Antoan Lavoazje – otac moderne hemije
Antoan Lavoazije
Na današnji dan rođen je francuski hemičar Antoan Lavoazije, osnivač moderne hemije. Formulisao je zakon o neuništivosti materije i otkrio proces oksidacije. Osumnjičen kao monarhista, pogubljen je giljotinom u maju 1794. tokom Francuske revolucije.
Lavoazje je rođen u Parizu 26. avgusta 1743. u bogatoj i uglednoj francuskoj porodici što mu je omogućilo veoma dobro i kvalitetno obrazovanje, kao i bezbrižan i udoban život. Ovaj budući znameniti naučnik je još u najranijem periodu svog obrazovanja pokazao veliko interesovanje za nauku. Svoje izrazito zanimanje je prvenstveno pokzao prema hemiji, botanici i posebno astronomiji. Sve te prirodne nauke je uporno i istrajno izučavao.
I pored njegovog stalnog nastojanja, nije mu bilo omogućeno, od strane roditelja, da svoje mladalačke želje ispuni. Naime, u skladu sa željom svoje porodice, završio je pravne nauke. Odmah po diplomiranju bio je primljen u advokatsku komoru iako se pravom, kao advokat, nikada nije aktivno bavio niti ga je ta djelatnost uopšte interesovala. U krajnjoj liniji, čitavo Lavoazjeovo obrazovanje, kao i kasnije naučno djelovanje u velikoj mjeri bilo je obilježeno i usmjereno podsticajnim idejama tadanjeg francuskog društva oličenog u prosvjetiteljstvu.
Prve svoje mladalačke korake u nauci nije posvetio hemiji. Najranije doprinose nauci dao je jednoj drugoj oblasti – geologiji. Interesovala ga je prošlost naše planete pa je pomno proučio svo dotadašnje znanje iz te nauke. Sistematski rad iz hemiji je otpočeo nešto kasnije. Smatra se da prvi njegov značajniji rad na polju hemije potiče iz 1764. godine. Ipak, Lavoazje je brzo napredovao na polju svoje omiljene naučne djelatnosti, pa je već kao 25-odišnjak (dakle, 1768.) primljen u francusku Akademiju nauka.
Tri godine kasnije, odnosno 1771. oženio se mladom djevojkom, 14-godišnjom Marijom-Anom Polz koja će se pokazati kao vjerna i požrtvovana saradnica i osoba koja je tokom čitavog zajedničkog života znalački pomagala njegovom radu. Godinama je, na primjer, za svoga muža prevodila mnoge raznovrsne napise sa engleskog jezika.
Prije Lavoazjeovih naučnih radova, posebno prije njegovih otkrića na polju hemije, nauka je na sve procese sagorjevanja gledala kroz flogistonsku teoriju. Naime, smatralo se, po ovoj zastarjeloj teoriji, da se prilikom svakog sagorijevanja materije oslobađa specifična supstanca pod imenom flogiston. Zbog značaja koji je Lavoazije dao pobijanju ove nenaučne ali prihvaćene teorije, potrebno je ovdje dati njen sintetički istorijski pregled.
Još od antičkog doba, od vremena filozofa Platona smatralo se da se iz svakog tijela, koje sagorjeva ili je užareno, izdvaja jedan njegov sastavni dio u vidu plamena. Poslije sagorjevanja ostaje samo manji sastavni dio kao ostatak sagorjelog tijela. U 17. vijeku je nastala teorija koja je bliže objašnjavala proces sagorjevanja uvodeći pojam flogistona. Tako je konstituisana flogistonska teorija koja je pretpostavljala da postoji elemenat sličan vatri zvani flogiston sadržan unutar zapaljivih tijela i da se oslobađa tokom sagorjevanja. Ime potiče od starogrčke riječi phlogistón što znači spaljivanje. Ovo učenje prvi put se pojavilo 1667. godine čiji je autor Johan Joakim Beher (1635-1682), njemački hemičar i fizičar. Potom ga je dalje razvio i uveo u naučni opticaj Georg Ernest Štal (1659-1734), njemački alhemičar, hemičar i metalurg. Ova teorija je nastojala da objasni procese sagorjevanja, ali i rđanja, za koja mi u današnje vrijeme koristimo termin oksidacija.
