По мнению неспециалиста, газы кажутся самой трудноописуемой формой материи, если не учитывать четвертого агрегатного состояния вещества – плазмы. И все же с газами мы встречаемся на каждом шагу.Это воздух, которым мы дышим, городской газ, горящий в наших газовых плитах, множество запахов, которыми обильно снабжает нас химия, и многое другое. Но чтобы исследовать все эти газы и сделать их полезными для людей, требуется особый талант экспериментатора и специальная аппаратура, похожая на ту, которую изображают в научно-фантастических романах!
Напротив, твердые и жидкие вещества – нечто повседневное для нас, и поэтому напрашивается мысль, что они относятся к наиболее исследованным вещестьам. В действительности же ни твердое, ни жидкое агрегатные состояния (даже для ученых сегодняшнего дня) не стали наиболее изученными состояниями материи.
Газы обладают такими свойствами, которых нет ни у твердых, ни у жидких тел. Энергия связи между молекулами у газов (у инертных газов между атомами) настолько мала, что не только взаимное расположение молекул и атомов, но и расстояния между ними могут изменяться любым образом. Это в значительной степени облег-чает.изучение газообразного состояния материи, так как взаимное влияние частиц газа одна на другую невелико.
Для количественного описания «условий жизни» газа достаточно четырех величин: давления, объема, числа частиц в единице объема и абсолютной температуры. Эти величины связаны между собой простыми закономерностями, которые в ясной и наглядной форме описывают физическое поведение газа. И несмотря на это, мы вновь и вновь удивляемся, когда физики рассказывают нам об астрономически больших числах частиц в единице объема газа, о невообразимо малых или почти бесконечно больших значениях «длины свободного пробега», соответствующих определенным давлениям.
После Аристотеля должно было пройти еще два тысячелетия, пока не начались серьезные экспериментальные исследования газов. Первым на этом поприще стал итальянский физик и астроном Галилео Галилей (1564—1642 гг.), установивший, что воздух имеет вес (массу). Его ученик и последователь, придворный математик великого герцога Тосканского Эвангелиста Торричелли в 1643 г. изобрел ртутный барометр, которым можно было измерять давление воздуха. Французский ученый Блез Паскаль (1623—1662 гг.) установил, что атмосферное давление соответствует давлению столба воды высотойоколо 10 м.
Инженер бургомистр г. Магдебурга Отто фон Герике (1602—1686 гг.) сконструировал первый воздушный поршневой насос и проводил эффективные эксперименты «с вакуумом». Современником всех этих исследователей был бельгийский физик и химик ван Гельмонт. Он также экспериментировал с материей, которую нельзя «ни хранить в сосуде, ни превратить в видимую форму». Для обозначения этого «необузданного духа» он предложил название «газ» от греческого слова «хаос». Гельмонт первым выявил, что, кроме воздуха, существую! и другие воздухообразные вещества. Но исследовать их ему ни удалось, так как он не мог уловить газ в какой-либо сосуд. Это смог сделать английский теолог и естествоиспытатель С.Гейлз (1677— 1761 гг.), который изобрел «пневматическую ванну».
Он получил множество разных газов, нагревая самые различные растительные, животные и минеральные вещества. Но точно исследовать ни один из полученных им газов Гейлз не смог, да и не считал нужным, ибо, по его мнению, все эти газы были обычным атмосферным воздухом, загрязненным посторонними веществами. Такого взгляда на природу газов придерживались и другие исследователи в течение нескольких десятилетий после работ Гейлза.
Важный этап развития химии как науки наступил только после открытия водорода, а также выявления физического состава воздуха и химического состава воды. Эти открытия произошли во второй половине XVIII века и связаны с именами самых выдающихся естествоиспытателей того времени: Михаила Васильевича Ломоносова (1711—1765 гг.), Генри Кавенди-ша (1731-1810 гг.), Джозефа Пристли (1733-1804 гг.), Карла Вильгельма Шееле (1742-1786 гг.) и Антуана Лорана Лавуазье (1743-1794 гг.).
Все эти исследователи жили во время, когда прогрессивные силы поднялись на борьбу с абсолютистскими и феодальными режимами. В Англии, на родине Кавендиша и Пристли, благодатную почву нашли идеи французских про светите лей,Влияние французской революции 1789 г. способствовало развитию демократического движения в Англии и поддерживало демократов в борьбе с дворянством и частью контрреволюционной буржуазии. В Швеции, ставшей родиной Шееле, развивались первичные формы капиталистической экономики на базе горного дела, металлургии и судостроения.
Во Франции, на родине Лавуазье, идеи французских просветителей подготовили свержение феодально-клерикального порядка. Россия во времена Ломоносова жила под влиянием петровских реформ, направленных на развитие промышленности и торговли, а также на улучшение образования. Благодаря этим реформам Россия выходила из вековой экономической и культурной отсталости.
