Переворот химической науки. Презентация на тему ««Химическая революция» XVIII века. Состав веществ и их классификация

Экспериментальное естествознание XVII века

В XV-XVI веках в Европе начался период быстрого роста торговли и материального производства. К XVI веку техника в Европе вышла на уровень заметно более высокий, чем в период расцвета Античного мира. При этом изменения в технических приемах опережали их теоретическое осмысление. Технические изобретения XVI века и блестящие успехи мореплавания (разрешившие, кстати, длившийся столетиями финансовый кризис, связанный с нехваткой драгоценных металлов) одновременно ставили перед наукой новые проблемы, которые существовавшая ранее наука разрешить не могла. Дальнейшее усовершенствование техники упиралось в главное противоречие эпохи – противоречие между сравнительно высоким уровнем достигнутых к этому времени технологических знаний и резким отставанием теоретического естествознания.

Развитие философии и естествознания в эпоху Возрождения привело к глубокому кризису аристотелевской картины мира и поставило задачу выработки отражающей реальные свойства действительности физической концепции, а потребности технического прогресса привели к созданию основ научного эксперимента. Быстрому развитию в Европе новых философских систем способствовала также и Реформация, начавшаяся в XVI веке.

Сочетание социально-экономических и технических факторов вызвало сдвиг в общественном сознании, усилило потребность в выработке новой философии, отрицавшей роль авторитета (как религиозных доктрин, так и античных учений) и утверждавшей приоритет научного доказательства. В начале XVII века появились крупные философские произведения, оказавшие существенное влияние на развитие естествознания. Английский философ Френсис Бэкон выдвинул тезис о том, что решающим доводом в научной дискуссии должен являться эксперимент. Вместо принятого с античных времён дедуктивного метода Бэкон предложил новую логику науки – индукцию, основанную на умозаключении от частного к общему (весьма символичными являются названия сочинений Бэкона – "Новый органон" (1620) и "Новая Атлантида", прямо противопоставляемые "Органону" и "Атлантиде" Аристотеля).

Семнадцатый век в философии ознаменовался также возрождением атомистических представлений. Математик (основатель аналитической геометрии) и философ Рене Декарт , известный также как Картезий, утверждал, что все тела состоят из корпускул различной формы и размеров; форма корпускул связана со свойствами вещества. В то же время Декарт считал, что корпускулы делимы и состоят из единой материи. Декарт отрицал представления Демокрита о неделимых атомах, движущихся в пустоте, не решаясь допустить существование пустоты. Корпускулярные идеи, весьма близкие к античным представлениям Эпикура, высказывал и французский философ Пьер Гассенди . Группы атомов, образующие соединения, Гассенди называл молекулами (от лат. moles – кучка). Корпускулярные представления Гассенди завоевали довольно широкое признание среди естествоиспытателей.

Инструментом разрешения противоречия между высоким уровнем технологии и крайне низким уровнем знаний о природе стало в XVII веке новое экспериментальное естествознание.

Огромные успехи в XVII веке были достигнуты в области физики, механики, математики и астрономии. Галилео Галилей не только основал классическую механику, но и ввёл в физику новый образ мышления, в полной мере использующий экспериментальный метод. Немецкий астроном Иоганн Кеплер в 1609 г. привёл в соответствие с астрономическими данными гелиоцентрическую систему, которую предложил в 1543 г. Николай Коперник , и которая в первоначальном виде содержала множество неточностей. Эванджелиста Торричелли , Блез Паскаль и Отто фон Герике провели в середине XVII в. свои знаменитые опыты по изучению вакуума и атмосферного давления. Герике начал также исследования в области электростатики; Христиан Гюйгенс создал волновую теорию света и разработал основные законы оптики. Исаак Ньютон открыл законы классической механики и закон всемирного тяготения. Его капитальный труд "Математические начала натуральной философии" (1687) обобщил не только собственные исследования автора, но и опыт предшественников, результатом чего явилось создание единой механической картины мира, господствовавшей вплоть до рубежа XIX и XX столетий. Все эти и многие другие блестящие открытия ознаменовали собой первую научную революцию , результатом которой стало становление нового естествознания, целиком основанного на экспериментальных данных. Основой естествознания становится принцип количественного измерения в экспериментальных исследованиях. Это находит свое выражение в изобретении разнообразных измерительных приборов – хронометров, термометров, ареометров, барометров, весов и т.д.

Новое естествознание породило и новые организационные формы – были созданы научные общества и академии наук. Ещё в 1560 г. итальянский естествоиспытатель Джиованни Баттиста делла Порта начал проводить в своём доме регулярные собрания, называемые Академией тайн природы. В XVII в. появились официально учреждённые академии с соответствующими органами и статутом: Академия естествоиспытателей (Леопольдина) в Германии (1652), Академия опыта во Флоренции (1657), Королевское общество (1662) в Лондоне, Парижская Академия точных наук (1663).

Одним из следствий произошедшей во второй половине XVII века научной революции явилось создание новой – научной – химии. Создателем научной химии традиционно считается Роберт Бойль.

Роберт Бойль и возникновение научной химии

Процесс превращения химии в науку завершился открытиями А. Л. Лавуазье. С создания им кислородной теории горения (1777 год) начался переломный этап в развитии химии, названный «химической революцией». Отказ от теории флогистона потребовал пересмотра всех основных принципов и понятий химии, изменения терминологии и номенклатуры веществ. В 1789 году Лавуазье издал свой знаменитый учебник «Элементарный курс химии», целиком основанный на кислородной теории горения и новой химической номенклатуре. Он привёл первый в истории новой химии список химических элементов (таблицу простых тел).

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Натурфилософский (греческий) период
Этот период так же принято называть предалхимическим, так как знания полученный в этот период легли в основу алхимического учения. В предалхимическим периоде теоретический и практич

Алхимический период
Алхимический период - это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. Алхимическая теория, основанная на античных представлен

Техническая химия и ятрохимия
Техническая химия Начиная с эпохи Возрождения, в связи c развитием производства всё большее значение в алхимии стало приобретать производственное и вообще п

Период становления химии как науки
Вторая половина XVII века ознаменовалась первой научной революцией, результатом которой стало новое естествознание, целиком основанное на экспериментальных данных. Создание гелиоцен

Период количественных законов
Главным итогом развития химии в период количественных законов стало её превращение в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении. За открытым Лавуазье законо

Символы атомов Дальтона
Основываясь на законе кратных отношений и законе постоянства состава, объяснить которые, не прибегая к п

Химия во второй половине XIX в
Для данного периода характерно стремительное развитие науки: были созданы периодическая система элементов, теория химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика

Атомная эпоха
Открытие электрона Э. Вихертом и Дж. Дж. Томсоном (1897 год) и радиоактивности А. Беккерелем (1896 год) стали доказательством делимости атома, возможность которой стала обсуждаться

ХИМИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ
ФРАНЦУЗСКАЯ БУРЖУАЗНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ И НАУКА

Переворот в химии, связанный с ниспровержением теории флогистона, по времени совпал с французской буржуазной революцией. Этот факт, конечно, нельзя считать случайным. Химическая революция в значительной степени оказалась следствием социально-экономических перемен и сдвигов в умственной жизни общества. Ф. Энгельс в следующих словах характеризовал эти явления: «Великие люди, которые во Франции просвещали головы для приближающейся революции, сами выступали крайне революционно. Никаких внешних авторитетов какого-бы то ни было рода они не признавали. Религия, понимание природы, общество, государственный строй - все это было подвергнуто самой беспощадной критике; все должно было предстать перед судом разума и либо оправдать свое существование, либо отказаться от него... Все прежние формы общества и государства, все традиционные представления были признаны неразумными и отброшены, как старый хлам; мир до сих пор руководствовался одними предрассудками, и все прошлое достойно лишь сожаления и презрения»1.

Химическая революция одновременно была и частью глубоких перемен в науке, прежде всего в химии и физике.

Многие французские ученые приняли непосредственное участие в общественно-политической деятельности в эпоху революции (Г. Монж, Л. Карно, Ф. Фуркруа и др.). По их предложениям была проведена полная реформа образования в стране. Университеты дореволюционной Франции безраздельно находились под влиянием католического духовенства, преподавали в них по устаревшей системе. Связей университетов с промышленностью страны не существовало. Парижская академия наук и другие научные учреждения были также фактически оторваны от жизни. В результате предложений ученых Конвентом в 1793 г. была одобрена новая система организации высшей школы. В 1794 г. была учреждена Нормальная школа для обучения искусству преподавания, открыта Политехническая школа для подготовки гражданских инженеров. Возникли и другие специальные учебные заведения. Старый Королевский ботанический сад был преобразован в Музей естественной истории. Была основана Национальная консерватория (хранилище) наук и ремесел. Все эти меры были направлены на приближение науки и образования к запросам жизни и производства.

Эпоха буржуазной революции ознаменовалась расцветом науки во Франции. В конце XVIII в. во Франции выдвинулись

многие талантливые ученые (Ж. Лагранж, Г. Монж, Н. Карно, П. Лаплас) и плеяда выдающихся химиков и биологов.

А. Л. ЛАВУАЗЬЕ

В развитии химии в эпоху французской буржуазной революции виднейшая роль принадлежит А. Л. Лавуазье. Выдающаяся научная деятельность этого ученого сочеталась с типичными для крупного буржуа темными финансовыми операциями. Общественно-политические взгляды А. Лавуазье нельзя назвать передовыми и соответствующими его новаторской научной деятельности.

Антуан Лоран Лавуазье родился 26 августа 1743 г. Он получил юридическое образование, но интересовался естественными науками, особенно химией, занимался также и литературой. По окончании университета А. Лавуазье отказался от юридической карьеры и сосредоточил свое внимание на работах в области естествознания. Он совершил несколько минералогических экскурсий, в ходе которых интересовался химическим составом ряда минералов и вод питьевых источников.

В 1764 г. А. Лавуазье принял участие в конкурсе, объявленном Парижской академией, на лучший способ освещения улиц. При разработке новых типов светильников он проявил большую настойчивость и получил золотую медаль. В 1768 г. А. Лавуазье был избран адъюнктом Академии наук и одновременно стал пайщиком откупа по сбору налогов от населения. Получая огромные барыши, пайщики откупа были окружены всеобщей ненавистью народа. В 1771 г. он женился на дочери богатого откупщика - Анне Марии Польз.

В 1775 г. А. Лавуазье был назначен управляющим пороховым и селитряным делом Франции. Он переехал в Арсенал и устроил на собственные средства хорошо оборудованную лабораторию. Здесь в течение 15 лет он вел напряженные экспериментальные исследования и постоянно участвовал в различных ученых комиссиях.

Начавшаяся в 1789 г. революция оторвала А. Лавуазье от

научной работы по химии. В первые годы революции он занимался экономическими проблемами, был членом комиссии по мерам и весам, комиссаром национального казначейства и т. д. К революции он вскоре стал относиться отрицательно.

В 1792 г. из-за связей с роялистами он был освобожден от должности управляющего пороховым делом. В марте 1792 г. декретом Национального собрания был ликвидирован откуп. В августе 1793 г. была закрыта Академия наук, а в октябре того же года Конвент принял решение об аресте бывших откупщиков. После следствия 28 бывших откупщиков, в том числе и А. Лавуазье, были приговорены революционным трибуналом к казни. 8 мая 1794 г. Лавуазье был гильотинирован.

Некоторые ученые (Дж. Пристлей, Ш. Благден, Дж. Уатт и др.) оспаривали приоритет ряда его крупных открытий. Следует, однако, отметить, что продолжающаяся и поныне дискуссия вокруг имени Лавуазье носит буржуазно-националистическую окраску.
КИСЛОРОДНАЯ ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ

Одной из первых публикаций А. Лавуазье был мемуар «О природе воды» (1769). Работа была посвящена вопросу о возможнбсти превращения воды в землю. В течение 101 дня А. Лавуазье нагревал воду в стеклянном сосуде «пеликан» и обнаружил (как и К. Шееле) образование в воде листочков сероватой земли. В отличие от К. Шееле А. Лавуазье не производил химического анализа этой земли, но путем взвешивания сосуда и высушенных листочков установил, что они получаются в результате растворения стекла.

Решив таким образом вопрос, занимающий в то время ученых, А. Лавуазье наметил исследование «О природе воздуха». Изучив и проанализировав данные о поглощении воздуха в различных химических процессах, он составил обширный план исследования: «Операции, посредством которых, - писал он, - можно добиться связывания воздуха, суть: рост растений, дыхание животных, при некоторых обстоятельствах - обжиг, наконец, некоторые (другие) химические реакции. Я признал, что должен начать с этих экспериментов» ".

Во второй половине 1772 г. А. Лавуазье уже был занят опытами сжигания различных веществ, прежде всего фосфора. Он установил, что для полного сжигания фосфора потребно большое количество воздуха. Объяснение этого факта, данное им, было еще флогистическим. Однако вскоре он представил Академии наук мемуар, в котором писал: «... я открыл, что сера при горении вовсе не теряет в весе, а, напротив, увеличивается, т. е. из 1 фунта серы можно получить значительно больше, чем 1 фунт купоросной кислоты... то же самое можно сказать о фосфоре;

это увеличение происходит благодаря громадному количеству воздуха, который связывается при горении»1. Далее А. Лавуазье высказывает предположение, что увеличение массы металлов при кальцинации также объясняется поглощением воздуха.

В следующем году А. Лавуазье поставил исследования по кальцинации металлов. Он сообщает также о дальнейших опытах по поглощению воздуха в процессах горения и высказывается (пока еще не в категорической форме) о субстанции, содержащейся в воздухе и связывающейся с горящими веществами в процессе горения. Описывая опыты кальцинации металлов, А. Лавуазье подтвердил факт поглощения при этом воздуха.

Для всестороннего изучения процессов горения и действия на различные вещества высоких температур А. Лавуазье построил большую зажигательную машину с двумя большими линзами, с помощью которой произвел сжигание алмаза. Результаты всех этих исследований стояли в полном противоречии с теорией флогистона. А. Лавуазье приходилось соблюдать крайнюю осторожность в формулировках выводов. Но он продолжал работать по намеченному плану, все более и более убеждаясь в полной необоснованности теории флогистона. В 1774 г. А. Лавуазье начал прямую атаку на эту теорию. Анализируя результаты своих опытов по сжиганию различных веществ, он вскоре пришел к выводу, что воздух - не простое тело, как думали ученые XVIII в., а смесь различных по свойствам газов. Одна из частей смеси поддерживала горение. Опытным путем А. Лавуазье отверг предположение, что это «фиксируемый воздух» Блэка, наоборот, он утверждал, что эта часть «наиболее удобна для дыхания».

В это время (70-е гг.) открытие кислорода «носилось в воздухе» и стало уже неизбежным. Действительно, К. Шееле открыл кислород в 1772, а Дж. Пристлей - в 1774 гг. А. Лавуазье не сразу пришел к открытию кислорода. Изучая кальцинацию металлов с образованием «извести», он полагал, что «наиболее пригодная для дыхания» часть воздуха может быть получена из металлической «извести», т. е. из оксидов любых металлов. Однако его попытки не увенчались успехом, и только в ноябре 1774 г. (после свидания с Дж. Пристлеем) он перешел к опытам с оксидом ртути.

Эти опыты А. Лавуазье выполнил двумя путями. Он прокаливал оксид ртути с углем и получил «фиксируемый воздух» Блэка, а также просто нагревал оксид ртути. Полученный при этом газ представлял, по его мнению, наиболее чистую часть воздуха. А. Лавуазье пришел также к заключению, что «фиксируемый воздух» представляет собой соединение «чистого» воздуха с углем. В своем докладе академии он называл «наиболее чистую

часть воздуха» также «весьма удобовдыхаемым» или «живительным воздухом».

Важные выводы были сформулированы А. Лавуазье в мему-аре «Опыты над дыханием животных»: 1. При дыхании происходит взаимодействие только с чистой «наиболее пригодной для дыхания» частью атмосферного воздуха. Остальная часть воздуха представляет собой лишь инертную среду, которая не изменяется при дыхании. 2. Свойства испорченного воздуха, остающегося в реторте после прокаливания металлов, ничем не отличаются от свойств воздуха, в котором некоторое время находилось животное.

