История открытия азота

Дж. Пристли хотя и получил кислород, но он не понял его роли в процессах кальцинации металлов. Как сторонник учения о флогистоне, он глубоко ошибался, принимая кислород за воздух, от которого оксид HgO отнял флогистон (как и следовало по системе Шталя), превратившись в металл. Но при этом процессе не весь «воздух» лишается флогистона, часть его остается в соединении. Эта часть «флогистированного воздуха» (азот), прочно удерживающая флогистон, также была известна Дж. Пристли. В 1772 г. он провел серию опытов, которые завершились открытием «флогистированного воздуха»1. В архиве Г. Кавендиша после его смерти были найдены записи, из которых видно, что он еще до 1772 г. знал о существовании азота. Пропустив обычный воздух над раскаленным углем и поглотив едкой щелочью образовавшийся углекислый газ, Г. Кавендиш получил «вид воздуха», который был несколько легче обычного воздуха и так же, как и углекислый газ, не поддерживал горения. Он назвал его «мефитическим (что в старину означало вредные «испарения» Земли) воздухом». Ученый не опубликовал этой работы. Но в том же 1772 г. стало известно исследование Д. Резерфорда «О так называемом фиксируемом и мефитическом воздухе» (выполненное под руководством Дж. Блэка). Д. Резерфорд изолировал и описал «испорченный воздух» (азот) как воздух, насыщенный флогистоном.

В 1783 г. в статье «О новом эвдиометре» Г. Кавендиш дал ответы на два поставленных им самим вопроса: постоянен ли атмосферный воздух по своему составу? Если да, то каков его состав? Он проделал несколько тысяч опытов и исследовал много проб воздуха из самых различных районов Англии. На первый вопрос Г. Кавендиш ответил положительно. Затем он нашел, что воздух по объему содержит 20,83 % «горючего воздуха» (кислорода). На долю «флогистированного воздуха» (азота) приходилось 79,17%. Опыты Г. Кавендиша отличались большой точностью (по современным данным, 02—20,93 %, N2—78,10%). Логическим продолжением этого исследования являлась статья Г. Кавендиша «Опыты над воздухом», опубликованная в 1784 г.

Генри Кавендиш

К концу 1783 г. Г. Кавендиш закончил свои опыты и установил, что следы азотной кислоты в воде, образовавшейся после взрыва смеси водорода с кислородом, появляются потому, что в кислороде была примесь азота. В 1785 г., пропуская электрические разряды через воздух, он нашел, что чистые азот и кислород дают при этом чистую азотную кислоту (оксид азота NО2). Так впервые в лабораторных условиях под действием электрического разряда было осуществлено химическое взаимодействие двух основных газов атмосферы. Потребовался, однако, длительный период развития химии, чтобы в начале XX в. осуществить получение азотной кислоты из воздуха в промышленном масштабе.

В 1788 г. Г. Кавендиш опубликовал свою последнюю работу по пневматической химии, в которой рассматривал вопрос о природе флогистированной части воздуха (азот).

Взаимодействие азота и кислорода при пропускании электрического разряда через смесь этих газов впервые описал Дж. Пристли в первом томе своей книги «Опыты и наблюдения над различными видами воздуха» (1774). Он нашел, что объем воздуха при этом уменьшается. Более тщательное исследование этого явления провел Г. Кавендиш. Пропуская электрическую искру в течение двух недель через смесь атмосферного воздуха с кислородом в присутствии едкого кали (при этом образуется оксид азота NО2, который с едким кали дает смесь нитрата и нитрита калия), он получил после поглощения избытка кислорода незначительный остаток, равный около V120 взятого воздуха. Однако он не придал особого значения этому наблюдению.

Только через 110 лет Д. Рэлей установил разность плотностей атмосферного азота и азота, полученного химическим путем. Исследования В. Рамзая и Д. Рэлея привели к открытию аргона и других инертных газов в той самой 1/120 части «флогистированного воздуха», которая оставалась неразложенной в опытах Кавендиша.

Итак, после работ Дж. Блэка, К. Шееле, Дж. Пристли и Г. Кавендиша выяснилось, что газы разнообразны по своей природе. Их выделение или поглощение при химических процессах послужило основой для объяснения многих превращений веществ. К концу XVIII в. в химии прочно установилось положение: без учета массы газа нельзя составить балансы химических реакций.

История химии еще не знала столь эффектной исследовательской работы. За 20 лет удалось выделить около двух десятков различных газов и изучить их физико-химические свойства, а также установить качественный и количественный состав атмосферного воздуха.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *