Пристли что открыл в биологии
Джозеф Пристли
Джозеф Пристли (1733-1804) – британский священник-диссентер, естествоиспытатель, философ и общественный деятель. Наибольшую известность приобрел, как выдающийся химик, открывший кислород.
В биографии Джозефа Пристли есть много интересных фактов, о которых мы расскажем в данной статье.
Итак, перед вами краткая биография Пристли.
Биография Джозефа Пристли
Джозеф Пристли появился на свет 13 марта 1733 года в английском городке Филдхед. Он рос и воспитывался в бедной семье ткача. Поскольку родители не могли обеспечивать сына, они отдали его на воспитание родной тете по матери – Саре Кигли.
Еще в раннем детстве у Пристли начали проявляться способности к наукам, по причине чего, тетя решила дать ему достойное образование. При этом женщина хотела, чтобы мальчик стал священнослужителем. Важно отметить, что в подростковом возрасте его религиозные убеждения отличались от убеждений прихожан англиканской церкви.
Вследствие этого, Джозеф поступил в академию в Дэвентри, в которой обучался филологии и богословию. Примечательно, что в данном учебном заведении готовили священников-диссентеров – оппонентов англиканской церкви.
После получения диплома Пристли имел большие познания не только в области богословия, но также прекрасно разбирался в творчестве современных и древних философов. Любопытно, что он был полиглотом, владея 9 языками, включая латинский, древнегреческий и древнееврейский.
Религиозная и научная деятельность
Джозеф Пристли начал свою деятельность в качестве проповедника в диссентерских общинах. В 22-летнем возрасте он стал помощником пастора в пресвитерианской общине, по позже его неортодоксальные религиозные убеждения привели Джозефа от кальвинизма к рационалистическому унитарианству.
К слову, унитарианство представляет собой антитринитарное движение в протестантизме, отвергающее догмат о Троице. Спустя какое-то время Пристли начал заниматься преподавательской деятельностью. Тогда же он стал проявлять живой интерес к естественным наукам, благодаря которым получил мировое признание.
В молодости Джозефу удалось познакомиться с Бенджамином Франклином, который оказал на него серьезное влияние. В частности, они оба проявляли большой интерес к природе электричества. Вскоре Пристли опубликовал свою знаменитую 2-томную работу «История и современное состояние электричества, с оригинальными опытами».
Этот труд в одночасье приобрел признание в научных кругах, а сам Джозеф был избран членом Лондонского королевского общества. В труде содержались сведения о разных экспериментах с электричеством, которые подкреплялись наглядными иллюстрациями.
Пристли выдвинул предположение, относительно сходства ньютоновских сил тяготения и электрических взаимодействий. Годами позже, данная теория ляжет в основу известного закона Кулона.
Открытия в химии
Не смотря на то, что Джозеф Пристли достиг больших высот в разных областях науки, наибольшее количество открытий он свершил в химии. Сегодня он считается одним из родоначальников современной химии. Больше всего он изучал природу газов.
Однажды Пристли заинтересовался природой и принципом действия пузырьков, появляющихся при брожении пивного сусла. Он разместил над чаном прозрачные колбы для сбора вещества, выделяемого из лопающихся пузырьков.
Позднее выяснилось, что газ, известный сегодня под названием «фиксированный воздух», препятствовал горению и легко растворялся в воде, придавая ей необычный вкус. В конце 1760-х он представил первую бутылку с искусственно газированной водой, которая стала «прародительницей» современных газированных напитков.
К тому моменту биографии Джозеф уже был женат на Мэри Уилкинсон, с которой прожил более 30 лет. Он стал автором ряда важнейших открытий в сфере пневматической химии. В начале 1770-х годов он открыл фотосинтез заявив, что воздух, «испорченный» горением или дыханием, снова становится пригодным для дыхания, благодаря действию растений.
Дело в том, что до этого считалось будто питание растений происходило исключительно через воду. Однако опыты Джозефа Пристли опровергли такую гипотезу, когда он разместил под прозрачной емкостью горящую свечу и мышь.
В скором времени свеча переставала гореть, а мышь задыхалась от нехватки кислорода. Ученый решил проверить, что произойдет, если в те же условия поместить комнатный цветок. Эксперимент показал, что цветок не только не погиб, но очистил «загрязненный» воздух под емкостью. При этом, свеча продолжала гореть, а мышь – жить.
Через несколько лет ученому удалось доказать, что в процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ, после чего выделяют кислород. Одновременно с этим, Джозеф был первым, кто смог получить хлороводород, монооксид и аммиак.
Наряду с другими коллегами Пристли обосновал утверждение о сложном составе воздуха. В частности, в 1774 г. он сделал крупное открытие, сумев выделить кислород, что принесло ему мировую известность. Через какое-то время он смог выделить фтористый кремний, сернистый газ и окись углерода.
И хотя в убеждениях Джозефа присутствовали некоторые ошибки в целом, его достижения представляли собой огромное значение для науки. Помимо химии, он увлекался и оптикой. Стоит отметить, что он является автором работы «История и современное состояние открытий, относящихся к зрению, свету и цветам».
Общественная и философская деятельность
Несмотря на авторитет и международное признание, ученый с течение всей биографии был вынужден менять места жительства ради достойно оплачиваемого места работы.
Дольше всего Пристли прожил в Бирмингеме. Здесь, в период 1780-1791 гг., он служил приходским священнослужителем, а в свободное время ставил химические опыты. Тогда же он входил в состав «Лунного общества», где обсуждались разные научные проблемы.
Стоит отметить, что Джозеф увлекался философией, являясь сторонником материализма. При этом он верил, что все законы материального мира созданы божественным разумом. Таким образом он относил себя к деистам.
К слову под деизмом подразумевается религиозно-философское направление, признающее существование Бога и сотворение им мира, но отрицающее большинство сверхъестественных явлений, включая религиозный догматизм.
Нападение на дом Пристли в Бирмингеме
В отношении политики Джозеф Пристли относил себя к представителям современной либеральной теории. Он пропагандировал расширение гражданских прав и свободы. Также он приветствовал Великую французскую революцию, отстаивая идеи равенства и веротерпимости.
По этим и другим причинам у Пристли появилось множество врагов в лагере консерваторов. Летом 1791 г., когда он вместе с единомышленниками в собственном доме праздновал годовщину взятия Бастилии, гражданские и церковные власти спровоцировали нападение на его жилище.
Разъяренная толпа англикан уничтожила, а затем подожгла дом ученого. В итоге, в огне сгорела лаборатория и научные рукописи Джозефа. Сам он и члены его семейства чудом остались в живых. Одновременно с этим, обезумевшие англикане уничтожили 4 часовни диссентеров, 27 зданий и место встреч участников «Лунного общества».
Расправа над Пристли вызвала громкий международный скандал. После этого правительство Франции помогло восстановить дом и лабораторию Джозефа. Однако ученый решил покинуть страну и отправиться в США. Здесь он прожил до самой смерти, став основателем знаменитой школы антитринитариев-деистов.
Смерть
В последние годы жизни химик преимущественно занимался писательской деятельностью. Джозеф Пристли умер 6 февраля 1804 года в возрасте 70 лет.
«Живой» процесс
17 августа 1771 года священник, философ и естествоиспытатель Джозеф Пристли открыл явление фотосинтеза.
Джозеф Пристли (англ. Joseph Priestley, 13 марта 1733—6 февраля 1804)
Слово фотосинтез имеет греческое происхождение. Это химический процесс, когда энергия видимого света превращается в энергию химических связей органических веществ с помощью фотосинтетических пигментов: у растений, например, это хлорофилл, а у бактерий бактериохлорофилл.
