Александр фон Гумбольдт. Вестник Европы
Шрифт:
Быстрые открытия в области химии, следовавшие одно за другим в конце истекшего столетия повели и к изменению понятий о питания растений. Между тем как прежде предполагали, что соли растений соединены в отдельных органах последних с гипотетическим флогистоном, теперь поставили положение, что углерод составляет главную составную часть их; что он переходит в них из атмосферы, в которой он наполняется от дыхания животных, вознаграждающих этот расход его путем питания. Таким образом дыхание растений и животных есть не что иное, как переход углерода из одного царства природы в другое и в воздух.
Учение это, принятое с восторгом, вскоре нашло противников. Оказалось, что дело было не так просто, как казалось на первый взгляд. Шееле, повторяя опыты Пристли с бобами, получил совершенно противоположный результат, чем последний. Растения его выдыхали углерод и принимали в себя кислород, между тем как Пристли утверждал противное. Таким образом, по опытам Шееле, влияние дыхания растений на атмосферу оказывалось точно таким же, как и дыхание животных.
Если растения воспринимают углекислоту из воздуха, то последний должен содержать в себе достаточное количество ее. Лавуазье не отыскал однако ее в атмосфере; но позднейшие исследователи доказали, что количество ее в атмосфере очень незначительно, так что некоторые предполагали, что углерод растений отлагается в них из воды, которую они принимают в себя, другие же прибегали к тому объяснению, что углерод их получается ими из почвы.
В таком положении находился этот вопрос, когда Гумбольдт издал свои «Афоризмы» [1794]. Из того обстоятельства, что углерод, водород и кислород суть составные части растений, он заключает, что эти же элементы составляют и пищу их. Он полагает, что вода и углекислота разлагаются на свои составные части пока растительное тело живет, причем большая часть их отлагается в сосудах, между тем как остальная, меньшая, испаряется наружу путем листьев и корней. При этом он вооружается против мнения, что углерод растений происходит из воды; он показывает, что количество его, выделяемое дыханием людей и животных, а также происходящее от постоянного горения каменноугольных залежей, совершенно достаточно для питания растений. Если же в воздухе находится недостаточное, по-видимому, количество его, то это обусловливается живостью процесса вдыхания углерода растениями, составляющими его только небольшое количество свободным в атмосфере. Последняя содержит, смотря по местности и погоде от 1/64 до 1/10 углекислоты, которая, вследствие значительной тяжести своей, опускается на поверхность земли, где она в соединении с водой проникает в растения. Кроме того, рост растений обусловливается углеродом; чем сильнее потребность растения в нем, тем медленнее оно растет. Углекислота, найденная Соссюром на вершинах Альп, по мнению Гумбольдта, была растворена в водяных парах, вместе с которыми она и поднялась наверх.
Замечателен взгляд его на восприятие растениями солей. Не находя их в некоторых растениях, например в биссусе (Byssus), некоторых видах грибов (Octospora), пецице (Peziza), он не решался относить солей к необходимым средствам питания всех растений, но считает их все-таки настоящей пищей большинства растений. Замечание это было забыто, но гораздо позднее развито было далее Либихом, который поставил правилом, что различные растения нуждаются в различном количестве тех или других неорганических веществ. На этом Либих построил свою теорию о влиянии различных почв на растения. Начало ее высказано было уже Гумбольдтом. Так, он говорит: для растения, например, харовых водорослей (Chara), в котором мы постоянно находим известь, последняя так необходима, как углерод или водород. Между существенными частями нет иерархии или табели о рангах. С пророческим провидением он предсказывает, что с развитием химии мы узнаем влияние некоторых элементов, которые теперь стоят как будто изолированными в ряду других.
Не менее интересны опыты Гумбольдта над низшими растительными организмами – грибами. Он доказал, что они представляют замечательную противоположность с высшими, именно: они выдыхают из себя не кислород, а водород, следовательно разлагают принимаемую ими воду на ее составные части, из которых они удерживают только одну – кислород, а равно принимают углерод из углекислоты.
К веществам, отделяемым растениями, Гумбольдт относит кроме газов водяные испарения, слизь и эфирные масла. Последние обусловливают запах многих растений. Исходя из корешков, по преимуществу ночью, масла эти действуют нередко вредно на окружающие их другие растения, чем объясняется наблюдение, что по соседству с такими растениями не растут другие и они встречаются совершенно изолированными.
Против этой теории выделений из растений путем корней, как утверждал Гумбольдт, справедливо возражали, что если бы она была справедлива, то мы должны бы найти в почве, на которой
Упомянем вкратце об исследованиях Гумбольдта над химическим составом воздуха.
Во все продолжение средних веков, до самого конца XVIII в., взгляд на состав окружающей нас атмосферы отличался немногим от очень поверхностного взгляда древних на этот предмет. Пристли во время занятий своих, о которых мы упоминали выше, заметил, что посредством дыхания 1/5 часть воздуха изменяется в другой газ (углекислоту, которую он называл «неизменным воздухом»), поглощаемый известковой водой и что остающийся затем остаток атмосферного воздуха негоден для дыхания и не в состоянии поддерживать горения. Исследуя свойства исчезающего при дыхании воздуха, Пристли добыл его из окиси ртути и нашел, что все вещества сгорают в нем гораздо живее, нежели в обыкновенной атмосфере. С 1775 г. он защищает положение, что этот газ только и поддерживает дыхание и горение; что он и есть чистый, свободный от флогистона, следовательно, как выражались тогда, дефлогистированный воздух, и что он смешан в атмосферном воздухе с другим, который он называет флогистированным. Здесь, значит, впервые встречаем положение, что атмосферный воздух состоит из двух совершенно противоположных газов, состоящих друг к другу в отношении 1:4 по объему. Именем флогистона называлось в господствовавшей тогда теории Шталя невесомое вещество, которое входит в состав всех сгораемых тел и улетучивается при их горении. Следовательно, по этой теории, тело не сгоревшее было соединением этого флогистона с тем, что оставалось после горения, золой. Воздух, по преимуществу способный облегчать выход флогистона, должен был при сгорании какого-нибудь тела сам заключать немного этого флогистона, чтобы иметь возможность больше воспринять его, следовательно, он был дефлогистированным, между тем как воздух, не поддерживающий горения, был флогистирован.
К подобным результатам пришел почти одновременно с Пристли и другой химик, Шееле, хотя совершенно иным путем.
Хотя оба ученые были приверженцами флогистической теории, но они же подготовили ее падение. Лавуазье строит противоположную ей теорию, антифлогистическую, не признающую флогистона или принципа сгораемости, который и при сгорании не улетучивается. Напротив, то, что Пристли называл дефлогистированным воздухом, есть простой элемент, тело, не разлагаемое далее известными доселе средствами, принимающее вместе с теплородом газообразный вид, одним словом, это – кислород, открытие которого обусловило все последующие успехи химии со времен Лавуазье. По учению его, горение не есть, как учили его предшественники, отделение двух тел – флогистона от остатка, но напротив, соединение двух тел, кислорода с горящим телом. Понятно, что новое учение, так диаметрально противоположное прежнему, вызвало жаркие споры между так называемыми флогистиками и антифлогистиками; споры кончились победой последних и признанием, что другая часть атмосферного воздуха, не поддерживающая горения и носившая прежде название флогистированного воздуха, есть самостоятельный химический элемент – азот.
Вслед за решением главного спорного пункта следовало решить другой – в каком количественном отношении обе составные части атмосферного воздуха находятся друг к другу? Подобное определение известно в химии под именем эвдиометрии. Результаты, добытые в конце XVIII в. разными химиками насчет количественного состава воздуха, не согласовались между собой. Шееле принимал, что воздух содержит 27% кислорода (по объему); Лавуазье – 1/4, потом 1/5 объема его, допуская еще разные колебания против этой нормы. Кавендиш не признавал вообще никаких колебаний, утверждая, что кислород занимает всегда в воздухе 20,84% по объему.
Гравюра неизвестного автора, XVIII в.
В таком положении находился вопрос, когда Гумбольдт с самого появления антифлогистической теории ставший под ее знамя, принял участие в споре, волновавшем современных химиков.
Метод, к которому Гумбольдт обратился, состоял в ведении окиси азота в исследуемый атмосферный воздух. При этом окись эта, соединяясь с кислородом анализируемого воздуха, образует более высокое соединение азота, чем прежнее, азотистую кислоту, которая при присутствии воды разлагается опять на азотную кислоту, самое высшее соединение кислорода с азотом, растворяющееся в воде, и на окись азота. Таким образом, при этом процессе кислород, находящийся в исследуемом воздухе, расходуется на образование азотной кислоты. Чем больше ее образовалось, тем больше, значит, было в этом воздухе кислорода, но вместе с тем, тем более исчезнет воздуха из сосуда, его заключавшего, ибо кислород, равно как и часть окиси азота, исчезли, и из количества исчезнувших газов мы можем заключить о большем количестве кислорода, если мы из предварительных опытов с газами известного процентного содержания кислорода знаем, сколько частей исчезнувшего воздуха мы вправе отнести на счет кислорода и сколько на счет окиси азота.