Prema teorija flogistona, smatrano je da su flogistonovane supstance samo materije koje sadrže flogiston i da dolazi do njegovog gubitka prilikom samog procesa sagorjevanja. Gubljenje flogistona je, dakle, predstavljao proces njegovog oslobađanja iz supstance kada biva apsorbovan vazduhom. Zatim biljke tokom rašćenja apsorbuju taj flogiston što je zapravo uslov njihovog spontanog sagorjevanja. Uopšteno posmatrano, za supstance koje sagorjevaju u vazduhu se pretpostavljalo da su bogate flogistonom. Međutim, kako sagorjevanje ubrzo prestaje u zatvorenom prostoru, to se smatralo da vazduh ima sposobnost da apsorbuje samo ograničenu, konačnu količinu flogistona. Kad vazduh postane potpuno zasićen, tj. ispunjen flogistonom, on više ne može da podržava sagorjevanje bilo kog materijala, niti može podržavati život. Osim toga, vjerovalo se da se disanjem flogiston uklanja iz tijela.
Škotski fizičar i hemičar DŽozef Blek (1728-1799) je posebno poznat po otkriću ugljen-dioksida. Uveo je razlikovanje fizičkih veličina toplote i temperature, a zatim je uveo u naučni opticaj i fizičke veličine toplotni kapacitet i latentnu toplotu. Stoga se smatra osnivačem kalorimetrije. Škotski hemičar i ljekar Danijel Ruderford (1749-1819), inače učenik DŽozefa Bleka, otkrio je azot 1772. godine. Ova dva naučnika su, koristiteći navedenu teoriju, nastojali da objasne svoje dobijene rezultate. Smatrali su da ostatak vazduha nakon sagorjevanja, zapravo predstavlja smješu azota i ugljen-dioksida, što se ponekad naziva vazduhom koji je natopljen flogistonom, zato što je preuzeo (apsorbovao) čitav flogiston. Nasuprot tome, kad je kiseonik bio otkriven, smatralo se da je to vazduh u kome nema flogistona, ali koji je zadržao sposobnost kombinovanja sa flogistonom pa tako podržava sagorjevanje duže od običnog vazduha.
Zahvaljujući prevashodno hemijskim istraživanjima i otkrićima Antoana Lavoazjea kasnije je postalo poznato da je sagorjevanje vezivanje goruće materije sa kiseonikom iz vazduha. Međutim, dok je bila aktuelna teorija flogistona, ona je predstavljala osnovu za tumačenje hemijskih pojava i procesa. Čak i najpoznatiji tadašnji hemičari prihvatili su njene osnovne postavke. Poimenice ćemo navesti nekoliko najpoznatijih. Kada je Kevendiš otkrio vodonik, vjerovao je da je u njemu našao flogiston. Inače, Henri Kevendiš (1731 — 1810) bio je engleski naučnik, hemičar i fizičar, poznat ne samo po otkriću hemijskog elementa vodonika. Dao je niz veoma zapaženih radove iz hemije, fizike, astronomije i meteorologije. Odredio je gustinu Zemlje, eksperimentalno dokazao privlačenje tijela po zakonu gravitacije i odredio gravitacionu konstantu 1798. godine.
Isto tako je, takođe poznati švedski farmaceut i hemičar Karl Vilhelm Šele (1742-1786) smatrao da je dokazao postojanje flogistona nakon što je pronašao hlor. Na kraju je čak i engleski fizičar i hemičar DŽozef Pristli (1733-1804), slavni pronalazač kiseonika, vjerovao do kraja života u nepogrešivost teorije flogistona jer je ovaj element nazivao ,,deflogistonovani vazduh“.
Nakon prethodno navedenih istraživanja i otkrića, pojavio se jedan mladi čovjek koji nije prihvatio niti dijelio učenje navedene grupe naučnika i pored njihovog velikog autoriteta i uticaja. Bio je to Antoan Loren Lavoazje.
Počeo je sistematski da primjenjuje kvantitativne metode preciznog mjerenja. Ustanovio je tačno težinu svih sastavnih djelova prije i poslije hemijskog procesa i izrazio ih brojevima koji su predstavljali suština svih stvari. Svi dobijeni rezultati, odnosno korišćeni brojevi zadovoljavali su tačno jednu opštu jednačinu. Pravilno je shvatio i protumačio proces sagorjevanja, kao i fiziološki proces disanja čime je eliminisao, još za života spomenutih korifeja, cijelu zgradu teorije flogistona. Zatim je na njenom mjestu postavio temelje novog poimanja hemijskih reakcija, čime je usmjerio dalji razvoj čitave buduće moderne hemije.
