Жозеф Луи Гей-Люссак

Гей-Люссак принадлежит к тем химикам, которые в первой половине XIX в. заложили основы классической химии. Главной заслугой Гей-Люссака в установлении химических закономерностей, особенно в создании атомно-молекулярного учения, было открытие закона простых объемных отношений реагирующих газообразных веществ.

Жозеф Луи Гей-Люссак родился 6 декабря 1778 г. в небольшом городке Сен-Леонар во французском графстве Лимузен. Получив в детстве строгое католическое образование, Гей-Люссак в возрасте 15 лет переехал в Париж. В пансионе Сансье ярко раскрылись его незаурядные математические способности.

Жозеф Луи Гей-Люссак (1778-1850)

Его жизнь протекала в период радикальных экономических, политических и идеологических преобразований французского общества. Во время французской революции 1789-1794 гг. он был еще ребенком. Годы научной деятельности Гей-Люссака относятся ко времени Империи Наполеона и реставрации Бурбонов, когда во Франции шел рост капиталистического производства, требовавший быстрого развития естественных наук. Этому способствовали и правительственные мероприятия. Обусловленное этим введение углубленного изучения в учебных заведениях естественных наук, необходимых для развития промышленности, отражало прогрессивное изменение системы образования во Франции и послужило примером для многих государств Европы.

В Париже Гей-Люссак учился с 1797 по 1800 г. в Политехнической школе¹³, где химию преподавал Бертолле. Дружба, возникшая между Гей-Люссаком и Бертолле, оказала очень большое влияние на становление Гей-Люссака как выдающегося ученого.

По окончании курса Гей-Люссак недолго работал на химических предприятиях; в 1802 г. он уже "репетитор" (ассистент) в Политехнической школе. В 1809 г. Гей-Люссак стал почти одновременно профессором химии Политехнической школы и профессором физики Парижского университета. С 1832 г. Гей-Люссак был также профессором химии в Парижском ботаническом саду^14,15.

Жена Гей-Люссака Жозефина проявляла живой интерес к химии и оказывала мужу большую помощь в его обширной литературной деятельности. Экспериментальная работа не только отнимала много сил и времени ученого, но нередко бывала просто опасной - некоторые опыты сопровождались, например, взрывами. В результате тяжелой работы здоровье Гей-Люссака было сильно подорвано. После длительной и тяжелой болезни он скончался 9 мая 1850 г. в Париже.

Гей-Люссак выступил на заседании Академии наук в 1802 г. со своим первым научным сообщением: "Об осаждении оксидов металлов" [27, с. 21]¹⁶.

Главной заслугой Гей-Люссака в установлении химических закономерностей и особенно в создании атомно-молекулярных представлений было открытие законов простых объемных отношений при взаимодействии газов. При этом было необходимо исходить из качественных наблюдений и принять во внимание количественные исследования в качестве условий и критерия для формулировки закона. Так возникло в химии представление о связи между качеством и количеством. Это существенно способствовало преодолению метафизического понимания природы.

Действительно, открытие Гей-Люссаком закона простых отношений объемов реагирующих газов оказало сильное влияние на развитие теоретической химии. Этот закон вместе с только что открытым Дальтоном законом кратных отношений лег в основу

теории химических соединений.

Уже в 1805 г. Гей-Люссак и А. Гумбольдт, изучая отношения объемов реагирующих газов, установили, что один объем кислорода соединяется с двумя объемами водорода [28]. Эта работа была тесно связана с дальнейшими исследованиями газовых реакций Гей-Люссаком.

Поскольку измерять газы по объему гораздо проще, чем по массе, уже Лавуазье пытался определить объемные отношения при реакции между водородом и кислородом. Объемными отношениями между водородом и азотом при разложении аммиака занимался Бертолле. Таковы были сведения об объемных отношениях при некоторых газовых реакциях.

Гей-Люссак продолжил изучение объемных отношений при реакциях газов. Результаты этих работ он опубликовал в 1808 г. в статье "О соединении газообразных тел друг с другом". Он хотел "доказать, что газообразные тела соединяются друг с другом в очень простых отношениях и что уменьшение объема, наблюдаемое при реакциях, подчиняется определенному закону" [28, с 21-22].

Гей-Люссак открыл закон простых объемных отношений чисто опытным путем. Он при выводе этого закона не стремился изучить всевозможные газовые реакции, но ограничился сравнительно небольшим числом их. На основе этих данных ученый сформулировал закон и сделал из него выводы. Гей-Люссак сопоставил формулировку закона с результатами, полученными другим путем, и нашел, что его закон подтверждается. Тем самым он смог опереться на материалы, полученные и другими исследователями. Например, он использовал известные определения плотности га-8°в и соответственно соединительные веса негазообразных веществ.

