Кавендиш и синтез азотной кислоты

Генри Кавендиш (1731-1810) был и человек и ученый удивительный. Большую часть жизни он провел в одиночестве, полностью отдаваясь научной работе. Был он очень богат, но жил весьма скромно. «Самый богатый среди ученых и самый ученый среди богатых», - как сказал о нем французский физик Био. Работал он целые дни, не зная праздников и развлечений, никого не принимал, жил по строгим правилам. Исследования он проводил в собственной лаборатории и публиковал только те свои работы, в достоверности которых был полностью уверен. Многие его работы оставались неизвестными.

Спустя пятьдесят лет после его смерти Кавендишскую лабораторию в Кембридже пригласили возглавить Максвелла. С трудом Максвелл разобрался в огромном архиве Кавендиша и в 1879 г. издал его труды. С изумлением увидели физики, что Кавендиш во многих случаях опередил современную ему науку. Например, задолго до Кулона, в 1771 г., доказал «закон Кулона» о квадрате расстояния при электрическом взаимодействии, ввел понятие электроемкости, определил диэлектрическую проницаемость многих веществ.

Кавендиш прекрасно понимал, что электрический разряд может служить мощным средством воздействия на химические вещества. В 1784 г. он установил, что, если пропускать электрические искры через смесь азота и кислорода, получается окись азота; взаимодействуя с водой, она образует азотную кислоту. Через некоторое время он доказал, что, пропуская искры через влажный воздух, можно связать в азотную кислоту азот воздуха. При этом Кавендиш установил, что одна сто двадцатая часть атмосферного азота в реакцию не вступает; так был открыт инертный газ аргон, выделенный спустя сто лет Рэлеем и Рамзаем из атмосферного азота.

По существу, Кавендиш и Пристли разработали способ получения азотной кислоты из воздуха. Лет через сто, в в связи с возросшей потребностью в азотных удобрениях, проблема фиксации атмосферного азота стала важнейшей задачей химии. Дело, впрочем, было не только в возрастании потребности: к концу XIX в. залежи чилийской селитры стали истощаться, и перед Европой возникла перспектива азотного голода. Будущее рисовалось в самых мрачных красках. Фиксация атмосферного азота казалась единственным выходом из положения.

В 1905 г. в Дрездене состоялись торжества по случаю освоения синтеза азотной кислоты по методу Биркеланда. Кристиан Биркеланд (1867-1917), норвежский физик, прославившийся главным образом своими исследованиями полярных сияний, изобрел печь для получения азотной кислоты путем прокачивания азота через вольтову дугу. Потом на смену этому способу пришел более экономичный - синтез аммиака по методу Фрица Габера (1868-1934). Сейчас в мире производится более 60 миллионов тонн азотных удобрений в год. И к этому грандиозному производству привели опыты с электричеством, которое, как выяснилось, действует на химические соединения самым иногда неожиданным образом.