Part 2

De apparater Scheele begagnade voro de aldra enklaste; några glaskolfvar, retorter, vanliga buteljer, flaskor och framför allt, vid experiment med gaser, oxblåsor. Skulle en gas utvecklas, band han en hopkramad oxblåsa med ett snöre vid retorthalsen och knöt till öppningen, då blåsan var spänd. När han ville utveckla kolsyra, insnörde han några bitar krita i bottnen på en oxblåsa samt hälde så en utspädd syra i blåsan, hvars mynning hopbands, sedan han förut så noga som möjligt hopkramat blåsan. Bandet mellan kritbitarne och syran borttogs och gasen utspände blåsan. När han skulle framställa qväfoxidgas, fuktade han blåsan invändigt med olja, för att blåsan icke skulle angripas under försöket, kastade deri några metallbitar, hopkramade blåsan och band dess mynning omkring en liten glasburk med salpetersyra. Nu nedskakades bitarne i salpetersyran i burken; gasen utvecklades och spände ut blåsan, som tillknöts, när den blef full med gas. Skulle nu en gas flyttas ur en blåsa till en flaska, fyldes flaskan med vatten och korkades. Sedan bands blåsans mynning tätt öfver flaskans, hvarefter flaskan vändes så, att dess botten kom uppåt och blåsan nedåt. Scheele fattade nu flaskan med venstra handen, korken uttogs och fasthölls med den högra. Vattnet rann ut i blåsan, under det gasen fylde flaskan. Nu insattes korken åter i flaskan, som upp och nedvänd förvarades i ett kärl med vatten. När han ville mätta vatten med en gas, förfor han på nyss beskrifna sätt, men så att blott en fjärdedel af vattnet fick rinna ur flaskan i blåsan, hvarpå flaskan korkades och skakades. Sedan togs korken ut, så att en ny mängd gas fick strömma ur blåsan i flaskan. Korken insattes, flaskan skakades, och samma operation upprepades 2-3 gånger. Under sina experiment med gaser i oxblåsor iakttog Scheele, att brännbar luft (vätgas) lättare än andra gaser går genom blåsans väggar, eller, som vi med ett mera modernt uttryck säga, diffunderar hastigare än andra gaser. I stället för glasrör begagnade han ofta trärör, i hvilka han inpressat gåspennor. Scheeles hjelpmedel voro sålunda de simplaste man kan tänka sig; men hvad som brast i utrustningen, ersattes genom skarp iakttagelseförmåga, ihärdighet och snille. Under sina arbeten fäste Scheele uppmärksamheten vid alla detaljer och gick grundligt tillväga, så att föga nytt återstod för andra, på de områden han undersökt. Han förde icke ordentliga anteckningar öfver sina experiment, men efter hans död fann man ett antal lösa papper och illa medfarna små annotationsböcker,[6] hvari han på tyska antecknat en mängd dels egna, dels andras försök. Kongl. Vetenskapsakademien erhöll visserligen af enkan tillstånd att genomläsa Scheeles efterlemnade papper, men man fann deribland intet spår af något färdigt eller påbörjadt arbete. Scheele brukade nämligen utan koncept nedskrifva sina afhandlingar, hvilka utmärka sig genom stor precision, innehållsrikedom och korthet. De äro, som Dumas, den nyligen hädangångne ryktbare kemikern, säger, "sans modèle comme sans imitateurs".

FOTNOT:

[5] Enligt Kopp upprättades i 16:de århundradet af Europas furstar laboratorier, af allmänheten kallade "guldhus", i hvilka man sysslade med alkemi. Laboratorier för kemisk forskning funnos äfven vid 17:de århundradet i Tyskland, och bekant är, att Carl XI 1685 anlade ett laboratorium chemicum, som förestods af Urban Hjärne.

[6] I Kongl. Vetenskapsakademiens bibliotek förvaras ett stort antal af dessa Scheeles anteckningsböcker.