Начиная с 1777 г. А. Лавуазье выступил открыто против теории флогистона. В одном из мемуаров он писал: «Химики сделали из флогистона смутное начало, которое не определено в точной мере и которое поэтому пригодно для любых объяснений, в которые его хотят ввести. Иногда это начало весомо, иногда оно таковым не является; иногда это свободный огонь, иногда это огонь, соединенный с землистым элементом; иногда оно проходит сквозь поры сосудов, иногда они непроницаемы для него. Он объясняет одновременно и щелочность и нейтральность, прозрачность и непрозрачность, окраску и отсутствие окраски; это настоящий Протей, который меняет свой облик каждое мгновение»".

Интересно, что эти слова А. Лавуазье напоминают формулировки М. В. Ломоносова, писавшего в 1744 г. об «огненной материи», которая то входит в поры тел, «... как бы привлекаемая каким-то приворотным зельем, то бурно покидает их, как бы объятая ужасом»1 2.

В мемуаре «О горении вообще» (1777) А. Лавуазье дал следующую характеристику явлений горения: «1. При всяком горении происходит выделение «огненной материи», или света. 2. Тела могут гореть только в очень немногих видах воздуха, или, вернее, горение может происходить лишь только в одном виде воздуха, который Пристлей называл безфлогистонным и который я буду называть «чистым» воздухом. Тела, которые мы называем горючими, не только не горят в пустоте, или каком-либо другом воздухе, но там они гаснут так быстро, как если бы их погружали в воду... 3. При всяком горении происходит разрушение, или разложение «чистого» воздуха, а вес сгоревшего тела увеличивается точно на количество поглощенного воздуха. 4. При всяком горении горящее тело превращается в кислоту... так, если под колоколом сжигать серу, то продуктом горения будет серная кислота.. .»3.

Основываясь на последнем положении, А. Лавуазье создает теорию кислот, которые образуются при соединении кислотооб

разующего начала с горючими веществами. Этому кислотообразующему началу в связи с этим он дал название «оксиген» (родящий кислоту, или кислород). Теория кислот А. Лавуазье оказалась, однако, не соответствующей многим известным фактам. Так, соляная кислота образуется без всякого участия кислорода. А. Лавуазье в данном случае принужден был прибегнуть к фантазии для объяснения состава этой кислоты. Он допустил, что в соляной кислоте содержится особое простое тело - мурий, - находящееся в кислоте в окисленном состоянии. Поэтому до недавнего времени соляная кислота называлась у фармацевтов муриевой кислотой.

Противоречил теории кислот Лавуазье и факт образования воды при сжигании водорода. В течение нескольких лет Лавуазье безуспешно пытался обнаружить в воде следы кислоты. При этом он установил даже объемные отношения водорода и кислорода в воде (12:22,9, т. е. почти как 1:2). Этому результату он, однако, не придал значения. При разложении воды он, действуя на воду железными опилками, получил водород. Эти исследования были завершающими в запланированной серии опытов, поставленных с целью ниспровержения теории флогистона.

Упомянем, что претензии со стороны некоторых ученых на приоритет открытий А. Лавуазье оказались неосновательными. Действительно, открытие кислорода по существу принадлежит именно А. Лавуазье, а не К. Шееле и Дж. Пристлею, остававшихся, по словам Ф. Энгельса, «в плену флогистических категорий» и не понимавших, что именно они открыли. «И если даже, - писал далее Энгельс, - А. Лавуазье и не дал описания кислорода, как он утверждал впоследствии, одновременно с другими и независимо от них, то все же, по существу дела, открыл кислород он, а не те двое, которые только описали его, даже не догадываясь о том, что именно они описывали»

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ КУРС ХИМИИ ЛАВУАЗЬЕ

В процессе разработки основ антифлогистической кислородной теории горения и дыхания у А. Лавуазье не было недостатка в критиках его новых взглядов. В связи с этой критикой ему приходилось ставить новые опыты, высказывать новые обобщения, шаг за шагом доказывать несостоятельность выдвигавшихся возражений. При этом он решал различные вопросы, не имеющие прямого отношения к намеченному плану исследований. Так, ему пришлось опровергать объяснение Г. Кавендиша по вопросу о механизме образования водорода при действии разбавленных кислот на металл. А. Лавуазье указал, что водород в данном случае выделяется не в результате разложения металла, а в результате разложения воды, разбавляющей кислоту (кислотой в то время считали кислотные оксиды).

числу вопросов, вызывавших споры при объяснении явлений горения, относился вопрос о природе теплоты. А. Лавуазье была хорошо известна кинетическая теория теплоты, но он не был атомистом и поэтому остался на позициях теплотворной материи в отличие от М. В. Ломоносова. При этом он считал теплород одним из элементарных флюидов, и, таким образом, в этом вопросе его позиция совпадала с позицией ортодоксальных флогистиков.

А. Лавуазье принадлежит заслуга первоисследователя тепловых эффектов реакций. Совместно с П. Лапласом он сконструировал калориметр и в течение 15 лет работал над определением тепловых эффектов, положив тем самым основание термохимии. А. Лавуазье принадлежит также заслуга в установлении особенностей состава органических веществ. На основе анализов он нашел, что органические вещества состоят из углерода, водорода и кислорода. Затем к этим простым телам были добавлены азот и фосфор.

Лавуазье считал одним из важнейших положений химии принцип неуничтожаемости материи. Флогистики, как известно, игнорировали этот принцип, например, при объяснении увеличения массы металлов npnf кальцинации. Сформулировав этот принцип, А. Лавуазье иллюстрировал его примером образования алкоголя, в результате брожения виноградного сока:

виноградный сок = угольная кислота + алкоголь.

Около 1785 г. у А. Лавуазье возникла мысль систематически изложить открытые им новые факты и объяснения различных явлений с точки зрения кислородной теории в кратком «Элементарном курсе химии». При подготовке этого курса ему пришлось дополнительно исследовать и решить несколько принципиальных вопросов, связанных, в частности, с разработкой учения о началах, или простых веществах, с созданием химической номенклатуры и с формулировкой новых задач химии, возникших на основе кислородной теории.

В «Предварительном рассуждении» к курсу А. Лавуазье говорит о простых телах: «Итак, химия идет к своей цели, к своему совершенству, разделяя, подразделяя и еще подразделяя тела, и мы не знаем, каков будет предел ее успехов. Мы не можем поэтому утверждать, что то, что сегодня признается простым, действительно является простым. Мы можем только сказать, что то или иное вещество является лишь пределом делимости посредством химического анализа и что оно не может быть разделено далее при современном состоянии наших знаний»1.

Говоря далее об элементах, А. Лавуазье не дает однозначного определения этого понятия: «Итак, я скажу, что если названием элементов обозначить простые или неделимые молекулы, составляющие тела, то, вероятно, мы их не знаем; если же, напротив, мы свяжем с названием элементов, или начал, представление о последнем пределе, достигаемом анализом, то все вещества, которые мы еще не смогли никоим образом разложить, являются для нас элементами»2.

Это определение по существу совпадает с бойлевским.

Другим вопросом, который возник перед А. Лавуазье при работе над «Элементарным курсом химии», была разработка химической номенклатуры. В алхимическом периоде, когда символика и стремление зашифровать обычные названия веществ были широко распространены, многие вещества получили случайные и часто различные у разных авторов названия. Традиция присваивать вновь открываемым веществам случайные названия сохранилась и в дальнейшем. В таких условиях никакой системы химической номенклатуры не могло быть создано.

В XVIII в. даже химикшфлогистики ощущали острую нужду в создании системы химической номенклатуры, поскольку число известных веществ во второй половине столетия быстро увеличивалось. Один из видных химиков-флогистиков Гитон де Морво (с. 68) еще в 1782 г. начал разработку системы химической номенклатуры на основе теории флогистона. А. Лавуазье, занятый той же проблемой, приложил усилия для привлечения на свою сторону де Морво, что ему удалось в 1786 г. Несколько ранее к А. Лавуазье примкнул один из виднейших химиков того времени - К- Л. Бертолле (с. 68), а вслед за ним - А. Фуркруа.

В союзе с этими учеными А. Лавуазье организовал номенклатурную комиссию Парижской академии, которая и приступила к работе в 1786 г. Через год разработанная номенклатура была,опубликована. Она базировалась на названиях простых тел, список (и классификация) которых был составлен самим А. Лавуазье. В числе новых названий комиссия утвердила названия для кислорода (оксиген), водорода (гидроген) и азота. Последнее название, отличающееся от международного «нитрогениум», было предложено А. Лавуазье и принято, несмотря на то что

Во введении к «Элементарному курсу химии» А. Лавуазье писал: «Отсутствие в начальном курсе химии главы о составных и элементарных частях тел неминуемо вызовет удивление, но я позволю себе здесь заметить, что стремление считать все тела природы состоящими лишь из трех или четырех элементов происходит от предрассудка, перешедшего к нам от греческих философов» ".

Для решения вопроса об элементарных составных частях тел А. Лавуазье не располагал необходимыми фактическими данными и принужден был базироваться в основном на результатах своих собственных исследований. Вероятно, поэтому его взгляды отличаются неопределенностью и непоследовательностью.

члены комиссии считали его неудачным и предлагали названия «нитроген»,. «селитроген», «алкалиген». Слово «азот»по предложению А. Лавуазье, переводится словом «безжизненный». Такой перевод, однако, неправилен. В действительности, слово «азот», не существующее в греческом языке, взято из алхимического лексикона, где оно обозначало «философскую ртуть».

Названия сложных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) были установлены как производные от простых тел. Названия кислот и солей видоизменялись (в окончаниях) в зависимости от степени окисления кислотообразующего элемента (сульфат, сульфит, сульфид и т. д.). Соли азотной кислоты, вопреки названию элемента, были названы нитратами.

В связи с новой номенклатурой в «Элементарном курсе» А. Лавуазье приведены классификационные таблицы кислот, солей и других соединений по степеням окисления кислотообразующих элементов. В приложении к «Химической номенклатуре» приведены предложенные химиками П. А. Аде (1763-1834) и Ж- А. Гассенфратцем (1755-1827) символы простых тел, не получившие, однако, признания.

Что касается самых простых тел, то в «Элементарном курсе» А. Лавуазье привел их список, выделив следующие четыре группы: ,

1. Простые вещества, представленные во всех трех царствах природы, которые можно рассматривать как элементы тел: свет, теплород, кислород, азот и водород.

2. Простые неметаллические вещества, окисляющиеся и дающие кислоты: сера, фосфор, уголь, радикал муриевой кислоты, радикал плавиковой кислоты, радикал буровой (борной) кислоты.

3. Простые металлические вещества, окисляемые и дающие кислоты: сурьма, серебро, мышьяк, висмут, кобальт, медь, олово, железо, марганец, ртуть, молибден, никель, золото, платина, свинец, вольфрам, цинк.

4. Простые вещества, солеобразующие и землистые: известь, магнезия, барит, глинозем, кремнезем.

В примечании к этой таблице А. Лавуазье отметил, что он не внес в список простых веществ «постоянные» (едкие) щелочи, поскольку эти вещества, по-видимому, сложного состава.

В таблице А. Лавуазье фигурирует 23 простых тела, 3 радикала2 кислот, 5 земель и 2 невесомых флюида. В таблице име

тся явные несообразности. Помимо внесения невесомых флюида, в ней фигурируют в качестве простых веществ «земли» и, конец, металлы отнесены в соответствии с общей теорией кис-£>т к числу кислотообразующих элементов. Эта таблица была рервой в истории науки попыткой" классификации простых тел.

«Элементарный курс химии» А. Лавуазье с прекрасно выполненными его женой (М. Лавуазье) иллюстрациями появился в 1789 г., почти одновременно с началом французской буржуазной ^революции. Появление этого курса собственно и ознаменовало химическую революцию, на что указал в курсе сам А. Лавуазье. |Правда, еще оставалось немало противников новой химии, тй-|ких, как Дж. Пристлей, активно выступавших в защиту теории флогистона. Но число противников быстро уменьшалось. Так, ^"английский ученый-флогистик Р. Кирван (1733-1812) выпустил да 1787 г. книгу «Очерк о флогистоне и конституции кислот». А. Лавуазье и его соратники ответили на выход этой книги сле-Цдующим образом: книга Р. Кирвана была переведена на французский язык и издана с комментариями к каждой главе, написанными самим А. Лавуазье, К. Бертолле, Г. де Морво, А. Фурк-фуа и Г. Монжем. В этих комментариях все основные положения |Р. Кирвана подверглись уничтожающей критике. В конце кон-| цов он принужден был признать ошибочность своих взглядов и примкнул к кислородной теории в 1796 г. ц,/: Несмотря, однако, на возражения представителей теории фло-! гистона, принадлежащих к старшему поколению химиков, кислородная теория и построенная на ее основе новая химия одер-Д жали крупную победу. И все же нельзя сказать, что «химическая ^ революция» была завершена, как думал сам А. Лавуазье, выхо-дом «Элементарного курса химии». Новые воззрения были раз-виты и получили достаточно полное завершение последующим 4 поколением химиков лишь после внедрения в химию атоми-„г, стики.

