Великие французcкие ученые XVIII века А. Л. Лавуазье и К. Л. Бертолле. Жизнь и научные открытия

План.

1. 
   Введение.
   
2. 
   Начало творческого пути Лавуазье.
   
3. 
   Создание теории горения.
   
4. 
   Разработки в области взрывчатых веществ.
   
5. 
   Научные открытия Бертолле.
   
6. 
   Жизнь ученых во время революции.
   

Введение.

Именно они заложили фундамент научных теорий, а их работы послужили школой для химиков последующих поколений.

Конечно, нельзя оценить в полной мере весь вклад, сделанный этими замечательными учеными в развитие химии и химической промышленности в двух словах. Я хочу лишь сказать, что наиболее значительный след в истории оставила теория горения Лавуазье и его разработки в области взрывчатых веществ. Бертолле же вошел в историю, как создатель теорий химического равновесия и химического сродства и первооткрыватель многочисленных соединений.

Мало кто интересуется характерами этих двух незаурядных личностей, обращая внимание лишь на сделанные ими открытия.

Лавуазье и Бертолле – близкие друзья, современники и научные единомышленники.

Однако сложно представить более разные характеры ...и судьбы.

Деловитость и житейская осмотрительность Лавуазье не помешали ему оказаться на плахе. Бертолле же отличало редкое бескорыстие и равнодушие к собственной выгоде - его ожидал всеобщий почет и преклонение, звания сенатора, графа, пэра, кавалера многих орденов.

Родился Антуан Лоран Лавуазье в 1743 году. Его отец был прокурором при верховном суде, а семья являлась одной из богатейших во Франции.

Не препятствуя воле отца Лавуазье получил юридическое образование, впоследствии эти знания пригодились ему для защиты своих интересов в деловом мире, в котором он вращался, став успешным дельцом.

Его главные свои черты - светлый ум и поразительная способность к напряженному систематическому труду проявлялись во всем, за какое дело Лавуазье ни брался.

основательно изучил естественные науки. Так во время занятий правом он одновременно самостоятельно изучал естественные науки, очень успешно, как мы можем убедиться.

После блестящего окончания университета в 1768 году, Лавуазье он избирается в члены Академии наук.

Одновременно он вступает в Генеральный откуп - компанию чрезвычайно богатых и влиятельных финансистов, арендовавшую у правительства право взимания различных налогов, а также право монопольной торговли табаком, солью и вином.

Эти события оказали роковое влияние на дальнейшую судьбу Лавуазье.

Не трудно предположить, что в Академию наук, Лавуазье попал благодаря своему

богатству и влиятельным связям, так как к тому времени он еще не имел научных заслуг. Но так же роль сыграли прекрасные рекомендации известных

ученых, сумевших уже тогда оценить трудолюбие и талант молодого исследователя.

А вступление в Генеральный откуп, обернулось тем, что заработав себе миллионное состояние, Лавуазье запятнал свою репутацию ученого, связавшись с людьми, вызывавшими всеобщую ненависть.

В 1769 году, на следующий год после избрания в Академию, Лавуазье представил в свет свою работу “О природе воды”, в которой провел блестящее гидрологическое исследование, тем самым оправдав, возложенные на него надежды.

В этой работе впервые прозвучала идея о точном взвешивании, как об основном методе исследования. Поэтому дату опубликования работы (1769г.)- считают началом современной химии.

Последующие работы Лавуазье были посвящены теории горения, и имели революционное значение для химии. Долгое время его теории не хотели признавать, так как это означало переворот в области химии и химических превращений. В то время господствовала теория флогистона, созданная столетием ранее немецким ученым Шталем. Казалась, что эта теория флогистона, основы которой теперь применимы лишь к окислам, не имеет уязвимых мест. Более десяти лет понадобилось Лавуазье, чтобы разрушить старые представления и одержать окончательную победу.

Стоит отметить, что когда Лавуазье начинал создавать теорию горения, ни об окислении, ни об окислах, ни даже о кислороде вообще ничего не было известно. Только благодаря исследованиям Лавуазье, теперь каждому известно, что горение-это реакция окисления, присоединения кислорода. А химия приобрела стройную и ясную систему: существуют элементы, у элементов есть окислы, окислам соответствуют кислоты, основания, соли...

