В чем заключается открытие пристли

Джозеф Пристли — человек открывший «новый воздух»

Будучи скромным священником, Джозеф Пристли, сам того не понимая, делал яркие открытия в области газовой химии. Он впервые получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний и сернистый газ. Именно он принес в мир газированную воду и необходимый для всех школьников предмет — ластик. О том, как обычный церковный служащий стал великим ученым.

Джозеф Пристли сочетал в себе разнообразные таланты. С юности он активно интересовался литературой, философией, языкознанием, наукой и религией. А после того, как с отличием закончил школу и духовную академию, сделал свой выбор в пользу богослужения, став священником.

Однако эта деятельность не помешала ему реализовывать свои научные идеи. Будучи убеждённым в том, что именно провидение избрало его, Пристли начал свои исследования, а точнее он всерьез стал изучать химию. Стоит отметить, что до этого ученый уже знал латынь, древнегреческий, халдейский и древнееврейский языки и, приняв сан, одновременно преподавал иностранные языки и литературу в Уоррингтонской академии. Также он написал курс «Основы английской грамматики» и монографию «История учения об электричестве».

Между тем одним из ярких открытий ученого стал углекислый газ. Несмотря на то, что он был открыт ранее, именно Джозеф Присли выделил его в чистом виде. Наблюдая на местной пивоварне за тем, как при брожении выделяются пузырьки, он задумался: «А из чего же они состоят?». Затем Пристли предположил, что газ должен хорошо растворяться в воде. И недолго думая, установил емкости с водой над готовившимся пивом. Увидев, что вода зарядилась, ученый установил, что в пузырьках находится углекислых газ. В 1767 году Джозеф Пристли изготовил первую в мире бутылку газированной воды. Он попробовал на вкус раствор для оксида углерода и нашел его довольно приятным.

Через некоторое время он представил доклад о свойствах газированной воды в Королевском научном обществе. Там же он наглядно продемонстрировал партию содовой газировки по его собственному рецепту — «Пирмонтская вода». После этого и началось распространение газированной воды по всему свету, а Пристли был удостоен медали Лондонского Королевского общества. В 1771 году он сделал открытие о роли углекислого газа в дыхании растений. Ученый заметил, что зеленые растения на свету продолжают жить в атмосфере этого газа и даже делают его пригодным для дыхания. Классический опыт Джозефа Пристли с живыми мышами под колпаком, где воздух «освежается» зелеными ветками, вошел во все элементарные учебники естествознания и лежит у истоков учения о фотосинтезе.

Позже Пристли случайно обнаружил, что сырой натуральный каучук способен стирать следы графита, другими словами карандаша, лучше, чем частицы хлеба, которые использовались в то время с этой же целью. Так появился на свет всем хорошо знакомый ластик.

В 1772 году Джозеф Пристли, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, впервые получил «селитряный воздух» — окись азота. Впоследствии его открытие преобразовалось в широко применяемый анестетик. Кстати, в этом же году Джозеф Пристли был избран членом Парижской Академии наук.

В 1774 году произошло следующее открытие ученого — «щелочной воздух» или аммиак. Для этого он смешал порошки хлорида аммония (нашатырь) и гидроксида кальция (гашеная известь) и внезапно ощутил резкий запах нового вещества. Этот запах усиливался при нагревании смеси, а когда Пристли попытался собрать летучий продукт реакции, вытесняя им воду из перевернутого сосуда, то выяснилось, что новый газ тотчас растворяется в ней. Это и был аммиак.

В этом же году он провел еще один эксперимент, который в будущем стал еще одним крупным вкладом в химию газов. Джозеф Пристли нашел один из способов получения кислорода. Поместив под перевернутой банкой, погруженной в ртуть, немного порошка «меркуриус кальцинатус пер се» — жжёная ртуть, — он взял небольшое зажигательное стекло и направил лучи солнца прямо внутрь банки на порошок. Затем из порошка стал выделяться воздух, который вытеснил ртуть из банки. Пристли очень удивило, что в этом воздухе свеча горит лучше и светлее, чем в обычной атмосфере, и он принялся изучать это явление.

Поначалу он считал, что «новый воздух» — это закись азота или «дефлогистированный селитряный воздух», как называл его сам ученый. Но позже после многочисленных опытов Пристли понял, что это разные газы. Он назвал новый газ «дефлогистированным воздухом», поскольку считал, что флогистона в нем содержится гораздо меньше, чем в обычном воздухе или не содержится вовсе. Однако сам он так и не смог объяснить суть этого процесса до конца.

В 1780 году Джозеф Пристли стал почетным членом Санкт-Петербургской Академии наук.

Источник

Джозеф Пристли

Свобода, равенство, флогистон!

Джозеф Пристли (Joseph Priestley) 13.03.1733–6.02.1804, художник Эллен Шарплз

Сказка Юрия Олеши «Три толстяка» начинается так: «Время волшебников прошло. По всей вероятности, их никогда и не было на самом деле». Но зато, говорится дальше, были очень знающие люди, которых принимали за волшебников. Например, доктор Гаспар Арнери, который изучил около ста наук и точно знал, как взлететь с земли до звёзд, как поймать лису за хвост и даже как из камня сделать пар.

Сейчас доктора Гаспара, который успешно занимался самыми разными науками, назвали бы учёным-энциклопедистом. Их время действительно прошло: современная наука требует слишком глубокого погружения в любую область, на много областей одного человека уже не хватит. А вот в былые времена такие люди были — и в эпоху Возрождения, и позже, даже в XVIII–XIX веках. Например, Джозеф Пристли — английский химик, физик, лингвист, педагог, политолог, философ и богослов.

Дом в Йоркшире (Англия), где родился Пристли

Пристли прожил весьма необычную жизнь. Он родился в бедной многодетной семье, в детстве жил попеременно у разных родственников, но поражал всех своими способностями — и его отправили учиться, чтобы он сделался священником. Но его отношения с религией были непростыми: ещё в юности он стал диссентером («несогласным»), то есть человеком, чьи взгляды отклонялись от официального вероисповедания. Это свободомыслие закрывало для него двери многих учебных заведений и некоторые карьерные пути. По преданию, именно оно оказалось причиной того, что позднее Пристли не взяли астрономом в экспедицию капитана Кука по южным морям (в 1772–1775 годах). С другой стороны, оставшись в Англии, Пристли в эти годы совершил многие свои открытия — так что, может, оно и к лучшему. Но мы забегаем вперёд.

Закончив духовную академию в Дэвентри, Пристли зарабатывал на жизнь преподаванием, лекциями и проповедями — что, учитывая его заикание, было непросто, но простых путей он никогда не искал. Получил сан священника. Женился. Организовав школу в городке под названием Нантвич, в 1761 году для своих учеников написал учебник «Основы английской грамматики» — доступная и остроумная книга имела огромный успех и помогла его последующей преподавательской карьере. Следует отметить, что, кроме своего родного английского, он знал французский, немецкий, итальянский, латынь, древнегреческий, древнееврейский и ещё несколько языков.

Бенджамин Франклин, портрет кисти Ж. Дюплесси

Однако потом его интересы стали смещаться в сторону физики и особенно химии. Сперва лабораторная работа была для него чем-то вроде хобби, но это хобби увлекало его всё больше. Он познакомился с многими учёными (включая Бенджамина Франклина, который в ту пору жил в Лондоне и вдохновил Пристли на 700-страничную книгу по истории учения об электричестве) и вскоре стал уважаемым экспериментатором. Особенно продуктивной стала его деятельность в поместье лорда Шелбурна, покровителя наук: с 1773 года Пристли занимался его библиотекой и образованием детей, а взамен получил возможность ставить опыты в отличной лаборатории и путешествовать с Шелбурном по Европе.

Как из камня сделать пар

Химические достижения Пристли в основном касались газов. В те времена эта отрасль химии называлась пневматической, а газы часто называли воздухами: в конце концов, всё равно никто толком не знал, из чего состоит воздух.