Впервые явление фотосинтеза было обнаружено в XVIII веке Джозефом Пристли, который изучал физические изменения реагентов и продуктов реакций. Точная дата – 17 августа 1771 года, стала известна благодаря сохранившемуся труду ученого «Опыты и наблюдения разных видов воздуха».
К открытию его привели множественные опыты. Но сначала не было понятно, почему в герметичном сосуде свеча гаснет, мыши задыхаются, а растения остаются в прежнем состоянии. Тогда Пристли заметил, что если к мышам поместить растения, то они выживут. Вывод был один – растения «исправляют» воздух.
Конечно, сейчас нам известно, что такое кислород или углекислый газ, что зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Но в XVIII веке наука находилась лишь на пороге таких химических открытий. Кислород Джозеф Пристли открыл через три года. А 17 августа 1771 года навсегда было вписано в историю как день открытия грандиозного явления, благодаря которому возможна жизнь на Земле.
Но на этом открытия не закончились. В 2011 году японские учёные раскрыли секрет ключевого звена механизма фотосинтеза – процесса, лежащего в основе «солнечной энергетики» Земли. В этом им помог метод рентгеновского анализа.
Фотосинтез происходит в фотосистемах. Так называются системы со сложной структурой: пигментными светособирающими системами, белками-ферментами и молекулами небелковой природы (кофакторами). В них расщепляется вода с выделением О2 под действием солнечного света.
У растений и фотосинтезирующих бактерий таких фотосинтезирующих систем две – фотосистема I и фотосистема II.
Несколько десятилетий наука стремилась понять, как устроена эта загадочная фотосистема II, чтобы выяснить, как происходит фотосинтетическое расщепление воды. Известно было лишь то, что реакция происходит в каталитическом центре системы – кислород-выделяющим комплексе (КВК), внутри которого четыре иона марганца. Они способны концентрировать энергию, необходимую для разрыва прочных химических связей в молекулах воды.
Тем не менее, строение КВК и механизм работы до последнего времени оставались неизвестными. Расшифровать этот ребус смогли японские ученые: они приготовили кристаллы из фотосистемы II, что позволило уточнить детали ее структуры и «увидеть» устройство КВК.
Джозеф Пристли — человек открывший «новый воздух»
Будучи скромным священником, Джозеф Пристли, сам того не понимая, делал яркие открытия в области газовой химии. Он впервые получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний и сернистый газ. Именно он принес в мир газированную воду и необходимый для всех школьников предмет — ластик. О том, как обычный церковный служащий стал великим ученым.
Джозеф Пристли сочетал в себе разнообразные таланты. С юности он активно интересовался литературой, философией, языкознанием, наукой и религией. А после того, как с отличием закончил школу и духовную академию, сделал свой выбор в пользу богослужения, став священником.
Однако эта деятельность не помешала ему реализовывать свои научные идеи. Будучи убеждённым в том, что именно провидение избрало его, Пристли начал свои исследования, а точнее он всерьез стал изучать химию. Стоит отметить, что до этого ученый уже знал латынь, древнегреческий, халдейский и древнееврейский языки и, приняв сан, одновременно преподавал иностранные языки и литературу в Уоррингтонской академии. Также он написал курс «Основы английской грамматики» и монографию «История учения об электричестве».
Между тем одним из ярких открытий ученого стал углекислый газ. Несмотря на то, что он был открыт ранее, именно Джозеф Присли выделил его в чистом виде. Наблюдая на местной пивоварне за тем, как при брожении выделяются пузырьки, он задумался: «А из чего же они состоят?». Затем Пристли предположил, что газ должен хорошо растворяться в воде. И недолго думая, установил емкости с водой над готовившимся пивом. Увидев, что вода зарядилась, ученый установил, что в пузырьках находится углекислых газ. В 1767 году Джозеф Пристли изготовил первую в мире бутылку газированной воды. Он попробовал на вкус раствор для оксида углерода и нашел его довольно приятным.
