К 275-летию со дня рождения

Основоположник пневматической химии

Джозеф Блэк (1728-1799)

Было ли так в действительности или есть здесь элемент преувеличения? Между тем достойные доверия источники свидетельствуют: в последней трети XVIII в. в шотландском городе Эдинбурге сложилось оригинальное сообщество, которое носило забавное название «Устричный клуб». Время от времени в нем собиралась изысканная публика. Присутствовавшие, однако, не только лакомились устрицами. Непременным гарниром к деликатесам были весьма содержательные беседы, преимущественно на научные темы. Рано или поздно каждый член «Устричного клуба» стал выдающейся исторической личностью.
Задавал тон Адам Смит, автор первой политэкономической теории. С его рассуждениями полемизировал незаурядный математик Джон Плейфер. Архитектор Роберт Адам любил рассуждать на темы зодчества. Постоянным посетителем был изобретатель паровой машины Джеймс Уатт. Заглядывал на собрания историк и философ Дэвид Юм. Внимал умным речам Джеймс Геттон, один из основателей современной геологической науки. Вот такое блестящее общество собиралось время от времени дождливыми эдинбургскими вечерами.
Адам Смит не только был красноречив, но и слыл мастером метких и остроумных характеристик. «В его голове гораздо меньше бессмыслицы, чем в голове любого другого человека» – так он обмолвился по поводу одного из членов клуба – Джозефа Блэка. Теперь имя этого ученого фигурирует в любых перечнях величайших химиков всех времен и народов. Его работы в значительной степени способствовали тому, чтобы химия, образно говоря, могла лучше познать самое себя. Он фактически стал основоположником ее нового и чрезвычайно плодотворного раздела – пневматической химии.
Родился Джозеф Блэк 16 апреля 1728 г. близ Бордо (Франция). Его отец, выходец из Шотландии, организовал здесь успешную виноторговлю. Семья, в которой насчитывалось 13 детей, отнюдь не бедствовала. Когда Джозефу исполнилось двенадцать лет, родители отправили его учиться в Белфаст (Ирландия), а в 1746 г. он поступил в университет Глазго (Шотландия), где преуспел в изучении медицины. Но Джозефа все же более интересовали естественные науки, в особенности химия. Это и способствовало его переходу в 1750 г. в Эдинбургский университет. С Эдинбургом и университетом будет связана вся последующая жизнь и деятельность ученого.
Работы Блэка в области химии были не столь многочисленны, но они послужили началом исследований для целой плеяды химиков-пневматиков.
Свою диссертацию Блэк посвятил выяснению природы «едких» и «мягких» щелочей (т. е. соответственно извести и известняка), а также свойствам «воздуха», который выделялся при действии кислот на «мягкие» щелочи. В духе бытовавших представлений Блэк полагал, что «едкость» щелочей связана с присутствием в них разных количеств «огненной материи». Например, именно она превращала известняк (СаСО₃) при прокаливании в известь. Ученый, однако, убедился в ином: прокаливание известняка сопровождается выделением значительного количества «воздуха». Поскольку он легко поглощался («фиксировался») едкими щелочами, Блэк назвал его «фиксируемым». Это означало не что иное, как открытие углекислого газа (1754). Того самого «лесного духа», выделение которого наблюдал при сжигании древесного угля в 1620 г. голландец Ян ван Гельмонт. (Кстати, он ввел в научный обиход понятие «газ» – от греч. cha^'os – «хаос».)
Продолжая работу, Блэк установил: «фиксируемый воздух» выделяется и при действии кислот на известняк и белую магнезию (MgCO₃), причем образуются соли соответствующих кислот. Операциям взвешивания Блэк всегда придавал большое значение. Взяв точно определенное количество белой магнезии, он прокалил ее и нашел потерю в весе. Далее из раствора белой магнезии в кислоте осадил поташом то же самое вещество. Оно весило столько же, сколько взятая для опыта магнезия.
Тем самым Блэк впервые взвесил газ в связанном состоянии. Для развития пневматической химии и химии вообще это имело огромное значение. Кроме того, оказалось, что помимо обычного воздуха существует его разновидность. А именно та, которая получила впоследствии название «углекислый газ». Теперь слово «газ» приобрело, по выражению Уильяма Рамзая, множественное число.
Блэка правомерно считают одним из основателей калориметрии. Этой дисциплине он посвятил цикл работ в 1759–1763 гг., причем изобрел калориметр оригинальной конструкции. С его помощью он осуществил первое измерение теплоемкости различных веществ и теплот испарения и плавления. Он также первым установил, что существует отличие между количеством теплоты и ее интенсивностью (температурой).
Теплоемкость ученый определял как количество теплоты, необходимое для нагревания массы вещества на единицу температуры.
При смешивании льда с разным количеством воды, нагретой до определенной температуры, лед, естественно, начинал таять. Однако температура смеси льда и воды оставалась равной температуре льда и вопреки ожиданиям не повышалась. Блэк так комментировал явление: «Тающий лед поглощает очень много теплоты, но действие этой теплоты сводится лишь к тому, что она превращает лед в воду, которая нисколько не теплее, чем лед, из которого она образовалась». В конечном счете это наблюдение знаменовало обнаружение так называемой скрытой теплоты, которая поглощается или выделяется веществом при переходе из одного агрегатного состояния в другое.
Об аккуратности и изяществе проведения им экспериментов рассказывали легенды. Его ученик вспоминал: «Я видел, как он переливал кипящую кислоту из одного сосуда в другой… держа при этом сосуды настолько далеко друг от друга, чтобы струя получилась тонкая и вертикальная и ни одна капля не пропадала. Длинный стол, за которым он проводил опыты, оставался до конца лекции таким же чистым… ни капли жидкости, ни пылинки на нем не было видно».
Блэк был превосходным лектором. Посещение его лекций было своего рода модой. Они доставляли слушателям подлинное интеллектуальное наслаждение. По словам биографа ученого, «когда он состарился, черты его лица сохранили приятное выражение внутреннего довольства... Его манеры были приятны, вполне свободны. Так как он обладал умом, весьма богатым фактами, то беседа его всегда была приятной и содержательной. Ни одно из изящных совершенств жизни не было ему чуждо...».
Блэк скончался от апоплексического удара 6 декабря 1799 г.
Великое химическое открытие Блэком углекислого газа, существенно отличного от атмосферного воздуха, привело к созданию пневматической химии, следствием чего стало, в частности, открытие азота и кислорода. Кроме того, Блэк экспериментально доказал, что разложение сложного соединения на более простые, составляющие его части и образование его из этих частей, могут быть прослежены при помощи простого взвешивания. Этот факт оказал колоссальное влияние на дальнейшее развитие химии.

Д.Н.ТРИФОНОВ