Veliki dio Lavoazjeovog naučnog rada se koncentrisao upravo na problem sagorjevanja. Lavoazje je bio veliki protivnik flogistonske teorije i tokom svog rada, kroz niz eksperimenata (uglavnom vezanih za vodonik) uspješno pokazao da je sagorjevanje zapravo reakcija supstance sa kiseonikom i time uspješno oborio flogistonsku teoriju (iako će i ovo učenje kasnije biti dopunjeno). Od tada je Lavoazjeovo viđenje sagorjevanja opšteprihvaćeno. Važno je napomenuti da je Lavoazje prvi imenovao kiseonik kao element 1778. Takođe je uspješno pokazao i djelovanje kiseonika na rđanje metala, kao i njegov značaj u biljnom i životinjskom disanju; svi navedeni procesi predstavnjaju zapravo lagano sagorjevanje.
Foto: Wikipedia
Lavoazjev prvi zvanični javni rad odnosio se na rješavanje pitanja uličnog osvjetljenja velikih gradova zbog koga je bio odlikovan zlatnom kraljevskom medaljom. Potom je počeo da se detaljnije bavi pitanjima iz domena hemije. Prvi njegov rad iz hemije bio je ispitivanje sastava gipsa. Počeo je redovno da upotrebljava terazije koje je sam konstruisao i napravio.
Brzo je uvidio od koliko velike koristi je uvođenje sistematskog eksperimentalnog rada. Time je doprinio da je hemija postala egzaktna nauka, u istom rangu sa mehanikom i fizikom. Lavoazje je, na primjer, godine 1774. zagrijevao kalaj u zatvorenoj posudi i primijetio je da se pretvorio u tamni prah, ali je masa ostala nepromijenjna. Kada je potom Pristli otkrio kiseonik, Lavoazjeu je bilo jasno da je to do tada nepoznati sastojak vazduha koji popotpomaže sagorjevanje.
Eksperimentalno je utvrdio da se vazduh sastoji od dva gasa, jednog koji potpomaže gorenje i drugog koji sagorjeva. Prvi je dokazao da je voda jedinjenje koje se sastoji od vodonika i kiseonika. Veoma rano, sa svega 26 godina, Lavoazje počinje da se bavi politikom i ekonomijom. Postao je redovni član privatnog društva kome je bilo povjereno prikupljanje poreza širom Francuske. Uporno se zalagao i svojski radio na reformi francuskog poreskog i monetarnog sistema, ali i na standardizaciji svih mjera i širokoj upotrebi metričkog sistema.
Lavoazje je prvi izvodio eksperimente u kojima je pažljivo mjerio mase koje je uzimao kao polazne i potom proizvode njihovih reakcije. Spaljujući fosfor (po nekim izvorima živu), Lavoazje je primijetio da je proizvod reakcije teži od prvobitne količine fosfora upravo za masu utrošenog vazduha. Ovim je naučnik dokazao da, iako supstance u reakciji mijenjaju svoj oblik, količina materije prije i poslije reakcije uvijek ostaje nepromijenjena. Tim svojim ispitivanjima je zapravo došao do formulisanja zakona o držanja mase (koji se često naziva i Lavoazje-Lomonosovljev zakon jer su ova dva naučnika, nezavisno jedan od drugog, gotovo u isto vreme došli do njega. Precizno i jasno su formulisali jedan od osnovnih zakona prirode – zakon o održanju mase. Ovo veliko otkriće predstavlja jedan od fundamentalnih hemijskih zakona. Lavoazje je u svom radu prvi dosedno koristio stehiometriju, zbog čega se ovaj velikan smatra i njenim pionirom.
Doslednost Lavoazjeovih teorija i njihova verifikacija eksperimentalnim putem u velikoj mjeri je doprinijela ugledu i značaju njegovog rada. Izvršio je sistematzaciju čitave tadašnje moderne teorije, pri čemu je kategoički i dokumentovano odbacio flogiston i precizno definisao neke od fundamentalnih hemijskih pojmova, Lavoazje je sastavio i objavio knjigu Traité Élémentaire de Chimie (Osnovni kurs hemije), koja se smatra prvim modernim hemijskim udžbenikom.