Итак, в 1774 году Лавуазье публикует работу "Об обжиге олова в закрытых сосудах". Именно в этой работе впервые был приведен количественный состав атмосферы и дано простое и однозначное объяснение роли кислорода в процессе окисления и горения.

В эти же годы он дает определение процессу дыхания, как разновидности окисления.

В 1777 году появляется статья в популярном научном журнале "О горении вообще".

в 1783 году – работа, которая окончательно разбивает старые представления, "Размышления о флогистоне".

Итог его великим открытиям подвел учебник “Начальный курс химии”, в котором Лавуазье изложил свои современные взгляды.

Конечно, нельзя было ожидать полнейшего единодушия, и лишь самые прогрессивные ученые того времени перешли, в борьбе теорий, на сторону Лавуазье. Среди них оказался Бертолле, а вслед за ним, известные химики, в лице Фуркруа, Гитан де Морса и Шапталя.

В 1785 году Лавуазье возглавил Академию наук. Под его руководством, превратившуюся в авторитетнейшее и влиятельнейшее научное учреждение Франции.

Вклад Лавуазье в историю отнюдь не ограничивается созданием теории горения. Он разложил водяной пар на водород и кислород и снова синтезировал из них воду. Выполнил в области химии и физики множество других фундаментальных работ, которые трудно здесь перечислить. Ввел понятие теплотворной способности топлива и теплоемкости тел. Изобрел калориметр, совместно с Лапласом.

Конечно, не зная, что такое горение, нельзя понять сущности взрыва, и здесь

большое значение, для развития взрывчатых веществ сыграла, разработанная ученым, теория горения. Но не следует приуменьшать и практического вклада Лавуазье в разработку мирового пороходелия.

Разработки в области взрывчатых веществ.

В 1775 году, существовавший ранее Пороховой откуп был упразднен и пороховое дело передано в руки государства. Лавуазье был назначен одним из руководителей вновь созданного Управления порохов и селитр.

Лавуазье, взяв пороховое дело в свои руки, отныне считает его своим делом и использует для его реорганизации весь свой талант химика, инженера и финансиста. Он поселяется в Управлении и образует там свою лабораторию.

С этого времени Лавуазье начинает принимать активное участие и в научных

исследованиях по разработке новых порохов.

Видимые результаты такого умелого руководства не заставили себя ожидать, производство пороха во Франции увеличилось почти вдвое. Резко улучшилось его качество. Без преувеличения можно сказать, что страна стала обладать лучшим в мире порохом.

И врагам Франции вскоре предстояло в этом убедиться (В войне Соединенных Штатов с Англией за независимость, в которой Франция приняла участие на стороне Северной Америки). Французская артиллерия неприятно поразила противников.

А главным партнером и покупателем пороха, конечно, оказались Соединенные

Штаты.

Вениамин Франклин - Первый посол США во Франции, знаменитый ученый, "покоритель молнии" , был близким другом Лавуазье, и эта дружба оказалась очень полезной для США, борющейся за независимость.

Специально для США Лавуазье было написано руководство "Искусство производства селитры".

Бертолле родился в 1748 году близ местечка Аннеси, принадлежавшего Швейцарии, а

образование завершил в Италии.

Клод Луи Бертолле не был уроженцем Франции (его предки эмигрировали оттуда во

время религиозных войн), однако мало кто сделал для ее величия столько же,

сколько этот выдающийся ученый. Он вошел в историю как создатель теорий

химического равновесия и химического сродства, первооткрыватель многочисленных

соединений, организатор науки и промышленности Франции Получив в Туринском университете степень доктора, Бертолле четыре года работал в аптеках Пьемонта. В 1772 году он покинул Италию и переселился в Париж, где занял должность медика в одном из аристократических семейств.

Молодой врач был не слишком обременен своими обязанностями и с увлечением отдался химическим исследованиям. Они быстро принесли ему славу. В 1780 году он уже получил кресло в Академии наук.