IV

De vetenskapliga arbeten, genom hvilka Scheele brutit nya banor för den kemiska forskningen och i så hög grad inverkat på vetenskapens utveckling, tillhöra olika områden, såsom den allmänna och oorganiska kemien, den organiska och t.o.m. den fysiologiska kemien. För erhållande af en öfversigt af dessa Scheeles arbeten torde vara riktigast att lemna den kronologiska ordningsföljden å sido och framställa dem i systematiskt sammanhang. I afseende på ämnets beskaffenhet hafva vi då att främst sysselsätta oss med Scheeles afhandling om luft och eld, hvilken på tyska språket utgafs 1777, men redan två år förut var i manuskript färdig.[7]

Detta arbete, som på sin tid väckte ett mycket stort uppseende inom den vetenskapliga verlden, öfversattes 1780 på engelska och 1781 på franska. Det innehåller dels ett utomordentligt värdefullt material af fakta och dels teoretiska förklaringar öfver förbränningens, eldens, ljusets och värmets natur, hvilka senare dock för vår tid endast ega ett historiskt intresse.

För att rätt fatta betydelsen af detta Scheeles arbete och äfven för att finna förklaringen till Scheeles egendomliga åsigter om förbränningen samt värmets och ljusets natur, är det nödvändigt att lemna en kort framställning af de åsigter, som herskade vid tidpunkten för framträdandet af Scheeles arbete.

Oaktadt alla bemödanden under det förflutna århundradet att ställa den kemiska forskningen på en af metafysiken oberoende bas, hade man ej kunnat lösslita sig från den häfdvunna uppfattningen att gemensamma egenskaper hos kropparne betingades af närvaron i dem af gemensamma "principer". Läran om flogiston, det hypotetiska ämne, som man trodde förekomma i alla bränbara ämnen, var den sista lemningen af metafysikens inflytande på kemien. Den härstammade i rätt nedstigande led från den Aristoteliska läran om de fyra elementen, enligt hvilken lära eld inginge i alla bränbara ämnen, luft i de gasformiga, vatten i de flytande och jord i de fasta.

Väl hade Boyle redan 1661 uttalat sig emot antagandet att sådana metafysiska abstraktioner voro verkliga kroppar och fattat betydelsen af grundämnen i vår tids mening; väl kände man i medlet af 17:de århundradet att metaller, som förkalkas (oxideras) i luften, tilltaga i vigt i stället för att förlora något, hvilket borde inträffa, om det brinnande ämnet förlorade något genom förbränningen, det må nu ha varit eld, "svafvel", "fet jord" o.d.--icke desto mindre uppstod 1702 teorien om flogiston, som egentligen är blott en ny upplaga af Aristoteles' lära om elden, och denna teori herskade nära ett århundrade inom kemien.

Scheele trodde fullt och fast på tillvaron af flogiston. Talrika försök, företrädesvis utförda vid hans undersökning öfver brunsten, tycktes gifva vid handen att detta ämne utgjorde en beståndsdel af värmet, ljuset och vätgasen.

Kännedomen om luften var vid den tiden mycket ofullkomlig. Åristoteles' lära om luften såsom ett element medgaf, då enligt denna en och samma grundsubstans eller materie inginge i alla element, möjligheten att antaga förändringen af ett element till ett annat. Så trodde Plinius att moln uppstå, genom förtätning af luft, och att luft uppstår af vatten. Paracelsus förestälde sig att luft bestode af eld och vatten. Sådana åsigter som att vatten kunde förvandlas till luft voro vanliga ännu under senaste hälften af 18:de århundradet. Ehuruväl man i allmänhet ansåg att luften var ett element, trodde man sig dock böra antaga i luften tillvaron af olika ämnen. Så inbillade sig Sylvius (1669) att den underjordiska elden i nordliga trakter i atmosferen utkastade salpetersyreångor, under det att sydliga vindar medförde amoniak. När salpetersyran i luften förenades med amoniaken, uppstod stark köld, liksom när man löser salmiak i vatten. Mayow satte samtidigt salpeterbildningen i samband med en viss beståndsdel i luften "particulæ nitro-aëreæ", som är verksam vid förbränningen, metallernas förkalkning samt andningsprocessen. Han visar att en del af luften är oduglig att underhålla förbränningen, men anser att solljuset förmår återbilda de particulæ nitro-aëreæ, som förbrukats vid förbränningen. Äfven Boyle hade förvissat sig derom, att något borttoges ur luften under förbränningen. Black visade 1757 att kolsyra uppstår i luften genom andningsprocessen, och trodde att denna bestod i luftens förvandling till kolsyra. Den engelska forskningen var, som man af det föregående finner, på rätta vägen till lösningen af problemet om luften och dess förhållande till förbränningen. I andra länder, i synnerhet i Tyskland, rådde deremot de besynnerligaste åsigter om luftens betydelse och natur. Boerhave trodde (1732) att kroppsvärmen kom af blodets rifning mot kärlväggarne och att andningen af luft hade till ändamål att afkyla blodet i lungorna, der det utsattes för den starkaste friktionen.

