Оцифровано: журнал УСПЕХИ ХИМИИ 1943 г, Том 12, вып. 5, стр. 368-373.

О ГОРЕНИИ ВООБЩЕ*

А. Л. Лавуазье

Если в физических науках опасно стремление подбирать факты под определенную систему, то не менее опасным является беспорядочное нагромождение опытных данных, которое способно лишь затемнить науку, вместо того, чтобы внести в нее ясность и сделать доступ желающим приобщиться к ней крайне затруднительным. В конце концов в награду за долгую и утомительную работу можно получить лишь полный беспорядок и путаницу. Факты, наблюдения и опыты являются материалами для построения большого здания, но, собирая их, надо избегать загромождения науки; наоборот, следует стремиться их классифицировать и отмечать то, что относится к каждому отделу и к каждой части того целого, к которому они принадлежат. С этой точки зрения системы в физике являются только орудиями, которые должны помочь слабости наших чувств. Это, собственно говоря, приближенные методы, направляющие нас на путь решения задачи; это,гипотезы, которые, будучи последовательно изменяемы и исправляемы по  мере того, как их опровергает опыт,  должны, несомненно, путем исключения и отбора, привести нас к познанию истинных законов природы. Ободренный этими соображениями, я позволяю себе предложить Академии новую теорию горения или, говоря со сдержанностью, которую я поставил себе законом, скорее гипотезу, при помощи которой весьма удовлетворительным образом объясняются все явления горения, обжигания и отчасти даже явления, сопровождающие дыхание животных. Первые основания этой гипотезы я уже набросал на стр. 279 и 280 тома I моих „Физических и химических сочинений"¹, но сознаюсь, что, мало доверяя своим собственным познаниям, я не осмелился тогда выставить мнение, которое могло показаться странным и которое было прямо противоположно учению Шталя и некоторых следовавших ему знаменитых людей.

Быть может, некоторые из соображений, удержавших меня тогда, остались в силе и сегодня; однако факты, умножившиеся с того времени, и, как мне кажется, благоприятствующие моим взглядам, укрепили меня в моем мнении; не сделавшись, быть может, более сильным, я стал более уверенным и думаю, что имею достаточно доказательств или, по крайней мере, вероятностей, чтобы даже несогласные с моими взглядами  не  смогли порицать меня за их опубликование. При горении тел постоянно наблюдаются четыре явления, что, повидимому, должно считать законом, от которого природа никогда не уклоняется. Хотя эти явления и изложены неявно в моих других мемуарах, я не могу обойтись здесь без того, чтобы не напомнить их в немногих словах.

Первое явление

При всяком горении происходит выделение огненной материи или света.

Второе явление

Тела могут гореть только в очень немногих видах воздуха², или, вернее, горение может происходить лишь в одном виде воздуха, который Пристли³ назвал бесфлогистонным и который я буду называть „чистым воздухом"⁴. Тела, которые мы называем горючими, не только не горят в пустоте или в каком-либо другом воздухе, но там они гаснут так быстро, как если бы их погружали в воду или в любую другую жидкость.  

Третье явление

При всяком горении происходит разрушение или разложение чистого воздуха, и вес сгоревшего тела увеличивается точно на количество поглощенного воздуха.

Четвертое  явление

При всяком горении горящее тело превращается в кислоту в результате прибавления того вещества, которое увеличило его вес; так, например, если под колоколом сжигать серу, то продуктом горения будет серная кислота⁶; если сжигать фосфор, то получается фосфорная кислота; если сжигать какое-либо углистое вещество, то продуктом сгорания является связываемый воздух, называемый иначе меловой кислотой⁶.

Обжигание металлов подчинено точно тем же законам, и Маке совершенно правильно рассматривает его как медленное горение. Итак, 1) при всяком обжигании металла выделяется огненная материя, 2) истинное обжигание металла может происходить лишь в чистом воздухе, 3) происходит соединение воздуха с обжигаемым телом, но с тем отличием, что вместо кислоты при этом образуется особое соединение, известное под названием металлической извести.