В компании «Швепс» Пристли называли «отцом нашей промышленности». Фото: Reedy (en.wikipedia.org)

Прежде всего Пристли начал изучать углекислый газ — ранее открытый «воздух», который выделяется при горении и брожении. И сразу изобрёл одну штуковину, которую мы теперь покупаем в магазинах: газированную воду, то есть воду, насыщенную углекислым газом. Получив её и попробовав, Пристли отметил, что пить её «до странности приятно». Кто бы спорил. Вскоре газировку уже пили сотни людей. (Другое популярное изобретение, которое часто приписывают ему, — каучуковый ластик. На самом деле такие ластики впервые стал производить английский инженер Эдуард Нэрн, но Пристли приложил руку, как сейчас сказали бы, к пиар-продвижению нового товара.)

Приборы Пристли для исследования газов

Оксид ртути (II), или жжёная ртуть. Фото: Materialscientist (en.wikipedia.org)

Знаменитый опыт 1774 года, принёсший Пристли бессмертие, был несложен — и посейчас кислород иногда так получают в демонстрационных опытах. В ту пору химикам уже был известен оранжевый порошок — соединение ртути, которое сейчас называют оксидом ртути, а тогда называли жжёной ртутью. Пристли положил этот порошок под стеклянный колпак, взял большую линзу, сфокусировал на порошке световые лучи, чтобы нагреть, — и получил какой-то необычный «воздух». Ученикам старших классов знакомо уравнение этого процесса, вот оно:

Здесь Hg — ртуть, а O₂ — кислород, который выделяется в виде газа.

Опробовав новый «воздух» и на мышах, и на себе («пока что только две мыши и я имели удовольствие им дышать»), Пристли нашёл, что он в 5–6 раз лучше поддерживает горение и дыхание, чем обычный воздух. Оценка довольно точная: ведь обычный воздух состоит из кислорода как раз на 1/5 часть.

Интересно, что тремя годами раньше Пристли подобрался к кислороду, как говорится, с другого бока. И этот опыт также вошёл во все учебники. Если свечу поместить в закрытый сосуд, она быстро перестаёт гореть — воздух «портится» (как мы сейчас знаем, это связано с превращением кислорода в углекислый газ). Этот воздух непригоден и для дыхания, мышь в нём погибает. Но если в тот же сосуд поместить зелёное растение, то оно не просто не погибает, но исправляет «испорченный» воздух — свеча горит, мышь остаётся в живых! Фактически Пристли открыл процесс фотосинтеза, в ходе которого зелёные растения преобразуют углекислый газ в кислород. Правда, он не понял, что растениям для этого нужен ещё и свет — ясность чуть позже внёс голландец Ян Ингенгауз.

Фотосинтез. Источник: Alexey Shipunov (libretexts.org)

Но с открытием Пристли была связана ещё одна удивительная история. Открыв кислород, он наотрез отказывался называть его кислородом! И вот почему.

Флогистон и Лавуазье

С XVII века среди химиков была популярна теория флогистона. Полная натяжек — но, как всякую господствующую теорию, её было очень трудно отвергнуть.

Лавуазье с женой. Портрет кисти Ж.-Л. Давида

В печи сгорели дрова, образовалась небольшая кучка золы. Что произошло? Учёные мужи рассуждали так: топливо изначально содержало золу — и что-то ещё, что потом улетучилось в процессе горения. Назовём это «что-то» флогистоном, от греческого φλογιστός («флогистос») — ‘горючий’. Деревья поглотили флогистон из воздуха, поэтому они горючи. А почему в замкнутом пространстве горение в конце концов прекращается? Да потому, что в воздухе накапливается слишком много флогистона, больше этот воздух уже не принимает.

Потом, правда, появились неудобные факты. Когда активный металл, такой как магний, сгорает на воздухе, его масса увеличивается! Ну что же — значит, флогистон такая хитрая штука, что его масса. отрицательна. Не бывает? Но других-то объяснений нет.

Доктор Флогистон, карикатура на Пристли

И в конце концов другое объяснение представил современник Пристли, великий французский химик Лавуазье. Нет никакого таинственного флогистона. Но зато есть его противоположность — тот самый удивительный газ, открытый Пристли. Когда металл или, например, фосфор горит на воздухе, то соединяется с этим газом, который Лавуазье назвал кислородом (oxygène). Вот почему продукт горения весит больше, чем исходное вещество: теперь он содержит ещё и кислород! 2

Опыты Лавуазье были настолько точными и убедительными, что постепенно он переубедил всех скептиков. кроме самого Пристли. Нет, говорил Пристли, не существует никакого кислорода, это просто «воздух, лишённый флогистона», который замечательно поддерживает горение, потому что насыщается недостающим флогистоном. Упрямый англичанин до конца остался верен устаревшей теории, хотя с течением времени даже самые убеждённые поклонники флогистона признали правоту Лавуазье.