Долгие годы Бертолле был научным противником Лавуазье, но первым из крупных

ученых нашел в себе мужество признать свои заблуждения. 6 августа 1785 года он

публично заявил, что "успехи физики и химии сделали гипотезу о флогистоне и

неудовлетворительной и ненужной". С этого времени начинается дружба двух

знаменитых ученых, приведшая к многочисленным плодотворным результатам. Вместе с Лавуазье и Гитанам де Морво Бертолле разработал основы современной химической

терминологии. Вместе с Лавуазье он основал в 1789 году один из первых в мире

научных журналов - "Анналы химии", издающийся и в наше время. Вместе с Лавуазье

он совершенствовал и пороховое дело.

В 1786 году Бертолле, пропуская хлор через горячий раствор щелочи, получил соль, названную впоследствии его именем. В те времена химики не знали толком, что такое хлор, открытый незадолго до того Вальтером Шееле, и считали этот зеленый газ соединением какого-то мифического элемента мурия. Как бы там ни было, способность новой соли к окислению других веществ была замечена довольно быстро (бертолетова соль и поныне считается одним из сильнейших окислителей), и

Бертолле решил использовать ее при изготовлении пороха вместо селитры.

Первые опыты с "муриатической солью" оказались настолько успешными, что было

решено изготовить крупную партию нового пороха. Для его испытаний в октябре 1788 года и собралась комиссия во главе с Лавуазье. Именно эти испытания и привели к трагическому исходу:

27 октября 1788 года в одном из помещений пороховой фабрики в Париже

собралось довольно большое общество. Присутствовали и дамы. Академики Лавуазье и Бертолле оживленно спорили между собой, мадам, как всегда, пленяла собеседников своим остроумием. Но собравшиеся пришли сюда не на светский прием и не на званый обед. Повод для встречи был бесконечно более важным: в этот день изготовлялась крупная опытная партия нового вида пороха. Под надзором специалистов дело быстро продвигалось вперед. Однако через короткое время события приняли трагический оборот.

"Четверть девятого, - сообщает очевидец, - присутствующие нашли порох достаточно готовым и отправились завтракать. Через четверть часа все возвратились. Только г-н Бертолле задержался на некоторое время с г-ном и г-жей в другой части фабрики. Дочь комиссара де Шевро с г-ном Лефором прошли вперед. Другие хотели следовать за ними к месту испытаний. Не успели они сделать несколько шагов, как раздался сильный грохот и поднялось облако дыма. Все поспешили к месту взрыва и увидели, что механизмы совершенно разрушены, а г-н Лефор и мадемуазель Шевро отброшены на тридцать футов и ужасно искалечены. У г-на Лефора одна нога была оторвана, другая вместе с рукой раздроблена. Кроме того, у него был потерян один глаз и сожжена вся кожа на голове. Он жил еще только несколько мгновений. Мадемуазель Шевро, также тяжело раненная, умерла еще прежде него".

Остается только благодарить судьбу, что случай уберег от мучительной гибели

Бертолле и супругов.

Однако история взрывчатых составов на основе бертолетовой соли на этом не

кончилась. Опыты с хлоратными или муриатическими, взрывчатыми веществами

продолжались более столетия. Бертолетова соль такой сильный окислитель, что

смесь ее с обыкновенным керосином является опаснейшим взрывчатым веществом. В

середине прошлого века был даже испытан порох, состоящий из бертолетовой соли

и... сахара. Эта сладкая смесь имела взрывчатую силу большую, чем обыкновенный

порох.

Бертолетова соль чувствительна к трению, неустойчива, выделяет при хранении хлор и кислород. Все это не только снижает качество пороха и повышает его опасность,но и приводит к разъеданию и порче оружия. К тому же при взрыве бертолетова соль выделяет твердые продукты (хлористый калий), что всегда нежелательно. Тем не менее, вследствие простоты и дешевизны хлоратных взрывчатых веществ они иногда еще применяются. Бертолетова соль обязательно входит вместе с гремучей ртутью в воспламенительные составы капсюлей для огнестрельного оружия. В каждом патроне сеть крупица соли, за изучение которой великий химик чуть не поплатился когда-то своей жизнью.