Здесь не место доказывать, что существует аналогия между дыханием животных, горением и обжиганием; я вернусь к этому вопросу ниже. Эти различные явления обжигания металлов и горения очень удачно объясняются гипотезой Шталя, но вместе с ним приходится предположить, что в металлах, сере и во всех телах, которые он считает горючими, имеется огненная материя или связанный флогистон.

Но если от последователей учения Шталя потребовать доказать существование огненной материи в горючих телах, то они неминуемо впадают в порочный круг и вынуждены утверждать, что горючие тела содержат огненную материю потому, что они горят, а горят они потому, что содержат огненную материю. Итак, в конечном итоге легко видеть, что горение объясняется горением же.

Существование огненной материи, флогистона, в металлах, сере и т. п. есть в сущности лишь гипотеза, предположение, которое, будучи принято, правда, объясняет некоторые явления обжигания и горения. Но если я покажу, что те же явления могут быть объяснены столь же естественным образом при помощи противоположной гипотезы, т. е. без предположения существования огненной материи и флогистона в веществах, называемых горючими, то система Шталя окажется поколебленной в своих основах.

Меня, несомненно, спросят прежде всего, что я подразумеваю под огненной материей. Отвечу вместе с Франклином, Бургаве⁸ и некоторыми древними философами, что огненная материя или свет является очень тонкой, очень упругой невесомой жидкостью (флюидом), которая со всех сторон окружает нашу планету, более или менее легко проникает во все тела, ее составляющие, и стремится, когда она свободна, во всех них прийти в равновесие⁹.

Добавлю еще, говоря химическим языком, что этот флюид является растворителем большого числа тел; что он соединяется с ними подобно тому, как вода соединяется с солями и кислоты с металлами, и что тела, соединенные с огненным флюидом и растворенный им, теряют некоторые свои свойства, которые они имели до соединения с ним, и приобретают новые, приближающие их к огненной материи.

Как я уже указал в своем мемуаре, переданном в секретариат Академии**, всякая воздухообразная жидкость¹⁰, всякий вид воздуха является следствием соединения какого-либо твердого или жидкого тела с материей огня или света и этому соединению обязаны воздухообразные жидкости своей упругостью, удельной легкостью и разреженностью и всеми теми свойствами, которые сближают их с огненным флюидом. Поэтому чистый воздух, тот, который Пристли называет бесфлогистонным, есть огненное соединение, в которое материя огня или света входит как растворитель и в котором другое вещество является основанием. Но если на находящееся в каком-либо растворе основание подействовать веществом, имеющим к нему большее сродство, то прибавленное вещество немедленно соединяется с основанием, и растворитель, покинутый им, становится  свободным. То же происходит с воздухом при горении: тело, которое горит, отнимает его основание, а огненная материя, которая служит ему растворителем, делается свободной, вступает в свои права и выделяется в виде пламени, тепла и света. Чтобы осветить все темные места этой теории, приложим ее к нескольким примерам. Когда обжигают металл в чистом воздухе, то основание воздуха, которое имеет меньше сродства к своему растворителю, чем к металлу соединяется с последним, как только он расплавляется и превращает его в металлическую известь. Это соединение основания воздуха с металлом доказывается: 1) увеличением веса металла во время обжигания, 2) почти совершенным разрушением воздуха, находящегося в колоколе.

Но если основание воздуха удерживалось в растворе огненной материей, то по мере того, как это основание соединяется с металлом, огненная материя должна становиться свободной и, выделяясь, давать пламя и свет. Понятно, что чем быстрее производится обжигание металла, т. е. чем больше основание воздуха связывается в данное время, тем больше огненной материи будет освобождаться сразу и, следовательно, тем ощутимее и заметнее будет горение.

Эти явления, которые чрезвычайно медленны и трудно уловимы при обжигании металлов, почти мгновенны при горении серы и фосфора. Я показал посредством опытов, против которых мне кажется трудным сделать какое-либо разумное возражение, что при горении этих обоих веществ воздух или, вернее, основание воздуха поглощается; что оно соединяется с серой и фосфором, образуя купоросную кислоту и фосфорную кислоту. Но основание воздуха не может перейти в новое соединение, не оставив свободным свой растворитель, а этот растворитель, который и есть огненная материя, должен выделиться в виде света и пламени.

