Использование межпредметных связей при изучении темы "Газы" на уроках химии (на примере истории открытия углекислого газа)

Углекислый газ был первым между всеми другими газами противопоставлен воздуху под названием “дикого газа” алхимиком XVI в. Ван-Гельмонтом. Открытием углекислого газа было положено начало новой отрасли химии – пневматохимии (химии газов).

“Уголь, – утверждал Ван-Гельмонт, – и вообще все горючие вещества освобождают необходимым образом при своем горении “дикий газ”. 62 ливра дубового угля дают один ливр золы. Остальные 61 ливр пошли на образование “дикого газа”. Этот “воздух”, неизвестный до сих пор, который нельзя ни собрать в сосуды, ни превратить в видимое тело, я называю новым именем – газ.

Есть тела, которые таят в себе этот газ; он в них, таким образом, как бы фиксирован или отвержен. Его выводят из этого состояния посредством фермента, как это наблюдается при брожении вина, теста, пива. Винное сусло, яблочный сок, ягоды, мед под влиянием фермента приходят как бы в кипение, производимое выделением газа. Этот газ, сдавленный с большой силой в бочках, делает вина пенящимися и игристыми.”

Тот же самый газ, который выделяется при горении угля и брожении вина, оказывается далее, может получаться и из других, крайне отличных друг от друга источников, а именно:

1. При действии кислоты на скорлупу (“в момент, когда уксус растворяет раковую скорлупу”).

2. В пещерах, копях и погребах (“ничто не волнует так сильно, как зрелище газа в собачьей близ Неаполя. Очень часто он убивает тех, кто работает в копях; можно мгновенно оказаться удушенным им в погребах”).

3. В некоторых минеральных водах (“воды сна выделяют дикий воздух”).

Этим открытием Ван-Гельмонта был заложен фундамент пневматохимии. И этот же Ван-Гельмонт, выращивая в течение 5 лет взвешенный отросток вербы во взвешенном количестве земли и не обнаружив после этого убыль веса земли, пришел к убеждению, что растения образуются из воды, которой они поливаются, ни минуты не подумав, что источником прибыли веса растения может являться воздух или открытый им газ.

Единственное испытание, которому подвергал Ван-Гельмонт разные газы для отличения их друг от друга, была горящая свеча – средство, еще не достаточное для отличения углекислого газа, например, от азота, который тоже не поддерживает горения и действует на живые существа удушающим образом, как и “дикий воздух” Ван-Гельмонта.

То свойство углекислого газа, по которому углекислый газ действительно можно отличить почти от всякого другого газа, его способность “притягиваться” известковой водой и мутить ее, было обнаружено Блэком; за это отличие от обыкновенного воздуха Блэк и дал дикому газу (“может быть, весьма неудачно”) новое название: фиксируемый воздух.

Несколько лет спустя Кавендиш, верный своему правилу все определять “мерой, числом и весом”, обнаружил еще два характерных физических свойства углекислого газа: его высокий удельный вес и значительную растворимость в воде.

Вскоре затем Лавуазье предпринял опыт, которому суждено было направить химические исследования в новое русло. Задавшись целью выделить из окалины свинца ту составную часть воздуха, которая, по его предположению, присоединилась к свинцу и вызвала увеличение веса, Лавуазье прокалил оксид свинца с углем и получил газ, который хорошо растворялся в воде, осаждал известковую воду, гасил пламя и удушал животных, одним словом, имел “все свойства в точности такие же, какие присущи виду воздуха, известному под названием фиксируемого воздуха”.

Этот фиксируемый воздух, т.е. углекислый газ, Лавуазье ошибочно принял вначале за ту составную часть обыкновенного воздуха, которая присоединяется металлами при прокаливании. Что фиксируемый воздух содержится в атмосфере, Блэком уже было доказано: оставленная в открытом сосуде на воздухе известковая вода с течением времени мутится.

Лавуазье понял свою ошибку лишь после встречи с Пристли, который сам того не подозревая, посредством своего опыта с “ртутной окалиной” уже решил задачу, над которой бился Лавуазье. Лавуазье тотчас же повторил свой опыт восстановления углем окалины металла, лишь заменив окись свинца окисью ртути и на этот раз дал правильное истолкование: “Поскольку уголь полностью исчезает при восстановлении ртути из ее окалины и поскольку при этой операции получаются только ртуть и фиксируемый воздух, поскольку фиксируемый воздух есть соединение жизненного воздуха (кислорода) с углем, т.е. окисел (оксид) углерода”.