АВОГАДРО АМАДЕО (1776 г. – 1856 г.)

АВОГАДРО АМАДЕО

(1776 г. – 1856 г.)

9 августа 1776 года в Турине в семье служащего судебного ведомства Филиппе Авогадро родился третий ребенок. Мальчик, как это часто бывало в Италии, получил сложное многосоставное имя: Лоренцо Романо Амадео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето. Предки этого семейства еще в XII веке состояли на адвокатской службе при католической церкви. Юридическая профессия в семье Авогадро передавалась по наследству. Поэтому, подобно пушкинскому Гриневу, появившемуся на свет сержантом Семеновского полка, Амадео Авогадро родился юристом. В 1792 году он окончил юридическое отделение Туринского университета, а к двадцати годам уже получил степень доктора церковного права. Но, приступив к практике, юноша понял, что юриспруденция не вызывает у него особого интереса. Между тем еще в юношеские годы он занимался в так называемой школе геометрии и экспериментальной физики. К 25 годам интерес к точным наукам проявился с новой силой. В итоге Амадео решил прервать многовековую семейную традицию и стать физиком.

Однако знаний, полученных в университете, было явно не достаточно для такой резкой смены специализации. Авогадро долго и упорно занимался самообразованием. Учиться по книгам было нелегко, но Амадео проявил удивительное упорство. Для того чтобы зафиксировать полученные из различных книг и статей сведения, он делал многочисленные выписки, со временем составившие 75 томов, примерно по 700 страниц в каждом. Первые собственные результаты Амадео опубликовал в 1803 и 1804 годах. Это были две статьи, поданные совместно с братом Феличе в Туринскую академию. Посвящены они были чрезвычайно модной тогда теме – электричеству. В первой из работ авторы сделали попытку объяснить поведение проводников и диэлектриков в электрическом поле. Уже в этой ранней работе физик-самоучка высказал интересные и во многом правильные идеи. За эти статьи Авогадро был избран членом-корреспондентом Академии.

В 1806 году 30-летний Авогадро, доктор церковного права, с удовольствием занял скромное место репетитора в Туринском лицее. В 1809 году он перебрался в небольшой город Верчелли, где стал преподавателем физики и математики в местном лицее. Здесь Амадео проработал около 10 лет. Все это время он продолжал заниматься самообразованием. В Верчелли Авогадро женился на дочери нотариуса Анне Марии Маццье ди Джузеппе. Несмотря на большую разницу в возрасте (Анна Мария была на 18 лет моложе Амадео), брак этот стал счастливым и многодетным. Всего в семье было восемь детей.

Постепенно самостоятельные исследования принесли Амадео Авогадро заслуженную известность. Сфера его научных интересов была очень разнообразна: электричество, химия, но особых успехов (о которых мы расскажем ниже) он добился в области молекулярной физики. В сентябре 1819 года Авогадро был избран членом Туринской академии, а уже через год получил должность профессора Туринского университета. Амадео первым возглавил новую кафедру высшей физики (математической физики). При вступлении в должность новоявленный профессор изложил свои взгляды на то, каким должно быть преподавание физики в Италии, развитие точных наук в которой на тот момент уступало уровню передовых государств Европы. Важнейшей задачей он считал совмещение преподавательской деятельности с исследовательской. Для этого Авогадро предложил создать при кафедре два кабинета: один – учебный, второй – для научных исследований. Научный кабинет, по замыслу ученого, должен быть оснащен современной аппаратурой и штатом сотрудников. Подразумевалось также и создание научного журнала, в котором публиковались бы работы итальянских ученых.

Как видим, профессор Авогадро очень серьезно отнесся к своим обязанностям. Но большинство его предложений не было реализовано. В 1821 году состоялась так называемая Пьемонтская революция, вызванная жестким реакционным поведением короля Сардинии. Как это часто бывает, на острие революционных событий оказалась образованная молодежь, в основном – студенты. В результате Туринский университет был закрыт на целый год, а его новые кафедры расформированы. В 1823 году Авогадро получил титул заслуженного профессора и был назначен на высокую должность инспектора Палаты по контролю за государственными расходами. При этом, занимаясь государственными делами, он не оставлял и научных изысканий.

Что же касается характера Амадео Авогадро, то он, как свидетельствовали его современники, был уравновешенным, доброжелательным, обаятельным и скромным, хорошим семьянином и человеком весьма религиозным. Стяжательство и погоня за почестями, интриги и конфликтные дискуссии с научными противниками были ему чужды. Вот как отзывался об Авогадро один из его коллег: «Высокообразованный без педантизма, мудрый без чванливости, презирающий роскошь, не заботящийся о богатстве, не стремящийся к почестям, безразличный к собственным заслугам и собственной известности, скромный, умеренный, доброжелательный».