Метод Лавуазье Кислородная теория горения Переосмысление понятия элемент Глобальные изменения во взглядах на химические явления, которые стали результатом работ французского ученого А.Л. Лавуазье, традиционно называют химической революцией. 1. Замена теории флогистона кислородной концепцией горения; 2. Пересмотр принятой системы составов химических веществ; 3. Переосмысление концепции химического элемента; 4. Формирование представлений о зависимости свойств веществ от их качественного и количественного состава. В основу своих исследований А. Лавуазье положил физико-химический подход, который отличался последовательным применением экспериментальных методов и теоретических представлений физики того времени. Центральную роль среди теоретических воззрений физики в то время играло учение И. Ньютона о силе тяготения. Мера этого тяготения – вес тела, согласно положению И. Ньютона о пропорциональности веса массе, может быть определён физическими методами (взвешиванием). Следствием этих взглядов стало восприятие веса как наиболее существенного свойства материальных частиц. Антуан Лоран Лавуазье 1743-1794 А. Лавуазье начал систематически использовать точное взвешивание для определения количеств веществ в химических реакциях. В отличие от многих свих предшественников, А. Лавуазье взвешивал все участвующие в химическом процессе вещества (в том числе и газообразные), основываясь на общем положении о сохранении суммарного веса взаимодействующих веществ. То есть, его количественный метод базировался на аксиоме сохранения материи – фундаментальном положении классического естествознания, которое высказывалось ещё в древности. А. Лавуазье определял не только вес, но и другие физические характеристики исходных веществ и продуктов реакции (плотность, температуру и т.п.). Измерение количественных параметров в перспективе давало возможность выяснить детальный механизм химических превращений, уже изученных с качественной стороны. Взвешенное количество ртути он поместил в реторту, длинная прогнутая шейка которой сообщалась с колоколом, опрокинутым над жидкой ртутью. Перед опытом был измерен не только объем воздуха над ртутью в реторте и колоколе, но и определен вес всего аппарата. Реторта затем нагревалась в течение 12 дней почти до температуры кипения ртути. Постепенно поверхность ртути в реторте покрывалась чешуйками красного цвета. Когда количество этих чешуек (оксида ртути) перестало увеличиваться, опыт был прекращен. После охлаждения прибора был произведен точный учет количества образовавшихся продуктов. При этом было обнаружено, что: общий вес всего прибора не изменился, объем воздуха сократился, вес взятого воздуха уменьшился как раз настолько, насколько увеличился вес ртути (благодаря образованию оксида). Получение кислорода из оксида ртути (реторта a) методом Пристли. В шарообразном сосуде b скапливается ртуть, а кислород по газоотводной трубке c переходит в цилиндр d, где собирается над жидкой ртутью. Для полноты картины следовало только собрать образовавшийся оксид ртути, разложить его в соответствии с методом Пристли, и измерить количество полученного кислорода. Как и следовало ожидать, воспроизведение подобного опыта дало Лавуазье то самое (в пределах возможной ошибки) количество кислорода, которое было поглощено из воздуха ртутью. Тарелочку с фосфором А. Лавуазье положил на плавающую в воде пробковую подставку, раскаленной проволокой поджег фосфор и быстро накрыл его стеклянным колоколом. Густой белый дым заполнил пространство внутри. Вскоре фосфор погас, а вода стала подниматься и заполнять колокол. Через некоторое время подъем воды прекратился. - Кажется, я взял мало фосфора. Весь воздух не смог с ним соединиться. Надо повторить опыт. Но второй опыт с удвоенным количеством фосфора дал аналогичный результат: вода поднялась до того же уровня. Даже проведенный в десятый раз опыт показал прежний результат. - Фосфор соединяется лишь с одной пятой частью воздуха. Неужели воздух - сложная смесь? Лавуазье изучил и горение серы. При горении она тоже соединялась лишь с одной пятой частью воздуха. После этого ученый стал исследовать обжигание металлов. При Приборы, применявшиеся Лавуазье продолжительном прокаливании металлы превращались в металлическую золу, но смешанная с углем и прогретая при высокой температуре зола снова превращалась в металл. В результате этого процесса, однако, выделялся газ, который химики называли «связывающимся воздухом» (углекислый газ). Лавуазье хорошо понимал, что горение связано с газами, но все еще не мог сделать окончательный вывод. Так возникла необходимость изучать газы. Что представляет собой «связывающийся воздух»? Содержится ли он в известняке? Как он получается, когда известняк нагревают и превращают в негашеную известь? Металлическая ртуть и оксид ртути (II) Металлическая медь и оксид меди (II) Всегда ли при горении поглощается воздух? Если это так, какое вещество в таком случае более сложное - металл или металлическая зола? А. Лавуазье было ясно, что воздух состоит из двух частей - одна из них поддерживает горение (она соединяется с металлами при прокаливании), другая - не поддерживает горения и в ней погибают живые организмы. При сгорании тела поглощают эту активную часть воздуха, названную им «хорошим воздухом». Это объясняет и тот факт, что полученный продукт тяжелее исходного. Ученый пришел к выводу о том, что горение представляет собой процесс не разложения, а соединения с частью воздуха. Причем эта часть воздуха играет не механическую функцию растворителя флогистона, а участвует в химизме процесса горения, давая начало новым соединениям. Наблюдение за разложением оксида ртути в реторте В начале 1775 года А. Лавуазье стал директором Управления порохов и селитр. В связи с этим, он занялся исследованием материалов, применяемых для изготовления пороха. Лавуазье доказал, что селитра и азотная кислота содержат «хороший воздух»; сера и фосфор при сгорании соединяются с этим видом воздуха, а полученные вещества обладают свойствами кислот. - Быть может, все кислоты содержат этот газ? - не раз задавался он вопросом. Лавуазье назвал новый газ кислородом. Основные положения кислородной теории горения были сформулированы в 1777 году. 1. Согласно этой теории, горение может происходить только в присутствии кислорода, при этом происходит выделение света и огня. 2. Вес сгоревшего вещества увеличивается точно на количество поглощенного воздуха. 3. При горении металлов в результате соединения с кислородом образуются металлические извести. 4. При обжиге неметаллических веществ – кислоты (так назывались в тот период ангидриды кислот). А. Лавуазье продемонстрировал, что углекислый газ образуется при горении угля, а также выделяется при сжигании многих природных (органических) тел. Это дало А. Лавуазье возможность предложить удобный метод определения качественного и количественного состава органических веществ. Определение состава углекислого газа дало А. Лавуазье наметить правильное понимание химизма дыхания (поглощение кислорода и выделение углекислого газа), близкая аналогия которого с процессами горения была уже отмечена неоднократно (работы Дж. Мэйоу, Г. Бургаве, Дж. Пристли и др.) Химический прибор для опытов с газами. Из книги А. Л. Лавуазье «Основы антифлогистонной химии». Издание 1792 г. Красный железняк (гематит) Fe2Оз Изучение способов образования и свойств углекислого газа позволило А. Лавуазье расширить кислородную теорию горения и дать объяснение многим химическим процессам с точки зрения окисления-восстановления веществ. То есть от изучения процессов горения ученый перешел к исследованию реакций окисления вообще. Например, А. Лавуазье изучал реакции: 2Fe2O3 + 3C = 3CO2 + 4Fe 2Fe + 3H2O = Fe2O3 + 3H2 уголь И все же на один вопрос он не находил ответа; это касалось горения «воспламеняемого воздуха», который получался при растворении металлов в кислоте и легко сгорал. Согласно новой теории, продукты должны быть более тяжелыми, по Лавуазье не удавалось уловить их полностью, и всегда вес получался меньше. Здесь существовала и другая трудность. Согласно теории кислот, «воспламеняемый воздух» (водород) после соединения с кислородом должен был: образовывать кислоту, а получить ее не удавалось. Лавуазье решил обсудить эту сложную проблему с прибывшим из Англии физиком и химиком Чарлзом Блэгденом, которому он подробно рассказал о своих неудачных опытах. - Мой друг Генри Кавендиш доказал, что если смешать, обычный воздух с «воспламеняемым воздухом» в замкнутом, сосуде и поджечь смесь, то на стенках сосуда образуются мелкие капли - продукт сгорания «воспламеняемого воздуха». Кавендиш установил, что это капли воды. - Поразительное открытие. Значит, и вода - не элемент, а сложное вещество. Мне бы хотелось тут же повторить эти опыты и самому во всем убедиться. Прибор Г. Кавендиша для получения и собирания водорода Эксперимент по синтезу воды из горючего воздуха и кислорода А. Лавуазье провел после аналогичных опытов Г. Кавендиша и Дж. Уатта (одновременно с А. Лавуазье подобные опыты провел Г. Монж), но в отличие от этих ученых, А. Лавуазье интерпретировал этот синтез с позиций кислородной теории, показав, что «горючий воздух» (которому он предложил дать название «водород») и кислород являются элементами, а вода – их соединением. (во время проведения эксперимента по определению состава воды путем поджигания смеси водорода и кислорода электрической искрой) В результате проведенных экспериментов, А. Лавуазье причел к выводу о том, что закон сохранения веса веществ является всеобщим законом. Теория окисления также имеет общий характер, и нет никаких исключений. Вода, кислоты, оксиды металлов – сложные вещества, а металлы, сера и фосфор – простые. Это полностью перевернуло взгляды на всю систему составов химических соединений. Флогистона не существует, а воздух представляет собой смесь газов. Эти мысли А. Лавуазье высказал перед академиками, которым демонстрировал свои опыты. Однако большинство из них не желало признавать работ Лавуазье, его обвиняли в том, что он заимствовал свои идеи из исследований Пристли и Кавендиша. Академики не раз заявляли, что им известны подобные опыты по разложению воды, имея в виду Гаспара Монжа. Приоритет Лавуазье не признавался. Вместо того чтобы объединить свои усилия в исследованиях, ученые спорили о том, кто открыл данное явление. Не найдя поддержки в ученом мире, Лавуазье все же продолжал свои работы. Теперь он сотрудничал с известным физиком и математиком Пьером Симоном Лапласом. Им удалось сконструировать специальный аппарат, с помощью которого можно было измерять тепло, выделенное в результате сгорания веществ. Это был так называемый ледяной калориметр. Исследователи провели также подробное изучение тепла, которое выделяют живые организмы. Измерив количество выдыхаемого углекислого газа и выделенное организмом тепло, они доказали, что пища «сгорает» в организме особым способом. Тепло, выделяемое в результате этого сгорания, служит для поддержания нормальной температуры тела. Ледяной калориметр Лавуазье - Лапласа позволил ещё в XVIII веке измерить теплоёмкости многих твёрдых тел и жидкостей, а также теплоты сгорания разных топлив и теплоты, выделяемые живыми организмами. Например, теплота, отдаваемая животным (или другим объектом) во внутренней камере, расходовалась на плавление льда во внутренней «ледяной рубашке». Внешняя служила для того, чтобы поддерживать температуру внутренней части постоянной. Выделенную теплоту измеряли, взвешивая талую воду, стекавшую в сосуд. Лаплас убедился в правоте взглядов Лавуазье и первым принял его теорию. В 1785 году в поддержку теории Лавуазье выступил и ставший в то время очень известным Клод Луи Бертолле. Несколько позже Лавуазье поддержали и самые видные тогда химики Антуан Фуркруа и Гитон де Морво. Лаплас Пьер-Симон 1749 -1827 французский математик, механик, физик и астроном Фуркруа Антуан-Франсуа (1755-1809) французский химик и политический деятель В методологическом плане важным результатом переворота в химии, произведенного работами А.Л. Лавуазье, было изменение содержания понятия «химический элемент». Элементы стали рассматриваться не как предсуществующие в объекте продукты его разложения, а как последний предел, до которого вещества могут быть разложены в принципе. Элементы стали мыслиться как материальные, определяемые аналитическим путем фрагменты состава, неразложимые на качественно новые образования и сохраняющиеся в процессе любых химических превращений сложных тел, которые они составляют. Благодаря использованию весового метода анализа, в работах А. Лавуазье были сформированы представления об ограниченном множестве элементов и их качественной разнородности. Отсюда вытекал подход к объяснению многообразия химических веществ, как следствия разнообразного качественного и количественного элементного состава. При этом полагалось, что каждое качественно определённое вещество имеет всегда точно определённый и свойственный только ему количественный состав. Соединения с переменным составом (бертоллиды) и явление изомерии в тот период не были известны. Прибор А. Лавуазье для элементного анализа органических веществ В XVIII веке ученые химики проявляли интерес к проблеме кислотности не меньший, чем к проблеме горения, поскольку обе эти проблемы соответствовали двум основным направлениям аналитических исследований того времени (разложения «сухим путем» – с помощью огня, и «мокрым путем» – с помощью кислот). До публикации работ А. Лавуазье считалось, что все кислоты содержат в своём составе некую единую первичную кислоту, придающую всему соединению качество кислотности. А. Лавуазье на основании опытов по разложению серной, фосфорной и азотной кислот (в современных представлениях – SO3, P2O5, N2O5) связал свойство кислотности с наличием в этих соединениях кислорода (отсюда и название кислорода – oxigenium – рождающий кислоту, кислый принцип). Кислоты, по мнению, А. Лавуазье отличаются друг от друга, связанным с кислородом, кислотным радикалом. Кислород считался необходимым элементом кислот, и, некоторое время, даже муриевая (соляная) кислота представлялась как соединение муриевого радикала с кислородом, а хлор считался окислом муриевой кислоты. Гитон Де Морво Луи Бернар (1737- 1816) Французский химик и политический деятель Гитон де Морво впервые встретился с Лавуазье вовсе не по поводу теории горения: - Не знаю, насколько вас это интересует, но в названиях химических соединений - полнейший хаос. - Я вполне согласен с вами. - В данный момент готовится к печати химический раздел -«Методической энциклопедии». И так как, используя существующие до сих пор названия, невозможно дать исчерпывающие ответы на все вопросы, я приступил к составлению новой номенклатуры химических соединений. Конечно, я нуждаюсь в помощи ведущих химиков. - На основании теории горения и роли кислорода в этом процессе я могу сделать некоторые предположения. Возьмем металлическую золу - соединение металла с кислородом. Назовем соединение элементов с кислородом окислами. Тогда цинковая зола будет окисью цинка, железная зола - окисью железа и так далее. А что такое «связывающийся воздух»? Я уже доказал, что это соединение углерода с кислородом. Следовательно, его надо было бы назвать окисью углерода. В 1787 году Гитон де Морво опубликовал «Метод химической номенклатуры», в создании которого приняли участие Лавуазье, Фуркруа и Бертолле. Таблица простых тел Лавуазье А.Л. Лавуазье Преобразование химического языка явилось следствием глобальных изменений в химии и имело целью дать каждому веществу такое название, которое характеризовало бы его состав и химические свойства (до этого момента одно вещество могло иметь много названий, которые часто давались случайно). В новой номенклатуре каждое вещество рассматривалось с точки зрения его общих (например, кислота) и конкретных свойств (например, серная, азотная, фосфорная кислота). Конкретные свойства определялись на основе данных об элементном составе. Номенклатура существенно облегчала обмен химической информацией, её основные принципы в общем виде сохранились до сих пор. Лавуазье работал в то время над одним из своих самых великих творений - учебником химии, необходимость составления которого давно назрела. Нужно было по-новому объяснить явления в природе, ясно изложить основы современных теорий. Новые достижения химии не были отражены в старых учебниках Кристофля Глазера и Николя Лемери. К концу 1788 года учебник был готов. Большая заслуга в подготовке рукописи принадлежала госпоже Лавуазье, художественно оформившей третью часть учебника. Титульный лист учебника А. Лавуазье Первая часть учебника А. Лавуазье содержала изложение кислородной теории горения, описание экспериментов по образованию и разложению газов, сгоранию простых веществ, образованию кислот, описанию состава атмосферы и воды, новую номенклатуру. Во второй части была приведена «Таблица простых тел», которая представляла собой практически первую классификацию химических элементов (всего было представлено 33 элемента). Таблица содержала как реальные элементы, так и некоторые соединения (например, оксиды щелочных металлов), которые в тот период не могли быть разложены (но, как отмечал А. Лавуазье, могут быть разложены впоследствии). В таблице в качестве элементов фигурируют два начала – теплород и светород, которые не имеют веса, но их появление постоянно связано с химическими процессами. Отнесение тепла и света к элементам явилось следствием распространения в физике того времени теории теплорода. В этой теории теплота рассматривалась как род атмосферы, которая окружает частицы всех тел и является причиной отталкивания частиц друг от друга. Явление поглощения теплоты в химических реакциях, а также при переходе веществ из твёрдого в жидкое и из жидкого в газообразное состояние Лавуазье был склонен объяснять как результат соединения теплорода с веществом. Он считал, что твердое, жидкое и газообразное состояние вещества зависит от количества заключенного в нём тепла, в отличие от более ранних представлений об абсолютно несгущаемых в жидкости газах, «неиспаряемых» жидкостях, постоянных твердых телах. Лавуазье писал, что в твердом состоянии силы притяжения между частицами, составляющими тела, превосходят силы отталкивания, в жидком – они выравниваются, а в газообразном – под воздействием теплорода силы отталкивания преобладают над силами притяжения. Представление о способности всех материальных макросубстанций существовать в различных агрегатных состояниях стало ещё одним важным аспектом химической революции. Экспериментальное обоснование закона сохранения элементов в химических реакциях и закона сохранения массы веществ позволило А.Лавуазье ввести составление химических уравнений, т.е. материальных балансов химических превращений. А. Лавуазье писал: «Необходимо предполагать существование равенства или уравнения между началами (элементами) исследуемых тел и получаемыми из последних посредством анализа». Реакции бумаги (а) и меди (б) с кислородом Нельзя не отметить, что задолго до работ А. Лавуазье оригинальные взгляды на строение вещества высказал русский Михаил Васильевич Ломоносов 1711-1765 ученый М.В. Ломоносов. В книге «Элементы математической химии» он писал, что все тела состоят из корпускул, которые в свою очередь содержат известное число элементов. Корпускулы однородны, если они состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, связанных между собой одним и тем же способом. Корпускулы разнородны, если их элементы неодинаковы и связаны между собой различным способом или в различном числе. От этого зависит и бесконечное разнообразие тел. Тела бывают простыми, когда они составлены из однородных корпускул, и смешанными, если состоят из нескольких разнородных корпускул. Свойства тел не случайны, они зависят от свойств составляющих их корпускул. Рассмотрим первое - тепло. Что представляет оно собой? Невесомая жидкость, которая может переливаться из одного тела в другое? Нет. Еще Галилей считал, что корпускулы находятся в движении. По-моему, это первое и основное свойство корпускул. Но движение создает тепло. Каждый знает, что при вращении колеса его ось нагревается. Корпускулы тела движутся, вращаются вокруг собственной оси, трутся между собой и создают тепло... В письме Эйлеру Михаил Васильевич изложил свои взгляды на превращения в природе: «Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования, и т. д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому...» - мысли, которых никто до Ломоносова не высказывал. Почему Бойль открывал сосуды после нагревания? В таком, случае могло чтото улетучиться из сосудов и мог измениться, их вес. Надо повторить опыты, но все наблюдения и измерения вести в закрытом сосуде. В нем же есть воздух. Ломоносов подготовил специальный сосуд, насыпал в него свинцовые опилки, затем мехами раздул огонь и нагревал горло сосуда до тех пор, пока стекло не размягчилось. С помощью зажима он запаял стекло и тут же поместил сосуд на огонь. Теперь он был полностью уверен в том, что в сосуд, ничего не попадет и ничего из него не улетучится. Мехи раздулись в последний раз, и вот уже синие язычки пламени исчезли в раскаленной горке угля. Ломоносов осторожно поставил сосуд, на стол и принялся готовить следующий. Опыт надо было повторить много раз, прокаливая не только свинец, но и другие металлы: железо, медь… Ломоносов взвесил остывшие сосуды, установил их на угли, в большой печи и стал раздувать огонь. Сначала мехи работали медленно, но постепенно струя воздуха усиливалась, а с ней появились синеватые язычки пламени. Стенки сосуда покраснели, и свинцовые опилки расплавились. Сверкающие серебристо-белые капли быстро покрылись серовато-желтым налетом. Красные опилки меди превратились в черно-коричневый порошок. Железные опилки почернели. Интересно, вошел ли «теплород» в сосуды? Соединился ли он с металлами? Если да, то вес сосуда должен увеличиться. Но весы показали, что вес всех сосудов оставался неизменным! Визит Екатерины II в лабораторию Ломоносова А что же с золой металлов? Надо сравнить ее вес с весом металла. На следующий день исследователь повторил опыты. Он взвесил металлические опилки до запаивания сосуда. После прокаливания он снова взвесил сосуды, потом открыл их и взвесил полученную металлическую золу. Зола была тяжелее ранее взятого металла! - Эти опыты опровергают мнение Роберта Бойля. Металлы не соединяются с «теплородом»: ведь вес сосуда не изменяется. Это бесспорно. И все же зола тяжелее. - Ломоносов снова задумался. Однако в сосуде было некоторое количество воздуха... Быть может, металлы соединяются с корпускулами воздуха? Раз металлическая зола в сосуде стала тяжелее, значит, воздух, находившийся в сосуде, уменьшился в весе на столько же. Без поступления внешнего воздуха вес металла останется неизменным! Живший в эпоху, когда химия только зарождалась как наука, Ломоносов смог наперекор неверным представлениям флогистонной теории дойти до таких обобщений, которые и сегодня лежат в основе физической и химической науки. Он первый сформулировал закон сохранения вещества и энергии, первый указал путь, по которому пошли многие ученые.

Очерк общей истории химии [От древнейших времен до начала XIX в.] Фигуровский Николай Александрович

«ХИМИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ»

«ХИМИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ»

Выпустив «Начальный курс химии», Лавуазье считал, что он тем самым полностью завершил «химическую революцию». Он имел известные основания для такой уверенности, тем более, что он один, без союзников, вел в течение ряда лет полемику с авторитетными представителями флогистической химии, выдерживая их нападки. Правда, уже в восьмидесятых годах некоторые видные ученые Франции, работавшие главным образом вместе с Лавуазье, сочувствовали кислородной теории и новым идеям в химии. Лавуазье писал: «Химики… легко увидят, что… я пользовался почти только своими собственными опытами. Если местами и может случиться, что я привожу, не указывая источника, опыты или взгляды Бертолле, Фуркруа, Лапласа, Монжа и вообще тех, кто принял то же принципы, что и я, то это следствие нашего общения, взаимного обмена мыслями, наблюдениями, взглядами, благодаря чему у нас установилась известная общность воззрений, при которой нам часто самим трудно было разобраться, кому что, собственно, принадлежит» (63).

Однако официальное признание названного в этом отрывке учения кислородной теории произошло лишь в 1785–1786 гг., а именно: 6 августа 1785 г. Бертолле первым заявил о своем признании принципов новой химии. Год спустя, в июне 1786 г., его примеру последовал Фуркруа, а в 1787 г. - Гитон де Морво, приехавший в Париж из Дижона. Таким образом, Лавуазье, говоря о единомыслии с ним некоторых химиков, по-видимому, имел в виду совместную работу с ними по созданию новой химической номенклатуры.

В союзе с этими видными химиками, а также некоторыми физиками и математиками, Лавуазье продолжал борьбу с теорией флогистона значительно более эффективно. В 1787 г. в Англии вышла книга видного химика-флогистика Ричарда Кирвана (1733–1812) «Очерк о флогистоне и о конституции кислот» (64). В этом сочинении Кирван выступил против основных положений кислородной теории и отстаивал флогистические воззрения, основываясь на признании водорода в качестве флогистона. Лавуазье и его союзники весьма остроумно отразили эти нападки. Книга Кирвана была переведена (Марией Лавуазье) на французский язык (66) и издана, причем в конце были приложены опровержения флогистических доктрин, написанные Лавуазье, Бертолле, де Морво, Фуркруа и Монжем.

Кирван, однако, сдался не сразу. Только в 1796 г. он сложил оружие.

Оплотом флогистиков во Франции еще оставался «Физический журнал» («Journal de Physique»), издававшийся Ламетри (1743–1817) - французским естествоиспытателем и физиком. Чтобы противодействовать влиянию этого журнала, Лавуазье вместе со своими единомышленниками основал журнал «Анналы химии» («Annales de Chimie»), который начал выходить с апреля 1789 г.

В борьбе за новую химию Лавуазье и его сторонники стремились не упустить ни одной существенной детали, которая могла хотя бы в какой-то степени оказаться опорной точкой сторонников теории флогистона. К книге «Метод химической номенклатуры», о которой уже говорилось выше, был приложен мемуар Гассенфратца и Аде, посвященный химическим символам и обозначениям веществ. Новые символы имели лишь весьма отдаленное сходство с прежними, оставшимися в наследство от алхимического периода, но они выгодно отличались от них, так как представляли собой систему обозначений. Поэтому остановимся на них в нескольких словах.

Гасседфратц и Аде при разработке системы символических обозначений веществ исходили из двух принципов. Они предложили ввести в качестве общих для каждого класса веществ символы в виде простых геометрических фигур. Во-вторых, они применили буквенные обозначения, помещаемые внутри таких геометрических фигур в качестве символов отдельных представителей того или иного класса соединений, а также прямые линии, проведенные в различных направлениях, для обозначения «истинных элементов» - света, теплорода, а также элементарных газов - кислорода, азота и водорода.

Для обозначения металлов Гассенфратц и Аде приняли в качестве символа класса кружок, внутри которого помещалась первая буква (иногда две буквы, причем вторая строчная - «консонант») французского названия металла…

…. Воспламеняющиеся вещества обозначались полукружком в разных положениях. Радикалы кислот имели общий знак - квадрат…. Радикалы оснований (щелочные окислы) обозначались треугольниками, изображенными углами вверх, земли - треугольниками, поставленными углом вниз. Химические соединения, например соли, изображались в виде знаков, радикалов кислот и радикалов оснований, поставленных вместе…. Принципы обозначения Гассенфратца и Аде в дальнейшем были использованы Берцелиусом для разработки системы химической символики, которая в основном сохранилась и в современной химии.

При таком систематическом подходе и всесторонней аргументации главных положений новой химии со стороны Лавуазье и его ближайших сотрудников и сторонников новые идеи, естественно, получили быстрое распространение в Европе. На сторону Лавуазье скоро перешли: в Англии - Дж. Блэк, в Германии, на родине теории флогистона, - М. Г. Клапрот. Последний в 1792 г. публично продемонстрировал на заседании Берлинской академии наук главнейшие опыты Лавуазье, в результате чего как сам Клапрот, так и вся академия признали справедливость теории Лавуазье.

Лишь один Пристлей не желал признавать новое учение и остался ревностным флогистиком до конца жизни. По словам Кювье, «он, не падая духом и не отступая, видел, как самые искусные бойцы старой теории переходят на сторону ее врагов. И когда Кирван уже после всех изменил флогистону, Пристлей остался один на поле сражения и послал новый вызов своим противникам в мемуаре, адресованном им к первым французским химикам» (66).

Итак, кислородная теория Лавуазье и развитая на ее основе новая химия одержали полную победу. Однако эта победа не означала, что «химическая революция» действительно закончилась с выходом в свет «Начального курса химии» Лавуазье. Конечно, если смотреть на этот вопрос лишь формально и считать революцией лишь сам факт замены одной господствующей в науке теории другой, то такая революция в химии действительно произошла в восьмидесятых годах восемнадцатого столетия. Однако, как правильно замечает Б. Н. Меншуткин, «в исторической перспективе химическая революция не представляется столь полной и законченной, как ее изображал А. Лавуазье» (67).

Действительно, сущность химической революции состояла не только в замене флогистона его антиподом - кислородом - в объяснениях различных процессов. Смысл переворота, который произошел в химии в конце XVIII в., заключался прежде всего в отрицании реакционных учений, оставшихся в наследство от алхимиков и иатрохимиков, в замене этих учений рациональными, основанными на опытных фактах и данных объяснениями химических явлений.

Ко времени Лавуазье в химии еще сохранилось как в открытой, так и в завуалированной форме учение о четырех стихиях Аристотеля и трех началах алхимиков. Мы видели, что многие предшественники и современники Лавуазье в своих учениях о «началах», составляющих сложные вещества, просто комбинировали элементы Аристотеля с элементами алхимиков. Таким путем они пытались устранить противоречия между старыми учениями о началах тел и новыми данными, полученными химиками-аналитиками в результате изучения состава солей и минералов. От Лавуазье требовался решительный шаг к полному отказу от таких традиционных представлений, к замене элементов-качеств действительными элементами тел.

Лавуазье сделал этот шаг весьма нерешительно, лучше сказать, он сделал лишь полшага, зарезервировав возможность отступления на старые позиции. Так, отвергнув флогистон, он не решился отказаться от невесомых флюидов вообще, оставив свет и теплород (завуалированный «огонь» Аристотеля) в качестве основных «истинных» элементарных веществ. Далее, опровергнув флогистическое учение о сложности состава металлов и кислотообразующих веществ, таких, как сера, фосфор и другие, он не решился отнести их к числу «истинных» элементов и считал их лишь «простыми телами». Как он понимал эти «простые тела», мы уже видели. «Несомненно настанет день, - писал он, - когда эти вещества, являющиеся для нас простыми, будут разложены».

Причины такой непоследовательности Лавуазье, несомненно, следует искать в игнорировании им атомно-молекулярного учения и вытекающих из него следствий. Лавуазье нередко применял в своих сочинениях термин «молекула» для обозначения первичных частиц, составляющих тела. Более того, он, несомненно, знал об атомно-молекулярных учениях. Однако он не был атомистом. Именно поэтому он не замечал и не пытался объяснять правильные весовые и объемные отношения между веществами, составляющими сложные тела, установленные как им самим, так и его современниками. Интересно отметить, что много лет спустя после смерти Лавуазье его старый соратник и единомышленник К. Л. Бертолле в своей полемике с Прустом о постоянстве состава сложных соединений пытался даже отстаивать идею о бесконечной делимости материи, в духе первоначальных представлений Р. Декарта.

Игнорирование Лавуазье учения об атомно-молекулярной структуре веществ привело его также к крайнему гипертрофированию роли кислорода в химических процессах. Кислороду Лавуазье придавал точно такое же значение в химических процессах, какое придавали флогистону последователи теории флогистона. Преувеличение роли кислорода в химии Лавуазье нельзя не рассматривать как следствие его тяготения к традиционным приемам, применявшимся флогистиками при объяснении фактов и явлений.

Лавуазье, конечно, нельзя обвинять в том, что он чего-то не сделал или недоделал. Ему принадлежит большая и несомненная заслуга ниспровержения теории флогистона и замены ее кислородной теорией. Именно в этом смысле можно говорить о «счастливой революции в области пневматической химии», главным деятелем которой и был Лавуазье. На основании кислородной теории Лавуазье разработал некоторые важные основания и положения новой химии, в частности учение о простых телах, учение об окислении и восстановлении, учение о механизме дыхания, новую номенклатуру химических соединений и т. д.

Однако подлинная химическая революция была лишь начата Лавуазье. Эта революция была блестяще продолжена и развита следующими поколениями химиков и завершена внедрением в химию атомно-молекулярного учения.

Из книги Запрещенная археология автора Кремо Мишель А

Из книги Великая окопная война [Позиционная бойня Первой мировой] автора Ардашев Алексей Николаевич

Химическая война Газы не могут быть изъяты из употребления. Что касается отказа от употребления ядовитых газов, то следует вспомнить, что ни одно могущественное боевое средство никогда не оставалось без применения, раз была доказана его сила, и оно продолжало

Из книги Создание фундамента социалистической экономики в СССР (1926-1932 гг.) автора Коллектив авторов

Химическая промышленность В. И. Ленин относил химическую промышленность к важнейшим отраслям, обеспечивающим материальную основу крупной индустрии. Химическая промышленность, преобразующая основы промышленного производства, открывающая новые источники и виды

Из книги Фюрер как полководец автора Дегтев Дмитрий Михайлович

«Сенсацией года может стать химическая война» По мере затягивания Восточной кампании и срыва планов молниеносной войны сами немцы стали периодически задумываться о возможности в решающий момент пустить в ход химическое оружие. В этом плане характерна запись в дневнике

Из книги Три революции [черновик книги Великая русская революция, 1905-1922] автора Лысков Дмитрий Юрьевич

6. Перманентная революция и мировая революция Ленин пошел, казалось, на немыслимое: в силу особой специфики развития России, движущей силой, руководителем революции он объявил пролетариат – «единственный до конца революционный класс». Саму революцию он объявил не

автора Саггс Генри

Глава 13 МАТЕМАТИКА И АСТРОНОМИЯ, МЕДИЦИНА, ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, ИСКУССТВО Что среди прочих рассуждений понравилось мне больше всего – это доклад сэра Дж. Энта [президент коллегии врачей] о дыхании; что по сей день неизвестно, и среди врачей нет согласия насчет того, как

Из книги Величие Вавилона. История древней цивилизации Междуречья автора Саггс Генри

Химическая технология Технические знания, как и религиозные ритуалы, были тщательно охраняемым секретом. В колофоне к текстам, касающимся технических вопросов, сказано:«Пусть посвященный покажет посвященному, непосвященный не должен это использовать. Это принадлежит к

Из книги Завершение социалистического преобразования экономики. Победа социализма в СССР (1933-1937 гг.) автора Коллектив авторов

6. Химическая промышленность Вторым пятилетним планом перед химической промышленностью была поставлена задача добиться решающих сдвигов в развитии, «обеспечивающих широкую химизацию всех отраслей народного хозяйства и укрепление обороноспособности страны»443. Наряду

Из книги Московский модерн в лицах и судьбах автора Соколова Людмила Анатольевна

Химическая лаборатория Императорского технического училища на 2-й Бауманской улице, № 10 (1898–1899) Об этом здании всего несколько слов: просто уж больно старая фотография (что слева) замечательная. Вернее, то, что на ней изображено.Представьте себе, вот это нарядное здание –

Из книги Экономика СССР в годы Великой Отечественной войны (1941-1945 гг.) автора Чадаев Яков Ермолаевич

Химическая промышленность Большинство химических заводов с первых же дней войны было переведено на производство продукции для военной промышленности. Однако в начале войны вследствие временной оккупации значительной территории страны химическая промышленность

Из книги История Гражданской войны автора Рабинович С

§ 1. Октябрьская революция – революция социалистическая Великая социалистическая революция в России в октябре 1917 г. положила начало мировой пролетарской революции. Она была направлена против буржуазии города и деревни. Основной, главной ее целью было свержение

Из книги Советская экономика накануне и в период Великой Отечественной войны автора Коллектив авторов

7. Химическая промышленность В годы Великой Отечественной войны химическая промышленность являлась одной из отраслей индустрии, развитие которой было необходимо для бесперебойного снабжения военной промышленности. С первых же дней войны все отрасли химической

Из книги Анархия работает автора Гелдерлоос Питер

6. Революция Чтобы покончить со всеми иерархиями подчинения, расчистить пространство для горизонтальной организации и свободного общества, люди должны справиться с государственными репрессивными органами, капиталистическими, патриархальными институтами, структурами

автора

ХИМИЧЕСКАЯ И РЕМЕСЛЕННАЯ ТЕХНИКА У НАРОДОВ АЗИАТСКОГО И АФРИКАНСКОГО МАТЕРИКОВ ДО НАЧАЛА НОВОЙ ЭРЫ(7) Значительно более высокого уровня химико-практические знания достигли в рабовладельческом обществе. В эту эпоху возникли ремесленные производства, были освоены

Из книги Очерк общей истории химии [От древнейших времен до начала XIX в.] автора Фигуровский Николай Александрович

ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА В ИНДИИ И КИТАЕ В ПЕРВЫЕ ВЕКА НОВОЙ ЭРЫ В странах Азии, почти не участвовавших в политических событиях, которые происходили на Западе, и экономически мало связанных с Западной Европой, развитие химических и химико-практических знаний в начале

Из книги Очерк общей истории химии [От древнейших времен до начала XIX в.] автора Фигуровский Николай Александрович

УЧЕНИЕ О ПРОСТЫХ ТЕЛАХ И ЭЛЕМЕНТАХ. НОВАЯ ХИМИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРА. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ КУРС ХИМИИ ЛАВУАЗЬЕ Как мы видели, Р. Бойль еще в 1661 г. дал новое определение понятия «элемент», или «простое тело», что для того времени было равнозначным. Хотя Бойль, выдвинувший новое

Напечатать