Först under 1770-talet utbildades riktiga åsigter om luften genom forskningar af engelsmannen Priestley, svensken Scheele och fransmannen Lavoisier.

Redan 1771 hade Priestley funnit att växterna förmådde göra sådan luft, som ej kunde andas, ånyo duglig för respirationsprocessen, eller att luften innehåller en beståndsdel, söm underhåller lifsprocessen, och att växterna kunna af kolsyra bereda denna luftens beståndsdel. Den 1:sta augusti 1774 framstälde han ur qvicksilfveroxid syrgas i rent tillstånd. Syrgasens nödvändighet för förbränningen och andningen visade Priestley väl, men han antog att syrgas var luft befriad från flogiston samt att luften utgjordes af tvänne gaser, flogisticerad och deflogisticerad luft. Den flogisticerade luftens natur af en särskild gas visade skotten Rutherford, 1772, på det sätt att han med kalilut borttog kolsyran ur den luft, hvari djur respirerat. Han fann då, att den återstående luften var oduglig till förbränning och andning. Lavoisier visade före syrets upptäckt, att metallerna vid oxidation upptaga luft och att oxiderna derigenom väga mer än metallerna (1772). Efter upptäckten af syrgasen uppstälde han sin förbränningsteori, genom hvilken den kemiska forskningen inträdde i en ny epok och flogistonteorien störtades (1778 och 1783).

Scheeles undersökningar öfver luft och eld voro redan 1775 afslutade och utan tvifvel utförda utan kännedom om Priestleys kort förut gjorda upptäckter. Äfven om Scheeles upptäckt af syrgasen är något senare än Priestleys, måste man låta Scheele med honom dela äran af denna för vetenskapens utveckling epokgörande upptäckt.

I sitt arbete om luft och eld visar Scheele genom talrika, lika enkla som sinrika experiment, att luften sammansättes af tvänne olika gaser, eldsluft (nu syrgas) och skämd luft (nu qväfgas), af hvilka den förra utgör 1/3 af luften. Senare undersökningar utförda med ojämförligt bättre hjelpmedel ha visat, att syrehalten i luften uppgår till 21 volymprocent.

Syrgasen framstälde Scheele på många sätt, dels genom upphettning af salpeter, dels af brunsten och svafvelsyra, dels af qvicksilfveroxid, dels äfven af salpetersyra. Han fann att ämnen brinna i syrgas med vida större liflighet än i vanlig luft, att syrgasen löses lättare än qväfgas i vatten samt att den är tyngre än qväfgas. Han visar att syrgasen är oumbärlig för förbränningen, för andningen och för fröns groning. För att ådagalägga luftens förändringar genom andningen, respirerade han så länge han kunde den i en oxblåsa inneslutna luften och fann då att en ansenlig mängd kolsyra hade bildats. Äfven satte han flugor i en burk, bvari han lagt en med honing bestruken papperslapp. Efter ett par dagar hade flugorna dött, luftens volym var oförändrad, men en fjärdedel af luften hade förvandlats till kolsyra. Samma försök repeterade han med ärtor, som fingo gro i en instängd volym luft. Äfven här förlorade luften syrgas och vann kolsyregas. Efter 14 dagar hade ärtorna upphört att växa; han aflägsnade nu kolsyran med kalkmjölk, blandade den qvarvarande skämda luften med 1/3 syrgas och fann att ärtor nu kunde gro i denna luft, hvadan således syrgasens nödvändighet för groningsprocessen var bevisad. I ren syrgas kunde å andra sidan ärtorna icke förmås att utvecklas.

Redan under sina föregående försök med brunsten, för hvilka jag i det följande skall redogöra, hade Scheele uti mangansuperoxiden funnit ett ämne, som med begärlighet borttager flogiston ur bränbara ämnen (det är, efter vår tids uttryckssätt, syrsätter dem), samt att mangansuperoxiden, som för sig är olöslig i svafvelsyra, dock genom stark upphettning med nämda syra ger ett salt af "flogisticerad brunsten" (d.ä. manganoxidul). Häraf drog Scheele den slutsatsen, att genom upphettningen af brunsten med svafvelsyra den förra måste hafva upptagit flogiston; men hvarifrån? Intet annat återstod än antagandet att värmet hade lemnat det för brunstenens lösning erforderliga flogiston. På samma sätt, när Scheele destillerade salpeter med svafvelsyra samt fann att retorten vid slutet af destilleringen fyldes, med röda ångor af "flogisticerad salpetersyra" (nu undersalpetersyra) samt att dessa ångor innehöllo syrgas, slöt han att värmet, som genomträngde apparatens väggar, hade lemnat sitt flogiston till salpetersyran. Syrgasen, som erhölls så väl i förra som senare experimentet, ansåg Scheele vara värmets andra beståndsdel. Således var värme en förening af flogiston med eldsluft. Omvändt bestod förbränningen i en förening af luftens eldsluft med flogiston i de ämnen, som förbrännas, hvarigenom värme alstrades. Värmet utstrålar genom väggarne på de kärl, i hvilka förbränningsförsöken utfördes, och deraf förminskningen af luftmängden i kärl, hvari han brände vätgas, fosfor och dylikt.

Men ljuset, som utstrålar vid förbränningsfenomenen, hvad är det? Ljuset, svarar Scheele, är äfven en förening af eldsluft och flogiston, men mer rik på flogiston än värmet. Han sökte bevisa detta genom att låta ljuset inverka på de ädla metallernas kalker (oxider). Dessa oxider blefvo så reducerade, d.v.s. de hade upptagit flogiston ur ljuset. De olika ljusslagen voro enligt Scheele olika föreningar af eldsluft med flogiston, detta på den grund att han funnit det violetta ljuset hafva på klorsilfver en kraftigare sönderdelande verkan än andra ljusslag. Man ser häraf, att Scheele upptäckt det vigtiga faktum, som ligger till grund för fotografien. Den oriktiga tolkning han gaf fenomenet, förminskar icke i någon mån värdet af sjelfva faktum.

Scheeles undersökning öfver ljuset ledde honom att sysselsätta sig med fosforescerande kroppar. Såsom bekant finnas många ämnen, som vid slag, rifning eller upphettning bli sjelflysande. Ett sådant ämne är mineralet flusspat. Efter lindrig upphettning fosforescerar denna stenart, men icke efter glödgning. Detta beror enligt Scheele derpå, att flusspaten innehåller flogiston, som vid upphettningen förenas med värmet till ljus. Om åter stenen glödgats, har allt flogiston borttagits, och ljus kan nu ej uppstå. För förklaringen af lysandet hos bononisk fosfor,[8] antar Scheele att detta ämne har porer, i hvilka ljuspartiklarne intränga, då det utsattes för solljuset.

Att pyrofor[9] tänder sig i luft, visar Scheele bero på närvaro af fukt i luften. I torr luft tändes den icke. Antändningen kommer, som vi nu veta, deraf att svafvelkalium i fuktig luft häftigt syrsätter sig. Scheele förklarar antändningen på det sätt, att alkalit i pyroforen upptager vatten och afger flogiston, som med eldsluften förenas till värme och ljus.

Den märkvärdiga, explosiva guldförening, knallguld, som erhålles då en lösning af guldklorid fälles med amoniak, hvilken redan Basilius Valentinus i 15:de århundradet lärde bereda och nu för tiden användes till förgyllning af porslin, blef sedan föremål för Scheeles undersökningar. Bergman hade visat, att detta preparat utgöres af guldkalk och amoniak. Scheele undersökte den gas, som vid explosionen uppstår. För att göra explosionen mindre våldsam blandade han knallguldet med svafvelsyradt kali. Han fann nu att dervid uppstår skämd luft (qväfgas). Explosionen förklaras sålunda: knallguld består af guldkalk och amoniak, hvilken senare består af flogiston och skämd luft; värmet som träffar knallguldet afger flogiston åt guldkalken, hvaraf uppstår metalliskt guld, under det värmets eldsluft förbränner amoniaken, så att skämd luft uppstår. Häraf var ock visadt, att amoniak utgöres af qväfve och flogiston, eller väte, enär vätgasen enligt Scheele var tämligen rent flogiston.

