Гей-Люссак, Жозеф Луи: биография

В 1806 году Гей-Люссак начал исследования упругости газов в зависимости от температуры, а также процессов парообразования. Аналогичными исследованиями занимался в Англии Дальтон, однако Гей-Люссак ничего не знал о его опытах. Дальтон нашёл, используя достаточно грубые приборы, что при изменении температуры от 0 до 100 °C объём воздуха увеличивается на 0,302 от первоначального объёма, тогда как Вольта несколькими годами ранее получил результат 0,38. В 1807 году Гей-Люссак, поставив точный эксперимент, получил значение 0,375, которое затем долгое время использовалось всеми европейскими физиками. По нынешним представлениям это число соответствует температуре абсолютного нуля 266,7 °C, что очень близко к принятому сейчас значению 273,15 °C.

Проведя аналогичные опыты с другими газами, Гей-Люссак установил, что это число одинаково для всех газов, несмотря на общепринятое мнение, что разные газы расширяются при нагревании различным образом.

Аркёйское общество (1806—1808 годы)

В 1807 году Бертолле организовал частное научное общество, названное аркёйским по названию общины в окрестностях Парижа, где жил великий химик. Гей-Люссак стал одним из первых его членов. В первом томе сборника, изданного обществом, он опубликовал результаты исследований, проведённых во время путешествия по Европе а 1805—1806 годах.

Во втором томе аркёйского сборника Гей-Люссак опубликовал небольшую заметку «О взаимном соединении газообразных веществ». Выводы, сделанные в этой статье оказались настолько важными, что впоследствии получили название «закон Гей-Люссака». В русскоязычной литературе этот закон обычно называется законом объёмных отношений.

В те годы современная атомистическая теория делала только первые шаги, поэтому выводы Гей-Люссака были настоящим прорывом в области исследования структуры вещества. В первой формулировке закона, опубликованной в 1808 году, Гей-Люссак утверждал, что «газы, действуя друг на друга, соединяются в простых отношениях, например 1 к 1, 1 к 2 или 2 к 3». Гей-Люссак выяснил также, что это соотношение не меняется с температурой, вопреки общепринятым тогда представлениям, что количество элементарных частиц, составляющих газ, изменяется с температурой, причём в разных пропорциях для различных газов.

Калий, натрий и бор (1808 год)

В 1807 году Берцелиус, Хизингер и Дэви, используя вольтов столб в качестве источника электричества, получили из расплавов поташа и соды металлы (калий и натрий), обладавшие удивительными свойствами: были мягкими как воск, плавали в воде, самовозгорались и сгорали ярким пламенем. Император Наполеон, заинтересованный этим открытием, выделил Политехнической школе большую сумму денег на изготовление огромного вольтова столба. Проведя эксперименты, Гей-Люссак и Тенар обнаружили, что калий и натрий можно получать химическим путём в количествах, достаточных для весьма несовершенного в то время химического анализа. Результаты опытов были опубликованы 7 марта 1808 года.

Гей-Люссак и Тенар исследовали химические свойства полученных металлов, проверив их взаимодействие со всеми известными в то время веществами. В процессе работы им удалось химически разложить борную кислоту (boracique) и получить новый элемент, названный впоследствии бором. В это же время они попытались разложить на простые элементы вещество, которое тогда называлось «окисленной соляной кислотой» (acide muriatinque oxygene). Потерпев неудачу, они предположили, что это вещество само является простым элементом. Статья, опубликованная 27 февраля 1809 года, противоречила мнению большинства тогдашних химиков, однако выдающийся химик того времени Дэви согласился с этим предположением, а Ампер предложил назвать новый элемент хлором. В дальнейшем было установлено, что соляная кислота образуется путём соединения хлора с водородом.

Йод (1814 год)

В середине 1811 года парижский селитровар Бернар Куртуа обнаружил в пепле морских водорослей новое вещество, разъедавшее котлы. По причине необычного фиолетового цвета его паров Гей-Люссак предложил назвать его йодом. Образцы нового вещества попали к Дезорму и Клеману, которые 6 декабря 1813 года сделали доклад о своих опытах. Исследованиями нового вещества занялся также Дэви, специально приехавший в Париж.