Антуан Лоран Лавуазье

На жизнь и творчество Лавуазье непосредственное влияние оказали экономические, политические и идеологические условия периода подготовки Великой французской буржуазной революции, а также результаты работ таких выдающихся ученых, как К. Шееле, Дж. Пристли и Г. Кавендиш.

Антуан Лоран Лавуазье родился 26 августа 1743 г. в Париже в семье адвоката⁵¹. Отец Лавуазье хотел, чтобы сын тоже стал юристом⁵², но Антуан решил посвятить себя естественным наукам. Он изучал геологию, физику и химию. В 1768 г. Лавуазье был избран адъюнктом Парижской Академии наук⁵³. Вступив в 1769 г. в Компанию откупов⁵⁴, Лавуазье сильно приумножил свое состояние. Несмотря на свое видное общественное положение, Лавуазье принадлежал к политически бесправному сословию, в котором, однако, откупщики, купцы, банкиры и землевладельцы занимали особое место. Откупщики, несмотря на свое буржуазное происхождение, были тесно связаны с феодально-абсолютистской системой, взыскивая с народа непосильные налоги. За это откупщики получали определенные политические права. Когда якобинцы, последовательно проводя в жизнь принципы буржуазной революции, начали в 1793-1794 гг. жестокую борьбу против внутренней и внешней контрреволюции, среди прочих были арестованы и члены бывшей Компании откупов. Революционный трибунал приговорил их к смерти. Вместе с другими членами этой ненавистной народу организации Лавуазье был гильотинирован 8 мая 1794 г.⁵⁵"

Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794)

Исследования Лавуазье сыграли выдающуюся роль в истории науки. Философские концепции Лавуазье, положенные в основу его научных работ, были тесно связаны с идеями французских просветителей и материалистов. В своей классической книге "Начальный курс химии" (1789 г.) Лавуазье неоднократно ссылается на труды французского философа Кондильяка, который развил идеи английского философа-материалиста эмпирика Локка и способствовал их распространению во Франции. Кондильяк считал единственным источником мышления ощущение, а основой научной работы - опыт. В соответствии с этим Лавуазье всегда шел в своих исследованиях от неизвестного к известному и не делал выводов, не подкрепленных опытом и наблюдениями.

Самый крупный вклад Лавуазье в развитии химии XVIII в. заключался в создании научной теории явлений горения. Создание этой теории знаменовало резкий качественный скачок от господства теории флогистона к научно обоснованному представлению о химических процессах. Этот скачок был в значительной мере подготовлен также работами М. В. Ломоносова, К. Шееле и Дж. Пристли. Основываясь на результатах, полученных этими учеными, Лавуазье выполнил в своей превосходно оборудованной лаборатории многочисленные исследования, неопровержимо доказавшие несостоятельность теории флогистона.

Лавуазье во время опытов по изучению воздуха и горения

В значительной мере успех Лавуазье был обусловлен широким применением им при изучении процессов горения и восстановления количественных методов, особенно взвешивания.

Как и некоторые химики до него, и в частности М. В. Ломоносов, Лавуазье наблюдал, что металлы увеличивают свой вес при кальцинации. Вслед за Ломоносовым Лавуазье пришел к выводу, что такое увеличение массы металлов должно быть связано с поглощением воздуха.

На основании работ Пристли и Шееле, а также собственных исследований Лавуазье знал, что с горючими веществами связывается лишь примерно одна пятая часть воздуха, а остальные четыре пятых первоначального объема воздуха остаются при опыте неизменными. Только природа этой пятой части была вначале неясна Лавуазье. Но когда во время посещения Парижа в 1774 г. Пристли сообщил Лавуазье об открытии "дефлогистированного воздуха" (кислорода), французский ученый заключил, что это и есть та часть воздуха, которая при горении соединяется с горючими веществами. По его мнению, разложение оксида ртути нагреванием в фокусе зажигательной линзы приводит к выделению кислорода. Результаты точного взвешивания подтвердили предположение Лавуазье, что при соединении определенных масс ртути и кислорода образуется равное их общей массе количество оксида ртути и, наоборот, образовавшийся оксид ртути разлагается с выделением израсходованных на его образование масс ртути и кислорода⁵⁶. Лавуазье уже не пытался истолковать это открытие на основании теории флогистона. Он увидел ее полную несостоятельность и стал рассматривать явления обжигания металлов и горения как процессы соединения их с кислородом, а не как разложение.

В 1777 г. Лавуазье изложил свои новые взгляды на заседаниях Академии наук, но сначала они были признаны лишь немногими. Одна из причин этого заключалась в том, что ученый еще не смог объяснить особенностей горения водорода. Лавуазье предполагал, что в этом случае должна, как и при сгорании других неметаллов, образовываться "кислота" (кислотами он называл ангидриды), но обнаружить ее не удалось.