злополучных испытаний - Марии Лавуазье. Когда двадцативосьмилетний Антуан Лоран

женился на Марии Польз, дочери богатого и влиятельного откупщика, многие

полагали, что брак заключен по расчету. Если даже завистники были правы, то и

этот расчет Лавуазье оказался, как всегда, безупречно точным (за исключением,

правда, одной детали: спустя четверть века Антуану Лорану пришлось взойти на

эшафот в один день с тестем; но кто может предугадывать события за столько

лет?). Мария была молода (даже слишком - ей было всего четырнадцать лет), умна,

красива, прекрасно образована, их союз оказался чрезвычайно счастливым. До самой смерти Лавуазье Мария была ему идеальной женой, верной спутницей в труде и отдыхе, радости и горе. Она была образцовой хозяйкой, умевшей достойно принять и очаровать остроумной беседой лучших людей Франции и всей Европы.

Однако Мария была не только светской дамой, но и неутомимой труженицей. В

течение двадцати лет она проработала в лаборатории бок о бок с мужем. Многие

драгоценные для науки записи в рабочих журналах Лавуазье сделаны ее рукой. К

тому же она была и прекрасной рисовальщицей, снабдившей иллюстрациями многие

сочинения Лавуазье. Чертежи сложнейших приборов, которые использовались в

легендарных экспериментах ее супруга, выполнены Марией Лавуазье. Не удивительно

поэтому, что она оказалась рядом с мужем и на пороховой фабрике: она была там не праздной зрительницей, а полноправной участницей научного эксперимента.

После несчастного случая на фабрике опыты с новым порохом были надолго прерваны.

Жизнь ученых во время революции.

Во Франции назревал другой взрыв - взрыв народного гнева против Бокового

феодального угнетения. Королевские министры чувствовали себя как на бочке с

порохом. Обстановка накалялась с каждым днем. В ночь с 12 на 13 июля 1789 года

управитель порохов и селитр Лавуазье распорядился тайно переправить запасы

пороха из Арсенала в более надежное место - Бастилию. А еще через сутки состоялся ее исторический штурм, с которого начнется Великая французская революция.

Революция дала мощный толчок научному и техническому творчеству, раскрепостила народ Франции в политическом отношении. Сразу же была проведена реформа

Образования и созданы новые высшие школы, музеи, библиотеки. Так же это время ознаменовалось введением метрической системы, значение которой для человечества трудно переоценить.

Лавуазье принимал активное участие во всех этих преобразованиях. Он взял на себя руководство в реформе мер и весов. Ранее он уже показал себя как смелый революционер в науке и оказался весьма уверенным либералом в политике.

Потребовался не один год, чтобы претворить в реальность эту блестящую идею – единой метрической системы. К сожалению Лавуазье не суждено было дожить до этого дня.

Введение единой метрической системы было актом не столько технической, сколько политической революции.

Так как в феодальной Франции существовали сотни, тысячи единиц меры и веса. Объем зерна измерялся одними единицами, объем вина - другими, объем масла - третьими. Часто одними и теми же названиями обозначались десятки разных по сути единиц. В пределах одного города или селения могло действовать несколько разных систем измерения, потому что каждый граф и барон вводили к своих владениях собственные меры для сборов бесчисленных налогов и податей.

Лишь в 1795 году работа была завершена. И на платиновом эталоне метра была выгравирована надпись : "На все времена всем народам".

Как выразился по этому поводу Талейран: "Завершилось предприятие, результаты которого, должны будут в один прекрасный день стать достоянием всего мира".

Еще во время работы над метрической системой, Лавуазье почувствовал, что тучи над его головой сгущаются.

Начались нападки на Академию наук. Депутаты Конвента во всеуслышание заявляли о бесполезности ее существования и требовали ее ликвидации. Обосновывая свои призывы тем, что свободные нации не нуждаются в касте эгоистичных и мудрствующих ученых, ум которых постоянно блуждает по затерянным тропам в стране мечтаний и химер.

Лавуазье же в глазах народа был, прежде всего, откупщик, все остальное казалось неважным, а многие даже не знали о его великих открытиях.

И переломный момент в жизни ученого наступил.