Att vissa svafvelföreningar vid tillsats af syror utveckla en illaluktande gas samt att denna gas är bränbar och svärtar silfver, var före Scheeles tid bekant. Scheele drager nu denna "stinkande svafvelluft" (svafvelväte) inom området för sina forskningar. Han finner att man lätt kan erhålla den på det än i dag vanliga sättet, att lösa svafveljärn i syror. Genom inverkan af klor och salpetersyra uppstod af gasen svafvel, och när han erhöll samma gas genom att upphetta svafvel i vätgas, var dermed dess sammansättning bevisad.

Vätgas eller, såsom denna gas för hundra år sedan kallades, bränbar luft trodde Scheele utgöras af flogiston och värme; men sedan Lavoisier, Cavendish och Priestley visat att vatten uppkommer, när vätgas brinner, samt att vätgas uppstår, när man leder vattenångor öfver glödande järn, ändrade Scheele sina åsigter om eldsluften, hvilken han nu trodde sammansatt af ett "principium salinum", vatten och flogiston, af hvilka beståndsdelar den förstnämda med flogiston ger värme, och vattnet förorsakar vigttillökningen af den brända kroppen.

Scheeles åsigter om förbränningens förlopp ådrogo sig visserligen samtidens uppmärksamhet, men de spelade ingen rol i vetenskapen; ty kort efter det Scheeles arbete om luft och eld utkommit, utbredde sig Lavoisiers riktiga läror om förbränningen segrande öfver den vetenskapliga verlden. Detta förringar emellertid icke värdet af de faktiska upptäckter, Scheele gjort, och som alltid skola förblifva vetenskapens egendom.

Utom denna ryktbara bok om luft och eld har Scheele offentliggjort ett betydande antal vetenskapliga specialafhandlingar, af hvilka en del måste anses som de vigtigaste i hela den kemiska litteraturen. De flesta af dessa arbeten finnas tryckta i Kongl. Vetenskapsakademiens handlingar och hafva blifvit öfversatta på främmande språk.[10]

Mineralet flusspat, som anträffas i blygrufvor i England och annorstädes samt hos oss vid Gislöf i Skåne samt vid Garpenberg, hade länge varit kändt för sin märkvärdiga egenskap att efter upphettning lysa i mörkret. Det var naturligt att Scheele under sina forskningar öfver ljusets natur skulle sysselsätta sig med denna naturprodukt. Han upptäckte så (1771) att flusspaten med svafvelsyra ger en egendomlig, från alla andra skild syra, som hade den besynnerliga egenskapen att fräta glas. Genom denna märkvärdiga syras förening med kalk lyckades Scheele framställa samma ämne som bildar den naturliga flusspaten. Såsom bekant är denna syra väteföreningen af ett grundämne, fluor, som man ännu icke kunnat framställa. Af alla förhållanden att döma står det närmast syret och kloren samt förekommer i naturen tämligen allmänt utbredt. Fluorvätesyran har ännu ej fått någon större teknisk användning, men begagnas på laboratorier som ett oumbärligt hjelpmedel vid analys af många mineral.

Mineralet brunsten var af de gamle kändt och användt vid rening af glas. De förvexlade det med magnetjärnet, hvaraf uppkom benämningen magnesia, manganensis, magnesia vitrariorum. Kännedomen om detta minerals natur var dock på Scheeles tid mycket ofullkomlig. Några trodde att brunstenen var ett slags järnmalm, Cronstedt förde den till jordarterna, men Bergman trodde att den hade "metalliskt lynne". Under Scheeles vistelse i Upsala uppmanade Bergman honom att undersöka brunstenens natur, och denna undersökning, måhända Scheeles vigtigaste, blef efter trenne års arbeten färdig 1774. Han lyckades derigenom ej blott bevisa att brunstenen innehöll ett nytt grundämne, mangan, utan upptäckte derjämte såsom förorening i brunstenen en ny jordart, baryt, samt, hvad som var ännu vigtigare, att brunstenen med saltsyra ger klor. Detta grundämne, hvars betydenhet blott står syrets efter, blef sålunda upptäckt.