Аппаратура для проведения органического элементарного анализа Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром в 1810 г.

Гей-Люссак показал, что на основании открытого им закона можно рассчитать еще неизвестные плотности газообразных веществ. Он писал: "Наблюдение, что разные виды горючих газов соединяются с кислородом в простых отношениях 1:1; 1:2 или 1:¹/₂, дает нам в руки средство определять плотность паров горючих веществ или по крайней мере найти ее приближенно. Если мысленно попытаться перевести все применяемые вещества в газообразное состояние, определенный объем каждого из них будет соединяться либо с равным, либо с двойным, либо с половинным объемом кислорода. Теперь, если мы знаем отношения, в которых кислород может соединяться с горючими веществами, находящимися в твердом или жидком состоянии, мы можем вычислять объем кислорода и объем паров горючего вещества, который соединяется с такими же, либо с двойным, либо с половинным объемом газообразного кислорода" [28, с. 34].

Ясность и последовательность изложения Гей-Люссаком своих результатов и мыслей может служить прекрасным примером для всех естествоиспытателей. А. Авогадро принадлежит заслуга объяснения объемных законов Гей-Люссака посредством гипотезы, согласно которой одинаковые объемы всех газов содержат одно и то же число мельчайших частиц - молекул (1811 г.). При этом Авогадро впервые удалось строго разграничить понятие о молекулах _ мельчайших частичках соединений, которые нельзя разделить на более мелкие части без потери их химической индивидуальности,- от представления об атомах - мельчайших частицах элементов. Окончательно объединил закон простых объемов Гей-Люссака с гипотезой Авогадро С. Канниццаро - реформатор атомно-молекулярного учения. Только на основании этого учения стало возможным по плотностям пара определять относительные молекулярные массы соединений, переходящих в газообразное состояние без разложения. Берцелиус с большим успехом применил закон Гей-Люссака для определения состава и количественных характеристик многих элементов и соединений. Работы Гей-Люссака также существенно помогли укреплению открытого Прустом закона постоянства состава, который оказался применимым не только для твердых, но и для газообразных веществ¹⁷.

Луи Жак Тенар (1777-1857); выдающийся химик-аналитик (реакция Тенара - Блау), вместе с Ж. Гей-Люссаком способствовал развитию элементарного анализа

Гей-Люссак нередко проводил исследования совместно с другими видными учеными, что способствовало многим выдающимся открытиям. С А. Гумбольдтом он изучал отношения объемов газов при реакциях (см. выше). Вместе с Био Гей-Люссак в 1804 г. поднялся на воздушном шаре¹⁸, чтобы определить температуру и содержание влаги в верхних слоях атмосферы. Совместно с Вельтером он открыл дитионовую кислоту¹⁹. Тесная дружба связывала Гей-Люссака с Л. Тенаром, их совместная работа привела к значительному усовершенствованию метода элементного анализа органических веществ²⁰.

Однако Гей-Люссак не стал главой научной школы в современном смысле этого слова. Он принимал в свою лабораторию лишь тех ученых, которые уже обладали необходимыми познаниями.

Так, одним из его сотрудников был молодой Ю. Либих, изучавший под руководством Гей-Люссака химический анализ. На Гей-Люссак согласился принять его в свою лабораторию лишь по рекомендации А. фон Гумбольдта.

Либих и Гей-Люссак в 1824 г. исследовали соли гремучей кислоты и доказали, что эти соединения содержат кислоту, "состоящую лишь из атома цианогена и атома кислорода" [29, с. 108].

Эта работа имела большое значение для развития методов анализа органических соединений. Среди публикаций Гей-Люссака следует особо упомянуть монографию об йоде [30], вышедшую в 1814 г. Долгие десятилетия она служила образцом описания отдельного элемента и его реакций.

Гей-Люссак работал во многих государственных комиссиях и писал по поручению правительства многочисленные докладные записки. Тем самым ученый содействовал быстрому внедрению научных достижений в промышленность. Так, например, его метод определения содержания этилового спирта²¹ был положен в основу практических способов определения крепости алкогольных напитков. В 1830 г. были впервые произведены титриметрические определения серебра в его сплавах по способу, разработанному Гей-Люссаком²². Использование созданной французским ученым конструкции башни для поглощения газообразных оксидов азота в значительной мере способствовало развитию производства серной кислоты²³.

Гей-Люссак был превосходным экспериментатором и поэтому смог в скромно оборудованной лаборатории открыть многие явления и законы, весьма важные для дальнейшего развития химии. Он находился на самом высоком научном уровне своего времени и был в состоянии ставить вопросы и давать на них ответы, которые оказывали решающее влияние на прогресс химических знаний²⁴.