Священник Пристли, который открыл кислород
Британский священник Джозеф Пристли (1733-1804) был более заинтересован в изучении воздуха, чем в его церковных обязанностях. Он имел огромное желание узнать, из чего тот состоит.
Другие ученые писали о создании новых газов, которые пузырились во время химических реакций. Некоторые описывали их как «дикие газы», которые создавали достаточное давление, чтобы взорвать стеклянные банки или утроить скорость, с которой сгорала древесина. Но никто не смог успешно изолировать и изучить эти новые газы.
Пристли был вынужден искать и изучать эти дикие, неукротимые газы. В начале 1774 года исследователь решил, что единственный способ изолировать и изучить эти новые газы состоит в том, чтобы уловить их под водой в перевернутой, заполненной водой стеклянной банке, в которой не было воздуха. Он решил начать с изучения газа, который, как сообщалось, создавался реакцией сгорания.
1 августа 1774 года Пристли использовал мощную увеличительную линзу, чтобы сфокусировать солнечный свет на бутылке с порошкообразным веществом Mercurius calcinatus. Пробка закупоривала эту бутылку стеклянной трубкой, ведущей от нее к раковине, наполненной водой, где заполненные водой стеклянные банки стояли перевернутыми на подставке из проволочной сетки.
Стеклянная трубка Пристли заканчивалась прямо под открытым горлышком одной из этих бутылок, так что любой газ, который он добывал, попадал в стеклянную банку. Когда его порошкообразное соединение ртути нагревалось, с конца стеклянной трубки начали подниматься прозрачные пузырьки. Баночка начала заполняться.
Пристли наполнил три бутылки газом и стал первым человеком, который успешно поймал это таинственное вещество. Но что это было?
Пристли осторожно вынул одну бутылку из воды. Он держал зажженную свечу под ее горлышком. Тусклый свет вокруг фитиля свечи превратился в блестящий огненный шар. Оказалось, этот странный газ заставлял вещества гореть.
Пристли поставил новую банку, наполненную обычным воздухом, вверх дном на подставку для проволоки рядом со второй банкой своего таинственного газа. Он поместил мышь в каждую банку и стал ждать. Мышь в обычном воздухе начала бороться за дыхание через 20 минут. Мышь во второй банке с этим странным газом дышала комфортно более 40 минут!
Казалось, у этого удивительного газа было только одно название: «чистый воздух». Пристли осторожно поднял банку с «чистым воздухом». Дыхание ученого стало особенно легким в течение некоторого времени после этого. Другой ученый, Антуан Лавуазье из Парижа дал «чистому воздуху» Пристли название, которое мы знаем сегодня: «кислород».
Открытие кислорода вызвало химическую революцию. Присли был первым человеком, который изолировал один газообразный элемент в смеси газов, которую мы называем «воздух». До открытия Пристли научное исследование было сосредоточено на металлах. Обнаружив, что воздух не является чем-то единообразным, Пристли создал новый интерес к изучению газов и воздуха.
Поскольку кислород является центральным элементом горения, открытие Пристли также привело к пониманию того, что значит сжигать что-то, и к пониманию превращения вещества в энергию во время химических реакций.
Источник
Джозеф Пристли — человек открывший «новый воздух»
Будучи скромным священником, Джозеф Пристли, сам того не понимая, делал яркие открытия в области газовой химии.
Обычный церковный служащий Джозеф Пристли вошёл в историю как великий учёный. Как минимум два его изобретения известны даже детям: газированная вода и ластик. А ещё он впервые получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний и сернистый газ.
Джозеф Пристли сочетал в себе разнообразные таланты. С юности он активно интересовался литературой, философией, языкознанием, наукой и религией. А после того как с отличием окончил 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 его избрало провидение, Пристли начал свои исследования, а точнее он всерьёз стал изучать химию. Стоит отметить, что до этого учёный уже знал латынь, древнегреческий, халдейский и древнееврейский языки и, приняв сан, одновременно преподавал иностранные языки и литературу в Уоррингтонской академии. Он также разработал курс «Основы английской грамматики» и написал 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, из чего они могут состоять. Затем Пристли предположил, что газ должен хорошо растворяться в воде. И, недолго думая, установил ёмкости с водой над готовившимся пивом. Увидев, что вода зарядилась, учёный установил, что в пузырьках находится углекислый газ. В 1767 году Джозеф Пристли изготовил первую в мире бутылку газированной воды. Он попробовал на вкус раствор для оксида углерода и нашёл 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 ценнейшие выводы о роли углекислого газа в дыхании растений. Учёный заметил, что зелёные 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» зелёными ветками, вошёл 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 учёного — «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 провёл ещё один эксперимент, который в будущем стал значительным вкладом в химию газов. Джозеф Пристли выявил один из способов получения кислорода. Поместив под перевёрнутой банкой, погружённой 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 учёный. Но позже после многочисленных опытов Пристли понял, что это разные вещества. Он назвал новый газ «дефлогистированным воздухом», поскольку считал, что флогистона в нём 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 почётным членом Санкт-Петербургской Академии наук.
Источник
«Живой» процесс
Слово фотосинтез имеет греческое происхождение. Это химический процесс, когда энергия видимого света превращается в энергию химических связей органических веществ с помощью фотосинтетических пигментов: у растений, например, это хлорофилл, а у бактерий бактериохлорофилл.
Впервые явление фотосинтеза было обнаружено в XVIII веке Джозефом Пристли, который изучал физические изменения реагентов и продуктов реакций. Точная дата – 17 августа 1771 года, стала известна благодаря сохранившемуся труду ученого «Опыты и наблюдения разных видов воздуха».
К открытию его привели множественные опыты. Но сначала не было понятно, почему в герметичном сосуде свеча гаснет, мыши задыхаются, а растения остаются в прежнем состоянии. Тогда Пристли заметил, что если к мышам поместить растения, то они выживут. Вывод был один – растения «исправляют» воздух.
Конечно, сейчас нам известно, что такое кислород или углекислый газ, что зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Но в XVIII веке наука находилась лишь на пороге таких химических открытий. Кислород Джозеф Пристли открыл через три года. А 17 августа 1771 года навсегда было вписано в историю как день открытия грандиозного явления, благодаря которому возможна жизнь на Земле.
Но на этом открытия не закончились. В 2011 году японские учёные раскрыли секрет ключевого звена механизма фотосинтеза – процесса, лежащего в основе «солнечной энергетики» Земли. В этом им помог метод рентгеновского анализа.
Фотосинтез происходит в фотосистемах. Так называются системы со сложной структурой: пигментными светособирающими системами, белками-ферментами и молекулами небелковой природы (кофакторами). В них расщепляется вода с выделением О2 под действием солнечного света.
У растений и фотосинтезирующих бактерий таких фотосинтезирующих систем две – фотосистема I и фотосистема II.
Несколько десятилетий наука стремилась понять, как устроена эта загадочная фотосистема II, чтобы выяснить, как происходит фотосинтетическое расщепление воды. Известно было лишь то, что реакция происходит в каталитическом центре системы – кислород-выделяющим комплексе (КВК), внутри которого четыре иона марганца. Они способны концентрировать энергию, необходимую для разрыва прочных химических связей в молекулах воды.
Тем не менее, строение КВК и механизм работы до последнего времени оставались неизвестными. Расшифровать этот ребус смогли японские ученые: они приготовили кристаллы из фотосистемы II, что позволило уточнить детали ее структуры и «увидеть» устройство КВК.
Фото на странице: Ellen Sharples / Общественное достояние / Wikipedia
Источник