Позже знаменитый естествоиспытатель Жорж Кювье назвал Пристли «отцом современной химии, который так и не признал свою дочь». Ладно, дочь всё равно ему благодарна.

Изгнанник

Насколько Пристли был консервативен в своих взглядах на флогистон, настолько он был радикален в том, что касалось общественно-политического устройства. Он нападал на официальные церкви того времени, называя их «старыми строениями из ошибок и суеверия, которые можно поджечь даже одной искрой, чтобы вызвать мгновенный взрыв» (чувствуете химическую подготовку автора?). Он поддерживал американских борцов за независимость от Англии, и, что стало последней каплей для британского общества, восторженно принял французскую революцию, начавшуюся в 1789 году.

И тут уже стало неважным, что Пристли — уважаемый учёный, просветитель, член всех мыслимых академий. В Бирмингеме, где он жил тогда, над его головой сгущались тучи, и в конце концов всё вылилось в погром. В 1791 году толпа, которую почти открыто поддерживали местные власти, разнесла и подожгла дом Пристли. Имущество, библиотека, рукописи и лабораторные приборы были уничтожены.

Погром дома Пристли

Пристли с семьёй пришлось бежать в Лондон. И хотя друзья поддерживали его, становилось ясно, что надо уезжать в более дружественную страну. Такой страной оказались Соединенные Штаты Америки.

Дом Пристли в Пенсильвании. Фото: Ruhrfisch (Wikimedia)

Памятник Пристли в Лидсе (Англия). Фото: Tim Green (flickr.com)

Здесь он уже мало занимался наукой — больше религией и политикой. Годы в изгнании не стали для него счастливыми: болели и умирали близкие, Пристли оказался замешанным в неприятных скандалах, не было контактов с европейскими коллегами. В последние годы и сам Пристли тяжело болел. Он умер в 1804 году и был похоронен в Нортумберленде, штат Пенсильвания.

Мы здесь не рассказали о многом. О социальных идеях Пристли — а некоторые из них актуальны по сей день. О его физических опытах. О книгах по истории. Но если вам интересно — ищите, узнавайте, читайте! Пристли поступил бы именно так.

1 Судя по всему, шведский химик и фармацевт Карл Шееле получил кислород раньше Пристли, но опубликовал свои результаты позже. С ним не раз случалось подобное: недаром знаменитый фантаст и популяризатор науки Айзек Азимов называл его «невезучим Шееле».

2 Кстати, а как вы думаете: если так, то почему масса дров, угля или свечи при горении уменьшается?

Источник

p_i_f

ДЛЯ ВСЕХ И ОБО ВСЕМ

Начало научной деятельности и религиозные искания
Джозефа Пристли.

Научные открытия и достижения Джозефа Пристли.

Roman» size=»3″>Следует отметить, что глубокая вера в Бога и убеждённость в том, что именно провидение избрало его, Пристли, раскрывать людям «тайны мироздания», самым неожиданным образом сочетались в нём с истинным, горячим энтузиазмом подлинного научного исследователя.
Проживая под Лидсом, Пристли продолжал упорно заниматься изучением химии. Удивительно, но проживавший в провинциальной обстановке, никому неизвестный, скромный священник постепенно делал одно за другим крупные открытия в области научной химии. Особенно значительными были его достижения в области газовой химии. Пристли впервые получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний, сернистый газ…

Открытие углекислого газа.

Изобретение газированной воды и ластика.

С именем Пристли связано ещё одно чудесное изобретение, без которого нельзя в настоящее время представить жизнь современного школьника или студента. Пристли случайно обнаружил, что сырой натуральный каучук способен стирать следы графита (карандаша) лучше, чем частицы хлеба, которые использовались в то время с этой же целью. Это преимущество каучука связано с тем, что его трение по бумаге производит электростатическое напряжение, которое позволяет частицам каучука притягивать частицы графита. Так и появился на свет всем хорошо знакомый ластик.