Genom att behandla brunsten med olika syror och reaktionsmedel visade Scheele, att detta ämne har en stark attraktion till "det bränbara" (flogiston) eller är, efter vårt uttryckssätt, ett kraftigt oxidationsmedel, att det icke löses af någon syra med mindre ett ämne rikt på flogiston finnes närvarande, men att det då (efter reduktion) ger med syror färglösa lösningar, ur hvilka man kan fälla en från alla bekanta oxider skild jordart eller metallkalk. Scheele försökte visserligen att genom glödgning af denna kalk (manganoxidul) med kol reducera en metall, men det lyckades honom icke, emedan han ej hade till sitt förfogande ugnar, hvilka lemnade deltill erforderlig "helvetis-eld", som han sjelf säger. Hans vän Gahn, hvilken Scheele meddelade alla sina rön om brunstenen, lyckades deremot ur mangankalken med kol reducera en järnet liknande metall, som först kallades "brunstensmetall" och "brunstenskonung", sedermera magnesium och slutligen mangan. Såsom bekant spelar denna metall en vigtig rol vid nutidens förädling af järn.

Att brunsten, då den smältes med salpeter, ger en massa, som med grön färg löses i vatten, kände redan Glauber (1659). Man visste ock att den gröna lösningen småningen förändrar färg och blir violett. Scheele trodde att lösningen egentligen var blå, men genom fint fördelad järnoxid synes grön. Att färgen lätt försvinner samt att brunsten då utfälles, visade Scheele. Sedan den tiden kallades den gröna smältan af brunsten och salpeter mineral-kameleon. Såsom vi nu veta härleder sig den gröna färgen af mangansyra, och den gaf Scheele en fingervisning att söka mangan i växtaska, der den ock anträffades. Mangans förekomst i järnmalmer och i metalliskt järn upptäcktes sedermera af Bergman.

Då Scheele uppvärmde brunsten med saltsyra, fann han att en gulaktig, på andningsorganen häftigt inverkande gas uppstod. "Gasen hade", säger han, "en ganska känbar, stickande lukt, som var högst besvärlig för lungorna." Han samlade den i en oxblåsa, men oxblåsan frättes liksom af salpetersyra. Ett annat sätt att uppsamla gasen måste derför användas. Så fästade han tomma flaskor vid retorthalsen och tätade mellanrummet med pappersstrimmor, som efter försöket befunnos starkt angripna. Hans försök med denna gas, nu bekant under namnet klor, visade att insekter ögonblickligen dödades deraf, att eld släcktes deri, att den häftigt angrep metaller, till och med guld. Korkarne, med hvilka flaskorna, i hvilka gasen förvarades, slötos, syntes anfrätta liksom af skedvatten, hvilket visade gasens häftiga inverkan på organiska ämnen. Då Scheele med lackmus ville pröfva om kloren hade sur eller alkalisk reaktion, befans färgen utblekas. Likaledes blektes blommor och växtfärger. Han fann att dervid uppstår saltsyra. Kloren ansåg Scheele hafva uppkommit af saltsyran, derigenom att brunstenen röfvat flogiston ur den samma, och blekningen måste följaktligen bero på, att kloren upptager flogiston ur färgämnena och så ånyo ger saltsyra. Om vi i stället för flogiston säga väte, så är denna förklaring alldeles riktig. Kloren var enligt den tidens uppfattningssätt deflogisticerad saltsyra.

Det finnes knapt något element, som i kemistens hand varit en så mäktig häfstång för nya sanningars upptäckande som kloren. Men kloren har äfven stort praktiskt, man kan väl säga nationalekonomiskt värde. Klorens af Scheele upptäckta egenskap att bleka organiska färgämnen har gjort den äldre ängsblekningsprocessen, som kräfver både stor areal, lång tid och följaktligen stora hvilande kapital, öfverflödig. Visserligen verkar den rena kloren allt för häftigt på väfnadernas trådar; men om man låter alkalier eller släckt kalk uppsupa klorgas, erhåller man preparat (under-klorsyrliga salter), som, rätt använda, hastigt bleka utan att skada väfnaden. Det var fransmannen Berthollet som, genom att i tekniken införa dessa blekningsmedel, gjorde den textila industrien en ovärderlig tjenst.