Жозеф Луи Гей-Люссак: создатель формулы Н₂О

Великий химик и учитель Гей-Люссака, Клод Луи Бертолле, умерший в 1822 году, завещал своему ученику шпагу пэра Франции, так как не сомневался, что со временем он войдёт в палату пэров. Тем не менее избрание Гей-Люссака затянулось на долгие годы, поскольку по тогдашним представлениям пэру Франции не подобало заниматься ручным трудом.

А Жозеф Луи Гей-Люссак (6 декабря 1778 — 1850) ничем, кроме ручного труда не занимался: опыты, опыты, выводы и снова их проверка на опытах! Он впервые исследовал поведение газов, разработал новые методы анализа и добился заметных успехов в прикладной химии.

В 1808 года он получил ожог глаза, из-за чего вскоре и потерял его в результате взрыва во время опытов с калием. Оставшимся глазом он не мог переносить яркого света. В последние годы жизни Гей-Люссак получил серьёзную травму руки в результате взрыва стеклянного сосуда с газообразными углеводородами. Некоторые врачи считали эту травму причиной его смерти, которая последовала через несколько лет.

Большинство современников отмечают личное бесстрашие и чрезвычайную честность Гей-Люссака как человека и как учёного.

Оно проявлялось как при проведении опасных научных экспериментов, так и в защите своих близких и коллег от политических репрессий и цензуры. Гей-Люссак был суров и требователен в первую очередь к себе самому, а уж потом к своим научным оппонентам, невзирая на заслуги и регалии последних. Ученый всегда считал своей обязанностью признавать и публиковать собственные ошибки и заблуждения, если таковые обнаруживались. При этом серьезный и сдержанный Гей-Люссак не раз был замечен учениками, в порыве искренней весёлости пляшущим в своей лаборатории после удачного опыта!

Ученый был старшим сыном провинциального юриста и королевского чиновника, который потерял свое положение в результате Французской революции 1789 года. Отец отправил его в школу-интернат в Париже, чтобы подготовить к изучению права. В начале учебы Гей-Люссак заинтересовался наукой, и его математические способности позволили ему сдать вступительные экзамены в недавно основанную Политехническую школу, где расходы студентов оплачивались государством. Хотя школа была предназначена в первую очередь для подготовки инженеров, химия составляла важную часть учебной программы. Гей-Люссак показал себя образцовым учеником во время учебы с 1797 по 1800 год.

По окончании учебы он поступил в престижную Национальную школу мостов и шоссейных дорог, но ушел из нее в 1801 году, чтобы стать научным сотрудником химика Клода-Луи Бертолле. Бертолле, недавно открывший лабораторию в своем загородном доме в Аркёй, которая переросла в частное научное общество. Гей-Люссак стал одним из первых его членов. В первом томе сборника, изданного обществом, он опубликовал результаты исследований, проведённых во время путешествия по Европе в 1805-1806 годах.

Поездка, ставшая возможной при содействии Бертолле, осуществлялась – в разгар наполеоновских войн — в сопровождении прусского коллеги Александра фон Гумбольдта. Основной ее целью было исследование состава воздуха и геомагнитного поля на различных географических широтах. Именно к этому периоду относится идея Гей-Люссака о существовании восходящих потоков воздуха, которыми он объяснил многие ранее загадочные атмосферные явления.

В Риме в химической лаборатории Морриккини ученый обнаружил наличие плавиковой и фосфорной кислоты в костях рыб, а также провёл анализ квасцевого камня из Тольфы. Затем Гей-Люссак и Гумбольдт вместе с известным геологом Леопольдом фон Бухом отправились в Неаполь, где наблюдали извержение вулкана Везувий и последовавшее за этим сильное землетрясение. Гей-Люссак шесть раз поднимался на Везувий, исследовал следы прежних вулканических извержений, а также останки раковин морских моллюсков, сохранившихся в отложениях на склонах гор. Путешествуя морем в окрестностях Неаполя, Гей-Люссак установил, что содержание кислорода в воздухе, растворённом в морской воде, составляет 30% (тогда как в атмосферном воздухе его 21%).

Далее Гей-Люссак отправился во Флоренцию исследовать минеральные воды в Ноцере. Согласно представлениям того времени, целительные свойства минеральных вод объяснялись повышенным до 40% содержанием кислорода в растворённом в них воздухе. Гей-Люссак опроверг это утверждение, установив, что содержание кислорода составляет 30%, как и в воде любого другого природного источника. Далее ученый посетил Болонский университет и нашел, что его былая слава потускнела, а некоторые профессорские должности занимают шарлатаны.

Также в Болонье он встретился с известным воздухоплавателем графом Замбекари. Надо сказать, что в 1804 году Гей-Люссак поднимался на водородном шаре вместе с Жан-Батистом Био, чтобы исследовать магнитное поле Земли на больших высотах – 4000 метров – и изучить состав атмосферы; в следующем одиночном полете Гей-Люссак достиг высоты 7016 метров, тем самым установив рекорд самого высокого полета на воздушном шаре, который оставался непобитым в течение полувека. Будучи, таким образом, уже опытным воздухоплавателем, ученый предостерёг графа, ранее потерявшего 6 пальцев во время пожара на воздушном шаре, от очередного риска: Замбекари собирался увеличить подъёмную силу своего шара, нагревая водород газовой горелкой. Граф не внял предостережениям и через некоторое время погиб при взрыве водорода.