Через некоторое время он представил доклад о свойствах газированной воды в Королевском научном обществе. Там же он наглядно продемонстрировал партию содовой газировки по его собственному рецепту — «Пирмонтская вода». После этого и началось распространение газированной воды по всему свету, а Пристли был удостоен медали Лондонского Королевского общества. В 1771 году он сделал открытие о роли углекислого газа в дыхании растений. Ученый заметил, что зеленые растения на свету продолжают жить в атмосфере этого газа и даже делают его пригодным для дыхания. Классический опыт Джозефа Пристли с живыми мышами под колпаком, где воздух «освежается» зелеными ветками, вошел во все элементарные учебники естествознания и лежит у истоков учения о фотосинтезе.
Позже Пристли случайно обнаружил, что сырой натуральный каучук способен стирать следы графита, другими словами карандаша, лучше, чем частицы хлеба, которые использовались в то время с этой же целью. Так появился на свет всем хорошо знакомый ластик.
В 1772 году Джозеф Пристли, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, впервые получил «селитряный воздух» — окись азота. Впоследствии его открытие преобразовалось в широко применяемый анестетик. Кстати, в этом же году Джозеф Пристли был избран членом Парижской Академии наук.
В 1774 году произошло следующее открытие ученого — «щелочной воздух» или аммиак. Для этого он смешал порошки хлорида аммония (нашатырь) и гидроксида кальция (гашеная известь) и внезапно ощутил резкий запах нового вещества. Этот запах усиливался при нагревании смеси, а когда Пристли попытался собрать летучий продукт реакции, вытесняя им воду из перевернутого сосуда, то выяснилось, что новый газ тотчас растворяется в ней. Это и был аммиак.
В этом же году он провел еще один эксперимент, который в будущем стал еще одним крупным вкладом в химию газов. Джозеф Пристли нашел один из способов получения кислорода. Поместив под перевернутой банкой, погруженной в ртуть, немного порошка «меркуриус кальцинатус пер се» — жжёная ртуть, — он взял небольшое зажигательное стекло и направил лучи солнца прямо внутрь банки на порошок. Затем из порошка стал выделяться воздух, который вытеснил ртуть из банки. Пристли очень удивило, что в этом воздухе свеча горит лучше и светлее, чем в обычной атмосфере, и он принялся изучать это явление.
Поначалу он считал, что «новый воздух» — это закись азота или «дефлогистированный селитряный воздух», как называл его сам ученый. Но позже после многочисленных опытов Пристли понял, что это разные газы. Он назвал новый газ «дефлогистированным воздухом», поскольку считал, что флогистона в нем содержится гораздо меньше, чем в обычном воздухе или не содержится вовсе. Однако сам он так и не смог объяснить суть этого процесса до конца.
В 1780 году Джозеф Пристли стал почетным членом Санкт-Петербургской Академии наук.
Пристли, Джозеф
Содержание
Биография, проповедническая деятельность
Родился в местечке Филдхед близ английского города Лидса, в семье ткача. Из-за финансовых затруднений родители отдали мальчика на воспитание его тётушке. Джозеф стал рано проявлять способности к наукам, и его тётушка решила дать ему хорошее образование, чтобы он мог стать впоследствии пастором. В связи с тем, что религиозные взгляды Пристли отличались от взглядов сторонников англиканской церкви, он поступил в академию в Дэвентри, где и получил филологическое и богословское образование. Эта академия готовила священников-диссентеров, противников англиканской церкви. Благодаря заботам тётушки и собственному усердию к моменту окончания академии Пристли был хорошо образованным для своего времени человеком, знакомым не только с теологическими трудами, но и с работами современных и древних философов. Он изучил девять иностранных языков — французский, итальянский, немецкий, латинский, древнегреческий, древнееврейский, арабский, сирийский, халдейский.