Как мы уже говорили, основой научного наследия Амадео Авогадро являются работы в области молекулярной физики. В 1811 году он опубликовал статью «Очерк метода определения относительных масс элементарных молекул и пропорций, согласно которым они входят в соединения». Чтобы объяснить важность этой работы, необходимо сделать небольшое отступление. Долгое время в химии не существовало каких-либо количественных законов. Первым из таких законов стал закон Ломоносова – Лавуазье, или закон сохранения массы участвующих в химической реакции веществ. Затем, в начале XIX века, появилось еще два важных закона. Первый из них открыл французский химик Жозеф Луи Пруст. Согласно этому закону, каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причем отношение их масс постоянно. Второй – закон кратных отношений – был открыт Джоном Дальтоном в 1803 году. Согласно ему, если два химических элемента образуют друг с другом более одного соединения, то отношение масс этих элементов в различных соединениях относятся друг к другу, как небольшие целые числа. Исходя из этих законов, Дальтон предложил гипотезу о том, что простые вещества состоят из «простых атомов», а сложные – из «сложных атомов» (сейчас этим понятиям соответствуют «атомы» и «молекулы»).

В 1808 году Гей-Люссак установил, что объемы газов, вступающих в реакцию, и газообразных продуктов реакции относятся как небольшие целые числа. Казалось, результаты конкретных экспериментов вошли в противоречие с представлениями Дальтона. Справедливость гипотезы Дальтона, удобной и многое объясняющей, была поставлена под сомнение. Однако в своем «Очерке» Авогадро блестяще разрешил это противоречие. Он показал, что результаты Гей-Люссака не только не противоречат гипотезе Дальтона, но и являются ее подтверждением. Просто необходимо предположить, что молекулы водорода и кислорода состоят не из одного, а из двух атомов. В этой же работе Авогадро сформулировал закон, названный позднее его именем. Согласно закону Авогадро, в одинаковых объемах любых газов при одинаковых условиях содержится равное число молекул. Авогадро писал, что это открытие дает способ «очень легкого определения относительных масс молекул тел, которые можно получить в газообразном состоянии, и относительного числа молекул в соединениях». Этот способ основан на том, что если количество молекул в одинаковых объемах газов одинаково, то судить об отношении масс молекул газов можно по отношению их плотностей. В качестве примера приводилось определение отношения молекулярных масс кислорода и водорода. Также Авогадро первым определил правильные формулы кислорода – O₂, водорода – H₂, воды – H₂O и составил химически верное уравнение образования воды.

В 1814 году была опубликована еще одна статья Авогадро «Очерк об относительных массах молекул простых тел, или предполагаемых плотностях их газа, и о конституции некоторых из их соединений». В этой работе ученый не только более четко сформулировал свой закон, но и описывал приложение закона к определению состава молекул многочисленных неорганических соединений (азота, оксида азота, хлора и других). В статье «Новые соображения о теории определенных пропорций в соединениях и об определении масс молекул тел» (1821) Авогадро подвел итоги своей деятельности в области молекулярной теории и указал на то, что многие химики (Дальтон, Дэви, Берцелиус), не знакомые с его статьями, продолжают руководствоваться ошибочными представлениями о составе молекул многих химических соединений. Наконец в 1837–1841 годах он опубликовал обширнейший четырехтомный труд (каждый том объемом более 900 страниц) «Физика весомых тел, или трактат об общей конституции тел». Это сочинение стало первым в истории науки пособием по молекулярной физике.

Надо сказать, что при всей их несомненной важности работы итальянского ученого долго оставались незамеченными широкими кругами научной общественности. Даже открытый им закон называли законом Ампера (Ампер пришел к таким же выводам на три года позже). Повторное «открытие» работ Авогадро сделал итальянский химик Станислао Канниццаро. В 1858 году он ознакомился с одним из писем Ампера, в котором была ссылка на работы Авогадро. На Первом Международном химическом конгрессе в Карлсруэ (1860) доклад Канниццаро, в котором он изложил основные идеи Аяогадро, произвел огромное впечатление на присутствующих и нанес сокрушительный удар противникам молекулярной теории. Об этих событиях Д. И. Менделеев писал: «В 50-х годах одни принимали атомный вес кислорода равным 8, другие – 16. Смута, сбивчивость господствовали. В 1860 году химики всего света собрались в Карлсруэ для того, чтобы достичь соглашения, единообразия. Присутствовав на этом конгрессе, я живо помню, как велико было разногласие и как тогда последователи Жерара[50] горячо проводили следствия закона Авогадро. Истина, в виде закона Авогадро – Жерара, при посредстве конгресса, получила более широкое распространение и скоро покорила все умы. Тогда сами собою укрепились новые атомные веса, и уже с 1870-х годов они вошли во всеобщее употребление». Также знаменитый русский ученый указывал на то, что доклад Канниццаро, излагавший взгляды Авогадро, стал решающим моментом в развитии его идеи периодического закона.

В 1832 году специально для Огюстена Луи Коши, знаменитого ученого, покинувшего Францию по политическим причинам, была восстановлена кафедра высшей физики. Коши преподавал в Турине недолго, и уже в 1834 году кафедра была вновь предложена Авогадро, который поспешил вернуться к любимому делу. Преподавал он до 1850 года, после чего передал кафедру своему ученику Феличе Кью. После окончания преподавательской работы Авогадро не ушел на покой. Он занимал должность старшего инспектора Контрольной палаты, был членом Высшей статистической комиссии, Высшего совета народного образования и председателем Комиссии мер и весов. Почти до конца своих дней он продолжал публиковать научные работы. Последняя появилась в 1853 году, когда ученому было 77 лет. Умер Амадео Авогадро 9 июля 1856 года. Похоронен он в семейном склепе в Верчелли.