В Милане Гей-Люссак встретился с физиком, физиологом и химиком, одним из основоположников учения об электричестве графом Алессандро Вольтой. Перейдя через перевал Сен-Готард, ученый посетил Люцерн и Гёттинген, а зиму провел в Берлине в доме Гумбольдта. Весной ученый отправился в Париж, чтобы занять место профессора Политехнической школы.

«Если бы человека не воодушевляло желание открывать законы, они часто ускользали бы от самого просвещенного внимания». – Жозеф Луи Гей-Люссак

Во втором томе аркëйского сборника Гей-Люссак опубликовал небольшую заметку «О взаимном соединении газообразных веществ» (1808). Выводы, сделанные в этой статье, оказались настолько важными, что впоследствии получили название «закон Гей-Люссака» (в русскоязычной литературе этот закон обычно называется законом объёмных отношений). Ученый установил, что водород и кислород объединяются по объему в соотношении 2: 1 с образованием воды. Более поздние эксперименты с трифторидом бора и аммиаком производили впечатляюще плотные пары и побудили его исследовать аналогичные реакции, такие как реакция между хлористым водородом и аммиаком, которые объединяются в равных объемах с образованием хлорида аммония. Дальнейшие исследования позволили ему сделать общие выводы о поведении всех газов. Подход Гей-Люссака к изучению материи был неизменно объемным, а не гравиметрическим, в отличие от подхода его английского современника Джона Далтона.

Другой результат увлечения Гей-Люссака объемными отношениями появился в 1810 году в исследовании состава растительных веществ, проведенного вместе с его другом Луи-Жаком Тенаром. Вместе они определили класс веществ (позже названных углеводами), включая сахар и крахмал, которые содержали водород и кислород в соотношении 2:1.

Гей-Люссак был прекрасным преподавателем, который мог излагать свои мысли просто и доходчиво, без принятых в то время напыщенных фраз.

Простота и понятность были отличительной чертой всех его научных трудов. Хорошая память позволяла ему, вопреки тогдашней традиции, читать лекции своими словами, без написанного на бумаге текста. В своих лекциях и статьях он широко применял математику, хорошие знания которой получил в юности в Политехнической школе.

Политических партий Гей-Люссак был чужд; в палате депутатов и в палате пэров он выступал лишь тогда, когда затрагивались вопросы, связанные с научными исследованиями.

В 1815—1850 редактировал совместно с соратником по аркëйскому обществу физиком Франсуа Араго французский журнал «Annales de chimie et de physique». В 1829 году он стал директором пробирного отдела Парижского монетного двора, для которого разработал точный и точный метод определения серебра. Гей-Люссак также проводил эксперименты по определению крепости спиртных напитков. В последние годы жизни он работал консультантом на стекольной фабрике в Сен-Гобене. Все эти должности были довольно прибыльными, так что ученый не избежал критики современников за то, что свернул с пути «чистой» науки на путь финансовой выгоды.

Кстати, существует забавная история из аркëйского периода Гей-Люссака, демонстрирующая его научно-финансовую смекалку. Для проведения опытов ему требовалось много пробирок, а в те времена специальную химическую стеклянную посуду изготавливали только в Германии. Причем продукция немецких стеклодувов была очень дорогой. Ученый на последние деньги выписал себе партию трубок, и тут в ход мировой научной эволюции вмешались французские таможенники. Они обложили поставку настолько высокой пошлиной, что Гей-Люссак не смог её выкупить. Итак, товар арестован на таможне, денег на растаможку нет, а работать надо. Наука зовёт и очень хочется сплясать после очередного великого открытия. И Гей-Люссак нашел поистине гениальный выход! Он посоветовали германским отправителям запаять концы трубок и наклеить на них этикетки: “Осторожно! Немецкий воздух!”. На таможне учёный объяснил чиновникам, что это чистейший альпийский воздух для его экспериментов и опытов. Смысл хитрой уловки был в том, что воздух-то таможенными налогами и сборами не облагается, такие тарифы нигде не прописаны. А стеклянные трубки, стало быть, это просто тара для перевозки. Таможенники почесали затылки и выдали посылки. Бесплатно!

…Весной 1850 года, осознав, что умирает, Гей-Люссак попросил сына сжечь начатый им трактат под названием «Philosophie chimique». В панегирике, произнесенном после его смерти в Академии наук, Араго охарактеризовал научную работу Гей-Люссака как «результаты гениального физика и выдающегося химика».

Имя Гей-Люссака внесено в список величайших учёных Франции, помещённый на первом этаже Эйфелевой башни. В 1935 году Международный астрономический союз присвоил его имя кратеру на видимой стороне Луны.


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше