УСЛОВИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ХИМИИ НА РУБЕЖЕ XVIII–XIX ВВ

«Химическая революция» оказалась кульминационным пунктом в развитии химии XVIII в. Она явилась прямым следствием целого комплекса исторических событий и процессов и была подготовлена всем ходом развития химии, в особенности начиная со времени установления теории флогистона. Следовательно, явно неправильно утверждение, что революция в области пневматической химии произошла неожиданно, только лишь в результате желания и усилий Лавуазье и нескольких его ближайших соратников.

Многие историки химии отводят Лавуазье исключительную роль в развитии химии, повторяя без всякой критики версию, высказывавшуюся буржуазно-националистическими почитателями Лавуазье XIX в. Так, А. В. Гофманн писал, что «от одного этого ума изошло больше света, чем могло распространить целое поколение ученых» (1). Такого рода высказывания, в изобилии встречающиеся в историко-научной литературе XIX в., объясняются отчасти и тем, что в начале XIX в. казалось, что химическая революция решила все основные проблемы, волновавшие химиков XVIII в. Многие полагали, что кислородная теория и вытекающие из нее следствия наконец-то придадут химии ту логичность и строгость в объяснениях явлений и химических процессов, которых недоставало в эпоху господства теории флогистона. Вскоре, однако, обнаружилось, что дело обстоит далеко не так.

Конечно, химическая революция и ее детище — кислородная теория — в большой степени содействовали дальнейшему быстрому расширению фактического материала химии. Уже само утверждение кислородной теории (точно так же как и прежде утверждение теории флогистона) потребовало полного пересмотра наличного фактического материала химии под углом зрения новой теории. Такой пересмотр был начат еще Лавуазье, проделавшим, как мы видели, огромную работу по заранее намеченной программе с целью систематического повторения «с новыми предосторожностями» опытов своих предшественников. Соратники и последователи Лавуазье продолжили эту работу. Вместе с тем кислородная теория, прояснившая и упростившая основные представления о составе сложных тел и о химических явлениях, оплодотворила процесс дальнейшего развития экспериментальных исследований, выдвинув новые проблемы, непосредственно вытекавшие из основной теории.

Это воздействие кислородной теории на развитие химии исторически особенно важно. Основным фактором прогресса химии на рубеже XVIII–XIX вв. оставалось накопление экспериментальных данных, тесно связанное с разработкой новых путей и методов исследования веществ и химических явлений. Заметим, что этот процесс во все возрастающем темпе продолжался в течение всего XIX в. и в последующее время; он определяет развитие химических наук и в наши дни.

Этот процесс накопления экспериментальных данных, определяющий прогресс химии, проходил и в настоящее время проходит отнюдь не стихийно. Направление экспериментальной деятельности ученых, тематика их исследований, характер добывавшихся ими опытных данных, как мы уже видели, изменялись от эпохи к эпохе, отражая специфические потребности производства и общества, новые задачи науки, которые возникали в процессе общественно-экономического развития в тот или иной период.

Химию, как и другие естественные науки, нельзя представлять себе в историческом развитии как лишь своего рода «копилку фактов», заполнявшуюся во времени различными случайными открытиями и результатами исследований, полученными учеными по личной инициативе. Наоборот, история химии отчетливо показывает, что каждой исторической эпохе свойственны определенные и характерные им главные направления исследований и вполне определенный характер (содержание) новых экспериментальных открытий, а также теоретических обобщений. Передовые ученые той или иной эпохи, особенно отчетливо ощущающие потребности производства и науки в эти эпохи, являются добросовестными исполнителями «социальных заказов» на научные исследования.

Это следует учитывать, в частности, при обзоре и исторической оценке явлений и событий в развитии химии в рассматриваемый отрезок времени, т. е. на рубеже XVIII–XIX вв.

В политической жизни Европы это было крайне неспокойное время. Ареной главных политических событий продолжала оставаться Франция, в которой происходившие революционные преобразования сменились контрреволюционной диктатурой Наполеона. Войны, которые вела Франция в период существования республики, как известно, охватили фактически всю Европу. С наступлением реакции эти войны превратились в завоевательные. В странах, подпавших под власть Директории, а в дальнейшем императорской Франции во главе с Бонапартом, были проведены некоторые экономические преобразования по образцу самой Франции. Эти преобразования, однако, в основном оказались непрочными и недолговечными и были ликвидированы после падения Наполеона.

Тем не менее некоторые перемены в укладе экономической и общественной жизни, явившиеся следствием французской буржуазной революции, нашли отражение в ряде европейских стран и оказали влияние, в частности, на научные исследования в области химии. Только в Англии проявилось стремление во что бы то ни стало сохранить существующие порядки и избежать социально-экономических преобразований и изменений в общественной жизни.

В первые годы революции Франция вела оборонительные войны, которые потребовали огромного напряжения сил всей страны. Основную тяжесть войны нес простой народ, который должен был обеспечить формирование, вооружение и экипировку многочисленных армий для осуществления походов в различные страны. Несмотря на тяжелые экономические условия в стране, революционные войны не только не повлияли на сокращение научных исследований, но в высшей степени стимулировали их. Многие виднейшие ученые Франции работали в этот период особенно интенсивно, решая задачи, связанные как с нуждами обороны, так и с развитием экономики страны.

Наполеон Бонапарт, руководя военными операциями революционных войск, а в дальнейшем сделавшись консулом и затем императором, прекрасно сознавал значение научных исследований для экономического прогресса. Он не был просто меценатом, как многие его предшественники и современники, для которых наука и ученые представляли своего рода атрибут или деталь блестящего придворного ансамбля. Наполеон весьма активно содействовал развитию научных исследований в стране и поощрял виднейших ученых и изобретателей.

Вскоре после того как декретом Конвента (от 25 октября 1795 г.) был учрежден Национальный институт, заменивший прежние академии, генерал Бонапарт был избран действительным членом 1-го Отделения института, которое соответствовало бывшей Академии наук. Избрание состоялось 25 декабря 1797 г. Бонапарт регулярно посещал научные заседания, выступал в прениях и даже делал доклады. Будучи назначен в начале 1798 г. командующим армией, отправляемой в Египетский поход, он взял с собой большую группу ученых, среди которых кроме трех археологов были многочисленные представители математических, естественных и инженерных наук. Они подробно обследовали экономические и природные ресурсы Египта, изучили источники и условия добычи природной соды, селитры и т. д. Вскоре после занятия Каира в нем был организован Египетский институт (20 августа 1798 г.). Среди членов этого института были Монж, Бертолле, Фурье и другие известные ученые. Бонапарт постоянно пользовался их консультациями. Некоторых ученых он впоследствии наградил крупными пенсиями, титулами и орденами.

Большинство ученых Франции на рубеже XVIII–XIX вв. занимались прикладными научными проблемами. К этому периоду, в частности, относятся исследования, связанные с усовершенствованием металлургических и металлообрабатывающих производств, работы по получению различных солей и химикалий (в особенности селитры, поташа, нашатыря, соды), исследования, связанные с улучшением технологии отбелки тканей и их крашения, и др. Один из активных участников этих исследований Ж. А. Шапталь писал впоследствии об этой исследовательской деятельности французских ученых: «Успехи, достигнутые химией в течение 30 лет революции и Наполеоновской эпохи, покажутся потомству тем более удивительными, что важнейшие открытия были сделаны среди политической бури. Когда-нибудь будут спрашивать, каким образом народ, воевавший со всей Европой, мог поднять свою промышленность на ту высоту, какой она достигла» (2).

К этому же времени относится, в частности, решение весьма важных для дальнейшего развития химии и химической промышленности вопросов, таких, например, как получение в промышленном масштабе искусственной соды (способ Леблана), введение некоторых новых металлических сплавов и разработка методов выделения чистых металлов из сплавов и т. д.

Промышленная революция, получившая к концу XVIII в. довольно быстрое развитие в Англии, а в дальнейшем распространившаяся и в другие страны Европы, на первых порах не оказала влияния на развитие химической промышленности Франции, а также и других стран. Кустарные и полукустарные химические производства в то время не имели никаких машин, да и не нуждались в них. Расширение производства тех или иных химических материалов могло быть сравнительно легко реализовано просто путем укрупнения реакторов (котлов) и другой аппаратуры. Однако вскоре промышленная революция отразилась на развитии химии главным образом постановкой новых задач для исследований. Так, рост текстильной промышленности (первое важнейшее следствие промышленной революции) выдвинул перед химиками целый комплекс задач уже в конце XVIII и начале XIX в. Химики, в частности, немало работали над улучшением и ускорением отбелки тканей. К. Л. Бертолле принадлежит одно из важных открытий в этой области — способ беления тканей хлором. Кстати говоря, это открытие явилось началом весьма плодотворной связи химии с текстильной промышленностью. Без преувеличения можно сказать, что успехи органической химии в XIX в. в значительной степени обусловлены именно тем, что химики стремились удовлетворить насущнейшие нужды текстильной промышленности, в особенности в отношении расширения ассортимента красителей и подбора различных вспомогательных материалов для обработки и отделки тканей.

Таким образом, рассматривая и анализируя события в области развития химии в конце восемнадцатого и в начале девятнадцатого столетий, следует иметь в виду, что наряду с главным процессом — накоплением нового экспериментального материала (изучение состава и свойств солей, кислот, минералов и других веществ) — развивались исследования, связанные с решением злободневных проблем прикладной химии и химической технологии производства практически ценных химикатов и материалов. Естественно, что оба эти направления были тесно связаны друг с другом как по тематике, так и по методам исследования. Большинство ученых этого периода одновременно занимались и химико-аналитическими, и химико-техническими проблемами.

Тематика исследований, выполнявшихся в главном русле развития химии, в конце XVIII в. значительно расширилась по сравнению с семидесятыми и восьмидесятыми годами. Внимание химиков по-прежнему особенно привлекали проблемы состава руд и минералов, изучение минеральных вод и т. д., но наряду с этим получили развитие и некоторые теоретические исследования, в частности исследования химического сродства, учение о растворах, проблема постоянства состава химических соединений и др. К этому же времени относится возникновение ряда важнейших методов исследования, в частности возникновение электрохимических методов, объемного анализа и т. д. Что же касается тематики в области прикладной химии, то к концу XVIII в. наметилось еще большее усиление внимания ученых к нуждам производства, а также потребностям обороны. В связи с этим Дж. Верная справедливо указывает, что «на заре же XIX века она (наука. — Ф.) должна была, не теряя своего академического характера, стать одним из главных элементов производительных сил человечества» (3).

Отметим еще одно обстоятельство, связанное с распространением в Европе новой химии, основанной Лавуазье. Кислородная теория и вытекающие из нее новые идеи в области химии зародились во Франции и стали известны в других странах Европы одновременно с социальными, политическими идеями и «новшествами» Французской буржуазной революции. Возможно, что отчасти поэтому они были восприняты в кругах прогрессивных ученых сочувственно и даже с энтузиазмом. Благодаря совпадению во времени Французской буржуазной революции и химической революции Франция оказалась не только центром новых общественных и политических идей и экономических преобразований, но и общепризнанным центром химической мысли, своего рода законодателем «модных» теорий и взглядов. Ученые стран Европы в это время с нетерпением ждали из Франции новых сообщений об успехах химиков.

Некоторые французские ученые — буржуазные националисты — всеми силами поддерживали естественный интерес к французской химии среди европейских ученых. Они проявляли в этот период особенно высокую научную активность, выпускали много книг, заботились о научном уровне публикуемых в журналах статей и, кроме того, прямо пропагандировали успехи «французской» химии.

Даже в более поздние времена, когда химия ушла далеко вперед и фактически отказалась от идей «химической революции», а центры научной мысли переместились из Франции в другие страны (Германию, Швецию, Англию), некоторые французские ученые еще пытались привлечь внимание европейских химиков к учению Лавуазье. В качестве примера укажем на высказывание видного химика Ж. Б. Дюма (1837 г.): «Часто нам говорят: теория Лавуазье видоизменилась, она уже даже отвергнута. Это ошибка, господа, это ошибка! Нет, это совершенно неверно! Лавуазье невредим, недосягаем, его стальные доспехи совершенно целы!» (4).

В такой обстановке развернулась деятельность химиков конца XVIII и начала XIX в. в различных странах Европы. Благодаря расширению экспериментальных исследований, в первую очередь химико-аналитического характера, в этот период был добыт новый и значительный фактический материал. В результате этого уже к началу XIX в. были окончательно ликвидированы остатки флогистических воззрений и вместе с ними остатки традиционных представлений и верований, сохранившихся от иатрохимического и алхимического периодов.

 

СОРАТНИКИ И ПОСЛЕДОВАТЕЛИ ЛАВУАЗЬЕ ВО ФРАНЦИИ

При обзоре событий эпохи «Химической революции» неоднократно упоминались имена ряда ученых — современников и соратников Лавуазье, принимавших участие в борьбе за победу кислородной теории или же выступавших против некоторых ее положений. Среди этих ученых были весьма видные химики, деятельность которых оставила заметный след в истории химии. Это в большинстве химики переходного периода. Начало их деятельности относится к флогистическому периоду, когда они приобрели известность своими экспериментальными исследованиями. В восьмидесятых годах они перешли на сторону Лавуазье и его кислородной теории и успешно продолжали свою деятельность в новых условиях.

Одним из видных соратников Лавуазье, инициаторов и участников создания новой химической номенклатуры и классификации веществ, был Луи Бернар Гитон де Морво (1737–1816) (5). Он родился в Дижоне и получил юридическое образование. Будучи адвокатом в Дижонском парламенте, он серьезно занимался литературой и поэзией и приобрел этими занятиями известность. В 1764 г. он был избран членом Дижонской академии наук, искусств и изящной литературы.

Случайное обстоятельство привело Морво на путь занятий химией и естественными науками. Присутствуя на заседаниях Дижонской академии, он однажды позволил себе высказать критическое замечание по поводу одного выступления видного члена этой академии химика-флогистика, доктора Ж. П. Шарденона, ярого поклонника концепции «отрицательного веса» флогистона. В ответ на критику Морво, Шарденон заметил, что эта критика свидетельствует о полном незнакомстве автора с химией. Задетый этим замечанием, Морво тотчас же принялся за серьезное изучение химии (по учебникам Макёра и Бомэ). Вскоре он достиг определенных успехов и принялся даже за самостоятельные экспериментальные исследования. В 1776 г. он уже читал в Дижоне курс химии, а в следующем году даже издал учебник.

Будучи увлечен практическими приложениями химии, Морво в l778 г. основал завод по производству селитры. На этом же заводе через несколько лет он впервые во Франции организовал производство соды (6). Одновременно Морво занимался и литературной деятельностью в области химии и, в частности, принял участие в создании «Методической энциклопедии», написав для этого издания ряд статей по химии. В 1786 г. Морво был избран непременным секретарем Дижонской академии и с этого времени завязал тесные сношения с парижскими учеными и, прежде всего, с Лавуазье. В 1791 г. он был избран в Национальное собрание, а затем — в Конвент. В Дижоне он был одним из основателей Якобинского клуба. В 1793 г. как член Конвента голосовал за казнь короля, а в следующем году принял участие в военном походе в Бельгию и здесь оказал важную услугу французским войскам, руководя устройством и запуском аэростата, при помощи которого командование войск получило исчерпывающие сведения о расположении и движении противника.

Возвратившись в том же году в Париж, Морво получил место профессора химии в Политехнической школе. В 1779 г. он был назначен генеральным администратором монетного двора, а в 1800 г. — директором Политехнической школы. От Наполеона в 1811 г. Морво получил титул барона. При реставрации Бурбонов он был отстранен от всех должностей как голосовавший за казнь Людовика XVI. Последние годы жизни Морво провел в уединении.

Деятельность Гитона де Морво как химика была весьма разнообразной. Он много экспериментировал, занимаясь главным образом химико-аналитическими и химико-практическими вопросами, в частности, он изучал кристаллизацию металлов из расплавов, растворимость кварца, плавкость различных земель, способы окрашивания стекол, определял точку кипения крепкой серной кислоты, исследовал металлический висмут и его соли, изучал растворимость солей в винном спирте, растворимость олова в азотной кислоте, занимался изучением свойств платины и другими вопросами. Эти исследования не привели, однако, Морво к сколько-нибудь крупным открытиям (7). До 1786 г. Морво придерживался флогистических воззрений. Его высказывание с «доказательством» отрицательности веса флогистона было приведено выше. Он выступал против Лавуазье и высказывавшихся им положений кислородной теории и казался последнему опасным противником. Лавуазье потратил немало времени на переговоры с Морво, имевшие целью «обратить» его, сделав сторонником кислородной теории. С другой стороны, сам Морво был заинтересован в соглашении с Лавуазье, особенно после 1782 г., когда он начал работу по реформе химической номенклатуры.

Как уже говорилось, в 1782 г. Морво предложил систему новых, названий веществ (8), вместо случайных названий, оставшихся в наследство от алхимиков и иатрохимиков. Эта система названий, однако, не могла удовлетворить Лавуазье, как не соответствующая основным положениям кислородной теории. Тем не менее принцип образования названий, предложенный Морво, послужил исходным пунктом при разработке химической номенклатуры 1787 г. Эта номенклатура, как мы видели, тесно связана с классификацией веществ, фигурирующей в учебнике Лавуазье. В разработке этой классификации приняли участие соратники Лавуазье, в том числе и Морво. Однако Морво, по-видимому, принадлежит главная заслуга в создании системы номенклатуры. Об этом свидетельствует и то, что среди авторов опубликованной новой номенклатуры имя Морво стоит на первом месте (9).

Приступая к разработке новой номенклатуры, Гитон де Морво не имел в виду создания международного химического языка, поэтому предлагал лишь национальные названия на французском языке. Это привело впоследствии к необходимости переводов названий на другие языки (в частности, на русский), что далеко не всегда делалось достаточно удачно. С другой стороны, он подходил к проблеме названий веществ с флогистических позиций.

Тем не менее в предварительно разработанных правилах и принципах построения новых названий он поставил ряд важных задач, которые в той или иной степени учитывались при всех дальнейших номенклатурных реформах. Так, он считал, что каждое вещество должно получить определенное наименование, выраженное одним словом, а не фразой, как это было во флогистической номенклатуре (например, существовали названия такого рода: «щелочной раствор, насыщенный красящей материей берлинской лазури»). Кроме того, он считал, что названия должны отражать природу и свойства веществ (что привело в дальнейшем к появлению неудачных и случайных названий, таких, как, например, «кислород», «водород», «азот»). При этом он, однако, считал, что лучше выбирать названия, ничего не выражающие, чем отражающие ложные идеи. Наконец, он считал, что названия должны быть образованы от корней, которые наилучшим образом подходили бы для отражения мысли, вложенной в название так, чтобы каждое название соответствовало определенному ощущению, а определенное ощущение — названию. Особое значение он придавал правилу соответствия названия «духу языка». К сожалению, в некоторых проектах реформ химической номенклатуры в XIX и даже в XX в. это последнее правило привело к гипертрофированию стремлений авторов проектов «духа языка» (10).

Исследовательская литературная деятельность Морво в области химии с течением времени сократилась, особенно после назначения его на пост директора Политехнической школы. Однако он продолжал работать и в начале XIX в. В 1801 г. он выпустил руководство по дезинфекции воздуха, в котором подвел итог своим прежним исследованиям по применению в качестве дезинфицирующего средства газообразного хлора.

Видным соратником Лавуазье в его борьбе за утверждение антифлогистической кислородной теории был Антуан Франсуа де Фуркруа (1755–1809) (11).

В юности Фуркруа учился письмоводству и был переписчиком. После случайной встречи с Ф. Вик д'Авиром — непременным секретарем Королевского медицинского общества Фуркруа получил возможность изучать медицину. В 1780 г. он уже получил степень доктора медицины и был избран членом Медицинского общества. В студенческие годы он проявил также большой интерес к химии, которую изучал под руководством профессора Ж. Б. Бюкe (1746–1780), одновременно слушая лекции Руэля. Бюке был передовым химиком того времени и получил известность своими опытами по действию газов на животных. По свидетельству Фуркруа, он был одним из первых химиков, выступивших против теории флогистона (1779 г.).

По предложению Бюке Фуркруа с 1778 г. начал читать курс химии и естественной истории на Медицинском факультете Парижского университета. С этого времени и началась многолетняя и напряженная деятельность Фуркруа как лектора и профессора в различных учебных заведениях Парижа. В 1784 г. он стал профессором Ботанического сада. Одновременно с этим Фуркруа выступал как автор учебников и монографий по химии. В особенности широкое распространение получило его сочинение «Элементы естественной истории и химии» в четырех томах (1786 г.), представляющее собой переработку его же книги «Элементарные лекции по естественной истории и химии» в двух томах (1782 г.). Это сочинение многократно переиздавалось на различных языках. В 1785 г. Фуркруа стал членом Парижской академии наук. С началом революции Фуркруа включился в активную политическую деятельность. С 1792 г. он стал членом Якобинского клуба, затем был избран в состав Конвента. В эти же годы он принимал участие в различных правительственных и ученых комитетах и Медицинском обществе, где занимал руководящее положение. Особенно следует отметить деятельность Фуркруа как члена Комиссии по народному образованию.

Фуркруа получил особенно широкую известность как талантливый преподаватель химии. Вскоре после учреждения Центральной школы общественных работ (переименованной затем в Политехническую школу) Фуркруа получил в ней профессуру по химии. Его курс был вводным и посвящался теоретическим основам химии. Другие разделы химии читали Бертолле, Шапталь и Морво. Ассистентом Фуркруа в Политехнической школе был Вокелен, ставший вскоре широко известным химиком.

Кроме этого, Фуркруа читал курс химии в Нормальной школе, Медицинской школе и других учебных заведениях. С начала XIX в. он вновь занялся проблемой реорганизации народного образования и составил проект новых реформ. С 1802 по 1804 гг. Фуркруа — генеральный директор народного образования.

В дальнейшем он принял участие в восстановлении обновленного Парижского университета и в организации сети начальных и средних школ Франции.

В последние годы жизни Фуркруа продолжал напряженную работу и как профессор химии, и как политический и общественный деятель. В апреле 1809 г. он получил от Наполеона титул графа империи. В это время он занимался реорганизацией горного дела во Франции. Умер Фуркруа в конце 1809 г. (12)

Фуркруа был одним из ближайших соратников Лавуазье. Однако он не сразу признал антифлогистическую химию. Во втором издании своих «Элементов естественной истории и химии» в 1786 г. (13) Фуркруа выступает еще как сторонник теории флогистона. Правда, он излагает в книге основы обеих теорий — флогистической и кислородной, но при объяснении, например, явлений горения и кальцинации металлов он, следуя Макёру, говорит, что одновременно с присоединением к горящему телу «жизненного воздуха» (кислорода) из этого тела удаляется содержащийся в нем флогистон.

Полное «обращение» Фуркруа произошло в начале лета 1786 г. С этого времени он активно сотрудничал с Лавуазье. В ряде изданных после 1786 г. книг он широко пропагандировал кислородную теорию, содействуя ее быстрому распространению и признанию. В 1787 г. он вместе с Лавуазье, Морво и Бертолле участвовал в разработке новой химической номенклатуры. Несколько позднее вместе с Лавуазье и его сторонниками он принял участие в издании перевода книги Кирвана, защищавшего теорию флогистона, и написал свои замечания к этой книге, посвященные объяснению кальцинации металлов и взаимодействию металлов с кислотами. В дальнейшем Фуркруа принял участие в издании «Методической энциклопедии по химии, фармации и металлургии» (1786–1789). Он написал ряд статей для этого издания, впоследствии объединенных и вышедших отдельным изданием в 1792 г. под заглавием «Химическая философия». Эта книга была переведена на многие европейские языки (14).

Как и большинство химиков Франции эпохи буржуазной революции, Фуркруа принял участие в исследованиях и практической деятельности, связанной с обороной республики. Ему, в частности, принадлежат особые заслуги в усовершенствовании и расширении производства селитры. Однако в основном в годы революции Фуркруа занимался преподавательской, литературной и научно-общественной деятельностью. Сочинения Фуркруа оказали большое влияние на химиков многих стран Европы и содействовали быстрому признанию кислородной теории (15).

Виднейшим химиком среди соратников Лавуазье, без сомнения, следует считать Клода Луи Бертолле (1748–1822). Он принял непосредственное участие в совместной с Лавуазье деятельности по ниспровержению теории флогистона и по основанию новой антифлогистической химии (16).

Получив среднее образование на родине, Бертолле изучал медицину в Турине и в 1770 г. получил здесь степень доктора медицины. Два года спустя он приобрел уже некоторую известность в Париже как практикующий врач. По рекомендации друзей ему удалось получить место лейб-медика при дворе герцога Орлеанского. Имея достаточный досуг, Бертолле с большим рвением принялся за изучение естественных наук, особенно химии. Он заинтересовался тем же вопросом, который в то время интересовал и Лавуазье, а именно: ролью атмосферного воздуха в процессах горения. Исследования Бертолле по химии вскоре принесли ему известность, и в 1780 г. он стал членом Парижской академии наук. В 1784 г. Бертолле получил должность правительственного инспектора государственных красильных фабрик, заместив только что умершего Макёра. Бертолле очень серьезно принялся за работу по этой должности. Он не только тщательно изучил все стороны технологии крашения тканей и производства гобеленов, но и ввел много разнообразных усовершенствований, которые в дальнейшем описал в специальном сочинении (17). Наибольшую известность среди исследований и изобретений Бертолле приобрело предложение применять хлор для отбелки тканей.

Занимаясь разнообразными теоретическими и практическими вопросами в области отбеливания и окраски тканей, Бертолле находил время и для других научных занятий. Особенно энергично он работал в годы революции. Он много сделал для смягчения острого недостатка некоторых важных продуктов и химикатов во Франции, вызванного блокадой. Под его руководством было резко улучшено селитряное дело, производство стали и другие отрасли индустрии. В 1792 г. он был назначен главным смотрителем монетного дела, а в 1794 г. стал членом комиссии для разработки планов по подъему сельского хозяйства, промышленности и улучшения благосостояния населения. В эти же годы он начал профессорскую деятельность в только что основанных Нормальной и Политехнической школах в Париже.

В 1796 г., после завоевания Наполеоном Италии, Бертолле был послан Директорией вместе с Монжем в эту страну с поручением отобрать для музеев и хранилищ Парижа выдающиеся произведения науки и искусства. Во время этой поездки Бертолле познакомился с Наполеоном, стал часто с ним встречаться и даже преподавал ему основы химии. Вскоре вместе с Наполеоном Бертолле отправился в Египетский поход. Интересно отметить, что, будучи в Египте, Бертолле начал свои известные исследования, посвященные проблемам сродства и равновесия.

Несмотря на то, что Наполеон относился к нему весьма благожелательно и постоянно отмечал его высокими наградами, Бертолле держался достаточно независимо и избежал положения придворного ученого после коронации Наполеона. В 1807 г. Бертолле вообще оставил официальную службу и поселился в парижском предместье Аркёй (Arcueil). Здесь он основал своеобразное научное общество, в состав которого входило небольшое число наиболее выдающихся ученых Франции. Общество это регулярно собиралось под председательством Бертолле или Лапласа и обсуждало различные научные проблемы. Оно издало «Мемуары Аркейского общества»(18), получившие широкую известность в ученом мире. Это общество просуществовало 10 лет (1807–1817).

В отличие от своих коллег — современников и деятелей эпохи Французской революции — Бертолле продолжал политическую деятельность и после падения Наполеона и реставрации Бурбонов. Он был сенатором и получил от Людовика XVIII титул пэра Франции. В последние годы жизни Бертолле полностью отошел от научной работы из-за тяжелой болезни.

Научная деятельность Бертолле была весьма разносторонней и оставила заметный след в развитии химии. Во многих отношениях она была типичной для ученого-химика «аналитического периода». Исследования, проведенные Бертолле до 1785 года, когда он стоял еще на почве теории флогистона, касались главным образом химико-практических проблем. Так, он изучал взаимодействие масел с землями, летучих щелочей с металлическими основаниями. Он исследовал также вопрос о фосфорной кислоте как составной части организмов. Далее он изучал соединения щелочей с фиксируемым воздухом. В 1781 г. он опубликовал сообщение о разложении селитры при горении, а затем исследовал вопрос о различии уксусной кислоты, полученной в результате уксусного брожения вина и разложения яри-медянки (уксуснокислой меди).

С течением времени, особенно после 1785 г., когда Бертолле перешел на позиции кислородной теории, его работы стали более значительными. Так, в 1785 г. он опубликовал примечательную работу о составе аммиака. Еще в семидесятых годах Пристлей вскоре после открытия аммиака заметил, что если пропускать через этот газ электрические искры, то наблюдается значительное увеличение его объема. Бертолле предпринял подробное исследование этого явления и пришел к выводу, что под воздействием электрических разрядов аммиак разлагается на азот и водород. При этом Бертолле довольно точно установил количественное соотношение азота и водорода в аммиаке. Результаты его исследований в дальнейшем были использованы Гей-Люссаком, а окончательно вопрос о составе аммиака был решен в 1808 г. сыном Бертолле — Амедеем Бертолле.

Бертолле исследовал также синильную кислоту и обнаружил, что в ее состав входит углерод, азот и водород. Кислорода в этой кислоте он не нашел. Пытаясь объяснить причины кислотности синильной кислоты, Бертолле подробно изучил взаимодействие этой кислоты с различными веществами. Между прочим он обратил внимание на то, что при действии на синильную кислоту хлора образуется новое газообразное вещество. Исходя из точки зрения (выработанной им совместно с Лавуазье), что хлор представляет собой «окисленную соляную кислоту» (т. е. «окисел» муриевой кислоты), Бертолле пришел к выводу, что при действий на синильную кислоту хлор отдает последней свой кислород, в результате чего образуется «окисленная синильная кислота». Таким образом, Бертолле рассматривал свойства синильной кислоты с тех же самых позиций, что и соляной («муриевой») кислоты. Образование при описанной реакции хлористого циана было установлено значительно позднее.

В 1789 г. Бертолле исследовал сероводород. Установив его кислые свойства, он, однако, не смог обнаружить в нем кислорода, что требовалось в связи с кислородной теорией кислот Лавуазье. На основании изучения состава и свойств обеих кислот — синильной и сероводородной — Бертолле пришел к выводу, в некоторой степени отличающемуся от точки зрения Лавуазье, принимавшего, как уже говорилось выше, что все без исключения кислоты содержат кислород. Бертолле вынужден был признать существование бескислородных кислот, хотя и не возражал против общей теории кислот Лавуазье. Во всяком случае при появлении в дальнейшем водородной теории кислот он остался совершенно равнодушным к этой теории.

