en vakker blåaktig farge.

Av alle faste stoffer Diamant har den høyeste varmeledningsevnen. Den er motstandsdyktig mot friksjon, selv mot metall. Dette er det mest elastiske mineralet med det laveste kompresjonsforholdet. En interessant egenskap ved diamant er å lyse selv under påvirkning av kunstige stråler. Den lyser med alle regnbuens farger og bryter farger på en interessant måte. Denne steinen ser ut til å være mettet med solens farge og utstråler den deretter. Som du vet er en naturlig diamant ikke vakker, men det er skjæringen som gir den ekte skjønnhet. En edelsten laget av en slipt diamant kalles en diamant.

Historie om eksperimenter

På 1600-tallet i England klarte Boyle å brenne en diamant ved å skinne en solstråle på den gjennom en linse. I Frankrike ga imidlertid ikke erfaringer med kalsinering av diamanter i et smeltekar noen resultater. Den franske gullsmeden som utførte eksperimentet fant bare et tynt lag med mørk plakett på steinene. På slutten av 1600-tallet var de italienske forskere Averani og Tardgioni, mens de prøvde å smelte sammen to diamanter, i stand til å fastslå temperaturen der en diamant brenner - fra 720 til 1000 ° C.

Diamant smelter ikke på grunn av sin sterke struktur krystallgitter. Alle forsøk på å smelte mineralet endte med at det brant.

Den store franske fysikeren Antoine Lavoisier gikk videre, og bestemte seg for å plassere diamanter i en forseglet glassbeholder og fylle den med oksygen. Ved hjelp av en stor linse varmet han opp steinene og de brant fullstendig. Etter å ha studert sammensetningen av luften, fant de at i tillegg til oksygen, inneholder den karbondioksid, som er en forbindelse av oksygen og karbon. Dermed ble svaret mottatt: diamanter brenner, men bare med tilgang på oksygen, d.v.s. på friluft. Ved forbrenning blir diamant til karbondioksid. Det er derfor, i motsetning til kull, etter å ha brent en diamant, er det ikke engang aske igjen. Eksperimenter fra forskere har bekreftet en annen egenskap ved diamant: i fravær av oksygen brenner ikke diamant, men dens molekylære struktur endres. Ved en temperatur på 2000°C kan grafitt oppnås på bare 15-30 minutter.