Простое вещество или сложное соединение

Есть основание предполагать, что доказательства сложной природы воды могли быть получены еще алхимиками, которые, изучая процессы горения, наблюдали различные реакции при высоких температурах. Но, увлеченные поисками философского камня и изготовлением эликсира долголетия, они оставляли без внимания многие явления, лежащие за пределами их интересов.

Не избежала этой печальной участи и вода. Алхимики мало ею интересовались и, принимая ее как аристотелевский элемент, видели в ней соединение двух качеств — холодного и влажного.

Устоявшийся за тысячелетия ортодоксальный взгляд на воду был незыблемым, и требовалась большая смелость для утверждения новых представлений.

Французский философ, математик и физик Рене Декарт (1596—1650) посвятил воде ряд научных трудов, пытаясь раскрыть ее особую роль в природных процессах. В трактате «Начала философии» (1644) он выделил самостоятельный раздел, названный «О природе воды, и почему она легко превращается то в воздух, то в лед». Под воздухом он понимал пар, и о разнице между жидкой водой и льдом писал: «Тогда частицы останавливаются в беспорядочном соединении, налагаясь друг на друга, и образуют твердое тело, именно лед… Среди длинных и гладких частиц, из которых, как я сказал, состоит вода, большая часть сгибается или перестает сгибаться в зависимости от того, имеет ли материя, их окружающая, несколько больше или меньше силы, чем обычно…».

Декарт считал, что пресную воду составляют гибкие частицы,   а соленую — негибкие.   Его представления о трех состояниях воды носили более реалистический характер по сравнению с суждениями мыслителей древности. Он подчеркивал, что для воды, льда, пара возможны взаимные переходы.

Взгляды Декарта на воду, несомненно, были прогрессивными для того времени. Он полагал, что если вода превратилась в очень тонкий пар, то ее нельзя отождествлять с воздухом, которым мы дышим, поскольку форма его частиц весьма отлична от значительно более подвижных частиц, составляющих воду.

Важную роль в понимании химической природы воды сыграли исследования выдающегося английского ученого Роберта Бойля (1627—1691). Продолжая в алхимических традициях изучать процессы горения и обжига металлов, он обнаружил, что часть воздуха при этом расходуется, но что это за часть, для него осталось загадкой. Бойль вплотную подошел к открытию кислорода, но остановился. Неоднократно наблюдая образование воды при сгорании органических веществ — винного спирта, воска, бальзама и других соединений, он все же не смог расшифровать величайшую загадку того времени — состав воды. Бойль был проницательным исследователем, но сложная природа воды от него все-таки ускользнула.

Накопившиеся эмпирические сведения, отражающие свойства воды, все настойчивее убеждали естествоиспытателей, что существующая со времен Аристотеля концепция о взаимопревращениях воды и воздуха не подтверждается. Исследователи все больше склонялись к мнению, что это две субстанции: вода и воздух — материи разного вида, но полная ясность в этом вопросе отсутствовала.

Шведский ученый М. Тривальд, предложивший вариант пароатмосферной машины, в 1734 году высказал предположение, что пар — не что иное, как нагретый влажный воздух, причем каждая частица воздуха окружена тончайшей пленкой воды. Водяной пар и воздух до середины XVIII века отождествлялись многими учеными.

Не было ясности на этот счет и у знаменитого создателя паровой машины Джеймса Уатта (1736—1819). «В течение многих лет я держался мнения, что воздух есть видоизменение воды»,— писал он в 1784 году.

В 1775 году французский химик Пьер-Жозеф Макёр при сгорании небольшого количества водорода наблюдал образование воды, но не смог объяснить полученные им результаты. Боясь показаться смешным в глазах своих коллег, он счел разумным обойти этот факт и продолжал утверждать, что вода — простое вещество.

В XVIII веке изучаются различные свойства воды: сжимаемость, теплопроводность, теплоемкость и некоторые другие, исходя, конечно, из арсенала тех средств и знаний, которые были накоплены в этот период.

Привлекал внимание ученых и лед, однако знания о твердом и парообразном состояниях воды были весьма скромными. Никто не мог объяснить, что же это за частицы, различные комбинации которых приводят к появлению воды, льда и пара. Нередко фантастические гипотезы уводили так далеко, что утрачивалось всякое правдивое и разумное понимание свойств воды.
Однако изучение состава и свойств этого загадочного вещества продолжалось, все чаще исследователи  получали доказательства возможной его неоднородности. Многие из них уже стояли на пороге этого великого открытия: например, знаменитый изобретатель паровой машины Джеймс Уатт и его выдающийся соотечественник Джозеф Пристли. Занимался этой проблемой и выдающийся французский математик Гаспар Монж, доказавший неэлементарную природу воды, а также Генри Кавендиш, в 1781 году экспериментально показавший, что вода образуется из соединения «горючего воздуха» с «дефлогистированным воздухом», т. е. атмосферным кислородом.

Все они приблизились к решению проблемы, но дать правильное толкование имевшимся экспериментальным фактам так и не смогли. Завершить многолетний гигантский марафон суждено было выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье и его коллеге Пьеру Лапласу, синтезировавшим воду из водорода и кислорода.

Таким образом, некоторые представления о воде хотя и претерпевали определенную трансформацию, вода вплоть до конца XVIII века считалась простым, единым и неделимым веществом. Такой подход к рассмотрению природы воды формировался веками, и идеи, прочно вошедшие в сознание естествоиспытателей, не так легко было поколебать даже с фактами в руках.

Как же было доказано, что вода — сложное соединение?

В следующих статьях мы расскажем, как это произошло.

Добавить комментарий

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