Только узнав о том, что Кавендиш наблюдал образование воды при горении водорода, Лавуазье смог внести ясность в этот вопрос. Это было очень важно, так как долгое время воду считали не соединением, а элементом. Состав воды Лавуазье установил а 1783 г., повторив опыты Кавендиша, пропуская водяной пар над раскаленным докрасна железом⁵⁷. Своими количественными исследованиями Лавуазье достоверно подтвердил закон сохранения массы при химических реакциях. Хотя этот закон был в наиболее общем виде сформулирован М. В. Ломоносовым, но до работы Лавуазье химики почти не уделяли ему внимания.

В наиболее законченном виде Лавуазье высказал положения своей теории в докладе, написанном в 1787 г., где он подверг критическому рассмотрению понятие элемента и в соответствии с новыми воззрениями вложил в него новое содержание. Лавуазье писал: "Стремление считать, что все тела природы должны состоять лишь из трех или четырех элементов, исходит из заблуждений, унаследованных от греческих философов. Предположение о четырех элементах, которые в многообразных отношениях образуют все известные нам тела,- это гипотеза, выдвинутая в то время, когда не было даже первоначальных результатов в области экспериментальных наук - физики и химии. Тогда не было собрано достаточного количества фактов, и до сих пор не было создано непротиворечивой теоретической системы, которая могла бы объяснить собранные нами сейчас факты, теории, которая не противоречила бы сложившимся у нас предубеждениям... Если мы свяжем с понятием элемента или основы предел делимости вещества, достигаемый при помощи существующих сейчас методов анализа, то элементами будут считаться все соединения, которые нельзя разложить никаким образом на более мелкие части: иными словами, если у нас нет способов разделить какое-либо вещество, то мы должны рассматривать его как элемент, как простое тело и не должны пытаться рассматривать его как сложное тело до той поры, пока эксперименты и наблюдения не приведут нас к противоположному выводу" [22, с. 38].

Антуан Франсуа де Фуркруа (1755-1809); французский химик, профессор Королевского [ботанического] сада

Исходя из этих новых представлений, Лавуазье в 1787 г. предложил новую рациональную номенклатуру химических соединений, созданную им вместе со знаменитыми французскими химиками К. Бертолле, А. Фуркруа и Л. Гитоном де Морво⁵⁸. В докладе Парижской Академии наук авторы подчеркивали: "В соответствии с предложенной нами программой мы обратили особое внимание на наименования простых тел, поскольку названия сложных тел должны получаться из названий простых. "Жизненный воздух" мы переименовали в "oxygene" (кислород), так как при сгорании в нем большинство веществ превращается в кислоты. Вещества, называемые ранее "известями", мы называем "оксидами". Название "горючий воздух" мы изменили на "hycbogene" (водород), так как наиболее характерным свойством этого газа является образование воды при его взаимодействии с кислородом. "Удушливый воздух" мы переименуем в "азот", так как он не поддерживает жизни, вредит жизни⁵⁹.

Для названий различных кислот мы всегда брали производное от обозначения исходного элемента. Так, кислоту, получаемую из серы, мы назвали серной вместо купоросной, кислоту, полученную из фосфора, мы назвали фосфорной, из угля - угольной вместо воздушной" [22, с. 40].

В своей новой химической системе Лавуазье впервые разделил вещества на химические элементы (среди которых он выделил металлы и неметаллы⁶⁰) и химические соединения.

Лавуазье при проведении физиологических опытов

Исходя из представления о кислороде как главном химическом элементе, Лавуазье выделил три класса соединений: кислоты (соединения кислорода с неметаллами), основания (соединения кислорода с металлами) и соли (соединения кислот с основаниями).

Таким образом, Лавуазье систематизировал совокупность химических знаний в рамках созданной им общей теории. Это позволило не только объяснить известные ранее явления, но и количественно предсказывать новые. Старые, идущие от времен алхимии принципы классификации химических веществ Лавуазье заменил новой, рациональной химической номенклатурой. В течение немногим более десяти лет "борьба" между сторонниками и противниками теории флогистона завершилась победой приверженцев кислородной теории Лавуазье. В результате разработки теории Лавуазье химия поднялась на новую ступень развития, были созданы основы открытия в дальнейшем важнейших химических закономерностей⁶¹.

Бертолле в лаборатории Лавуазье в Арсенале. Химик Бертолле был близким другом Лавуазье

В предисловии ко второму тому "Капитала" в 1885 г. Фридрих Энгельс так оценивал значение вклада Лавуазье в развитие химии: "Пристли и Шееле описали кислород, но они не знали, что они держали в руках. Они "остались приверженными" к категориям теории флогистона, как они их представляли. Элемент, который опрокинул теорию флогистона и призван был революционизировать химию, оказался в их руках бесполезным... Лавуазье.." вновь подверг исследованию всю флогистонную химию и впервые открыл, что при горении не таинственный флогистон выделяется из горящего тела, а этот новый элемент соединяется с телом, и таким образом, он впервые поставил на ноги всю химию, которая в своей флогистонной форме стояла на голове" [23, с. 19-20].