Взгляды Бертолле на природу бескислородных кислот можно также характеризовать его объяснениями природы хлора и некоторых его соединений. Как уже говорилось, еще в 1774 г. Шееле впервые получил хлор, нагревая смесь соляной кислоты с двуокисью марганца. При этом последняя превращалась в обычную «известь» — закись марганца, в то время как соляная кислота, «потеряв свой флогистон», превращалась в «дефлогистированную соляную кислоту» (т. е. хлор). Повторив эту реакцию, Бертолле объяснил ее с позиций кислородной теории. Согласно этому объяснению, двуокись марганца при нагревании с соляной кислотой теряет свой «жизненный воздух» (т. е. кислород), который, однако, не выделяется в свободном состоянии, а переходит к соляной кислоте, изменяя ее в «окисленную соляную кислоту» (т. е. хлор). Кстати сказать, и в наше время, объясняя эту реакцию, иногда говорят об «окислении» соляной кислоты.

В то время состав соляной кислоты не был известен, и естественно, что Бертолле вместе с Лавуазье приняли, по аналогии с азотной, серной, фосфорной и другими кислотами, что в соляной кислоте содержится некое вещество, очевидно, элементарной природы, которое находится в соединении с кислородом. Это вещество и было названо «мурием» (типа — «рассол»). Если подвергать соляную кислоту окислению, то нужно принять, что мурий переходит в более окисленное состояние. Таким образом, по мнению Бертолле, а также и Лавуазье, хлор должен представлять собой сложное вещество, в составе которого содержится элемент мурий в более окисленном состоянии по сравнению с мурием в соляной кислоте. Подтверждение этого заключения Бертолле видел в следующем явлении: раствор хлора в воде, как известно, разлагается на свету. Наблюдая это явление, Бертолле установил, что при реакции образуется свободный кислород, а в растворе остается соляная кислота. Отсюда было естественно прийти к заключению, что хлор представляет собой «окисленную соляную кислоту», т. е. состоит из соляной кислоты и кислорода. Бертолле даже количественно определил «состав» хлора. Он нашел, что на 87 весовых частей соляной кислоты в нем содержится в связанном состоянии 13 весовых частей кислорода.

Далее Бертолле обнаружил, что если насыщать хлором раствор едкого кали, то образуются две соли: обычный хлорид калия и некоторая новая соль, богатая кислородом и поэтому способствующая воспламенению горючих веществ (хлорноватокалиевая соль, или хлорат калия). Некоторые ученые, назвавшие эту соль «бертоллетовой» по имени Бертолле, полагали, что в ней содержится селитра или даже принимали ее за селитру. Сам Бертолле пытался применить эту соль вместо селитры в составе пороха. Получение и состав этой соли Бертолле объяснил с тех же самых позиций теории «мурия». Он полагал, что эта соль пересыщена кислородом, перешедшим из хлора .

Интерес к хлору и его соединениям возник у Бертолле в связи с его занятиями красильным делом. Будучи назначен комиссаром дирекции красилен, Бертолле широко и тщательно изучил все стороны техники крашения и подготовки тканей к крашению. Используя наблюдение Шееле, что «дефлогистированная соляная кислота» (хлор) обесцвечивает окраску цветов растений, переходя при этом в соляную кислоту, Бертолле разработал способ отбелки тканей хлорной водой и положил тем самым основание техники отбелки тканей хлором и его препаратами.

На теоретических исследованиях и представлениях Бертолле о химическом сродстве и о признаках химических соединений мы особо остановимся в дальнейшем.

Кроме перечисленных химиков Франции в эпоху буржуазной революции и империи Наполеона развили свою деятельность и многие другие видные химики, имевшие определенные заслуги в развитии науки и техники.

Луи Николя Вокелен (1763–1829) родом из Нормандии с 13 лет был аптекарским учеником в Руане и увлекся химией. Перебравшись в Париж (1780 г.) и продолжая работать в аптеках, он познакомился с Фуркруа, в то время уже известным ученым-химиком. Вокелен сделался служителем и препаратором у Фуркруа ассистировал ему на лекциях и стал его учеником и ближайшим сотрудником. Они проработали вместе около девяти лет, выполнив множество научных исследований. Во время революции Вокелен некоторое время был начальником аптеки военного госпиталя. Однако в 1794 г. он уже вновь в Париже в качестве профессора химии в Горной школе, а затем в Политехнической школе. В декабре 1795 г. он был избран действительным членом Национального института по секции химии (19) (приводимые некоторыми авторами сведения об избрании Вокелена в 1791 г. членом Парижской Академии наук ошибочны). С 1801 г. он был профессором химии в College de France. Далее он работал инспектором монетного дела, а затем — директором специальной фармацевтической школы. В 1804 г. он был назначен на место Фуркруа — профессором в Ботанический сад. После смерти в 1809 г. своего учителя и друга Фуркруа Вокелен, получивший к этому времени степень доктора медицины за исследование «Мозговое вещество у человека и животных», был назначен профессором химии Медицинского факультета. Здесь он в 1813–1814 гг. и выполнил свои известные исследования по платиновым металлам. В 1823 г. Вокелен вышел на пенсию, так как из-за своих либеральных взглядов впал в немилость министра. Он уехал на родину и здесь еще продолжал исследования до самой смерти.

Вокелен был одним из наиболее выдающихся химиков «аналитического периода». Он провел множество химико-аналитических исследований и отдельных анализов и стал одним из основоположников количественного химического анализа. В Горной школе, где он был профессором, работал известный минералог и кристаллограф Рэне Жюст Гаюи (1743–1822). По его предложению Вокелен начал широкие химико-аналитические исследования минералов, которые Гаюи со своей стороны охарактеризовал кристаллографически. Их совместные исследования оказались весьма важными для науки. Вместе с тем исследования химического состава минералов привели Вокелена к крупным открытиям.

Еще в 1789 г. Вокелен изучал состав красной сибирской свинцовой руды, привлекавшей в то время внимание химиков-аналитиков. Однако тогда он еще не смог установить природу неизвестного вещества, или элемента, содержащегося в этом минерале и связанного с окисью свинца. В 1797 г. Вокелен вернулся к исследованию красной сибирской свинцовой руды (крокоита) и обнаружил в ней связанную с окисью свинца кислоту, которую ему удалось перевести в другие соли с различными основаниями. Вокелен показал, что эта кислота представляет собой кислородное соединение (как полагали в то время) металла, ранее не известного, который он назвал в связи с красивой окраской соединений этого металла «хромом» (от — «краска»). Вокелен установил главные свойства нового металла и некоторых его соединений. В следующем году, исследуя минерал берилл, Вокелен выделил из него белую «землю», которую из-за сладкого вкуса ее солей он назвал глюциной (от — «сладкий»). Содержащийся в этой земле элемент впоследствии стали называть бериллием.

Из других многочисленных физико-аналитических исследований Вокелена укажем на его анализ алюминиевых квасцов (1797 г.), в которых он впервые установил содержание «растительной щелочи», т. е. окиси калия. Впоследствии, в 1813–1814 гг., Вокелен опубликовал большое исследование о методах разделения платиновых металлов — платины, палладия, родия, иридия и осмия. В 1818 г. он подтвердил также экспериментальные результаты и выводы Юхана Августа Арфведсона (1792–1841), открывшего в 1817 г. литий.

Вокелену принадлежат и некоторые исследования по органической химии. Так, он получил циановую кислоту (1818 г.), открыл хинную кислоту (1806 г.), подробно изучил яблочную кислоту, а также аналитически исследовал и другие разнообразные растительные и животные продукты.

В содружестве с Вокеленом некоторое время работал Жан Антуан Шапталь (1756–1832). Деятельность его была посвящена главным образом проблемам химической технологии и созданию учебников и монографий по химии. По образованию Шапталь был медиком и состоял профессором в Медицинской школе в Монпелье. Одно время он занимал пост директора пороховых заводов Франции (1793–1794). При Наполеоне был министром внутренних дел и сенатором и получил титул графа Шантелу. Во время 100 дней Наполеона он вновь был назначен министром. Несмотря на все это в 1819 г. Шапталь получил от Людовика XVIII титул пэра Франции.

Деятельность Шапталя в области химической технологии и организации производства имеет специальный интерес, поэтому не будем ее здесь касаться (20). Упомянем лишь, что Шапталъ выпустил несколько книг — учебников и монографий, в которых, в частности, осветил весьма важные в то время для Франции проблемы развития некоторых отраслей химической техники. В 1790 г. Шапталь выпустил первое трехтомное издание «Элементов химии» (21) на основе кислородной теории. Таким образом, он явился одним из первых пропагандистов новой химии, несмотря на то, что в отличие от большинства своих современников, а также французских химиков последующего времени он не выдвигал на первый план Лавуазье в качестве основателя новой химии.

Большое значение для развития химических производств Франции, а в дальнейшем и других стран получила деятельность химика и инженера Николя Леблана (1742–1806). В 1775 г. Парижская академия наук объявила конкурс на лучший способ получения соды из поваренной соли. В связи с этим конкурсом многие химики заинтересовались проблемой промышленного производства искусственной соды. С 1787 г. в эту работу включился и Леблан. Воспользовавшись опубликованной в 1789 г. Ламетри схемой получения соды из поваренной соли, Леблан разработал промышленный способ производства соды и в 1791 г. получил патент. Сущность этого способа состояла в прокаливании смеси глауберовой соли с мелом и углем. В том же году Леблан, не имевший средств для организации производства по своему способу, вступил в компанию с управителем имений герцога Орлеанского (у которого Леблан состоял придворным врачом). Таким путем были получены необходимые средства.

Завод искусственной соды был построен и некоторое время работал. Однако в связи с разгоревшейся войной, резко увеличившей потребности в разнообразных химикатах, Конвент принял в 1794 г. решение о ликвидации действия патентов на способы производства соды, ограничивавших расширение ее производства в стране. Вследствие этого Леблан, и ранее испытывавший финансовые трудности, особенно после казни герцога Орлеанского в 1793 г., попал в очень тяжелое положение.

В период господства якобинцев Леблан занимал государственные должности и выполнял правительственные поручения. Так, он был управляющим пороховым и селитряным производствами в Арсенале. По поручению правительства Леблан ликвидировал имущество лаборатории Лавуазье. Он занимал ряд выборных должностей в революционных органах. В эпоху консульства и наполеоновской империи Леблан находился в бедственном материальном положении и не получал от правительства никакой помощи. По-видимому доведенный до отчаяния, он и покончил с собой в 1806 г.

Из других французских химиков этого периода, менее известных, назовем Жана Дарсе (1725–1801), Бальтазара Жоржа Сажа (1740–1824), занимавшегося химией и минералогией, как и многие другие представители химико-аналитического периода, парижского аптекаря Бертрана Пеллетье (1761–1797) и химика Антуана Огюста Пармантье (1737–1813). Все они прежде всего занимались химико-техническими проблемами.

Из них наиболее известен Антуан Бомэ (1728–1804) — парижский аптекарь, а затем профессор фармации в Фармацевтической школе в Париже и член Парижской академии наук. Бомэ получил известность особенно как автор исследований по определению плотности жидкостей при помощи ареометров. «Градусы Бомэ» — одна из систем ареометрических шкал — применяются в технике и до настоящего времени.

 

РАЗВИТИЕ ХИМИИ НА РУБЕЖЕ XVIII–XIX ВВ. В ГЕРМАНИИ

Выше уже упоминалось, что антифлогистическая химия получила призвание во всех европейских странах. В Германии заслуга распространения антифлогистической химии принадлежит прежде всего М. Г. Клапроту.

Следует отметить, что признание в девяностых годах XVIII в. новых идей и учения, развитых Лавуазье и его соратниками, происходило почти повсюду (за исключением Англии) без острой борьбы. Лишь в отдельных случаях химики старого завета (особенно характерен в этом отношении Пристлей) продолжали упорствовать в своих взглядах. Подавляющее же большинство химиков Европы в конце XVIII в. фактически почти безболезненно рассталось с традиционными флогистическими догмами и объяснениями.

Мы видели, что во всех европейских странах химия развивалась в конце XVIII в. под знаменем химико-аналитических исследований. При этом главным процессом в развитии химии стал процесс накопления экспериментального материала. Неудивительно поэтому, что деятельность немецких и французских химиков, как, впрочем, и химиков других стран Европы, имеет много общих черт. Несмотря на то, что Германию и Францию в то время разделяла «стена революции» (которой все германские короли и герцоги панически боялись), основные задачи, которые решались немецкими химиками на рубеже XVIII–XIX вв., были, по существу, теми же, что и у химиков Франции. Таким образом, и в Германии в этот период получили развитие прежде всего химико-аналитические исследования. С другой стороны, деятельность многих немецких химиков-аналитиков сосредоточилась на решении химико-технических и химико-практических вопросов, выдвигаемых растущим капиталистическим производством.

Виднейшим немецким химиком этой эпохи, получившим широкую известность во всей Европе благодаря своим экспериментальным исследованиям, был Мартин Генрих Клапрот (1743–1817) (23). По окончании начальной школы Клапрот с 15-летнего возраста работал в аптеках, сначала в качестве аптекарского ученика, затем помощника аптекаря, провизора и управляющего аптеками. В 1766–1768 гг. он, в частности, работал в придворной аптеке в Ганновере, где стал усиленно заниматься химией и начал некоторые химико-аналитические исследования. Отсюда он перешел в одну из берлинских аптек. Естественно, он стремился перебраться в Берлин — крупнейший научный центр Германии. После двухлетней работы в Берлине, он на короткий срок уехал в Данциг, где также работал в аптеке. В марте 1771 г. Клапрот вернулся в Берлин и поступил на работу в аптеку, принадлежавшую Валентину Розе-старшему. Розе был довольно видным химиком и фармацевтом, учеником Маргграфа. Он приобрел известность благодаря своим исследованиям легкоплавких металлических сплавов. Им предложен, в частности, рецепт сплава, плавящегося при 96 °C (2 части Bi, 1 часть Sn, 1 часть Pb — сплав Розе).

В. Розе отнесся весьма дружелюбно к своему новому сотруднику Клапроту, однако работал с ним мало, так как вскоре умер (в апреле 1771 г.). Его сыну — Валентину Розе-младшему было в это время всего 9 лет, Клапрот взял на себя управление аптекой и принял на воспитание Розе-младшего. Будучи управляющим аптекой, Клапрот получил достаточно широкие возможности для научно-исследовательской работы. Он организовал химическую лабораторию и стал публиковать (особенно после 1780 г.) многочисленные исследования, преимущественно химико-аналитического характера. Вскоре Клапрот приобрел широкую известность как исследователь, химик-аналитик и фармацевт.

Уже в 1782 г. он был назначен членом Медицинской коллегии (заменявшей в то время в Германии, России и других странах министерство здравоохранения). С 1787 г. Клапрот — член Прусской академии наук (ныне Германская академия наук в Берлине).

В восьмидесятых годах Клапрот выступал с курсами лекций по аналитической химии (искусство разделения), в частности перед офицерами-артиллеристами, и стал профессором химии в Артиллерийской школе, а также других учебных заведениях Берлина. При учреждении в 1808 г. Берлинского университета (ныне имени Гумбольдта) Клапрот был назначен (в 1809 г.) профессором химии. В лаборатории Берлинского университета он неустанно продолжал исследования до самой смерти в начале 1817 г.

Клапрот опубликовал свыше 200 книг, статей и сообщений, посвященных главным образом исследованию состава разнообразных минералов, солей, минеральных вод и других веществ. Он был выдающимся представителем химико-аналитического периода в химии и стал своего рода примером педантичного исследователя-аналитика для химиков ряда поколений. Литературное наследие Клапрота отражает огромную работу, которая им была выполнена. Химические анализы Клапрота отличаются точностью и надежностью. Многие приемы и методы количественного исследования, которые теперь известны любому химику, были впервые введены в практику Клапротом. Трудолюбию Клапрота, не прекращавшего систематических напряженных исследований до глубокой старости, можно только удивляться.

Первые работы Клапрота посвящены фармацевтическому анализу. Но уже в середине восьмидесятых годов он занимается главным образом исследованиями состава минералов, прежде всего вновь открываемых и неисследованных химически. Клапрота в первую очередь интересовали содержащиеся в минералах металлы и металлические земли. В те времена химики по старинной традиции вели счет металлам. Уже давно было известно, что помимо семи металлов древности существует много других. Во времена Клапрота общее их число достигло 17.

В процессе весьма трудоемких и кропотливых исследований Клапроту удалось сделать несколько крупных открытий. Так, в 1789 г. он открыл в смоляной руде землю, которая содержала новый, до того времени неизвестный металл. Клапрот назвал этот металл «ураний» (скоро этот металл стали называть просто «ураном») в честь открытия астрономом Гершелем планеты Уран. Несмотря на попытки восстановить «урановую землю» прокаливанием ее с бурой и углем, Клапроту не удалось выделить чистый металл.

В том же 1789 г. Клапрот повторил опыты Вокелена по получению «глициния» из минерала берилла и исследованию свойств этого нового металла. В сибирском берилле Клапрот обнаружил описанный Вокеленом металл и дал ему название «бериллий», которое было с тех пор принято в Германии и других странах.

В том же 1789 г. Клапрот открыл в гиацинте с острова Цейлон цирконовую землю. Два года спустя Вильям Грегор (1761–1817) открыл титан, вернее, титановую землю, которой дал название «меначин» (от названия минерала «менаконит»). В 1792 г. Клапрот, анализируя венгерский шерл (рутил), выделил землю, которую определил как основание металла, названного им «титан». Интересно отметить, что, обосновывая это название, Клапрот писал в 1795 г.: «Если для вновь открываемого ископаемого нежелательно подобрать название, указывающее на его своеобразные свойства, я нахожу, что лучше всего подбирать такие названия, которые ничего не говорили бы об этих свойствах и не давали, таким образом, повода для неправильных суждений. В связи с этим мне хотелось бы для данной металлической субстанции подобрать, так же как и для урания, имя из мифологии, поэтому я называю новый металлический осадок именем древних обитателей земли — титанов — «титаний» (24).

Заметим, что эта точка зрения вполне отлична от точки зрения Лавуазье и его соратников. Мы видели, что Лавуазье, современник Клапрота, стремился называть вновь открываемые элементы так, чтобы в названии были отражены их главнейшие свойства («кислород» — родящий кислоту, «водород» — родящий воду, «азот» — безжизненный и др.) Как говорилось выше, эти названия оказались совершенно неудачными.

В конце 1797 г. Клапрот исследовал красную сибирскую свинцовую руду (крокоит) и подтвердил наличие в ней нового элемента, незадолго до этого открытого в той же руде Вокеленом и названного им «хромом». Следует также отметить важную роль, которую сыграл Клапрот в открытии теллура. Еще в 1782 г. Франц Иозеф Рейхенштейн (1740–1825), в то время директор горных приисков в Тироле, исследуя одну из медных руд, заподозрил в ней присутствие нового элемента, который, впрочем, после исследования специалистов многие принимали либо за висмут, либо за сурьму. Бергман, которому был направлен для исследования образец руды, установил, что никакой сурьмы в ней нет. Полную ясность в возникший вопрос внес Клапрот, который при исследовании руды в 1798 г. обнаружил в ней новый элемент, названный им «теллуром» (название взято также из мифологии: от Tellus — название древнеитальянской богини, матери Земли).

Далее, в 1803 г. Клапрот, одновременно с Берцелиусом и Гизингером (см. ниже), открыл в минерале церите цериевую землю, металлическое основание которой было названо Берцелиусом «церием» (от названия малой планеты «Церера»). Не будем упоминать здесь о других, менее значительных открытиях Клапрота, а также о методических усовершенствованиях и нововведениях, которые он внес в химический анализ.

По-видимому, Клапрот мало интересовался теоретическими проблемами химии. Во всяком случае, примыкая до 1792 г. к лагерю сторонников теории флогистона, он не был ни явным приверженцем, ни догматиком этой теории. В 1786 г. он повторил опыт Лавуазье с разложением водяных паров при пропускании их через раскаленный ружейный ствол. Полученный таким путем водород он трактовал в духе времени как «воспламеняющийся воздух», или флогистон с примесью водяных паров. Вскоре новые открытия Лавуазье и его сторонников заставили Клапрота пересмотреть свои представления. Клапрот довольно легко расстался с флогистическими взглядами и перешел в лагерь сторонников кислородной, антифлогистической химии в «один день».

В 1792 г. как член Прусской (Берлинской) академии наук он выступил (по предложению некоторых членов Академии) с докладом о кислородной теории Лавуазье. Во время этого доклада он воспроизвел и продемонстрировал слушателям важнейшие опыты Лавуазье по сжиганию различных веществ и кальцинации металлов. В результате этого доклада как сам Клапрот, так и другие члены академии перешли на позиции антифлогистической химии. Такое внезапное «обращение» кажется несколько странным, однако оно подало пример химикам Германии и некоторых других стран сделать то же самое. Лишь немногие из немецких химиков остались верными старым воззрениям. К их числу принадлежал, например, Виглеб.

Г. Копп, описывая это событие из истории химии в Германии, особо отмечает заслугу Клапрота, утвердившего в Германии антифлогистическую химию. Копп замечает при этом, что ни в одной другой стране теория флогистона не пустила таких глубоких корней, как в Германии. По мнению Коппа, особые «национальные» чувства немецких химиков весьма затрудняли их переход от теории Шталя — их соотечественника — к идеям «французской химии» (25). Это замечание видного химика и выдающегося историка химии лишний раз подчеркивает наличие буржуазно-националистических взглядов и настроений среди германских, как, впрочем, и вообще среди западноевропейских, химиков и историков химии XIX и XX вв.

В заключение укажем, что Клапрот публиковал свои статьи и сообщения в различных изданиях и, между прочим, в «Мемуарах Берлинской академии наук» и в широко известном в те времена журнале «Химические анналы Кремля». Этот последний журнал , наряду с основанным Лавуазье и его соратниками журналом «Annalende Chimie», дает превосходное представление о проблемах, которые разрабатывались химиками на рубеже XVIII–XIX вв.

Впоследствии Клапрот собрал все свои публикации и издал их отдельно в шести томах под заглавием «К химическому познанию минеральных тел» (26). Это издание содержит свыше 2000 страниц. На рубеже XVIII–XIX вв. в Германии развили свою деятельность и многие другие химики-аналитики. Большинство их, подобно Клапроту, были аптекарями. Поэтому в их трудах нашли также отражение вопросы фармацевтической химии и фармации, а также и некоторые химико-технические вопросы. Хотя всем этим химикам не удалось сделать выдающихся открытий, исследования, выполненные ими, а также полученные ими результаты хорошо иллюстрируют общий ход развития химии в рассматриваемый период.

Во второй половине XVIII в. в Германии пользовался известностью Иоганн Христиан Виглеб (1732–1800) — аптекарь и сенатор. Он был весьма деятельным исследователем в области химии и фармации и при этом ревностным сторонником теории флогистона. Виглеб провел множество анализов различных веществ и, прежде всего, минералов, причем разработал и описал некоторые новые приемы анализа. Виглеб оставил значительное число литературных произведений по химии и фармации. Упомянем здесь его трехтомное руководство по общей и прикладной химии (1796 г.) и книгу «Пересмотр основ учения о химическом сродстве тел» (1777 г.).

Подобно Виглебу, другой немецкий химик этого периода — Иоганн Фридрих Веструмб (1751–1819) был также аптекарем, а в дальнейшем одновременно и горным комиссаром. В конце XVIII в. он развернул широкую деятельность в области химического анализа минералов и минеральных вод. Он уделял также много внимания вопросам технической химии. В частности, он описывал способы отбелки тканей, фабрикации уксусной кислоты, фруктовых вин и настоек, производство солода, стекольное производство и т. п. Упомянем здесь также о деятельности Христиана Фридриха Бухгольца (1770–1818) — аптекаря и профессора химии и фармации в Эрфурте. Из химико-аналитических работ Бухгольца следует назвать его исследования «серного молока» (коллоидной серы), различных хлоридов серы и роданисто-водородной кислоты. Бухгольц имеет некоторые заслуги в развитии методов количественного анализа.

Христоф Гиртаннер (1760–1800) был врачом, а впоследствии профессором химии в Геттингене. Во время своих путешествий по Швейцарии, Франции и Англии собрал и исследовал многие минералы. Однако он не был деятельным химиком-экспериментатором. Зато, пользуясь данными исследований других химиков, он содействовал своими книгами распространению антифлогистической химии. Из них назовем здесь «Начальные основания антифлогистической химии» (27).

Широкую литературную деятельность в области химии развил также Иоганн Фридрих Гмелин (1748–1804) — профессор медицины в Тюбингене, а затем профессор медицины и химии в Геттингене. Из выпущенных им книг назовем здесь «Введение в химию и минералогию» (1780 г.), «Руководство по технической химии» (два тома, 1795 г.) и «История химии» в трех томах (28). Последний труд представляет собой одну из первых попыток обстоятельно и подробно изложить развитие химии на основе первоисточников. Изложение Гмелина снабжено прекрасной библиографией статей и отчетов об исследованиях от древнейших времен до конца XVIII в.

Сигизмунд Фридрих Гермбштедт (1760–1833) — аптекарь, затем профессор химии и фармации в Медико-хирургической коллегии, а с 1810 г. после основания Берлинского университета профессор химии, фармации и технологии в этом университете и член Берлинской академии наук. Подобно Гмелину и Гиртаннеру, Гермбштедт занимался главным образом литературной деятельностью в области химии. Он выпустил несколько книг, в том числе учебников по химии. Из них наиболее известны «Основы общей экспериментальной химии» (1791 г.). Кроме этого, Гермбштедту принадлежат многочисленные труды по технической химии, в частности по отбеливанию тканей, мыловарению, сахарному производству, виноделию, красильному делу. Гермбштедт был одним из первых немецких химиков, признавших кислородную теорию. Он усердно распространял в Германии антифлогистическую химию и выпустил переводы на немецкий язык сочинений Шееле, Лавуазье и Шапталя.

Литературно-педагогической деятельности посвятил большую часть жизни Иоганн Бартоломей Тромсдорф (1770–1837). Он был также аптекарем в Эрфурте и с 1795 г. здесь же профессором физики и химии. Тромсдорф основал в Эрфурте Фармацевтический институт (при университете) для подготовки высококвалифицированных фармацевтов. Он требовал от обучающихся в этом институте безусловного усвоения практических приемов химического исследования и, прежде всего, выполнения химических анализов с высокой точностью. Помимо большого числа химико-фармацевтических статей Тромсдорфу принадлежит «Систематическое руководство по общей химии» (1800–1804). В 1792 г. он выпустил «Обзор важнейших открытий в области химии».

Старший современник Тромсдорфа — Фридрих Альберт Карл Грен (1760–1798), по образованию фармацевт, был профессором химии в Галле. Он также выпустил «Систематическое руководство по общей химии». Грен был ярым защитником теории флогистона и даже держался теории «отрицательного веса» флогистона (1786 г.). Он был издателем «Физического журнала» (1790–1799) — предшественником Гильберта и Поггендорфа («Анналы Гильберта» и «Анналы Поггендорфа» в XIX в.).

Упомянем также об Иоганне Фридрихе Августе Гёттлинге (1755–1809) — аптекаре, а затем профессоре химии, фармации и технологии в Иене. Гёттлинг был первым, принявшим в Германии учение Лавуазье. Он принял важное участие в разработке многих методов качественного анализа. Он оставил между прочим «Руководство по теоретической и практической химии» (1798–1800), по которому училось целое поколение иенских студентов. Учеником Гёттлинга был, в частности, Дёберейнер.

К этой галерее немецких химиков конца XVIII и начала XIX в. следует отнести и Иозефа Франца Жакена (1766–1839), занимавшего с 1797 г. кафедру химии и ботаники в Венском университете. Жакен приобрел известность своей книгой «Учебник общей и медицинской химии» в двух частях. Он был одним из видных естествоиспытателей своего времени в Австрии, организатором собраний ученых, которые он устраивал в своей квартире.

Несмотря на то, что учебник Жакена написан после утверждения кислородной теории, его нельзя назвать новаторским. Кислороду и его свойствам в книге посвящено лишь несколько страниц, многие явления объясняются по-старому, с флогистических позиций. В конце второго тома учебника имеется приложение «Очерк флогистической системы», в котором подробно и с большим «сочувствием» изложена теория флогистона и важнейшие объяснения явлений на основе этой теории. Это приложение, которое имеется также и в книге Гиртаннера, достаточно хорошо характеризует «переходный» характер этого учебника и взглядов его автора.

В дальнейшем будет упомянуто о деятельности и некоторых других ученых Германии начала XIX в.

 

РАЗВИТИЕ ХИМИИ НА РУБЕЖЕ XVIII–XIX ВВ. В РОССИИ

В известной связи с немецкими химиками в этот период работали и химики России. К концу XVIII в. исследования, химико-техническая и экспедиционная деятельность химиков России получила особенно широкое развитие. Выдающиеся труды и начинания Ломоносова в области химии оказали настолько большое влияние на академические и правительственные круги России, что в Петербургской академии наук во второй половине XVIII в. установилась традиция особого внимания к химии и, в особенности, к организации химико-технических изысканий.

В послеломоносовский период в Петербурге работало несколько химиков. Выше мы назвали некоторых из них, в частности И. Г. Лемана. В связи с расширением экспедиционной деятельности Академии наук кафедру химии в ней занимали одновременно по нескольку химиков. Многие из них получили известность своими трудами.

Период с 1725 по 1800 г. в истории химии в России П. Вальден называет «академическим» периодом (30). Действительно в этот период большинство видных химиков работали в Академии наук. Однако многие химики не были, собственно, связаны с Академией, работая в Бергколлегии, Медицинской коллегии и аптеках, на заводах и т. д. Так, например, И. Шлаттер работал на Монетном дворе.

Видным естествоиспытателем и химиком конца XVIII в. в России был Кирилл Густавович (Эрик) Лаксман (1738–1796) (31). По происхождению он был финном и учился в университете в Або. В 1762 г., сделавшись лютеранским пастором, он приехал в Петербург в качестве учителя в лютеранском (Петропавловском) училище. В 1764 г. он был назначен пастором в Барнаул и одновременно избран корреспондентом Петербургской академии наук. В Барнауле Лаксман занялся научными исследованиями. Будучи подвижным и деятельным, он принялся за изучение минералов, флоры и фауны, посылая отчеты о своих исследованиях, собранные коллекции и отдельные образцы в Петербург и Стокгольм. В Сибири Лаксман познакомился с знаменитым русским изобретателем И. И. Ползуновым (1728–1766) и под его руководством изучил горное дело, металлургию и техническую химию.

В 1770 г. Лаксман был избран академиком по кафедре химии и экономии (т. е. хозяйственной и технической химии), ему была передана ломоносовская лаборатория. Здесь он работал несколько лет, предпринимая время от времени путешествия по России — на Волгу, в Бессарабию и другие районы. В 1780 г. Лаксман был назначен помощником управляющего Нерчинскими металлургическими заводами. Он с большим рвением продолжал естественнонаучные исследования несмотря на неприятности (он был отстранен от должности и некоторое время работал даже в качестве исправника). В 1784 г. его положение постепенно улучшилось, а в 1788 г. он был восстановлен в звании почетного академика. После возвращения в Петербург, он много хлопотал об организации экспедиции к берегам Тихого океана и в Японию. Выехав в эту экспедицию, он внезапно умер по дороге в Иркутск в 1796 г. Химическая тематика в исследованиях Лаксмана занимала второстепенное место. Главное внимание он уделял минералогии, зоологии и ботанике. Однако он приобрел широкую известность своими успешными опытами по замене поташа и природной соды при варке стекла природной глауберовой солью. По существу, Лаксман изобрел способ получения из глауберовой соли искусственной соды.

Лаксман так описывает свой способ: «Я взял четыре пуда сей щелочной ископаемой соли, известной под названием глауберовой, горькой, слабительной, сибирской соли, а у Мунгальских народов гуджир называемой. Сие кристалловидное вещество выставил я на открытый воздух и попустил оному распасться. По прошествии двух недель лишилось оно влажности, нужной к составлению кристалловидного образа, распалося в весьма тонкий белый порошок и половину тяжести своей потеряло. Сей нежный порошок смешал я с четырьмя фунтами угольного порошка, приготовленного из обыкновенного соснового угля… Смешав, все сие всыпал я в раскаленную перепепливающую печь, и тотчас начала оная смесь многочисленные испускать искры и распространился кисловатый, слегка на серную печень сдающийся запах. Каление продолжал я несколько часов и несколько раз мешал. Но когда перестали показываться искры, вынул я всю соль из печи, которая доказала все свойства соды, или чистой щелочной соли из царства ископаемых. Будучи хорошо перемешана с четырьмя пудами песку и вторично чрез несколько часов калёна, расплавилася смесь сия в чистое зеленоватое стекло; с толченым же и мелко просеянным кварцем дала стекло белое, на подобие воды прозрачное» (32).

Таким образом, речь здесь идет о получении соды по методу, принципиально не отличающемуся от метода Леблана. Так как применение полученной таким путем соды вместо поташа в стекловарении было успешно осуществлено Лаксманом еще в 1764 г. и затем в промышленном масштабе — на построенном им стекловаренном заводе в Тальцинске в 1784 г., то имеются все основания считать его первооткрывателем так называемого леблановского метода получения соды.

Деятельность другого академика Петербургской академии наук — химика этого периода Ивана Ивановича (Иоганна Готлиба) Георги (1729–1802) (33) отразила как общие тенденции в развитии химии второй половины XVIII в., так и особенности развития естествознания в России. Георги приехал в Россию в 40-летнем возрасте с незаконченным университетским образованием (в Упсале). Так же как и Лаксман, Георги был путешественником, натуралистом — участником комплексных экспедиций, снаряжавшихся Петербургской академией в различные районы страны. Во время этих путешествий Георги собрал обширный этнографический, географический и естественнонаучный материал, в частности некоторые данные об источниках природной соды в Сибири. Несмотря на то что последняя работа была лишь незначительной деталью его крайне разностороннего обзора, он был в 1776 г. избран адъюнктом Академии наук по кафедре химии, а в начале 1783 г. — академиком по химии. В отличие от своих современников-химиков Георги как химик занимался техническими и сельскохозяйственными анализами, исследовал самые различные продукты, главным образом растительного и животного происхождения. Впрочем, Георги принадлежат некоторые исследования минералов и горных пород. После смерти Георги осталась незаконченной его книга «Курс химии» (не изданная при жизни Георги, вероятно, потому, что она успела устареть в процессе подготовки).

Современником и коллегой Георги по Академии наук в Петербурге был Никита Петрович Соколов (1748–1795). Он получил медицинское образование в университетах Лейдена и Страсбурга. Знаменитый когда-то своей химико-медицинской школой Лейденский университет во второй половине XVIII в. уже потерял свой блеск и жил в значительной степени старыми, отсталыми традициями. Об этом свидетельствует, в частности, тематика исследований, которые выполняли Соколов и другие молодые русские ученые, командированные в Лейден (34). Так, по возвращении на родину Соколов опубликовал следующие статьи: «О деле молошного сахара и пользе оного», «О пользе и употреблениях можжевельника», «О природе мышьяка», «Об обработке металлов серою», «Лучший способ приготовления медной амальгамы», «О делании английского фосфора» и др. (35) Эта тематика, как видно из названий, более характерна для эпохи Бургаве, чем для «аналитического периода» развития химии.

Соколов в молодости принял участие в академических экспедициях и путешествовал самостоятельно. Он интересовался вопросами, связанными с технологией производства разнообразных материалов, главным образом из сельскохозяйственного сырья, с хозяйственным значением местных запасов ископаемых, а также с растительным и животным сырьем. В частности, он обратил внимание на наличие в Подмосковье (Калуга) угольного месторождения и описал опыты плавки чугуна на каменном угле (36).

Продолжая старую, ломоносовскую традицию, Соколов многократно выступал с публичными лекциями по химии, а также читал курс химии для студентов академического университета. Он занимался и литературной деятельностью по химии. Так, ему принадлежит перевод книги Эркслебена (37); он участвовал также в переводе словаря Макёра. По-видимому, Соколов был признанным знатоком русского, в том числе и научно-технического, языка. В 1784 г. он был избран даже в члены Российской академии. В последние годы жизни Соколов отошел от научной и общественной деятельности, так как был болен, по-видимому, вследствие отравления при химическом исследовании. Виднейшим среди химиков России конца XVIII в., без сомнения, был Товий Егорович (Иоганн Тобиас) Ловиц 1757–1804). Он приехал в Россию 11-летним мальчиком (38) и вместе со своим отцом астрономом Георгом Морицем Ловицем вскоре отправился в экспедицию в Прикаспийские степи. После гибели отца он вернулся в Петербург и некоторое время учился в Академической гимназии, но вскоре оставил ее и поступил в качестве ученика в Главную (императорскую) аптеку. Здесь он получил хорошую подготовку в области химии и фармации. Затем несколько лет он учился на Медицинском факультете Геттингентского университета. Не окончив из-за тяжелой болезни университета, он вернулся в Петербург и вновь поступил в ту же Главную аптеку. Скоро он стал провизором. В Главной аптеке Ловиц выполнил значительную часть своих выдающихся экспериментальных исследований.

Исследованиями в области химии Ловиц начал заниматься с 1784 г. В восьмидесятых и девяностых годах он сделал ряд выдающихся открытий и обратил на себя внимание ученого мира. Уже в 1787 г. он был избран корреспондентом Академии наук, затем адъюнктом, в 1793 г. — академиком. Кроме этого, Ловиц занял руководящее положение в Вольном экономическом обществе и стал членом Медицинской коллегии. С 1797 г. он окончательно перешел в Академию наук, организовав собственную домашнюю лабораторию, так как академическая лаборатория Ломоносова была в то время совершенно неблагоустроена. Умер Ловиц в 1804 г. на 48-м году жизни.

Ловиц был одним из виднейших представителей «аналитического периода» в химии. Но помимо чисто химико-аналитических работ он провел обширные и весьма плодотворные исследования по адсорбции из растворов и по кристаллизации, а также и в ставшей в то время традиционной области — технической химии.

Пытаясь в 1785 г. получить путем перекристаллизации бесцветные кристаллы виннокаменной кислоты, Ловиц случайно открыл явление адсорбции углем из растворов. Вначале он объяснил это явление (адсорбцию загрязняющих примесей) «дефлогистирующим действием угля», но в дальнейшем отказался от этой точки зрения и развил своеобразную «химическую теорию адсорбции» на основе кислородной теории. Ловиц широко изучил открытое им явление адсорбции и предложил ряд путей ее практического применения. В частности, Ловицу принадлежит сохранивший свое значение до наших дней способ адсорбционной очистки спирта от примесей сивушных масел, а также способ очистки органических препаратов путем адсорбции примесей активным углем, добавляемым при перекристаллизации.

Большое теоретическое и прикладное значение получили исследования Ловица по кристаллизации. Ловиц ввел понятия о пересыщении, о так называемой самопроизвольной и принудительной кристаллизации. Ловиц открыл наличие в растворах при кристаллизации конвекционных потоков, выяснил роль зародышей кристаллизации, дал способы выращивания больших кристаллов. Он предложил также применять кристаллизацию для химико-аналитических определений. Для этого он изготовил модели кристаллов солей из черного воска и подметил явление изоморфизма. Ловицу принадлежит оригинальный метод качественного анализа солей по рисунку скелетных кристаллических образований на поверхности стекла, получающихся после испарения капли раствора.

Будучи превосходным химиком-аналитиком, Ловиц сделал в течение 17 лет своей научной деятельности и множество анализов минералов, солей и других веществ и разработал ряд важных методов качественного и количественного анализа. Он был одним из первых химиков, применивших титрование для определения крепости кислоты, и предложил метод перевода в раствор силикатов путем кипячения их в растворах едких щелочей, взамен громоздкого способа сплавления силикатов с щелочами в серебряном тигле, предложенного Клапротом. Ловиц принял участие в открытии и исследовании ряда новых элементов. Большие заслуги принадлежат ему, в частности, в открытии и изучении свойств стронция и хрома.

Известны также и другие многочисленные исследования, предложения, технические проекты, разработанные Ловицем в областях технической, органической и фармацевтической химии. В частности, Ловиц впервые получил кристаллическую (ледяную) уксусную кислоту, безводный алкоголь, чистый серный эфир и многие другие вещества.

Младшим современником Ловица был академик Яков Дмитриевич Захаров (1775–1836). Он учился в Геттингентском университете и с 1790 г. стал адъюнктом Академии наук. Деятельность Захарова была весьма разносторонней. Главной его заслугой является пропаганда в России кислородной теории и новой химии. Он выпустил упоминавшийся выше перевод учебника Гиртаннера «Антифлогистическая химия». Захаров выступал также с публичными лекциями, статьями и даже исследованиями в аспектах кислородной теории. В начале XIX в. он опубликовал несколько статей, пропагандировавших идеи новой химии («О разложении воды посредством раскаленного железа», «Новые опыты разложения алмаза» и др.) (39).

Захарову принадлежит исследование «закономерностей теплоемкости» тел. Он же разработал способ промышленного получения водорода путем разложения воды раскаленным железом. В 1804 г. Захаров совершил вместо заболевшего Ловица подъем на воздушном шаре. Это был первый в истории науки подъем с чисто научными целями. Д. И. Менделеев писал о значении этого подъема («поднятия»): «… Оно (поднятие) имеет исторически весьма существенное значение: оно было первое, чисто ученое путешествие с целью изучения верхних слоев атмосферы. Гей-Люссак поднялся два месяца спустя, и мы должны гордиться тем, что первое чисто метеорологическое поднятие совершено русским ученым…» (40).

Кроме того, Захаров принял участие в разработке новой русской химической номенклатуры. В своей статье «Рассуждение о Российском химическом словозначении» (1810 г.)он привел наиболее удобные, по его мнению, русские названия веществам, принадлежащим к различным классам соединений.

Следует кратко рассказать еще о нескольких химиках России этого периода. Среди них видное место занимает Василий Михайлович Севергин (1765–1826) — академик-минералог (41) (с 1793 г.). Наряду с важными исследованиями и литературными трудами по минералогии и геологии Севергин выпустил несколько химико-аналитических исследований. Назовем его «Способ испытывать минеральные воды» (1800 г.), «Пробирное искусство» (1801 г.), а также «Химический словарь» в четырех томах (переработанный словарь Луи Кадета — химика эпохи Лавуазье) (1800–1813). Севергин был одним из пропагандистов кислородной теории в России.

Видным русским химиком-аналитиком был Аполлос Аполлосович Мусин-Пушкин (1760–1805). Он был вице-президентом Бергколлегии, почетным академиком Петербургской академии и членом Королевского общества в Лондоне. Исследования этого замечательного химика касались главным образом химии и технологии платины и палладия. Он открыл и исследовал так называемые хлороплатинаты щелочных и щелочноземельных металлов, изучил растворимость хлороплатината аммония в воде. Мусин-Пушкин получил амальгаму платины и нашел способ получения ковкой платины прокаливанием ее амальгамы.

Мусину-Пушкину принадлежат и другие исследования. Он описал способ получения кристаллических золота и серебра, исследовал соли хрома, открыв хромовые квасцы и новые окислы хрома. Кроме того, он издал руководство по получению природной и искусственной селитры, исследовал соли фосфорной кислоты (42).

Среди химиков Московского университета на рубеже XVIII–XIX вв. особенно выделялся своей химико-аналитической деятельностью Иоганн Якоб Биндгейм (1750–1825) — ученик Клапрота и его преемник по должности провизора в берлинской аптеке. Биндгейм в конце 1780-х годов переехал в Петербург, а затем в Москву и здесь стал профессором фармацевтической химии и фармации в университете. Он развернул широкие исследования по аналитической, технической и фармацевтической химии. Биндгейм изолировал сахар из белой свеклы (1799 г.) и положил начало развитию свеклосахарной промышленности в России. Нет необходимости упоминать о менее известных и менее деятельных химиках России этого периода, работавших в различных учреждениях вне Академии наук.

Этот беглый обзор деятельности наиболее видных химиков, работавших в России на рубеже XVIII–XIX вв., с полной отчетливостью свидетельствует о том, что развитие химии в России протекало в общем русле с развитием химии в Германии и во Франции. Вместе с тем исследования химиков России отразили все более и более тесную связь с производством и его нуждами. Большинство химиков весьма охотно работали в области технической химии, решая задачи, связанные с использованием новых видов сырья, с организацией новых производств и усовершенствованием существующих производств. Естественно, что в деятельности химиков России этого периода нашли отражение также и запросы крепостнического сельского хозяйства. Таким образом, Россия в этот период полноправно участвовала в общем процессе развития химии и русские химики вместе с химиками других стран подготовляли почву для новых научных обобщений.

 

РАЗВИТИЕ ХИМИИ НА РУБЕЖЕ XVIII–XIX ВВ. В АНГЛИИ И ДРУГИХ СТРАНАХ ЕВРОПЫ

Для завершения картины состояния и развития экспериментальной химии в конце XVIII в. упомянем о деятельности некоторых химиков Англии и других стран Европы. В Англии в этот период кроме Кавендиша, Пристлея и других широкую известность приобрел Ричард Кирван (1733–1812). В молодости Кирван был адвокатом, но сменил эту профессию на занятия естественными науками. С 1779 г. он член Королевского общества в Лондоне, а с 1790 г. — президент Ирландской академии в Дублине. В начале восьмидесятых годов он был убежденным флогистиком и еще в 1783 г. полагал, что «воспламеняющийся воздух» (водород) представляет собой чистый флогистон, «выделяемый» при определенных условиях из металлов. Он считал, что металлы состоят из металлических известей и «воспламеняющегося воздуха».

Кирван был химиком-аналитиком весьма широкого профиля: занимался проблемами минералогии, геологии. Он специально изучал удельные веса растворов и «силу сродства» кислот и оснований в солях.

Кирван признал антифлогистическую химию лишь в 1792 г. Он написал тогда Бертолле следующие строки: «После десятилетних усилий я складываю оружие и оставляю флогистон. Я вижу теперь ясно, что нет ни одного надежного опыта, который бы доказывал образование «фиксируемого воздуха» из водорода (флогистона) и кислорода, а при этих обстоятельствах невозможно далее считать справедливой флогистическую систему» (43).

Тем не менее Кирван далеко не полностью принял все положения антифлогистической химии. Даже в 1800 г. он высказывал такие замечания по поводу номенклатуры антифлогистиков, которые не оставляют сомнения в том, что он продолжал поддерживать многие положения теории флогистона.

Кроме упоминавшихся выше химиков-пневматиков, в этот период в Англии работали и некоторые другие химики-исследователи.

Из химиков других стран назовем здесь финского ученого Юхана Гадолина (1760–1852), значительная часть деятельности которого падает на конец XVIII и начало XIX в. Гадолин был учеником Бергмана в Упсале. Бергман считал его лучшим своим учеником, и лишь по молодости Гадолин не мог занять его место на кафедре (Бергман умер в 1784 г.). В Упсале Гадолин подружился с Шееле. В молодости Гадолин в полном соответствии с традициями «аналитического периода» в развитии химии, перешедшими по наследству от ближайших учителей, много занимался химическими анализами. По предложению Бергмана он, в частности, занялся качественными и количественными исследованиями соединений железа и особенно подробно изучил взаимодействие «кровяных солей» с солями железа и состав берлинской лазури. Сделавшись профессором университета в Або, Гадолин в свободное от лекций время путешествовал по странам Европы. Он работал в области минералогии совместно с Кирваном, Крауфордом и другими учеными. С 1788 г. он сторонник кислородной теории. В 1794 г. он открыл землю, содержащую элемент «иттрий» и приобрел широкую известность среди химиков как основатель нового раздела химии — учения о редких землях. Впоследствии в честь Гадолина его именем был назван один из элементов редких земель — «гадолиний» (1880 г.).

Гадолин был одним из передовых химиков своего времени и в своих курсах химии отразил ее новейшие успехи. С начала XIX в. его исследовательская деятельность постепенно сократилась. С 1822 г. он — пенсионер, продолжавший еще исследования. В 1827 г., когда пожар в Або уничтожил университет и лабораторию Гадолина, он полностью оставил экспериментальную научную работу.

Из итальянских химиков этого периода назовем здесь Джованни Фаброни (1752–1822) — профессора Пизанского университета, химика-аналитика, интересовавшегося и проблемами технической химии. Фаброни уже в 1795 г. был сторонником кислородной теории и считал флогистон фантазией. Он опубликовал ряд химико-аналитических и технических статей в «Химических анналах».

Другой итальянский химик — Луиджи Валентино Бруньятелли (1761–1818), профессор химии в университете в Павии — был химиком широкого профиля и занимался наряду с химико-аналитическими исследованиями проблемами фармацевтической, физиологической и органической химии. Опубликовал «Элементарный курс общей химии» (1795 г.).

Из других итальянских химиков «аналитического периода» назовем здесь Джованни Антонио Джоберта (1761–1834) — профессора в Турине, занимавшегося анализами минералов и разработавшего несколько приемов анализа, а также Винченцо Дандоло (1758–1819). Дандоло издал в Венеции в 1791 г. перевод книги Лавуазье «Элементарный курс химии», а в дальнейшем — сочинения и других участников «химической революции» — Бертолле и Фуркруа. Он уделял много внимания и вопросам технической химии, особенно технологии сельскохозяйственных и пищевых производств (виноделие, шелководство и пр.) (44).

Мы не можем рассматривать здесь деятельность других многочисленных химиков этого периода, преподававших химию в высших школах и изучавших практические проблемы в различных странах Европы. Многие из них вели исследования главным образом химико-технического характера.

Обзор деятельности наиболее видных химиков Франции, Германии, России, Англии, Италии и других стран вполне отчетливо рисует состояние и главнейшее направление развития химии на рубеже XVIII–XIX вв.

Отметим на основе этого обзора бросающуюся в глаза поразительную общность научных интересов большинства химиков различных стран в этот период. Почти все химики, принимавшие участие в исследованиях в эпоху химической революции и в последующие два десятилетия, работали как бы по единому плану, который, однако, никем не предлагался и не фиксировался. Своими исследованиями они решали общие проблемы как в области аналитической химии солей и минералов, так и в области технической химии и химической технологии. Химическая литература этого периода также свидетельствует об общности воззрений и научных интересов химиков различных стран Европы. Можно лишь удивляться, например, тому, что в одно и то же время в разных странах химики писали и выпускали книги, совпадающие не только по содержанию, но даже и по заглавию.

Основные черты в развитии химии на рубеже XVIII–XIX вв. и вообще в течение аналитического периода хорошо иллюстрируют значение потребностей производства (периода быстрого развития и расцвета капитализма) и самой науки в новых условиях как могущественнейшего фактора научного прогресса.

 

ОТКРЫТИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА И ВОЗНИКНОВЕНИЕ СТЕХИОМЕТРИИ

Возвращаясь еще раз к анализу и общей оценке развития химии на рубеже XVIII–XIX вв., следует отметить наряду с экспериментальными достижениями и сделанные отдельными химиками попытки обобщений. Такого рода попытки могли возникнуть, естественно, лишь на фоне количественных определений состава солей, т. е. установления соотношений между кислотами и основаниями в солях. Именно развитие исследований в этом направлении и составляло главное содержание «аналитического» периода в истории химии.

Еще в XVII в. химики не только догадывались, но и хорошо знали, что в состав солей входят кислоты и щелочи. Ван-Гельмонт в 1643 г. говорил даже о насыщении кислот щелочами при образовании солей. Г. Бургаве, описывая процесс нейтрализации кислоты щелочью, указывал на существование точки насыщения при добавлении раствора кислоты к раствору щелочи до исчезновения щелочной реакции раствора. По его мнению, в результате насыщения (saturatio) кислоты щелочью образуется соль, «которая не является ни щелочью, ни кислотой, но прочным образованием из них обоих». В конце XVII в., как мы видели, Гомберг пытался установить количество различных кислот, которое необходимо для нейтрализации 1 унции поташа, т. е. до исчезновения щелочной реакции его раствора.

Однако более или менее достоверные сведения о химическом составе солей и об отношениях, в которых соединяются кислоты и основания с образованием нейтральных солей, были получены только почти через 100 лет после Гомберга. Главная заслуга в этой части принадлежит Бергману, который начиная с 1775 г. провел множество анализов солей. Такого же рода анализами занимались позднее и многие другие химики; особенно большие достижения принадлежат Вокелену, Кирвану, Ловицу, Клапроту. Но никто из них не смог установить каких-либо закономерностей в соотношениях между кислотами и основаниями в солях.

Некоторые полагали (см. ниже), что количество кислоты, необходимое для нейтрализации данного количества определенного основания (и наоборот), зависит лишь от величины химического сродства кислоты к основанию. Поэтому главная цель, стремясь к которой, они заботились о точности анализов, состояла в создании «таблиц сродства», в которых для каждого основания или кислоты составлялся ряд оснований или кислот «по степени убывающего сродства» к данному основанию или кислоте. Иначе сказать, основания или кислоты в этих рядах располагались друг за другом по убывающим количествам, которые необходимы для нейтрализации определенного количества основания (или кислоты).

Хотя такие таблицы и не получили широкого распространения и всеобщего признания, как, например, таблицы Бергмана, в которых «химическое сродство» выражалось некоторой «силой» вытеснения одной кислоты другой из соли, они нередко проводились в статьях отдельных авторов и служили предметом размышлений, догадок и гипотез.

Среди виднейших химиков, занимавшихся исследованием количественных отношений между кислотами и основаниями в солях, был Карл Фридрих Венцель (1740–1793). Он получил медицинское (хирургическое) образование в Голландии, где изучал также фармацию. В качестве судового хирурга он совершил путешествие в Гренландию, а затем несколько лет служил в голландском флоте. В 1766 г. он вернулся на родину (в Германию) и занимался в Лейпциге химией и металлургией. В этих областях он достиг больших успехов и в 1780 г. стал директором Фрейбергских рудников в Саксонии. В 1777 г. появилась его книга «Учение о химическом сродстве тел».

Заинтересовавшись анализами солей и пытаясь отыскать закономерности в их составе на основе принятых в его время флогистических представлений, Венцель обратил внимание на взаимодействие нейтральных солей (45). Он обнаружил, что если две нейтральные соли «разлагают» друг друга, то всегда оказывается, что получившиеся продукты нейтральны. Таким образом, в данном случае химическое взаимодействие не нарушает нейтральности. Убедившись на ряде примеров, что это положение верно, Венцель пришел к выводу, что различные количества оснований (щелочей, земель), которые необходимы для того, чтобы нейтрализовать одно и то же количество какой-либо кислоты, в тех же самых отношениях (друг к другу), будут требоваться и для нейтрализации определенных количеств всех других кислот.

Для подтверждения этого правила Венцель рассматривает следующий пример (интересный как пример своеобразных стехиометрических расчетов последней четверти XVIII в.) (46). Возьмем, пишет он, водный раствор 363 весовых частей селитрянокислой извести (нитрата кальция), содержащей по анализу 123 части извести (СаО) и 240 частей селитряной (азотной) кислоты (N2О5). Разложим эту соль, смешав ее с сернокислым кали (сульфат калия). В этой, последней соли было найдено 240 частей серной кислоты и 290,4 части кали (К2О). В специальном опыте было найдено, что 240 частей серной кислоты нейтрализуются 162,5 частями извести. Следовательно, 123 части извести, которые содержатся в растворе 363 частей нитрата кальция, требуют для нейтрализации 181,5 частей серной кислоты. А это количество серной кислоты связывает в нейтральную соль 220 частей кали. Таким образом, для полного разложения 363 частей нитрата кальция требуется 181,5 частей серной кислоты и 220 частей кали, т. е. 401,5 частей сульфата калия. В этом случае 123 весовых части извести нейтрализуют 181,5 частей серной кислоты и в растворе, таким образом, должно остаться 220 частей кали и 240 частей азотной кислоты, т. е. те количества обоих веществ, которые как раз достаточны для их полной взаимной нейтрализации. В результате раствор остается нейтральным.

Таким образом, зная весовое содержание кислоты и основания в нитрате кальция, сульфате калия и сульфате кальция, очевидно, можно рассчитать весовые соотношения кислоты и основания в нитрате калия. Венцель экспериментально проверил полученные в результате такого расчета величины и нашел, что на 240 частей азотной кислоты в этой соли содержится 222,66 частей кали (по расчету на 240 частей кислоты приходится 220 частей кали).

Нетрудно понять, что приведенный расчет мог бы послужить исходным пунктом для весьма важных и далеко идущих выводов. Однако Венцель на этом остановился. По-видимому, в теоретических вопросах он был совершенно отсталым человеком. Об этом свидетельствует и написанная им книга, озаглавленная «Введение в высшую химию» (1773 г.), в которой автор защищает чисто алхимические идеи.

Современники Венцеля — химики — не обратили внимания на его сочинение о сродстве тел, на произведенные им анализы солей и их интерпретацию. Вероятно, причиной невнимания к сочинению Венцеля было то, что в 1770–1780-х годах большинство химиков было увлечено новыми открытиями и новыми идеями химиков-пневматиков, в частности Лавуазье. К тому же анализы Венцеля не совпадали с анализами известных и авторитетных химиков того времени — Бергмана и Кирвана, хотя и были несколько точнее.

Впрочем, наблюдения Венцеля, касающиеся неизменности нейтральной реакции растворов солей при добавлении к ним нейтральных растворов других солей, не могли считаться в то время новостью и, во всяком случае, не представлялись химиками удивительными, поскольку считались само собой разумеющимися. Подобные явления наблюдались и другими учеными. Бергман, например, заметил, что нейтральные растворы металлических солей могут быть осаждены другими металлами без изменения нейтральной реакции раствора. Бергман объяснил это явление с флогистических позиций тем, что осажденный металл воспринимает флогистон, а осаждающий — отдает столько же флогистона. Опыты Бергмана были известны Лавуазье, который их повторил и расширил и объяснил их с точки зрения кислородной теории, т. е. прямо противоположно Бергману. По мнению Лавуазье, количества осажденного и растворенного металла в описанном случае соединены с равными количествами кислорода (47).

Однако ни Бергман, ни Лавуазье не смогли, подобно Венцелю, на основе наблюдаемых фактов и их объяснений сделать отчетливые и ясные выводы о соотношениях (соединительных весах) кислот и оснований в солях, несмотря на то что выводы, так сказать, сами собой напрашивались при сопоставлении результатов нескольких анализов. Открытие эквивалентных отношений и соединительных весов было сделано позднее и лишь было подготовлено исследованиями химиков «аналитического периода».

Одним из химиков этого периода, получившим новые и важные результаты в установлении постоянных отношений составных частей в сложных соединениях, был Иеремия Веньямин Рихтер (1762–1807). В молодости семь лет он служил в корпусе военных инженеров, а с 1785 г. изучал математические и философские науки в Кенигсберге. Он слушал здесь лекции Иммануила Канта (1724–1804) и, как думают некоторые историки химии, воспринял от него не только манеру туманно выражаться, но и многие философские и естественнонаучные идеи. По профессии Рихтер был инженером-строителем, но еще до поступления в университет интересовался химией и физикой. Химию он изучал по «Химическому словарю» Макёра. С 1794 г. Рихтер стал горным секретарем и пробирером в Горном округе Бреслау. Несколько лет спустя он стал асессором при управлении Берлинского горного округа и «арканистом» Фарфоровой мануфактуры в Берлине.

Все сочинения Рихтера проникнуты идеей приложения математики к химии. Исходя из старинного изречения: «Бог устроил все по мере, числу и весу», Рихтер рассматривал химию как раздел прикладной математики и всюду стремился отыскать математическую зависимость, не останавливаясь при этом и перед соответствующими «исправлениями» опытных данных. В 1789 г. появилась его работа «О применении математики к химии». В дальнейшем Рихтер выпустил несколько сочинений, посвященных закономерностям в численных отношениях между составными частями в различных сложных соединениях.

В 1792–1794 гг. вышла в трех частях основная работа Рихтера «Стехиометрия, или искусство измерения химических элементов». Первая часть этого труда посвящена «чистой стехиометрии», «термиметрии» и «флогиметрии». Следующие две части содержат данные по «прикладной стехиометрии». Кроме этого труда Рихтер издавал нечто вроде периодического издания под заглавием «О новых направлениях в химии» (всего вышло 11 томов, 1792–1802) и другие сочинения.

Главные сочинения Рихтера вышли в период, когда кислородная теория была уже признана всеми виднейшими химиками Европы. Формально и Рихтер заявил об отказе от теории флогистона и признании новой химии, но по существу его сочинения написаны в духе флогистической теории и, кроме того, туманны и труднодоступны для понимания.

Как представитель «аналитического периода» в развитии химии Рихтер занимался анализами сложных соединений, прежде всего солей, с целью установления в них численных соотношений между содержанием кислот и оснований. Но этим он не ограничился. На основе данных многочисленных анализов он составил ряды относительных весовых количеств кислот, которые необходимы для нейтрализации определенного количества какой-либо щелочи и, наоборот, щелочей, необходимых для нейтрализации определенного количества какой-либо кислоты. Такие ряды, называвшиеся Рихтером рядами масс, или рядами нейтрализации, вполне соответствовали стремлениям химиков того времени к систематизации фактов и, прежде всего, к нахождению закономерностей химического сродства между кислотами и основаниями…

…Таким образом, по существу, Рихтер нашел соединительные веса кислот и оснований в солях. Такого рода расчеты, как и всю область экспериментального определения весовых (относительных) количеств кислот и оснований в солях и составление рядов нейтрализации Рихтер назвал стехиометрией (от — «стихия», «начало», «элемент» — и «мера»).

Следует отметить, что в своей стехиометрии Рихтер исходил из факта, что нейтральность растворов солей при добавлении к ним нейтральных растворов других солей не изменяется (двойное разложение). Он писал: «Если два нейтральных раствора (солей) смешать вместе и при этом присходит разложение, то образующиеся продукты оказываются почти без исключения также нейтральными. Но если оба раствора, или один из них, не нейтральны, то и конечные продукты также не будут нейтральными» (49).

По-видимому Рихтеру, а не Венцелю, как утверждал Берцелиус, принадлежит первая формулировка закона нейтральности (50).

Упомянем также и об исследованиях Рихтера по осаждению металлов из растворов. Наблюдая вытеснение одного металла другим из раствора соли, Рихтер пытался использовать полученные при этом данные для расчета количества флогистона (флогиметрия), а в дальнейшем — кислорода в металлических окисях. Представление о ходе мысли Рихтера в данном случае дает следующее его высказывание: «Если разложить водный раствор какой-нибудь металлической нейтральной соли другим металлическим флогистическим субстратом, т. е. другим металлом в металлическом виде, так, чтобы не только металл, бывший растворенным, выделился в совершенно металлическом виде, но ни растворяющая кислота, ни с ней соединенная вода не разложились, то массы жизненного воздуха, которые должны соединиться с равными массами металлических субстратов, чтобы эти последние могли раствориться в кислотах, будут обратно пропорциональны массам (или весам) осаждающих и осажденных металлических субстратов из нейтральной металлической соли» (51).

Таким образом, Рихтер действительно достаточно широко развил стехиометрию солей. Однако в рядах нейтрализации он видел не средство для расчета состава различных солей, с точки зрения содержания в них кислот и оснований, а нечто вроде «закона природы». Конечно, Рихтер считал, что соединительные веса, приведенные в его рядах нейтрализации, могут выражать силы сродства. Фишер, который рассчитал данные Рихтера, прямо указывает, что числа в обеих колоннах рядов могут рассматриваться как мера силы сродства (52).

Однако Рихтер интересовался даже не этой возможностью выражения силы сродства. Он искал (совершенно в духе философии Канта) наиболее общие «мировые» законы и хотел свои данные сопоставить с данными из других областей науки, чтобы констатировать единство и общность законов. Во времена Рихтера полагали, например, что относительные расстояния планет от солнца можно выразить рядом чисел в геометрической прогрессии (ср. с 3-м законом Кеплера). По аналогии с этим законом Рихтер принял, что при расположении чисел в рядах нейтрализации в порядке их возрастания члены рядов должны подчиняться арифметической и геометрической прогрессиям.

Так, он считал, что для трех щелочей, стоящих последовательно друг за другом в ряду нейтрализации, их весовые количества (соединительные веса) должны выражаться прогрессией: 1) А, 2) А + В, 3) А + 5В.

Для земель прогрессия в ряду должна иметь вид: 1) А, 2) А + В, 3) А + 3В, 4) А + 9В, 5) А + 19В, где А и В — целые числа.

Весовые количества (соединительные веса) в ряду нейтрализации кислот (четырех минеральных кислот) выражаются следующей прогрессией (53): с, cd3, cd5, cd7, а другие кислоты, за исключением фосфорной, дают прогрессию с, cd3, cd4, cd8, cd11, cd14, cd15, cd16, где с и d — некоторые целые числа.

В том случае, если один или несколько членов таких прогрессий не находили себе примера среди известных в то время кислот и оснований, Рихтер полагал, что такие кислоты и основания еще не открыты. Когда в конце XVIII в. Тромсдорф (стр. 404) при исследовании минерала берилла обнаружил какую-то новую, не известную до тех пор землю, Рихтер тотчас же определил ее место в ряду нейтрализации и заявил, что она будет заполнять пробел в ряду. Однако скоро обнаружилось, что Тромсдорф ошибся, приняв за новую землю давно известный фосфат кальция.

Сопоставляя свои данные о вытеснении металлов с точки зрения химического сродства с данными бергмановских таблиц сродства, Рихтер констатирует: «Количественный порядок удельной нейтральности металлов по отношению к витриольной (серной. — Н.Ф.) кислоте совершенно не соответствует тому обыкновенному порядку, в котором один металл выделяется другим из раствора в кислоте; он скорее аналогичен обратному количественному порядку дефлогистизациии вполне соответствует взаимному окислению» (54). Таким образом, Рихтер был на пороге открытия эквивалентов и, несомненно, мог бы явиться одним из основоположников химии, если бы стоял на более прогрессивных теоретических позициях. Обнаружив определенные отношения в содержании кислот и оснований в солях и даже пользуясь полученными данными для расчета состава солей, Рихтер, однако, не услышал сигнала, который ему посылала природа, раскрывшая перед ним закономерности в составе сложных химических соединений. Причина этого кроется в том, что Рихтер совершенно обошел атомистические представления при разработке своей стехиометрии и, вместо того, чтобы попытаться объяснить общую внутреннюю связь в отношениях весового содержания кислот и оснований в солях, направил свои усилия на бесплодные поиски закономерностей (арифметических и геометрических прогрессий) в рядах нейтрализации. Не удивительно поэтому, что его работы не привлекли внимания ученых того времени. К тому же его манера туманно излагать свои мысли не способствовала успеху его идей. Однако имя Рихтера не осталось в неизвестности для его современников и последующих поколений. Г.Е. Фишер — переводчик на немецкий язык книги Бертолле «Исследования законов сродства» (55) — заинтересовался числами, собранными в рядах нейтрализации Рихтера, и объединил, как уже говорилось, все данные, полученные Рихтером, в двух таблицах и тем самым сделал наглядным и понятным расчет соотношений кислот и оснований в солях на основе анализов нескольких солей. «Надо, — писал Фишер, — только определить количественные отношения одной кислоты к различным щелочным основаниям, затем достаточно знать в одном лишь соединении относительные количества всякой другой кислоты, соединенной с щелочным основанием, и тогда уже простым вычислением можно получить количественные соотношения кислот во всех остальных соединениях».

Составленные Фишером ряды были напечатаны по-немецки в 1802 г., а при издании в следующем году в Париже «Опыта химической статики» Бертолле включил в эту книгу ряды нейтрализации Рихтера, приведя примечание Фишера. Таким образом, обобщенные результаты Рихтера и его идеи об арифметической и геометрической прогрессиях в рядах нейтрализации стали известны ученым. Однако и тогда они не привлекли внимания. Время для внедрения в химию понятия «эквивалент» еще не пришло. Оно наступило несколькими годами позже, уже после появления и распространения химической атомистики Дж. Дальтона в начале XIX в.

Как мы увидим в дальнейшем, Дальтон пришел к идее атомистических отношений в соединениях, основываясь на данных, подобных данным Рихтера, даже значительно более ограниченных. Таким образом, данные Рихтера могли бы послужить исходными для внедрения в химию атомистического учения. Они, однако, не стали таковыми. В начале XIX в. всеобщий интерес к новым проблемам химической атомистики привел к забвению идей Рихтера.

 

ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СРОДСТВА БЕРТОЛЛЕ. ПОЛЕМИКА МЕЖДУ БЕРТОЛЛЕ И ПРУСТОМ О ПОСТОЯНСТВЕ СОСТАВА ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Мы видели, что «химическое сродство» в конце XVIII в. объяснялось с двух точек зрения: 1) чисто химической, получившей отражение в таблицах сродства Бергмана, и 2) «массовой», связанной с попытками численного выражения силы сродства, например, весовыми отношениями кислот и оснований, образующих соли. Обе эти точки зрения основывались на фактическом материале, накопленном в течение нескольких десятилетий «аналитического периода» развития химии.

На рубеже XVIII–XIX вв. появилась еще одна своеобразная теория химического сродства. Автором ее был К. Л. Бертолле. Выше упоминалось, что Бертолле с 1784 г. заменил умершего П. Макёра на посту правительственного инспектора красильных мануфактур. К своей должности Бертолле отнесся весьма ответственно и изучил все тонкости красильного искусства того времени. Между прочим он узнал, что некоторые красители обладают сильным «сродством» к земляным и металлическим основаниям, так что даже могут вытеснять эти основания из солей. Вместе с этим Бертолле столкнулся с проблемой сродства красителей к волокну. Вначале он пытался объяснять эти явления ограниченно, только в применении к процессам крашения тканей, но вскоре, особенно после победы кислородной теории, он заинтересовался проблемой химического сродства в целом.

К работе в области химического сродства Бертолле приступил еще во время Египетского похода Наполеона, в котором он принимал участие (1798 г.). Работа эта была доложена в Египетском институте и вышла под заглавием «Исследование законов сродства» (58) в 1801 г. Через два года, в 1803 г., появился большой двухтомный труд Бертолле «Опыт химической статики» (59), в котором новая теория сродства, а также и представления Бертолле о составе химических соединений нашли свое полное выражение.

Познакомимся вкратце с ходом мыслей Бертолле. Как представитель «аналитического периода» в развитии химии он пользуется в качестве материала для обобщения данными о количественном составе солей, т. е. о весовом содержании в них кислот и оснований. Бертолле исходит из мысли, что силы химического сродства, или притяжения, присущи материи, так же как и силы ньютоновского тяготения. Но силы взаимного притяжения между космическими телами действуют на огромных расстояниях и не зависят от каких-либо свойств взаимодействующих тел, кроме их масс. Поэтому взаимное тяготение космических тел строго подчиняется закону Ньютона.

Другое дело — химическое притяжение. Оно проявляется на близких расстояниях и зависит от различных, иногда неопределенных условий, так что к нему неприменим общий закон. Однако, если в результате опытов и наблюдений будут получены выводы, носящие общий характер, то закон химического сродства будет приближаться к механическим законам взаимодействия тел и тем больше, чем более общий вывод получен.

В числе условий, влияющих на химическое притяжение веществ, Бертолле называет температуру, давление и придает особое значение плотности взаимодействующих веществ. Он полагает, что плотность является функцией двух противоположных сил — сцепления и упругости. Эти силы определяют прежде всего агрегатное состояние вещества. При преобладании силы сцепления над упругостью вещество, по мнению Бертолле, должно переходить в твердое состояние, например выпадать в виде осадка. И наоборот, если сила упругости будет достаточно велика по сравнению с силами сцепления, вещество будет находиться в газообразном состоянии. Жидкое состояние — это промежуточное состояние, когда обе силы приблизительно уравновешивают друг друга. Химическое взаимодействие возможно лишь тогда, когда частицы тел находятся в непосредственном соприкосновении, т. е. в растворенном состоянии. Таким образом, Бертолле — сторонник старинного учения, выражаемого известным изречением: «Тела не действуют (друг на друга), если они не растворены» («Corpora nоn agunt nisi soluta»).

Рассматривая проявление сил химического сродства на примере нейтрализации, Бертолле сделал вывод, что определенное количество основания нейтрализуется кислотой в результате одновременного действия двух факторов: а) проявления силы химического притяжения и б) присоединения к основанию некоторого определенного количества кислоты, необходимой для нейтрализации основания или насыщения, что Бертолле называет «мерой насыщения» (capacite de saturation). Иначе сказать, по Бертолле, химическое сродство пропорционально произведению этих двух факторов.

Если теперь взять две кислоты, обладающие различным химическим притяжением и различной «мерой насыщения» по отношению к данному основанию, то нетрудно понять, что сродство обеих кислот к этому основанию будет обратно пропорционально их «мерам насыщения». Этот вывод не соответствует представлениям многих предшественников Бертолле и, в частности, Бергмана, полагавших, что основания или кислоты требуют для нейтрализации тем большее количество оснований или кислот, чем больше их сродство к этой кислоте (или соответственно кислоты к основанию) (60).

Однако, подрывая тем самым авторитет бергмановских таблиц сродства (61), Бертолле в своих представлениях базируется, по существу, на тех же предпосылках, которые лежали в основе учения Бергмана и других химиков последней четверти XVIII в. В качестве факторов сродства Бертолле принимает ту же «химическую силу» (например, силу вытеснения одной кислоты из соли другой) и ту же самую «массу» (количество вещества), которые фигурировали в прежних теориях. Однако он не пользуется этими факторами в отдельности, как это делали его предшественники, а считает, что химическое притяжение определяется произведением обоих факторов. Бертолле называет это произведение химической массой. Он пишет: «Я обозначил названием «химическая масса» способность производить насыщение, такую силу, которая состоит из весового количества кислоты и ее сродства» (62). Пользуясь представлением о химической массе, Бертолле рассматривает различные случаи химического взаимодействия и проявления при этом химической силы. Сравнивая сродство двух кислот к одному и тому же основанию, он указывает, что оно будет определяться только химической массой, если обе кислоты будут жидкими, т. е. будут мало различаться по плотности. Отсюда следует, что та из кислот, которая нейтрализует определенное количество щелочи и взята в меньшем количестве по сравнению со второй кислотой, будет более сильной, т. е. ее химическая сила сродства будет большей.

Бертолле рассматривает также явления вытеснения из солей кислот и оснований более сильными кислотами и основаниями, а также разложение солей и явления двойного обмена. Пусть к раствору какой-либо соли, рассуждает он, добавляется раствор кислоты. В этом случае основание соли распределяется между двумя кислотами, соответственно силе сродства, т. е. пропорционально химическим массам кислот. Если при этом не образуется осадок, или не выделяются газы, т. е. если все вещества остаются в растворенном состоянии, то можно считать, что в растворе имеются две соли и две кислоты, находящиеся в равновесии. Это равновесие, по Бертолле, определяется относительными количествами обеих кислот в растворе.

Бертолле замечает, однако (63), что доказать наличие двух солей в растворе невозможно, так как при попытке выделить обе соли, например кристаллизацией, в действие вступают силы сцепления и лишь одна из солей, менее растворимая, выпадает в виде кристаллов при выпаривании. Если, например, к раствору нитрита калия добавить серной кислоты, то в растворе будут находиться две соли — нитрат и сульфат калия и две свободных кислоты. При выпаривании раствора будет образовываться в виде кристаллов лишь сульфат калия.

Далее Бертолле рассматривает различные случаи равновесия в растворах и зависимость равновесия от растворимости солей. Если в растворе имеются две соли и одна из них значительно менее растворима, чем другая, то эта (трудно растворимая) соль образуется в большем количестве, чем вторая соль. При полной нерастворимости одной из солей вместо равновесия может произойти полное разделение солей. Так, при добавлении к раствору нитрата бария серной кислоты образуется осадок сульфата бария, и, таким образом, эта соль не находится уже в равновесии с другой солью. Можно добавлением серной кислоты полностью удалить весь барий из раствора.

То же самое имеет место в случае, если одна из кислот или одно из оснований в растворе летучи. Тогда вместо равновесия также наблюдается отделение одной из солей или даже полное разложение. Таким образом, в зависимости от преобладания силы сцепления над упругостью и упругости над сцеплением можно осуществить полное отделение одной из солей и полное разложение второй соли в растворе (64).

Бертолле обсуждает и случаи двойного разложения солей. При этом он особенно отчетливо показывает ошибочность представлений Бергмана о силе химического сродства. Бертолле рассматривает случай, когда к раствору сульфата натрия добавлен раствор хлорида магния. При этом в растворе образуются четыре соли — сульфат натрия, хлорид магния, сульфат магния и хлорид натрия. Если теперь охлаждать раствор, то при 0 °C из него будет кристаллизоваться сульфат натрия — наименее растворимая при этой температуре соль в растворе. При 20 °C можно получить в кристаллическом виде прежде всего хлорид натрия. Таким путем, при различных температурах оказывается возможным разделить смесь на две соли, причем в одном случае на сульфат натрия и хлорид магния, в другом — на хлорид натрия и сульфат магния. Это доказывает, что химическое сродство — величина, зависящая от температуры, а вовсе не какая-то определенная «сила», присущая данному веществу, как полагал Бергман.

