Помоги проекту - поделись книгой:
Римский поэт Тит Лукреций Кар, живший на несколько столетий позднее Демокрита, оставил поэму «О природе вещей». В этом произведении излагаются философские взгляды того времени:
писал поэт.
Эти мысли древних философов были известны учёным. Однако никто до Ломоносова не пытался доказать их опытами и вывести из этих опытов всеобщий закон природы.
На каждом шагу в жизни мы найдём подтверждение этого закона.
Представим себе для примера поле, засеянное рожью.
На один гектар надо затратить около ста шестидесяти килограммов зерна.
К осени с этого же гектара, если хорошо обработать землю и дать растениям хорошее удобрение, можно снять более двух тысяч килограммов зерна.
Откуда же взялся прирост?
Может быть, из ничего? Но тот, кто изучал жизнь растений, знает, что растение питается воздухом и солями из почвы. За счёт этой пищи оно растёт, созревает и даёт урожай.
Из «ничего» — прироста урожая не будет!
А вот другой пример.
Возьмём тридцать килограммов дров. Сожжём их в печи. А теперь взвесим золу. Ведь это всё, что у нас осталось от дров! Она весит всего полкилограмма.
Куда же девались двадцать девять с половиной килограммов? Может быть, бесследно исчезли?
Так кажется только с первого взгляда. Но представьте себе, что в дымоходе нашей печи установлен газоуловитель. Да такой мощный, что ни один пузырёк газа не удерёт от этого строгого контролёра!
Если мы взвесим всё собранное уловителем и прибавим к весу золы, то получим цифру большую, чем тридцать килограммов.
Откуда же взялся дополнительный вес?
Чтобы понять, что здесь произошло, надо вспомнить об одном химическом элементе, который входит в состав воздуха. Называется он кислородом. Это очень деятельный элемент. Он легко вступает в самые различные «химические дружбы». Он употребляется животными и людьми для дыхания, он участвует в горении.
Так вот, когда дерево горело, к каждому его элементу присоединился кислород. Весь углерод, соединившись с кислородом, улетел в виде углекислого газа, водород превратился в водяные пары. Азот и сера тоже образовали летучие вещества. А металлы, входившие в состав дерева, обратились в горсточку золы…
Но если даже мы не поставим газоуловителя в трубе нашей печи, дым не пропадёт бесследно. Он рассеется в воздухе. Водяные пары осядут в виде капель влаги, а углекислый газ пойдёт в пищу растениям. Может быть, ветер унесёт частички газа, который вылетел из нашей трубы, далеко-далеко на юг. И им будет питаться зелёный лист виноградной лозы или лист орехового дерева. А может быть, он улетит на север, где из-под снега выглядывает веточка мха. Ей тоже нужен углекислый газ.
Закон Ломоносова помогает нам понять жизнь невидимых путешественников — химических элементов. Они никогда не исчезают, хотя беспрерывно меняют своё местожительство. Они всегда в движении, соединяются друг с другом, расходятся и вновь встречаются.
Словно герои древних сказок, они меняют облик, прячутся под шапками-невидимками. Но ни один атом ни одного химического элемента не может ни потеряться, ни создаться из ничего.
Ломоносов писал:
«Сколько у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте…
Сей всеобщий закон простирается и в правила движения: ибо тело, движущее своей силой другое, столько же теряет, сколько сообщает другому…»
Мы теперь называем этот закон — законом сохранения материи и энергии.
Ломоносов доказывал его убедительными опытами. Он брал вещества и точнейшим образом взвешивал их до и после опыта. И оказывалось, что какие бы химические изменения ни происходили с этими веществами, общий их вес не изменялся.
Размышляя над различными явлениями природы, Ломоносов задавал себе вопрос: что происходит с металлом, который подвергают прокаливанию?
«Нет никакого сомнения, — писал он, — что частички воздуха, непрерывно текущего над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают его вес».
Теперь это утверждение Ломоносова нам понятно. Мы знаем о вездесущем газе кислороде, который является составной частью воздуха и соединяется со многими элементами во время горения, а особенно охотно с металлами.
Но современники Ломоносова иначе объясняли процессы горения.
Среди некоторых учёных утвердилась вера в особое загадочное вещество «теплотвор». Где оно находится, как выглядит и какие имеет свойства, никто точно не знал. Но учёные думали, что «теплотвор» входит в нагретые тела, а когда они охлаждаются — из них выходит.
Убеждение это было прочно, и никто не осмеливался подвергнуть его сомнению.
Один английский учёный, Роберт Бойль, проделал такой опыт. Он поместил кусок свинца в тугоплавкую стеклянную колбу с узким изогнутым горлом. Такие колбы называются ретортами. Отверстие реторты он запаял и взвесил её. Затем поставил на огонь. Два часа длилось нагревание. Кусок свинца за это время превратился в порошок — в окалину. Тогда Бойль снял реторту с огня и вскрыл её. Воздух со свистом ворвался внутрь реторты, но Бойль не обратил на это никакого внимания.