Roman» size=»3″>Покровительство лорда Шелборна.

Настоящая слава и великие открытия ждали ещё Джозефа Пристли впереди. Во время своего проживания в Лидсе он опубликовал работы по электричеству, зрению и свету. После этих публикаций сэр Джозеф Бэнкс (Joseph Banks) даже рекомендовал Пристли на должность «астронома» во втором плавании капитана Кука, но из этого ничего не получилось, возможно, потому, что Бэнкс ещё не имел пока достаточно влияния для реализации этой идеи, а президентом Лондонского Королевского научного общества он стал только в 1778 г.
Джозеф Пристли, один из образованнейших людей своего времени, понимал, что его будущее в большей степени связано с наукой, чем с религиозной деятельностью, поэтому он с огромным интересом принял в 1773 г. предложение стать домашним библиотекарем государственного секретаря лорда Шелборна. Нет сомнения, что лорд, хорошо знакомый с работами Пристли, хотел лишь прослыть покровителем наук и доставить развлечение и удовольствие знатным гостям, навещавшим его в загородной вилле. Но для Джозефа Пристли это открывало замечательные возможности для развития своих научных исследований с помощью нового лабораторного оборудования, в покупке которого Шелборн ему никогда не отказывал. Занятый руководящей государственной работой, сам Шелборн редко приезжал в свое поместье и предоставлял полный простор для деятельности Пристли. Более того, он брал с собой Пристли в путешествия по Европе, и тем самым дал ему возможность познакомиться с наиболее знаменитыми химиками Франции, Германии и Голландии.
Именно покровительство Шелборна в течение семи лет, которые Пристли провел в его доме, обеспечило возможность завершить ему те замечательные открытия в химии газов, лёгшие впоследствии в основу современной научной химии.

Открытие закиси азота.

На воздухе этот бесцветный газ бурел, превращаясь в диоксид азота (NO2). Однако, оставляя «селитряный воздух» на долгое время в соприкосновении с серой и железом, Пристли заметил, что свойства газа изменяются: в то время как в «селитряном воздухе» зажженная свеча гаснет, в измененном «селитряном воздухе» (который он назвал «дефлогистированным селитряным воздухом») она продолжает гореть. Кроме того, «дефлогистированный селитряный воздух» не обладает свойством приобретать бурый цвет при смешивании с атмосферным воздухом, то есть не дает реакции, обнаруженной Пристли для NO:

Следовательно, речь шла уже о новом газе. И действительно, в указанном Пристли опыте получается закись азота, образующаяся по реакции:

вследствие процесса восстановления NO под действием увлажненного железа. Состав этой реакции был установлен знаменитым химиком Гемфри Дэви (Humphry Davy, 1778-1829) только в 1800 г. Потребовалось ещё 75 лет с момента открытия Пристли, чтобы это соединение вошло в практику в качестве наркозного средства. По-иному сложилась история также открытой Пристли окиси азота (NO), которая привлекла всеобщее внимание лишь в XX веке, причём огромный интерес к ней проявляют и специалисты МКС.

Открытие аммиака и хлористого водорода.

Великое открытие кислорода и
совсем немного о приоритете на право его открытия.

Крупнейшим вкладом Пристли в химию газов было открытие им кислорода (независимо от шведского химика Карла Вильгельма Шееле (1742-1786), аптекаря по профессии, но химика-экспериментатора по призванию).
1 августа 1774 г. Джозеф Пристли наблюдал выделение «нового воздуха» при нагревании с помощью двояковыпуклой линзы без доступа воздуха ртутной окалины, находящейся под стеклянным колпаком. Это твёрдое вещество было известно ещё алхимикам под названием «меркуриус кальцинатус пер се», или жжёная ртуть. На современном химическом языке это вещество называется оксидом ртути, а уравнение его разложения при нагревании выглядит следующим образом:

Политические и философские взгляды Джозефа Пристли. Вынужденная эмиграция в Соединённые Штаты Америки.

Источник