На основании этих данных Бертолле высказал мнение, что способность к вытеснению одного вещества другим из сложного соединения вообще не может служить критерием для суждения о сродстве. Но Бертолле не только отвергает таким путем учение о сродстве Бергмана, но и по-новому объясняет явления, которые Бергман ставил в связи с силами сродства, основываясь на опытах «мокрым и сухим путем». Так, Бертолле указывает, что в растворах, содержащих соли кремневой кислоты, эта кислота вытесняется почти всеми кислотами, в то время как в расплавах при высоких температурах кремневая кислота вытесняет из солей очень многие кислоты (65), так как в обоих этих случаях сцепление между частицами кислоты оказывается совершенно различным.

Вообще же, он придает силам сцепления частиц (и упругости) особое значение и полагает, что в зависимости от этих сил могут изменяться и отношения, в которых образуются химические соединения. Согласно Бертолле, вовсе не обязательно, чтобы «химические соединения» образовывались в постоянных отношениях. Он считает, что важным (и единственным) признаком химического соединения служит отличие физических свойств его от свойств исходных веществ, и поэтому относит к соединениям растворы, стекла, металлические сплавы и другие смеси. Таким образом, высказывая мысль, что химические соединения могут образовываться в любых отношениях, Бертолле считает скорее исключением, чем правилом, образование соединений в постоянных отношениях.

Постоянные отношения в соединениях, по Бертолле, могут иметь место лишь в случаях, когда при образовании таких соединений произошло значительное изменение плотности и, следовательно, сил сцепления (66). Так, газообразные водород и кислород соединяются в воду в постоянных отношениях, потому что вода — жидкость, обладающая значительно большей плотностью, чем исходные газы. Но если изменение плотности и сцепления при образовании соединения незначительно, образуются вещества переменного состава в широких границах отношений составных частей. Границами для образования таких соединений служат состояния взаимного насыщения составных частей (67).

С точки зрения этих представлений Бертолле обсуждает различные случаи образования соединений переменного состава. Так, он рассматривает образование соединений с кислородом и утверждает, что окислы имеют переменный состав. Он полагает, например, что при одновременном осаждении из раствора двух металлов наличный кислород распределяется между ними соответственно «условиям» и в результате получаются окислы с различным и неопределенным содержанием кислорода. «Я хочу теперь доказать, — пишет Бертолле, — что количество кислорода в окислах зависит от тех же условий, которым подчинены количественные отношения других соединений; что эти отношения непрерывно изменяются начиная с той границы, где соединение только становится возможным, до другого крайнего предела, где оно достигает последней возможной степени» (68).

Таким образом, перед нами целое учение, которое хотя и является с современной точки зрения совершенно ошибочным, однако в нем нельзя не видеть некоторые черты, обличающие научную смелость и остроумие автора. Сам Бертолле следующим образом резюмирует свое учение: «После всех этих разнообразных обсуждений, я прихожу к заключению, что химическое сродство совершенно не следует каким-либо особым законам. Однако все явления, которые зависят от взаимодействия тел, представляют собой проявление тех же свойств, которые все ищут в химии. Следовательно, мы не должны здесь искать различия между физикой и химией, так как сродство между различными веществами, приходящими в соприкосновение, является неизбирательным. Однако оно различается в зависимости от действующих количеств (массы) и от условий, в которых проявляется это действие» (69).

Книга Бертолле получила широкое распространение, а развитое в ней учение нашло отклики. Химикам стало вполне ясно, что таблицы сродства, которые еще в восьмидесятых и девяностых годах XVIII в. служили чуть ли не главным критерием при характеристике веществ, особенно вновь открываемых, совершенно бесполезны, так как лишены надлежащих научных обоснований.

Вместе с тем учение Бертолле, отвергающее постоянство пропорций в химических соединениях в век, когда большинство химиков экспериментально искали и устанавливали такие пропорции, было встречено с явным недоверием несмотря на высокий научный авторитет Бертолле. Однако большинство химиков-аналитиков, в том числе таких, как Клапрот и Вокелен, не решились открыто выступить с опровержением утверждений Бертолле. Лишь один, малоизвестный в то время мадридский химик Пруст не постеснялся выступить с критикой взглядов Бертолле и указать на его экспериментальные ошибки и неправильные выводы.

После появления первой критической статьи Пруста (1801 г.) Бертолле счел нужным ответить последнему, отстаивая свои положения. Завязалась интересная и исторически весьма важная полемика, продолжавшаяся несколько лет (до 1808 г.) И хотя доводы Пруста, по-видимому, не вполне убедили Бертолле, который еще в 1809 г. признавал возможность существования соединений переменного состава (70), все химики встали на точку зрения Пруста, которому принадлежит, таким образом, заслуга экспериментального установления закона постоянства состава химических соединений.

Жозеф Луи Пруст (71) (1754–1826) родился во французском городе Анжере, где его отец был аптекарем. В аптеке отца он получил первые фармацевтические и химические знания. Юношей он отправился в Париж, работал здесь учеником аптекаря, затем стал студентом университета, особенно увлекшись химией. Он слушал лекции Руэля и стал его любимым учеником. После смерти Руэля Пруст некоторое время работал в Испании (1777–1780) и вновь вернулся в Париж, где продолжил образование. В период революции он вновьуехал в Испанию, некоторое время работал в Сеговии, а затем был профессором химии в Саламанке (с 1789 г.). В 1791 г. Пруст был приглашен в Мадридский университет, в его распоряжение была предоставлена прекрасно оборудованная и обеспеченная всем необходимым лаборатория, в которой он выполнил свои выдающиеся исследования.

В 1808 г., когда Испания была оккупирована французскими войсками под командованием Мюрата, лаборатория Пруста была разрушена и ему пришлось вернуться во Францию. Здесь он жил в бедности и не имел лаборатории, но, несмотря на это, продолжал некоторые исследования. Его положение несколько изменилось в 1816 г., когда он был избран членом Парижской академии наук и ему была назначена пенсия. В 1818 г. он вернулся в Анжер, где через несколько лет и умер.

Пруст был типичным представителем «аналитического периода». Его исследования были посвящены количественному анализу солей олова, меди, железа, никеля, сурьмы, кобальта, серебра и золота (1799–1806). Результаты, полученные Прустом, значительно расширили сведения об этих металлах и их солях. Он изучил также металлические соли органических кислот (например, ацетат меди) и посвятил несколько исследований вопросам органической химии. Он исследовал, в частности, «медовый сахар» и установил его отличие от «тростникового сахара» (72), изучал соединения синильной кислоты, сыр, а также различные продукты животных организмов. Так, известны его работы о мочевине и моче, ферментах, клейковине и др.

Пруст разработал также и некоторые методы аналитической химии. Особенно здесь следует назвать сероводородный метод осаждения металлов, получивший широкое распространение и большое практическое значение в дальнейшем. Как и многие химики-аналитики того периода, Пруст занимался и техническими вопросами, например вопросами, связанными с приготовлением пороха, запальных фитилей и т. д.

Сущность спора Бертолле и Пруста, как мы уже видели, сводилась к вопросу о том, что представляет собой химическое соединение с точки зрения его количественного состава. Многие историки химии, говоря об ошибочных взглядах Бертолле в этом вопросе, обычно указывают, что они связаны в определенной степени с низкой точностью химических анализов того времени и, в частности, анализов самого Бертолле (73). Но мы убедились, что концепция переменного состава химических соединений у Бертолле представляет собой логическое следствие его учения о сродстве. Лишь в процессе спора с Прустом неточность анализов Бертолле действительно оказалась одним из его «слабых мест».

Химические анализы Пруста отличались достаточно высокой точностью для того времени. Результаты своих исследований состава солей Пруст публиковал под заглавием «Факты для служения истории» (74).

Выступая в связи с утверждением Бертолле о том, что окислы металлов имеют переменный состав, Пруст показывает, что металлы могут образовать один, два, а иногда и три различных окисла. В сущности, еще до начала полемики Пруст в 1799 г. показал, что медь дает два окисла — закись и окись, так же как и олово….

…В той же статье 1799 г. Пруст посвящает целый раздел составу карбоната меди. Он впервые обнаруживает, что в состав карбоната входит гидратная вода в определенной пропорции, и констатирует, что искусственно полученный и природный карбонаты меди не отличаются друг от друга по составу. Он пишет: «Поскольку 100 частей такого [природного] карбоната, растворенные в азотной кислоте и выделенные щелочными карбонатами, дают нам 100 частей искусственного карбоната, причем основой этих двух соединений является черная окись [меди], должно признать существование невидимой руки, которая как бы держит весы при образовании соединений и возникновении их свойств; согласно ее воле мы должны заключить, что природа действует в глубинах земного шара так же, как и на его поверхности или же в руках человека.

«Эти совершенно неизменные пропорции, эти постоянные атрибуты, характеризующие собою истинные соединения, как природные, так и искусственные, словом, этот pondus naturae, так хорошо виденный Шталем, — все это, по моему мнению, подвластно химику не больше чем закон избирательности, господствующий во всех соединениях» (76).

Бертолле был принужден начать специальное исследование для обоснования и защиты своих взглядов. Действием углекислого газа на едкую щелочь под давлением он получил кристаллы, отличающиеся по составу от известных ранее карбонатов щелочных металлов. При нагревании эти кристаллы выделяли углекислый газ и превращались в соли другого состава. Пруст возразил Бертолле, что углекислый газ в этом случае может присоединиться только к некоторым молекулам едких щелочей из общего взятого их количества. Бертолле в свою очередь привел довод, что при действии на его углекислые соединения муриевой (соляной) кислоты из этих соединений выделяется углекислый газ. На этом основании он сделал вывод, что его соединения представляют собой «под-карбонат» — некоторое соединение с малым содержанием углекислоты (sous-carbonate) и что углекислота распределена во всем объеме щелочи вполне равномерно.

Словом, спор шел вокруг понятий «химическое соединение» и «механическая смесь» и точных признаков этих образований. Бертолле не мог не признать, что Пруст прав, так как против результатов превосходных анализов последнего трудно было возражать. Однако Бертолле еще цеплялся за некоторые, по его мнению, доказательные факты. Так, он указывал, что ему удалось изолировать четыре окисла свинца, получаемых при накаливании металла на воздухе. Но все же Бертолле уже не настаивал на всеобщности своего принципа переменного состава соединений. Он лишь требовал точных определений понятий «соединение» и «смесь». Но Пруст еще не мог дать таких определений.

Спор велся на примерах различных веществ — окислов, сульфидов и др. Пытаясь найти определяющие характеристики смеси и соединения, Пруст писал в 1806 г.: «Но могут спросить, какую же разницу вы видите между вашими химическими соединениями и теми совокупностями сочетаний, которые не связываются природой прочно в определенных постоянных пропорциях? Действительно ли сила, заставляющая металл растворяться в сере, отличается от той, которая заставляет один сернистый металл растворяться в другом? Я не буду спешить отвечать на подобный вопрос, так как опасаюсь переступить границу еще не достаточно обстоятельно изученной области. Но тем не менее указанные мною выше различия, надеюсь, разъяснятся, если задаться вопросом: является ли притяжение, благодаря которому соль растворяется в воде, тем же самым или же нет, что и притяжение, заставляющее определенные количества углерода и водорода растворяться в определенном же количестве кислорода, с образованием сахарного раствора, получающегося на наших заводах? При такой постановке вопроса мы отчетливо видим, что эти два вида притяжения настолько отличны по своим результатам, что смешивать их никак невозможно» (77). Пруст стоял на грани открытия закона кратных отношений. И если ему не удалось сделать этого открытия, то объяснить это можно лишь тем, что он не придавал значения атомистике. Что же касается Бертолле, то он был антиатомистом. А. Вюрц, ссылаясь на написанное Бертолле «введение» к французскому изданию многотомной «Системы химии» Томаса Томсона — пропагандиста Дальтона, указывает, что Бертолле в этом издании «нападает весьма ожесточенно на атомистическую систему и даже на самый закон определенных отношений как на закон, мало согласный с теми мнениями, которые он сам высказал о весовых отношениях простых тел при соединении их между собою» (78). Действительно, в этом «введении» Бертолле можно найти, правда, весьма «мягкие», но определенные высказывания против атомистики (79). Тем не менее Прусту принадлежит главная заслуга в открытии важнейшего и первого основного закона химии — закона постоянства состава химических соединений.

В заключение приведем слова самого Пруста: «Соединение есть привилегированный продукт, которому природа дала постоянный состав. Природа, даже через посредство людей, не производит соединения иначе, как с весами в руках, — по мере и весу. От одного полюса к другому соединения имеют тождественный состав. Их внешний вид может различаться, но их свойства никогда не бывают различными. Никакой разницы мы не видим между окисью железа южного полушария и северного; японская киноварь имеет тот же состав, как испанская киноварь; хлористое серебро совершенно тождественно, происходит ли оно из Перу или из Сибири; во всем свете имеется только один хлористый натрий, одна селитра, одна сернокальциевая соль, одна сернобариевая соль. Анализ подтверждает эти факты на каждом шагу» (80). Установление закона постоянства состава, признание факта скачкообразного (а не непрерывного) изменения в содержании составных частей сложных соединений одинакового элементарного состава явилось крупной победой передовой материалистической мысли, основанной на значительном и надежном экспериментальном материале, накопленном в течение «аналитического периода» в развитии химии.

В некоторых работах по истории химии говорится, что учение Бертолле о сродстве возродилось во второй половине XIX в. (81) Однако едва ли можно признать, что закон Гульдберга и Вааге (1867 г.) представляет собой «возрождение» идеи Бертолле. Его искусственно построенная система, основанная на картезианском принципе бесконечной делимости материи, не имела под собой никакой почвы, не была подтверждена ни одним экспериментальным (достоверным) фактом и поэтому была отброшена химиками.

Но, как часто бывает в истории науки, заманчивые идеи, волновавшие когда-то ученый мир, являясь неправильными, привлекали все же внимание ученых последующих поколений. В дальнейшем такого рода идеи, трансформированные соответственно с уровнем состояния науки в тот или иной период, служили иногда исходным пунктом для построения новейших теорий.

Этот краткий обзор развития химии на рубеже XVIII–XIX вв. показывает, что прогресс химических знаний в это время определялся прежде всего развитием экспериментальных исследований, разработкой новых методов исследования и открытием новых, весьма важных явлений.

Вместе с тем сумма фактического экспериментального материала, накопленного к концу XVIII в., оказалась настолько значительной, что появилась возможность для некоторых теоретических построений, для объяснения отдельных, сходных по природе процессов и явлений. Особенно важными оказались успехи химиков-аналитиков, приведшие к установлению стехиометрических отношений в содержании кислот и оснований в солях, к упрочению представлений об элементарных телах, к открытию ряда новых элементов. Успехам химико-аналитических исследований химия обязана также установлением в это время закона постоянства состава химических соединений.

К началу XIX в. химия, освободившаяся наконец от реакционного наследия и отсталых традиций алхимического, иатрохимического и флогистического периодов, вышла на широкую дорогу экспериментального и теоретического исследования. Впервые за всю историю развития химия приобрела характер классической экспериментальной науки и получила благодаря сделанным успехам блестящие перспективы дальнейшего развития.