Záhada hořlavého vzduchu (2.)

Do polemiky o hořlavém vzduchu vstoupil roku 1777 Antoine-Laurent Lavoisier (1743–94). Připravil také „hořlavý vzduch“, oxid uhelnatý, a prokázal, že shoří v normálním vzduchu na „fixní vzduch“, oxid uhličitý. Napsal: „Žádný z ostatních hořlavých vzduchů připravených rozpouštěním kovů (…) nevykazuje stejný jev“ – tedy nevzniká při jejich hoření oxid uhličitý. V tomto bodě se slavný Francouz nemýlil. Dodal, že onen hořlavý plyn, dnes oxid uhelnatý, se chová podobně jako dřevěné uhlí, které také shoří na oxid uhličitý. Lavoisier však mylně soudil, že výchozí hořlavý vzduch, oxid uhelnatý, „je substance dřevěného uhlí ve stavu par a ve formě vzduchu.“

Pozornosti tohoto učence neunikl ani bahenní plyn. Nejprve ho nechal proudit vápennou vodou, roztokem hydroxidu vápenatého, takže tento plyn zbavil „fixního vzduchu“, oxidu uhličitého. Ten reaguje s vápennou vodou na bílou sraženinu uhličitanu vápenatého. Takto očištěný bahenní plyn pak nechal shořet opět nad vápennou vodou, která se zase mléčně zakalila. Hořlavý vzduch z bažin jako by byl také „substancí dřevěného uhlí ve stavu par.“ Lavoisier byl překvapen, my dnes nikoli. Bahenní plyn je směsí plynů, v níž převažuje metan. Může tam být také oxid uhličitý, ten však Lavoisier odstranil na začátku pokusu, ovšem stejný plyn vznikl právě při následném hoření metanu. Zde je doklad jeho omylu zmíněného výše: další plyn shořel na oxid uhličitý.

Učenec, jenž se podepisoval Neret (dodnes se neví, kdo to byl), destiloval různé organické substance a z nespecifikovaných látek připravil „olejovitý hořlavý vzduch“, což byla směs uhlovodíků a oxidu uhličitého. Pak porovnával výbušnost svého „hořlavého vzduchu“ a dalších plynů ve směsi s kyslíkem. Také zjistil, že když na sebe postaví hrdly nádoby s těmito plyny, pokud je v horní jeho olejovitý vzduch, plyny se rychle smísí, v opačném případě obtížně. Olejovitý vzduch má tudíž větší hustotu, než lehký hořlavý vzduch. Přeložíme – uhlovodíky mají vyšší hustotu než vodík, což je pravda.

Logo|foto:Český rozhlas

Nejen hořlavý, ale i „lehký“ a „těžký“

Začalo se psát o „lehkém“ a o „těžkém“ hořlavém vzduchu. Roku 1777 se Carl Wilhelm Scheele (1742–86), jeden z objevitelů kyslíku, vrátil k práci bratří Rouellů a popsal plyn, který připravili (sulfan). Nazval ho „zapáchající“ nebo „hořlavý sirný vzduch“, o němž usoudil, že je složen z tepla, flogistonu a síry. Teplo bylo tehdy považováno za hmotnou substanci, flogiston byla údajně substance dodávající látkám hořlavost. Při hoření unikala. V této terminologii byl vodík čistý flogiston.

Roku 1779 připravil Jan Ingenhousz plyn zahříváním kyseliny sírové se spiritem vini, etanolem. Byl to etylen, ve směsi se vzduchem výbušný a také těžší než lehký hořlavý vzduch, vodík. Později se mu podařilo připravit éter, soudil však, že jde v obou případech o stejný plyn. Konečně Francouz Philippe Gengembre připravil další z hořlavých vzduchů zahříváním fosforu v roztoku hydroxidu draselného. Vzniklý „hořlavý fosforečný plyn“ byl fosfan. Autor objevu soudil, že je to fosfor rozpuštěný v jiném plynu. V roce 1783 se většina chemiků domnívala, že všechny „hořlavé vzduchy“ jsou nečistý „lehký hořlavý vzduch“, vodík, smíchaný s dalšími plyny, nejčastěji s „fixním vzduchem“, oxidem uhličitým. Klíčový pro další vývoj byl objev, o jehož prvenství se dodnes vede spor, ale obvykle se soudí, že buď byl první Henry Cavendish, nebo učinilo tento objev několik učenců nezávisle na sobě. Ukázalo se, že z vodíku a kyslíku vzniká voda.

Logo|foto:Český rozhlas

Tak bylo možné oddělit ze směsi plynů vodík prostým spálením, kdy vznikla voda. Francouz Claude Louis Berthollet (1748–1822) roku 1782 pečlivou analýzou „těžkého hořlavého vzduchu“ prokázal, že je složen z vodíku a uhlíku. V tom se nemýlil; pracoval totiž s různými uhlovodíky. To byl pokrok, protože vydělil jednu skupinu hořlavých vzduchů. Stále se však soudilo, že hořlavý fosforečný vzduch a sirný vzduch jsou roztoky fosforu, respektive síry ve vodním hořlavém vzduchu, vodíku. Nebyly to roztoky, ale sloučeniny vodíku s fosforem nebo se sírou. Gordický uzel hořlavých vzduchů se přesto rozplétal.

Angličan Joseph Priestley (1733–1804) tehdy napsal, že „je zarážející rozmanitost v různých druzích hořlavého vzduchu, příčina čehož je známa jen nedokonale.“ Prokázal, že fixní vzduch, oxid uhličitý, vzniká opravdu až při spalování oněch „těžkých vzduchů“, dnes uhlovodíků. Není v nich přítomen předem, jak se tehdy občas soudilo.

Claude Louis Berthollet|foto: public domain, Fred J

Historie se uzavírala. Podařilo se prokázat, že různé „hořlavé vzduchy“ jsou skutečně odlišné plyny, jak to uvedl spis Méthode de nomenclature chimique z roku 1787, který dal základ dnešnímu chemickému názvosloví. Někdejší gaz hepatique se změnil na gaz hydrogène sulfuré, dnes sulfan, podobně gaz phosphorique de Gengembre byl od té doby gaz hydrogène phosphoré, dnešní fosfan. Všimněme si, že se změnil i název této skupiny látek – už to nebyl „vzduch“, ale plyn, gaz. Problémem zůstával i nadále gaz hydrogène carboné, tedy různé uhlovodíky. Podle Lavoisiera šlo o sloučeninu tepla, v dobové terminologii calorique, vodíku a uhlíku. Až od 90. let 18. století se dařilo stanovovat složení různých uhlovodíků. Ale éra „hořlavých vzduchů“ se uzavřela.

O „hořlavém vzduchu“ jsme s prof. Vladimírem Karpenkem hovořili v historickém magazínu Zrcadlo Českého rozhlasu Leonardo, který měl premiéru 18. 3. 2011. Prof. Karpenko bude také hostem pořadu Kontakt Dvojky v úterý 29. 3. 2011 od 20:00, kam můžete volat či psát své dotazy na téma dějiny alchymie.