Получив такую сугубо гуманитарную подготовку, Пристли начинает свою деятельность в качестве проповедника в диссентерских общинах. Через некоторое время он пробует себя на педагогическом поприще в открытой им же частной школе. Однако в полной мере его талант педагога раскрылся после 1761 года, когда он начал работать в качестве преподавателя в Уорингтонской академии. В этот период он начинает свои занятия естественными науками, успехи в которых принесли ему впоследствии международную известность. Именно тогда и произошла встреча Пристли с Франклином, одобрившим интерес молодого преподавателя к проблемам электричества.
Работы в области физики электричества
В 1766 году Пристли установил обратно пропорциональную зависимость силы электрического взаимодействия от квадрата расстояния между зарядами. Свои результаты Пристли изложил в сочинении «История и современное состояние электричества, с оригинальными опытами», изданном в двух томах в Лондоне в 1767 г. Эта работа сразу получила признание в кругах английских ученых, и её автор в том же году был избран членом Лондонского королевского общества.
Сочинение Пристли об электричестве можно разделить на две неравные части. Первую, большую, составляет обзор работ предшественников, а вторую — описание его собственных опытов. Среди экспериментов Пристли был и опыт, являющийся по существу повторением наблюдения Франклина, но проведенный более тщательно. Вот как его описывает сам Пристли: «…я наэлектризовал оловянный кубок объёмом в одну кварту, стоявший на табурете из высушенного дерева; я наблюдал, что пара пробковых шариков, которые были изолированы, поскольку подвешивались на стеклянной палочке, и висели внутри сосуда так, что ни малейшая часть нитей не выступала над его горловиной, оставаясь именно в том месте, куда была помещена, ни в малейшей степени не испытывая воздействия электричества; однако если палец или любое проводящее тело, соединенное с землёй, касалось шариков или даже просто подносилось к ним, когда они находились вблизи горловины сосуда, они немедленно разделялись, испытывая притяжение в разные стороны; так же они вели себя при вытягивании вверх в тот момент, когда нити выступали над горловиной сосуда».
Далее Пристли описал различные варианты этого опыта, а затем сформулировал вывод: «Можно ли не заключить из этого эксперимента, что притяжение электричества подчиняется тем же законам, что и тяготение, и поэтому меняется соответственно квадратам расстояний; поскольку легко показать, что если бы Земля имела форму оболочки, то тело, находящееся внутри неё, не притягивалось бы к одной стороне сильнее, чем к другой».
В 1766 году Пристли высказал догадку о том, что электрические силы подчиняются закону «обратных квадратов», по аналогии с законом всемирного тяготения Ньютона. В «Математических началах натуральной философии» Ньютон рассмотрел задачу о том, какая сила действует на тело, помещенное внутрь сферической оболочки, и показал, что эта сила равна нулю. Вывод Ньютона справедлив для любых сил, подчиняющихся закону «обратных квадратов». При этом сила не действует на тело только внутри сферического однородного слоя. При нарушении либо условия сферичности слоя, либо условия его однородности это утверждение перестает быть справедливым.
Следует отметить, что форма сосуда, с которым экспериментировал Пристли, была далека от сферической. Следовательно, решение задачи Ньютона неприменимо к опыту Пристли и его вывод основан на очень грубой аналогии между действием электрических и гравитационных сил. В то же время дальнейшее развитие науки показало, что «нулевой» метод, то есть метод, основанный на доказательстве равенства нулю силы, может быть весьма эффективным при обосновании закона «обратных квадратов».
Открытия в области химии
Пристли по праву его можно считать одним из основоположников современной химии. Его основные химические исследования были посвящены изучению газов. В этой области ему принадлежит ряд крупнейших открытий. В 1771 г. Пристли открыл фотосинтез, обнаружив, что воздух, испорченный горением или дыханием, становится вновь пригодным для дыхания под действием зеленых частей растений. В 1778 г. он доказал, что при фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород.
В 1772 г. Пристли, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, впервые получил окись азота — «селитряный воздух» — и нашёл, что окись азота при соприкосновении с воздухом буреет вследствие образования двуокиси азота. Пользуясь для собирания газов ртутной ванной, Пристли в 1772—74 гг. впервые получил хлороводород — «соляно-кислый воздух» и аммиак — «щелочной воздух».
