Виток спирали

Но из ничего даже волей богов ничего не творится!

"Операции, — продолжал Лавуазье, — посредством которых можно добиться связывания воздуха: рост растений, дыхание животных, горение, при некоторых обстоятельствах обжиг, наконец некоторые химические реакции. Я должен начать с этих экспериментов".

Прошло сто лет со дня получения Геннингом Брандом первой щепотки холодного огня, но фосфор все еще не потерял своей притягательной силы в глазах исследователей. 10 сентября 1772 года в дневнике Лавуазье появилась такая запись:

"Я купил у г. Митуара одну унцию прекрасного фосфора из Германии, который он мне отпустил за сорок пять луидоров. Я бросил маленький кусочек в бутылку, фосфор начал светиться и дымить, но без ощутительного тепла. Я приблизил, его к огню, и он тотчас же воспламенился с потрескиванием. Бутылка лопнула. Ободренный этим успехом, я решил проверить таким же способом, поглощает ли фосфор при горении воздух…"

Проверка происходила так.

Лавуазье отвесил девять гран фосфора, положил его в маленькую агатовую чашку и поставил чашку под стеклянный колокол, погруженный в таз с водой. Потом направил на фосфор линзу.

Фосфор загорелся, заклубился белый пар и скоро заполнил весь колокол.

А что с водой? Вода поднялась в колоколе на целый дюйм — значит, воздуха под колоколом стало меньше!

На сколько? Примерно на двадцать семь кубических дюймов! Значит, эти двадцать семь кубических дюймов воздуха связал сгоревший фосфор.

А может ли он связать весь находящийся под колоколом воздух?

Лавуазье отвесил втрое больше фосфора. Поместил под колокол. Зажег. Вода поднялась примерно на столько же, на сколько и раньше.

Весь воздух связываться не желал.

Почему? Непонятно. Надо думать. Впрочем, ведь еще не доказано, что и та, убывшая часть воздуха, действительно связана фосфором.

Лавуазье отвесил 8 гран фосфора, положил в агатовую чашку, чашку поставил в широкогорлую склянку, закупорил склянку и взвесил.

Затем откупорил склянку, поместил ее под колокол и сжег фосфор.

Склянка наполнилась белым дымом.

Лавуазье быстро вынул склянку из-под колокола, снова закупорил и поставил на весы.

Вместо 8 гран фосфора в склянке было теперь 14 гран какого-то вещества.

Пока Лавуазье доставал склянку из-под колокола, немного этого вещества вытекло из склянки, так что на самом деле его получилось несколько больше. Значит, каждый гран фосфора поглощает примерно столько же какого-то флюида из воздуха!

А что если попробовать подсчитать, сколько весит этот флюид? Столько же, сколько обычный воздух, или нет?

Значит, так. Когда сгорело 9 гран фосфора, вода вытеснила 27 кубических дюймов. 27 дюймов делим на 9 гран — получается 3, три кубических дюйма воздуха связал каждый гран фосфора.

Но весы показывают, что каждый гран фосфора связал примерно гран воздуха. Значит, кубический дюйм связанного фосфором воздуха весит примерно одну треть грана.

Очень интересно! Ведь кубический дюйм атмосферного воздуха на двадцать пять процентов легче!

Но если это не атмосферный воздух, то что же? Уж не вода ли, пары которой всегда есть в атмосфере?

Вместе с агатовой чашкой, наполненной фосфором, Лавуазье поставил под колокол еще одну чашку, наполненную водой. Зажег фосфор. Часть фосфора превратилась в белый нар, затем горение прекратилось.

Лавуазье направил линзу на чашку с водой, вода вскипела и обратилась в пар.

Лавуазье снова направил линзу на фосфор, на ту часть фосфора, которой не хватило неизвестного флюида.

Но фосфор отказался от воды, не желал гореть, и все!

Лавуазье продолжал накалять агатовую чашечку до тех пор, пока фосфор не начал плавиться, кипеть и, наконец, превратился в дым.

Нет, это не вода.

Но что же еще может содержаться в атмосфере? Уж не тот ли самый фиксируемый воздух, который Блэк обнаружил в мягких щелочах? Как бы это проверить?..

Но сначала нужно доказать, что связанный горящим фосфором флюид содержится именно в воздухе. Попробуем-ка поджечь фосфор под колоколом, из которого воздух выкачан.

Это очень важный опыт. Может быть, самый важный. Флогистону стенка колокола нипочем — это ведь очень тонкая материя, его частицы проникают сквозь любую стенку.

Заработал насос, откачивая воздух. Вода под колоколом поднялась чуть ли не наполовину.

Лавуазье навел линзу на агатовую чашку с фосфором. Никакого огня.

Терпение, терпение! Фосфор начал плавиться. Закипел. Превратился в дым. И осел на стенках колокола.

А вдруг он чего-нибудь не заметил?

Лавуазье впустил под колокол воздух и попробовал на вкус капли на внутренней поверхности колокола. Когда он делал это после горения фосфора, капли неизменно оказывались кисловатыми. Теперь он не почувствовал ни малейшей кислинки.

Нет, он ничего не упустил. Без воздуха фосфор не горел. Прибавление веса не зависело ни от какой тонкой материи. Только от воздуха!

Но это противоречило известному опыту Бойля с прокаливанием металлов. Может быть, надо вместо фосфора взять олово или свинец?

Прежде чем сделать это, Лавуазье заменил фосфор серой. И доказал, что сера тоже соединяется с воздухом.

Затем он взял олово. И доказал, что оловянная известь — результат соединения металла с тем же воздухом.

Опыт со свинцом показал то же самое.

Теперь у Лавуазье не оставалось иного выхода, как повторить полностью опыты Бойля.

И он сделал это.

Он отлил тоненькие стерженьки из чистейшего олова и чистейшего свинца весом ровно по восемь унций. И поместил их в новые, тщательно очищенные стеклянные реторты, предварительно взвешивая каждую на них. Запаял их, снова взвесил и держал над раскаленными углами двенадцать часов подряд, пока на расплавленном металле не перестала образовываться окалина. И после этого взвесил снова. И оказалось, что ни одна реторта не увеличилась в весе.

Что все это значило? Да только то, что во время обжига ничто, находящееся вне реторты, не соединялось с металлами. И что если вес металла увеличился, то причину этого следовало искать внутри реторты.

Лавуазье взял одну из остывших реторт, провел раскаленным углем черту по стенке, смочил эту черту водой и по образовавшейся трещине аккуратно разъял реторту на две части. Обе части и все содержимое он взвесил. Реторта не потяжелела, а вес металла увеличился на три грана.

Он повторял опыты с оловом и свинцом до тех нор, пока не смог доказать три вещи.

Первое. В определенном объеме воздуха можно обжечь лишь определенное количество металла.

Второе. Запаянные реторты не увеличиваются в весе и, значит, увеличение веса металла при обжиге не происходит ни от материи огня, ни от какой иной материи извне реторты.

Третье. Увеличение веса металла при обжиге равняется несу поглощенного воздуха.

Через семнадцать дет после Михаила Васильевича Ломоносова Антуан Лоран Лавуазье убедился в том же самом: "Без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере".

Теперь надо было узнать, что же представляет собою та часть воздуха, которую при обжиге поглощают металлы. Мысль о воде пришлось отбросить. Мысль о фиксируемом воздухе Блэка следовало проверить.

Для Лавуазье заставить природу дать ответ на этот вопрос было не так уж трудно.

В один из летних дней 1773 года он зажег под колоколом фосфор, и, когда фосфор погас из-за недостатка флюида, нужного ему для дальнейшего горения, Лавуазье впустил под колокол полученный обжигом мела фиксируемый воздух.

Но в этой смеси фосфор гореть не пожелал. А внесенная под колокол зажженная свеча сразу же погасла.

Ответ природы был таким: ни фосфор, ни свеча, ни металлы не поглощали фиксируемого воздуха. Он тут был ни при чем.

Как следовало поступить, чтобы выяснить природу другого вида связанного воздуха — поглощаемого не щелочами, а металлами, фосфором, серой? Выход был один: надо было суметь "развязать" этот воздух, выделить его в чистом виде и исследовать.