История открытия углекислого газа

В 1756 г. появилась работа Дж. Блэка «Эксперименты над белой магнезией, негашеной известью и некоторыми другими щелочными веществами». Прокаливая определенную навеску белой магнезии до постоянной массы, Дж. Блэк получил остаток (оксид магния), который он растворил в серной кислоте, а затем прилил раствор карбоната калия (поташ), в результате чего образовался осадок, который обладал свойствами белой магнезии, и его масса оказалась почти равной массе взятой соли. Эти операции, если воспользоваться современными формулами, можно выразить следующими уравнениями:

MgCO3 = MgO + СО2,

MgO + H2SO4 = MgSО4 + Н2О,

MgSО4 + K23 = K24 + MgCО3

Так, Дж. Блэк «с весами в руках» доказал, что поташ отдал прокаленной «белой магнезии» то количество газа, которое было необходимо для превращения ее в белую магнезию. Руководствуясь законом сохранения массы, он показал, что при обжиге мела происходит потеря около 44 % его первоначальной массы. По мнению Дж. Блэка, это может быть объяснено тем, что часть материи выделилась в виде газа и небольшого количества воды.

Дж. Блэк

Дж. Блэк писал, что «белый порошок («мягкая магнезия») растворяется в кислотах с обильным выделением пузырьков и снова получает все свойства, которые он потерял при накаливании. Кроме того, он увеличился в весе почти на столько же, сколько он потерял при накаливании, а так как он растворяется в кислотах с образованием пузырьков, то часть его веса, без сомнения, должна быть приписана воздуху». Так Дж. Блэк взвесил газ в связанном состоянии. Процесс обжига известняка и белой магнезии, согласно представлениям Дж. Блэка, протекает по следующей схеме: известняк (белая магнезия) = известь (жженая магнезия) + «связанный воздух»:

MgCO3 = MgO + CO2

Дж. Блэк нашел, что при обжиге 120 гран мела получается 68 гран извести и 52 грана газа. Это пример первого химического исследования, когда газ участвовал как составная часть химического, соединения, без которой нельзя было составить материальный баланс реакции.

Вывод о том, что уменьшение массы белой магнезии и известняка (СаСОз), вызванное выделением заключенного в твердом «камне» «связанного воздуха», имел принципиальное значение для последующего развития газовой химии. Чтобы понять это, необходимо вспомнить, как долго в химии господствовала точка зрения, что значительная потеря массы вещества при его химических превращениях не может произойти за счет «легкого духа».

Дж. Блэк установил, что «связанный воздух» — углекислый газ — отличается от обыкновенного воздуха тем, что он тяжелее атмосферного и не поддерживает ни горения, ни дыхания. Если, например, выдыхать воздух через U-образную трубку, наполненную известковой водой, то происходит помутнение воды. Ученый пришел к выводу, что «связанный воздух» выделяется в процессе дыхания и в процессе сгорания древесного угля. Дж. Блэк, а за ним Д. Макбрайд (1767) показали, что «связанный воздух» тождествен газу, образующемуся при брожении вина. В то время углерод еще не рассматривался как элемент, а кислород не был известен. И хотя Дж. Блэк знал, что «связанный воздух» — это продукт сжигания древесного угля, он не мог представить его как соединение углерода и кислорода.

Работа Дж. Блэка, в которой была установлена химическая индивидуальность углекислого газа как самостоятельного газа, обладающего специфическими, только ему присущими свойствами, помимо своего большого научного интереса, имела практическое значение (объяснение процесса затвердевания известкового раствора — карбонизации извести и обжига извести).

Исследования Дж. Блэка оказали большое влияние, например, на Б. Хиггинеа, который в 70-х годах XVIII в. занимался изготовлением «водного цемента», или штукатурки, для строительных целен.

Значение открытия и последующего определения состава углекислого газа для развития естествознания трудно переоценить. Уже на рубеже XVIII и XIX столетий было установлено, что углекислый газ атмосферы является главным источником углерода для живого вещества. Без этого газа и угольной кислоты, растворенной в воде, не было бы жизни на Земле.

 

 

Добавить комментарий

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