8 августа 1793 года академия была распущена. Посвятивший всю свою жизнь Академии, Лавуазье, до последнего дня боролся за ее сохранение и восстановление. Он подчеркивал всю важность науки и научных учреждений для процветания и мощи государства. Приводил в доказательство, неоспоримые факты из прошлых заслуг Академии и повернувшие историю развития в новое русло, открытия. Печатал агитационные статьи в газетах и журналах, обращаясь к народу:

"Граждане, - писал он, - время не ждет. Если вы допустите, чтобы ученые, которые составляли бывшую академию наук, удалились в деревню, заняли иные вложения в обществе и предались бы более прибыльным профессиям, организация наук будет разрушена, и полувека не хватит на то, чтобы воссоздать поколение ученых". Но не сумел ничего этим добиться кроме того, что

23 декабря 1793 года Лавуазье и некоторые другие ученые, разделявшие его взгляды, были исключены из Комиссии мер и весов как люди, "не заслуживающие доверия по недостатку республиканской доблести и ненависти к королям".

К тому времени он уже около месяца находился в тюрьме вместе с другими генеральными откупщиками. Все попытки жены и влиятельных друзей Лавуазье спасти его были напрасны.

Следствие продолжалось несколько месяцев, после чего, 8 мая 1794 г., Лавуазье, в числе других откупщиков, предстал перед трибуналом и был осужден и приговорен к смертной казни.

Лагранж, когда ему сообщили о казни, с горечью заметил тогда:

"Достаточно было всего лишь одного мгновения, чтобы отрубить эту голову, и

потребуется, вероятно, целое столетие, чтобы породить ей подобную".

Есть основания полагать, столь суровый приговор был вынесен Лавуазье, вследствие желания врагов революции опорочить их диктатуру, лишний раз “уличить” ее в жестокости.

Мария Лавуазье, привлекла Дюпена к суду, пытаясь отомстить ему за смерть мужа и отца, погибших в один день, он ему удалось уйти от правосудия.

Она издала сочинения своего мужа и бережно хранила его лабораторию.

Сама Мария больше никогда не работала в ней, после смерти мужа.

Умерла Мария Лавуазье в 1836 году.

Судьба Бертолле в это время складывалась принципиально по-иному так как он полностью принял революцию и продолжал работать на благо науки и совершенно бескорыстно.

Так в 1789 году Бертолле открыл новый метод быстрого и дешевого беления тканей при помощи хлора.

Своим открытием он произвел настоящий переворот в легкой промышленности. Бертолле не думал о своей выгоде, хотя ему предлагали огромные суммы. Его, казалось, совершенно не волновало, что за свое изобретение он мог бы получить десятки миллионов и продолжал работать в этой области.

Следующим этапом стала организация крашения тканей. Монография Бертолле на эту тему десятки лет была настольной книгой красильщиков, принеся им большие прибыли, но сам Бертолле ничего на этом не заработал.

Далее в своей научной деятельности Бертолле, вместе со своим другом Монжем, творцом начертательной геометрии, крупнейшим математиком, механиком и металлургом, осуществил глубокие изменения в технологии выплавки металлов.

Нашел способ долгого хранения пресной воды в трюмах кораблей, за что ему до сих пор обязано человечество спасением жизней многих выдающихся мореплавателей.

Бертолле и Монж стали основателями Политехнической школы и первыми ее профессорами. Этого одного из лучших высших учебных заведений Франции.

Но в это время настали тяжелые для Франции времена.

Весь 1793 год шла изнурительная война против внешнего и внутреннего врага - против революционной Франции объединились - Англия, Австрия, Пруссия, Голландия, Испания, Сардиния, Неаполь.

С гибелью средиземноморского флота прекратилось поступление селитры из Индии.

А Франция была окружена блокадой с моря и суши. Поступлений пороха не было.

Предстояло либо любой ценой получить селитру и обороняться, либо сдаться на милость победителей.

К сбору селитры правительством было привлечено все свободное от военной службы население. Также было решено привлечь к добыче селитры всех выдающихся ученых Франции.

Среди них оказался и Бертолле, которому было поручено, совместно с Монжем, возглавить работы по физике, химии и механике, в лаборатории, в Меллоне.

Бертолле организовал широкие работы в подведомственных ему областях, по изысканию новых типов и методов производства пороха.

Исследования не давались ученому легко, приходилось расплачиваться жизнями за каждую новую неудачу. И Бертолле был среди первых, кто рисковал собой.