Dalje, Lavoazje je prvi ukazao na mogućnost postojanja alotropskih modifikacija uvidjevši da je dijamant zapravo kristalni oblik ugljenika. Zahvaljujući svemu navedenom, kao i mnogim drugim dostignućima, Lavoazje je postavio temelje hemiji kao nauci i njen razvoj okrenuo u pravom smjeru. Upravo se zbog tih naučnih ostvrenja Lavoazje nesumnjivo može smatrati ocem moderne hemije.
Lavoazje se istakao i na drugim područjima, posebno na polju mjerenja Zemljinog obima. Pri mjerenju dijela Zemljinog merdijana, radilo se, pored ostalog, o tome da se za osnovnu fizičku jedinicu dužine proglasi desetmilioniti dio Zemljinog kvadranta. Nova jedinica dužine morala je da bude univerzalna i da se ne oslanja na bilo koje mjesto Zemljine površine. Trebalo je, dakle, uvesti jedinicu mjere za dužinu koju bi sve države i svi narodi prihvatili bez dotadašnjih partikularnih i raznolikih mjerila. Tako je nastao metar po kome se i danas naziva metarski sistem jedinica. Odlučeno je da se to mjerenje obavi u Francuskoj. Takvo premjeravanje meridijanovog luka, koje je samo po sebi prdstavljalo značajan naučni posao, zahtijevalo je nekoliko godina besprekidnog rada.
Za ta mjerenja Narodna skupština odobrila je sumu od 300 000 livara kako bi se izvršili planirani poslova. Lavoazje je postavljen za sekretara i blagajnika odgovarajućeg nadležnog odbora i odmah se pristupilo praktičnom ostvarenju planiranih poslova. Mjerenje meridijanovog luka trebalo je da se izvrše na dužini između Denkerka i Barselone, a tim geodetskim i astronomskim poslovima bili su povjereni naučnicima Mešenu i Delambru. Mešen je pošao u Španiju, a Delambr u sjevernu Francusku. Laplas je istupio iz odbora, a na njegovo mjesto došao je Lavoazje koji je imao zadatak da sa najvećom tačnošću odredi specifičnu težinu destilovane vode pošto će njen kubni decimetar poslužiti za jedinicu težine (tj. mase).
Započeti posao napredovao je vrlo dobro. S tim u vezi, 25 novembra 1792. pojavila se cijela Akademija pred Narodnim konventom. Tu je Borda podnio izvještaj o poslovima odbora za mjere i težine i saopštio da će svi njeni zadaci biti završeni početkom godine 1794. Predsjednik Konventa, revolucionarni biskup Gregor, obasuo je akademike svojim pohvalama: „Građani! Vama pripada čast i slava što ste pronašli prirodnu jedinicu mjera koja će, kao simbol jednakosti, biti nova veza među narodima. Narodni konvent prihvata sa zahvalnošću to vaše djelo i poziva vas da prisustvujete njegovoj sjednici“.
Osam dana poslije navedene sjednice Konventa otpočla u njemu čuveni istorijski proces protiv kralja Francusk Luja XVI (1754-1793). Većina Konventa, žirondinci i njihove pristalice, htjeli su da ga osude, ali ne i da ga pogube. Međutim, jakobinci su prisilili većinu Konventa da postupi drukčije. Kralja su osudili na smrt, a glavu su mu potom odrubili giljotinom. Na taj čin se pobuniše pokrajine, a Evropa objavi rat Francuskoj. Nastupiše teški dani, da bi zatim 16. oktobra 1793. bila pogubljena i kraljica. Samo pet dana nakon toga poginuli su svi žirondinci pod teškim i oštrim sječivom giljotine. Poslije tog krvoprolića došli su na red i generalni zakupci poreza.
Međutim, još mnogo prije navedenih događaja pojavile su se u širim krugovima izuzetno ozbiljne optužbe protiv zakupaca poreza. Javno se govorilo kako su se na štetu siromašnog naroda obogatili, veliku sumu državnog novca pronevjerili i da su čak u duvan miješali otrov! Neki optuženi namještenici zakupaca poreza ponudiše da podnesu dokaze o svemu tome. Međutim, sudski proces je nezaustavljio otpočeo i doveo do fatalnog završetka. Kolovođa denuncijata protiv sakupljača poreza, među kojima se nalazio i Lavoazje, bio je neki Godo koji je nekada zbog pronevjere od 200 000 livara i falsifikata bio osuđen i strpan u zatvor, ali je odande pobjegao i postao narodni tribun. Izjave potkazivača primljene su blagonaklono i njihova ponuda prihvaćena. Oni su lažno svjedočili da su zakupci oštetili državu, tj. osiromašeni narod, za 400 miliona livara. Obrazovana je komisija za likvidaciju zakupnine poreza i stavljeno joj je u zadatak da ispita koliko je za vrijeme proteklih dvadeset godina država oštećena krivicom njudi koji su se time bavili. Članovima komisije obećan je izvjestan procenat od pronađene pronevjerene sume. Nakon mnogih peripetija, pokazala se neosnovanost optužbe, pa se konačno cijela ta stvar povoljno završilapo po optužene. Ali kada su žirondisti bili, svi od reda, pogubljeni, tražene su nove žrtve. Tada se opet pokrenulo pitanje tobožnje krivice zakupaca poreza.
Ponovo su uhapsili sve zakupce, njih 31 na broju, da polože račune o svom radu. Oni, međutim, nisu ni znali zbog čega su optuženi. Bačeni su u tamnicu, nije im data mogućnost pravničke odbrane, niti uvid u knjige generalnih zakupaca i spise komisije za likvidaciju. I dok su oni čamili u tamnici, čitavo to pitanje izneseno je pred Konvent, koji je uporno nastojao da osudi na smrt sve zakupce. Ali kada je u njemu, 5. maja 1794. godine, pročitan izveštaj o djelatnosti generalnih zakupaca i o optužbama koje su protiv njih podnesene, Konvent je uvidio da zakon ne pruža nikakvu mogućnost i sredstva da se zakupci kazne smrću. Tada se Konvent poslužio svojim oprobanim sredstvom: predao je sve zakupce Revolucionarnom tribunalu. Ovaj ih je po kratkom postupku, kako to obično biva u revolucoonarnim vremenima, sudio po drastičnim ratničkim zakonima.
Kako optužene nisu mogli optužiti po ranije pripremljenom postupku, to su pribjegli oprobanoj, zakulisnoj vještini. Revolucionarni tužilac Kofenal pronašao je za to pravi put. Prema paragrafima zakona mogli bi optuženi biti osuđeni na smrt ako se dokaže da su radili u sporazumu sa neprijateljem, predali mu u ruke gradove, tvrđave, pristaništa, arsenale ili mu pružili pomoć u ljudstvu, novcu, namirnicama ili municiji. ,,Nalazimo se, kako je rekao Kofenal, u ratu sa neprijateljem. Optuženi su oštetili državu za 130 miliona i u tolikoj mjeri oslabili našu narodnu odbranu. Dokazano je da postoji zavjera protiv francuskog naroda koja ima za cilj da svim sredstvima potpomogne uspjeh neprijatelja Francuske“.
Međutim, francuski narod bio je drugačijeg mišljenja od njihovih sudija. Naime, kada su odmah poslije pročitane smrtne presude, osuđeni izvedeni na gubilište i predati dželatu, okupljeni narod nije pljeskao i odobravao postupak, kako je obično radio u sličnim situacijama. Okupljeni građani su kao posmatrači saosjećajno ćutali, jer su osjećali da se pred njegovim očima ubijaju nedužni ljudi. Generalni zakupci pogubljeni su jedan za drugim.
Lavoazije je došao kao četvrti na red. Osuđenici su mirno i dostojanstveno podnijeli svoju sudbinu. NJihovi leševi bačeni su u jamu groblja Magdalena, a prije toga posuti negašenim krečom da ne bi nikada mogli biti prepoznati.
Tako je veliki naučnik Antoan Lavoazije, otac moderne hemije, pogubljen na giljotini jer je proglašen protivnikom republike. Kasnije je izvršena revizija sudskog procesa i ustanovljeno je da je čuveni hemičar bio osuđen kao nevin čovjek. Naime, poslije nešto više od godinu dana nakon tragičnog pogubljenja, francuska vlada je oslobodila Lavoazjea svih optužbi i priznala da je bio lažno optužen.
Znameniti italijansko-francuski matematičar i Lavoazjeov savremenik Žozef Lagranž (1736-1813), događaj pogubljenja velikana Lavoazijea je najbolje okarakterisao rečenicom: ,,Bio im je potreban samo trenutak da odrube tu glavu, ali će Francuskoj trebati bar sto godina da bi takvu glavu ponovo izrodila“.