Взвесив реторту с окалиной свинца и сравнив с первоначальным весом, учёный увидел прибавку.
Какой же вывод из этого сделал Бойль? Не подозревая о роли газа кислорода, о его способности соединяться с металлами, Бойль и не искал никаких новых объяснений своему опыту. Он удовольствовался старым.
«Всё дело в теплотворе! — решил Бойль. — Во время нагревания он проник сквозь стеклянные стенки реторты, вошёл внутрь металла и отяжелил его…»
Ломоносов не верил в существование загадочного теплотвора.
«Что происходит в запаянной реторте во время прокаливания? — думал он. И сам себе отвечал: — Химическая реакция. Частички воздуха, которые остались в реторте, присоединяются к частичкам свинца. Образуется новое вещество — окалина. Вес металла, конечно, становится при этом больше. Но одновременно должен убавиться вес воздуха, потому что часть его использовалась на образование окалины. Значит, общий вес всех веществ, заключённых в реторте, не убавился и не прибавился. — Таков закон природы…»
Когда Ломоносов все эти свои сомнения излагал перед учёными, они только плечами пожимали.
— Дерзкий человек! Он хочет нарушить основы науки! — говорили учёные. — Он не верит в «теплотвор»!
Ломоносов решил повторить опыт Роберта Бойля и показать, в чём была его ошибка. Он взвесил запаянную реторту, в которой находился свинец, прокалил её и снова взвесил.
После прокаливания вес не изменился. В чём же дело? Почему у Бойля получилось иначе?
— Очень просто, — объяснил Ломоносов. — Бойль открыл реторту до взвешивания. Впустил в неё внешний воздух. Он занял место того, который во время опыта соединился с металлом. Вот за счёт этого ворвавшегося внешнего воздуха реторта и стала тяжелее…
А Ломоносов взвешивал, не открывая. В его реторту не проникло ничего извне. И, конечно, результаты его опыта надо было признать более точными. Так просто и наглядно доказал великий учёный справедливость своих слов о том, что материя не может ни исчезнуть, ни возникнуть из ничего.
Несмотря на убедительность опытов и ясность мыслей, учение Ломоносова мало распространялось. Русские цари и все те, кто правил Россией, относились с недоверием к своим отечественным учёным.
Многие труды Ломоносова остались ненапечатанными. Проходили десятки лет, рукописи Ломоносова лежали покрытые архивной пылью. Другие учёные открывали то, что давно было открыто Ломоносовым. Слава о них гремела на весь мир, а имя гениального русского учёного оставалось неизвестным.
Так случилось и с законом сохранения вещества.
Много времени спустя после Ломоносова его вновь открыл французский учёный Лавуазье. Некоторые исследователи утверждают, что Лавуазье знал о работах Михаила Васильевича Ломоносова. Другие считают, что Лавуазье открыл закон самостоятельно. Но как бы там ни было, документы, письма и статьи, найденные в архивах, свидетельствуют, что первооткрывателем величайшего закона природы надо признать Ломоносова.
Сложная судьба была у этого человека! Во многом переросший своих современников, горячий патриот родины, он с трудом добивался признания и сносных условий для работы.
Придавая огромное значение точным измерениям в химии, Ломоносов долгие годы не имел лаборатории, где мог бы экспериментировать, искать подтверждение своим гениальным мыслям. Уже будучи профессором химии, он всё ещё писал: «Хотя имею я усердное желание в химических трудах упражняться и тем отечеству честь и пользу приносить, однако без лаборатории принуждён только одним чтением химических книг и теорией довольствоваться». Много усилий затратил он, пока добился строительства первой в России химической лаборатории.
В проекте, который Ломоносов представил Академии наук, он писал:
«В химических действиях намерен я поступать таким порядком: 1. Нужные в химических трудах употребительные натуральные материи сперва со всяким старанием вычистить, чтобы в них никакого постороннего примесу не было, от которого обман быть может… 2. Вычищенные материи разделять сколько можно на те, из которых они натурально сложены. 3. Для лучшего доказательства, что разделённые материи из оных простых состоят, намерен оные снова соединять сколь возможно. 4. Разные натуральные и сделанные материи соединять разными химическими способами для произведения новых действий и материй, которые могут часто пользовать в познании натуры и к прирощению художеств. 5. Сделанные другими химиками важные опыты, которые хотя и вероятны, однако несколько сомнительны… или неточно описаны, повторить и тем их справедливость или подлог исследовать».
И последнее:
«При всех помянутых опытах буду я примечать и записывать… самые действия, вес или меру употребляемых к тому материй…»
В проекте этом изложена огромная программа действий. Ломоносов выполнил свой план. Он исследовал много сложных веществ, разлагал их на составные части, соединял из этих составных частей новые вещества, проверял опыты других учёных.
И всегда помнил главное правило работы химика — соблюдал меру и вес.
С тех пор все многочисленные лаборатории нашей страны не забывают эту основную заповедь ломоносовского учения.