Уголь и все углистые вещества оказывают такое же действие на основание воздуха. Они его присоединяют и образуют с ним, благодаря горению, своего рода кислоту, известную под названием связываемого воздуха, или меловой кислоты. При этом процессе также выделяется растворитель основания воздуха, огненная материя, но в меньшем количестве, чем при горении серы и фосфора, так как часть ее соединяется с мефитической кислотой¹³, чтобы удержать ее в парообразном и упругом состоянии, в котором мы ее получаем.

Замечу здесь, между прочим, что сгорание угля в колоколе, опрокинутом над ртутью, не производит очень значительного изменения объема воздуха, в котором происходило горение, даже тогда, ' когда для опыта применяют чистый воздух, потому что образующаяся мефитическая кислота остается в воздухообразном состоянии, в отличие от купоросной кислоты и фосфорной кислоты, которые сгущаются в твердом виде по мере того, как они образуются.

Я мог бы последовательно приложить ту же теорию ко всем видам горения, но так как я буду часто иметь случай возвращаться к этому предмету, ограничиваюсь пока этими общими примерами. Итак, обобщая, скажу, что, по моему мнению, воздух состоит из огненной материи, как растворителя, соединенного с веществом, которое служит ему основанием и в некотором роде ее нейтрализует. Всякий раз, когда на это основание действуют веществом, к которому оно имеет больше сродства, оно покидает свой растворитель. С этого момента огненная материя возвращает свои права, свои свойства и вновь появляется перед нашими глазами в виде тепла, пламени и света. Итак, согласно этому мнению, чистый воздух, бесфлогистонный воздух Пристли, есть истинное и, быть может, единственное горючее тело в природе, и потому очевидно, что больше нет необходимости для объяснения явления горения предполагать, что существует громадное количество огня, связанного во всех телах, которые мы называем горючими; наоборот, весьма вероятно, что его находится лишь немного в металлах, сере, фосфоре и в большинстве очень твердых, тяжелых и плотных тел; может быть, в этих телах находится только свободная огненная материя, вследствие свойства .этой материи приходить в равновесие со всеми окружающими телами.

Другое убедительное соображение, которое подтверждает предыдущее, заключается в том, что почти все тела могут существовать в трех различных состояниях: либо в твердом виде, либо в жидком, т. е. расплавленном виде, либо в состоянии воздуха и пара. Эти три состояния зависят лишь от большего или меньшего количества огненной материи, которой они проникнуты и с которой они соединены. Текучесть, испаряемость, упругость — свойства, характерные для присутствия огня и для его большого изобилия, наоборот, твердость, плотность служат доказательством его отсутствия. Итак, поскольку доказано, что воздухообразные ве щества и сам воздух содержат большое количество соединенного огня, постольку, вероятно, твердые тела содержат его немного.

Я вышел бы из границ, которые я себе поставил и которые требуются обстоятельствами, если бы стал показывать, сколько света проливает эта теория на все великие явления природы; однако я не могу удержаться от того, чтобы не заметить, с какой легкостью она объясняет, почему воздух есть упругая и разреженная жидкость. В самом деле, так как огонь является наиболее тонким, наиболее упругим и наиболее разреженным из всех флюидов, он должен сообщить часть своих свойств веществам, с которыми он соединяется, и подобно тому, как водные растворы солей всегда сохраняют часть свойств воды, вещества, растворенные огнем, должны сохранять частично свойства последнего. Поэтому понятно, почему горение не может происходить ни в пустоте, ни даже в каком-либо воздухообразном соединении, в котором огненная материя имеет очень большое сродство к основанию, с которым оно соединено.

Исходя из этих положений, нет необходимости допускать присутствие громадного количества связанной и соединенной огненной материи в алмазе и в большом числе веществ, которые не только совсем не имеют свойртв, подобных свойствам огненной материи, но имеют даже свойства противоположные; наконец, нет необходимости утверждать, как это делает Шталь, что тела, которые увеличиваются в весе, теряют часть своего вещества.

Я выше указал, что теория, изложенная в настоящем мемуаре, может быть приложена к объяснению части явлений дыхания, и этим я закончу настоящий опыт.

В докладе, который я сделал на публичном заседании на прошлой пасхе ¹², я показал, что чистый воздух, войдя в легкие, выходит из него частично в виде связываемого воздуха, или меловой кислоты. Следовательно, чистый воздух, проходя через легкие, претерпевает такое же разложение, которое имеет место при горении угля. Но при горении угля происходит выделение огненной материи; следовательно, в промежутке от вдоха до выдоха равным образом должно быть выделение огненной материи в легких и несомненно, что эта огненная материя, распределяясь вместе с кровью по всему организму, поддерживает в ней постоянную теплоту¹³ около 32,5° по термометру Реомюра. На первый взгляд эта мысль, может быть, покажется мало обоснованной, но, прежде чем ее отбросить или осудить, прошу принять во внимание, что она опирается на два явных и неоспоримых факта, а именно на разложение воздуха в легких и на выделение огненной материи, которое сопровождает всякое разложение чистого воздуха, т. е. всякий переход чистого воздуха в связываемый воздух.

Зависимость животной теплоты от разложения воздуха в легких подтверждается еще и тем, что в природе только привычно дышащие животные являются теплокровными и что их теплота¹³ тем больше, чем дыхание чаще, т. е. имеется очевидное соотношение между теплотой¹³ животного и количеством воздуха, вошедшего в его легкие или, по крайней мере, превращенного в связываемый воздух.

Впрочем, повторяю, что, нападая здесь на учение Шталя, я не имею цели заменить его строго доказанной теорией, но только предложенной гипотезой, которая мне кажется более вероятной, более согласной с законами природы и которая, повидимому, заключает меньше искусственных объяснений и меньше противоречий.

Обстоятельства позволяют мне дать здесь только общий очерк системы и обзор ее следствий, но я предполагаю последовательно вернуться к каждой ее части, развить их в отдельных статьях и осмелюсь заранее утверждать, что предлагаемая мною гипотеза объясняет очень просто и очень удачно главные явления физики и химии.

ПРИМЕЧАНИЯ

1.  Lavoisier, Opuscules  physiques et chimiques, 1, Paris, 1774; Oeuvres de Lavoisier, I, 439—655.

2.  В то время большинство химиков считало все газы различными видами воздуха.

3.  Пристли, Джозеф (Joseph Priestley,   1733—1804), выдающийся естествоиспытатель и  философ-материалист.  В  1774  г.  получил  кислород, который назвал бесфлогистонным воздухом.

4.  Вскоре Лавуазье дал этому газу название .кислород0.

5.  Здесь и далее необходимо помнить, что кислотами Лавуазье называл ангидриды кислот.

6.  Связываемый воздух, меловая кислота — синонимы углекислого газа.

7.  Франклин, Вениамин (Benjamin Franklin,   1716—1790), американский физик и государственный деятель; был лично знаком и переписывался с Лавуазье.

8.  Бургаве, Герман (Hermann Воеrhaave, 1663—1738), знаменитый голландский врач и химик.

9.  При реформе химической номенклатуры (1787) Лавуазье предложил для огненной материи название „calorique" (теплород или теплотвор).

10.  Лавуазье ссылается на свою статью „О соединении огненной материи со способными испаряться жидкостями и об образовании упругих воздухообразных жидкостей, т. е. газов. (Oeuvres de La voisier,  II, 212—224j.

11.  Мефитическая кислота — углекислый газ.

12.  Доклад "Опыты над дыханием животных и над изменениями, которым подвергается воздух, проходя через их легкие", был сделан  Лавуазье 3 мая 1777 г. (Acad. Paris, 185, 1777; Oeuvres de Lavoisier, II, 174-183).

13.  Под теплотой (chaleur) здесь Лавуазье подразумевает температуру.

* Lavoisier, Memoires sur la combustion en general. Oeuvres de Lavoisier, t. II, p. 222—233. Mem. Acad. Paris., 1777, p. 592, перевод Т. В. Волковой под редакцией и с примечаниями проф. С. А. Погодина.

** Этот мемуар был впоследствии доложен и напечатан на стр. 420 „Memoires de J'Academie des Sciences", 1777.