Гитан де Морво и Шапталь, друзья Бертолле, встали во главе сбора селитры и производства пороха.

Как и Лавуазье Лун Бернар Гитан де Морво, был юрист по образованию и химик по

призванию. Именно сближение с Лавуазье позволило ему выйти в первые ряды французских химиков, открыло новые горизонты. Но в отличие от Лавуазье Гитан де Морво был активным членом Конвента, голосовавшим за смертную казнь

короля.И поэтому Комитет общественного без опасений поручил ему пороховое дело.

Жан-Антуан Шапталь прославился скорее технологическими исследованиями в области химии. В теорию он не внес особого вклада, но зато проявил себя как организатор французской промышленности, построив в 1777 году первую во Франции

крупную химическую фабрику. Кроме того Шапталь явлляется автором знаменитых трудов "Элементы химии", "Применение химии в промышленности", "Очистка селитры и гудронов", "Искусство виноделия". В процессе своей научной и практической деятельности Шапталь ввел многочисленные новшества в химическую, пищевую и другие отрасли промышленности.

Как Министр Внутренних дел Шапталь прославился строительством густой сети каналов и дорог, основанием Торговой палаты и Школы свободных искусств и ремесел.

А во время революции Шапталь возглавлял крупнейший пороховой завод на Гренельском поле близ Парижа.

Для наблюдения за добычей селитры и выделкой пороха во все концы Франции направили специальных комиссаров с широкими полномочиями.

Правительство дело все, чтобы постоянно поддерживать патриотическое настроение в Республике.

Специальный декрет о "революционных методах", изданный по этому случаю, гласил:

"Национальный конвент полагает, что все французские граждане равно призваны на защиту свободы, что все руки должны быть вооружены, что все виды собственности должны содействовать уничтожению тирании".

Для увеличения производства селитры предлагалось “всем и каждому промывать землю из своих погребов, конюшен, амбаров, а также из разрушенных строений”

Постоянно напоминалось: “Если бы каждый гражданин вменил себе в обязанность доставить хотя бы один фунт селитры, то почти в один момент было бы получено 25 миллионов фунтов, которых было бы почти более чем достаточно, чтобы сразить всех тиранов”.

Придумывались новые воззвания, одно из них гласило: "Те, кто пренебрег бы обязанностью извлекать из земли основной элемент оружия для тираноубийства, были бы подлецами или контрреволюционерами...

Взгляните на наших неутомимых парижских братьев, сдающих каждую декаду

пятьдесят-шестьдесят тысяч фунтов селитры. Полюбуйтесь двумя истинно

революционными мастерскими этой коммуны, одна из которых очищает ежедневно

двадцать тысяч фунтов этой драгоценной соли, а другая превращает ее в порох.

Знайте, что в них выработано вдвое больше селитры и пороха, чем вырабатывалось

на всей территории Франции в царствование ненавистных деспотов... Ускорьте же,

друзья и братья, ускорьте всевозможными способами разработку селитряных залежей

вашего округа! А вы, народные общества, прочные столпы Свободы и Равенства,

разожгите пламя в сердцах всех граждан, наэлектризуйте их!”

Декреты и воззвания поддерживались энергичными действиями. Во все департаменты

были разосланы составленные Шапталем и Гитанам де Морво инструкции по

производству селитры. Котлы и другое нужное оборудование изымалось у владельцев

и передавалось для спаривания селитры.

В селитряницы превращались даже церкви.

Все это вместе взятое, дало, наконец, свои плоды.

За одиннадцать месяцев, было получено двадцать два миллиона фунтов селитры. Это результат назвался “изумительным”.

Усилия не прошли даром, и наступление Франция встретила во все оружие. Враг был отброшен за пределы республики.

Клад Бертолле, после революции, прожил еще долгую и счастливую жизнь. Наслаждаясь своим ремеслом ученого и открытиями, сделанными в различных областях промышленной деятельности. Так им были открыты фундаментальные законы химии, организовано промышленное производство соды.

Удалось возглавить во Франции,совместно с Монжем, Лапласом, Био, Араго, Гей-Люссаком, научные исследования.

Его ожидали всеобщий почет и преклонение, звания сенатора, графа, пэра, кавалера многих орденов, научные путешествия в Италию и Египет.