Вместе с другими учеными, такими, как Антуан Лавуазье, Генри Кавендиш, Карл Шееле, он способствовал утверждению представлений о сложном составе воздуха. Пристли принадлежит честь открытия в 1774 году кислорода. Нагревая окись ртути, он выделил кислород — «бесфлогистонный воздух». Кроме того, Пристли в 1775 г. получил в чистом виде фтористый кремний, сернистый газ, а в 1799 г. окись углерода. Обогатив науку многими новыми фактами, Пристли, однако, не смог правильно объяснить их и до конца жизни оставался последователем ошибочной теории флогистона, отвергнутой трудами Лавуазье, поэтому его теоретические идеи не шли ни в какое сравнение с описанными им остроумными и убедительными экспериментами. Кроме химии, его исследования относятся также и к оптике. Пристли — автор книги «История и современное состояние открытий, относящихся к зрению, свету и цветам», опубликованной в 1772 г.
Работы Пристли получили широкую известность в научных кругах. Он был избран почетным доктором Эдинбургского университета, членом Лондонского королевского общества, иностранным членом Парижской и Петербургской академий наук
Общественная и философская деятельность
Несмотря на международное признание, Пристли на протяжении всей жизни был вынужден переезжать из города в город в поисках прилично оплачиваемого места. Дольше всего он прожил в Бирмингеме, где с 1780 по 1791 гг. выполнял обязанности приходского священника, а в свободное время проводил химические эксперименты. В этом городе Пристли участвовал в работе так называемого «Лунного общества», члены которого интересовались научными проблемами, главным образом вопросами естествознания. Заседания этого общества происходили раз в месяц по понедельникам, предшествовавшим полнолунию, — отсюда и его название. В Общество входили люди, интересующиеся наукой, независимо от их религиозных и политических взглядов. «Нам нет дела,— говорил Пристли,— до политических и религиозных принципов каждого из нас: мы объединены общей любовью к науке, которой достаточно, на наш взгляд, чтобы соединить всех без различия лиц — христиан, евреев, магометан, язычников, монархистов и республиканцев».
Пристли придерживался весьма прогрессивных для второй половины XVIII в. философских и политических взглядов и активно занимался их пропагандой. В философии он был сторонником материализма, хотя и полагал, что законы материального мира созданы божественным разумом (деизм). После Великой французской буржуазной революции конца XVIII в. Пристли с большой силой и страстностью оправдывал право народа на восстание и свержение тирании. Он стал членом общества «Друзей революции» и как проповедник пропагандировал идеи равенства и братства, отстаивал свободу совести и веротерпимость. Пристли был идеологом радикально настроенной части английской буржуазии эпохи промышленного переворота в Англии.
Эта деятельность, а также горячие симпатии Пристли к идеям Великой французской буржуазной революции вызвали ненависть к нему со стороны реакционеров. 14 июля 1791, когда группа его друзей собралась у него, чтобы отметить годовщину взятия Бастилии, с помощью подстрекательства гражданские и церковные власти Бирмингема спровоцировали нападение на его дом. Толпа фанатиков разгромила и сожгла дом, уничтожила лабораторию и библиотеку рукописей Пристли. Сам Пристли и члены его семьи едва избежали расправы и с трудом спаслись.
Разгром дома Пристли вызвал возмущение не только в Англии, но и за рубежом. Во Франции были собраны средства для восстановления дома и лаборатории, а в сентябре 1792 г. Пристли был провозглашен почетным гражданином Франции. И все же, несмотря на помощь и поддержку друзей, Пристли решил покинуть родину и переехать в Америку, куда ранее эмигрировали его сыновья. С 1794 г. до конца жизни ученый жил в Америке, занимаясь в основном литературной работой. Умер Пристли в 1804 г.; его правнук Генри Ричардсон — самый влиятельный американский архитектор XIX века.