Пройдём же в какую-либо химическую лабораторию и посмотрим, как там работают. В каждом городе их можно найти десятки. В одних исследуют руду, в других — металлические сплавы, в третьих — пищу.
Трудно перечислить все ветви и ответвления, которые появились в современной химической науке. И, конечно, лаборатория мукомольного завода, где проверяют качество муки, будет отличаться от лаборатории горного рудника или завода, где варят сталь.
Но, заглянув и туда и сюда, мы найдём много общего. Мы увидим высокие лабораторные столы, покрытые линолеумом или стеклом, полки с расставленными на них склянками, причудливо изогнутые стеклянные приборы, сушильные шкафы, электрические печи и удивительную химическую посуду.
Я говорю «удивительную» потому, что она не похожа на обычную посуду, какой пользуются в домашнем обиходе. Наполненные цветными жидкостями стоят на столах высокие стаканы и колбы. У колб самые разнообразные горлышки. У одних — короткие и широкие, у других — узкие и длинные, а у третьих — изогнутые.
В лаборатории пользуются и фарфоровой посудой, но и она не похожа на нашу домашнюю. Это — узкие лодочки, стаканы, тигли разных размеров от маленького, как детский напёрсток, до больших, как чайная чашка.
Тот, кто хоть раз побывал в химической лаборатории, надолго запомнит ту особую тишину, которая царит здесь. Тысячи солнечных зайчиков играют в стекле приборов. Работники лабораторий в халатах, с полотенцами через плечо, переходят от прибора к прибору, сосредоточенно склоняются над своими записями, вглядываются в еле видные осадки на дне колб или сидят на высоких круглых табуретках около весов.
Но как не похожи эти весы на те, что мы постоянно видим в магазинах!
Эти — лабораторные — качаются от малейшего прикосновения. Они находятся в стеклянных футлярах и приводятся в движение особым винтом. Но не так-то просто ими пользоваться!
Неопытный человек не только не сумеет взвесить на них, но ещё вдобавок и весы испортит. «Расстроит» — говорят химики, будто это не весы, а музыкальный инструмент!
А гирьки! Ты посмотри на эти гирьки! Вес легчайшей пушинки можно определить ими.
Если взять один грамм какого-либо порошка и разделить его на десять тысяч частей, то каждую десятитысячную долю можно будет взвесить на этих весах.
Что было бы, если бы мы вздумали обратиться к продавщице с просьбой взвесить нам один грамм конфет? Продавщица решила бы, что мы шутим. А вот для химика грамм — очень большая величина. Он привык обращаться с десятыми, сотыми, тысячными и десятитысячными долями грамма.
Точные лабораторные весы называются аналитическими, потому что они помогают химикам производить химические анализы. Пользуясь ими, химики могут определять такие ничтожные количества, какие на обычных весах будут совершенно неощутимы.
Но, как это ни удивительно, химикам известны ещё более точные способы исследования. Например, в некоторых лабораториях имеются электромагнитные весы. Они в десять тысяч раз точнее аналитических. Но и это ещё не предел точности!
Есть способы, при которых можно определить миллиардные доли грамма. Способы эти основаны на особых свойствах того или иного вещества. Одни из них окрашивают пламя, придают ему то зелёный, то жёлтый, то лиловый цвет. Другие сами светятся, третьи имеют отличительный аромат…
Всякий раз, когда я вхожу в химическую лабораторию, меня охватывает особое волнение. Ведь здесь проникают в тайны всех окружающих нас веществ, узнают, что из чего состоит.
Мне всегда кажется, что здесь незримо присутствуют все те, кто отдал свою жизнь изучению природы.
И среди них возвышается светлоглазый сын русского помора, чьё учение до сих пор неугасимо светит современной науке.
В какую бы лабораторию мы ни заглянули, всюду правило Ломоносова о соблюдении меры и, веса не забыто.
Высушивает ли химик какое-либо вещество в сушильном шкафу, прокаливает ли что-нибудь в печи, смешивает ли в фарфоровой чашке цветные растворы, — везде и во всём соблюдает он это правило.
Он должен работать чётко, чисто и аккуратно.
Стоит ему уронить крошечную каплю раствора, потерять почти невидимую крупинку исследуемого порошка, не смыть в стакане едва заметный осадок — и результаты его работы будут ошибочными.
Вес окажется не точным.
Не удивительно, что химик относится к своим весам, да и ко всем своим приборам, бережно, как скрипач к своей скрипке.
Работа химика требует точности не меньшей, чем исполнение музыкального произведения.
Вот эти-то тщательность и чистота приёмов и помогли химикам в изучении окружающей нас природы.
Можно с уверенностью сказать, что нет ни одного вещества в природе, которое не побывало бы в руках у химиков.
Разнообразный мир окружает нас. Мы радуемся его беспрерывному движению, краскам, формам, звукам.
Химики, как и мы с тобой, любят землю с её травами, рудами, металлами, красотой гор и запахом цветов. Но химики не только любуются миром, они изучают его. В течение многих веков они исследуют сложное хозяйство природы.
Поделиться книгой: