Жозе́ф Луи́ Гей-Люсса́к

 

Жозе́ф Луи́ Гей-Люсса́к — французский химик и физик, член Французской Академии наук (1806).

Ученик Клода Луи Бертолле. С 1809 года профессор химии в Политехнической школе и профессор физики в Сорбонне (Париж), с 1832 года профессор химии в Парижском ботаническом саду. С 1831—1839 года — член палаты депутатов, где выступал только по научным и техническим вопросам, с 1839 года — пэр Франции. В 1815—1850 редактировал совместно с Араго Домиником Франсуа  французский журнал «Летопись химии и физики». Кроме того, в качестве члена правительственных комиссий способствовал решению многих важных технических вопросов. Иностранный почётный член Петербургской Академии наук (1826). Его имя внесено в список величайших учёных Франции, помещённый на первом этаже Эйфелевой башни.

• Опыты с воздушным шаром (1804 год)

В 1804 году Гей-Люссак предпринял подъём на воздушном шаре с целью определить зависимость магнитного поля Земли и температуры атмосферы от высоты подъёма. Проведённые до этого опыты обнаружили некоторое снижение магнитного поля с высотой. Молодым учёным Гей-Люссаку и Био, Жан-Батисту было поручено повторить эти эксперименты.

Утром 16 сентября 1804 года Гей-Люссак достиг высоты 7016 метров, установив мировой рекорд высоты подъёма на воздушном шаре. Здесь он произвёл замеры температуры воздуха, которая оказалась равной −9,5 °C по сравнению с +27,75 °C на поверхности земли. Тем самым Гей-Люссак доказал, что снега, покрывающие высочайшие вершины, не являются результатом действия гор на окружающий воздух. В то же время, из-за слишком большой скорости подъёма шара Гей-Люссаку не удалось измерить точную зависимость температуры от высоты.

При помощи гигрометра Соссюра Гей-Люссак измерил также относительную  влажность воздуха, обнаружив, что  она быстро уменьшается с высотой. Эти измерения, однако, были признаны ошибочными, так как использовавшийся прибор не учитывал снижение температуры.

В 1804 году было уже известно, что  содержание кислорода и азота в воздухе одинаково на разных широтах и вблизи поверхности земли не зависит от высоты подъёма. Гей-Люссак получил образец атмосферного воздуха на высоте 6636 метров, исследования которого подтвердили эти данные и не обнаружили в воздухе примесей водорода. Эти опыты опровергли бытовавшие в то время представления, что метеоры и другие сходные являения вызваны горением водорода в верхних слоях атмосферы.

В процессе подъёма Гей-Люссак исследовал физиологическое действие разреженного воздуха на организм человека (стеснение дыхания, учащение сердцебиения, сухость в горле), однако счёл условия на высоте 7016 м достаточно приемлемыми, чтобы не прерывать исследования.

Напряжённость геомагнитного поля определялась обычным для того времени  способом — путём измерения периода качания магнитной стрелки, отклоненной от положения равновесия. Во время второго подъёма Гей-Люссак получил данные, на основании которых Гей-Люссак и Био Жан-Батист сделали вывод о неизменности магнитного поля с высотой, что с учётом невысокой точности измерительных приборов того времени было практически верно.

Эвдиометрические опыты (1805 год)

• В 1805 году Гей-Люссак совместно с известным учёным и путешественником Гумбольдтом проводил опыты в области эвдиометрии. Первоначальной целью этих опытов было выяснение точности измерения состава атмосферного воздуха при помощи эвдиометра Вольта. Результатом этих опытов стали несколько открытий и гипотез в области физики и географии. В частности, Гей-Люссак обнаружил, что кислород и водород образуют воду, соединяясь в пропорции 100 объёмных частей кислорода на 200 объёмных частей водорода.

 

 

Путешествие по Европе (1805—1806 годы)

12 марта 1805 года Гей Люссак, в сопровождении Гумбольдта отправился в путешествие по Италии и Германии. Основной целью путешествия было исследование состава воздуха и геомагнитного поля на различных географических широтах. Гей-Люссак посетил множество городов. К этому периоду его деятельности относится идея существования восходящих потоков воздуха, которыми он объяснил многие ранее загадочные атмосферные явления.

15 июля 1805 года Гей-Люссак и Гумбольдт вместе с известным геологом Леопольдом Бухом отправились в Неаполь, где наблюдали извержение вулкана Везувий и последовавшее за этим сильное землетрясение. Гей-Люссак шесть раз поднимался на Везувий, исследовал следы прежних вулканических извержений, а также останки раковин морских моллюсков, сохранившихся в отложениях на склонах гор. Путешествуя морем в окрестностях Неаполя, Гей-Люссак установил, что содержание кислорода в воздухе, растворённом в морской воде, составляет 30 % по сравнению с 21 % в атмосферном воздухе.

17 сентября 1805 года Гей-Люссак отправился  во Флоренцию, где исследовал минеральные воды в Ноцере. Согласно представлениям того времени, целительные свойства минеральных вод объяснялись повышенным до 40 % содержанием кислорода в растворённом в них воздухе. Гей-Люссак опроверг это утверждение, установив, что содержание кислорода составляет 30 %, как и в воде любого другого природного источника.

28 сентября Гей-Люссак прибыл  в Болонью, где встретился с известным воздухоплавателем графом Замбекари. В разговоре он предостерёг графа, который собирался увеличить подъёмную силу своего воздушного шара, нагревая водород газовой горелкой. Замбекари, который ранее потерял шесть пальцев во время пожара на воздушном шаре, не внял предостережениям и через некоторое время погиб при взрыве водорода.

• В 1806 году занимался исследованиями газов 
• В 1807 году Бертолле организовал частное научное общество, названное аркельским по названию общины в окрестностях Парижа, где жил великий химик. Гей-Люссак стал одним из первых его членов.
• Так же занимался исследованиями в области метеорологии

Промышленность

Начиная с 1820-х годов Гей-Люссак значительную часть своего времени посвящает работе по заказам промышленности и правительства^[1]. Во многом это было связано стеснённым материальным положением и необходимостью кормить семью.

В 1822 Гей-Люссак ввёл в употребление ареометр (алкогометр), принцип действия которого остался неизменным до настоящего времени. Создание таблиц градуировки ареометра для различных веществ заняло у него 6 месяцев напряжённого труда.

Гей-Люссак внёс большой  вклад в развитие химической промышленности, продолжив простой и безопасный способ производства серной кислоты.

Он также является изобретателем простого способа отделения золота от меди.

• Последние годы жизни

В последние годы жизни учёный уединился  в своём имении Люссак и посвятил себя написанию так и не оконченного труда под названием «Химическая философия».

Человеческие качества

В эпоху, когда современная наука  переживала период становления, сосуществуя  с вековыми предрассудками и вопиющими  заблуждениями, огромное значение имели  личные качества исследователя.

Большинство современников  отмечают чрезвычайную честность Гей-Люссака  как человека и как учёного. Он был суров и требователен и к себе самому, и к своим сослуживцам, и к научным оппонентам, невзирая на заслуги и регалии последних. Он всегда считал своей обязанностью признавать и публиковать собственные ошибки и заблуждения, если таковые обнаруживались.

Другой характерной чертой Гей-Люссака  было личное бесстрашие, которое проявлялось как при проведении опасных научных экспериментов, так и в защите своих близких и коллег от политических репрессий и цензуры.

Всегда серьезный и  сдержанный, Гей-Люссак был способен к порывам искренней весёлости. Ученики видели его не раз в лаборатории пляшущим в калошах (лаборатория помещалась в подвале) после удачного опыта. Гей-Люссак был чужд политических партий; в палате депутатов и в палате пэров он выступал на кафедру только тогда, когда затрагивались вопросы, связанные с научными исследованиями.

Гей-Люссак был прекрасным преподавателем, который мог излагать свои мысли просто и доходчиво, без принятых в то время напыщенных фраз. Простота и понятность были отличительной чертой всех его научных трудов. В своих лекциях и статьях он широко применял математику, хорошие знания которой получил в юности в Политехнической школе.

Кроме французского языка Гей-Люссак хорошо знал итальянский, английский и немецкий. Хорошая память позволяла ему, вопреки тогдашней традиции, читать лекции своими словами, без написанного на бумаге текста.

Личная жизнь

Отцом его жены Жозефины был преподаватель  музыкального училища в Оксерре, вдовец, воспитывавший трёх дочерей^[1]. Когда в 1791 году училище было закрыто, семья терпела страшную нужду, и Жозефина, старшая из дочерей, поступила на работу в магазин белья, где случайно познакомилась с Гей-Люссаком. Как утверждают люди, близко знавшие Гей-Люссака, в момент знакомства Жозефина, девушка образованная и умная, читала трактат по химии, что и послужило поводом для знакомства.

Через некоторое время Гей-Люссак получил согласие на брак и поместил невесту в пансион для окончания образования.

После женитьбы Гей-Люссак прожил с  Жозефиной 40 лет, был чрезвычайно  счастлив в семейной жизни и умер у неё на руках в 1850 году.

Травмы

Гей-Люссак обладал прекрасным здоровьем, однако страдал от последствий травм, полученных при проведении химических опытов^[1]. 3 июня 1808 года он получил ожоги обоих глаз в результате взрыва во время опытов с калием. В течение года Гей-Люссак не мог переносить яркого света, и до конца жизни, по выражению его жены, «его глаза оставались слабыми и красными».

В последние годы жизни Гей-Люссак получил серьёзную травму руки в  результате взрыва стеклянного сосуда с газообразными углеводородами. Некоторые врачи считали эту  травму причиной его смерти, которая  последовала через несколько  лет.

Интересные факты

• Великий химик и учитель Гей-Люссака Бертолле, умерший в 1822 году, завещал своему ученику шпагу пэра Франции, так как не сомневался, что со временем Гей-Люссак войдёт в палату пэров^[1]. Тем не менее избрание Гей-Люссака затянулось на долгие годы, поскольку по тогдашним представлением пэру Франции не подобало заниматься ручным трудом.
• Открытие Гей-Люссаком газовых законов послужило импульсом для Амадео Авогадро к проведению активных экспериментов, что в конечном счёте привело к открытию Числа Авогадро.
• Случайно, во время одного из своих химических опытов, он лишился глаза. Как-то его встретил епископ Сиезский, попавший в число «бессмертных» Французской академии по протекции.  
  — Не понимаю, как можно быть ученым, имея всего один глаз! Что можно увидеть одним глазом?  
  — Да побольше вашего, — не растерялся Гей-Люссак. 
  — Вот, например, я вижу у вас два глаза, а вы у меня — только один!

 

Научный вклад. Физика

Газовые законы

В 1802 открыл закон теплового расширения газов, независимо от Джона Дальтона. После полёта Захарова на воздушном шаре с научной целью (30.06.1804) Гей-Люссак совершил два таких же полёта (24.08.1804 — вместе с Жан Батистом. Био, 16.09.1804) и обнаружил, что на высоте около 7000 м интенсивность земного магнетизма заметно не изменяется; установил, что воздух имеет тот же состав, что и у поверхности Земли. В 1808 году открыл закон объёмных отношений при реакциях между газами.Уравнение состояния идеального газа — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа, обобщает законы Бойля — Мариотта, Шарля и Гей-Люссака.

Научный вклад. Химия

• разработал способ получения металлического калия и натрия путем сильного нагревания едкого кали или едкого натра с железными стружками; изучая химическое действие сильной гальванической батареи, Гей-Люссак нашел способ получать щелочные металлы в значительных количествах.

Он же нагреванием борного ангидрида с калием выделили свободный бор (металлотермия), доказал элементарную природу хлора (1808), калия, йода и натрия (1810).

• Получил чистую синильную кислоту (1811), в 1815 предположил, что HCN — водородное соединение сложного радикала циана, который обозначил Су⁻ («синерод»).

Отсюда родилось понятие о радикале, как сложной группе, которое составляет основание современного учения о химическом строении.

Нагреванием цианистой ртути получил  газообразный циан (дициан). К этому времени было установлено существование бескислородных кислот, которые Гей-Люссак предложил называть водородными кислотами.

• Одновременно с Й. Берцелиусом и И. Дёберейнером усовершенствовал органический элементный анализ (1815), применив окись меди для сжигания органических веществ.
• В 1824-32 усовершенствовал методы титрования (алкалиметрию, ацидиметрию и хлорометрию).

Физическая  химия

Диаграммы растворимости

В 1819 Гей-Люссак построил на основании  своих определений первые диаграммы  растворимости солей в воде и  подметил существование двух отдельных  кривых растворимости для безводного сульфата натрия и его десятиводного гидрата.

 

Физик Гей-Люссак: “Жаль  уходить в такой интересный момент”.