Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX в. - Николай Фигуровский

Исторический интерес представляют опыты Майова над горением и дыханием животных. Эти опыты проводились в приборе, представляющем собой опрокинутый стеклянный колокол, погруженный в воду. Майов установил, что при горении серы под колоколом вода поднимается вверх и, следовательно, объем воздуха уменьшается. Если во время горения свечи под колоколом там же находится животное (мышь), то горение прекращается быстрее. Отсюда Майов пришел к выводу, что воздух, содержащий воздушные огненные частицы, необходим и для дыхания. При горении и дыхании расходуется не весь воздух, а только часть его. Майов констатирует, что воздух, оставшийся под колоколом, после опыта несколько легче, чем обычный воздух, и не поглощается водой.

Развивая далее теорию дыхания, Майов указывал, что воздушно-селитряные частицы при вдохе поглощаются легкими и кровью, в результате чего возникает брожение, сопровождаемое образованием тепла, подобно тому как это происходит при действии этих частиц на колчедан, который превращается при этом в купоросное масло с выделением тепла. Брожение крови и является причиной теплоты крови. Поглощение воздушных частиц кровью вызывает изменение темной окраски венозной крови в ярко-красный цвет артериальной крови. Резюмируя свои представления о дыхании, Майов писал: «Я придерживаюсь того взгляда, что и у животных, и у растений селитряный воздушный спирт есть главный источник жизни и дыхания» (27).

Что касается объяснений кальцинации металлов Майовом, то на них в известной степени отразились господствовавшие в ту эпоху представления. Майов считал, что тела горят не только потому, что содержат в себе способные гореть составные части (он называл их «сернистыми частицами» — particulae sulphurea), но и потому, что эти сернистые частицы соединяются с воздушно-селитряным спиртом. Горение, таким образом, состоит во взаимодействии сернистых частиц сжигаемого тела с воздухом, в результате чего и появляется пламя. Майов произвел опыт обжигания сурьмы на воздухе при помощи зажигательного стекла; взвесив вещество до и после опыта, он обнаружил некоторое увеличение веса и пришел к следующему заключению: «Я отлично знаю, что по общепринятому взгляду кальцинирование сурьмы заключается в удалении содержащейся в ней серы. Несмотря на это, я склонен думать, что взгляд этот неверен».

Отчетливые и в основном правильные представления о горении и дыхании, высказанные Майовом более чем за 100 лет до появления теории горения и дыхания А. Л. Лавуазье, не были приняты его современниками, в том числе даже такими передовыми учеными, как Р. Бойль. Причину этого, по-видимому, следует искать в том, что, с одной стороны, идущие от глубокой древности традиционные взгляды на горение лишь как на процесс распада горючих тел, сопровождающийся удалением в виде тонкого «флюида» содержащихся в них горючих (сернистых) частиц, еще полностью владели умами ученых XVII в. С другой стороны, хотя Майов и стоял на грани открытия кислорода, его доводы о существовании воздушно-селитряного спирта не казались современникам убедительными, так как не были достаточно обоснованы. Возможно, что если бы Майов не умер слишком рано (в 38-летнем возрасте), он мог бы развить и доказать свою теорию.

Проблеме горения и кальцинации металлов были посвящены и исследования некоторых других ученых второй половины XVII в., о которых будет сказано в дальнейшем. Казалось бы, что передовые представления, развитые Ж. Реем, Р. Гуком и особенно Дж. Майовом, должны были привести к быстрому и полному выяснению истинного механизма горения. Однако недостаток экспериментальных данных и отсутствие общей руководящей теории, объясняющей химические явления, обусловили иной ход событий. Представление о горении лишь как о распаде горючих тел, осталось господствующим в науке, в результате чего химия пошла по ложному пути.

Понадобилось более 100 лет, чтобы ученые в конце концов убедились в неправильности этих традиционных представлений и вновь вернулись к идеям, высказанным Майовом. Но это произошло уже, когда были открыты многие новые явления и факты и была дана их количественная оценка.

Р. БОЙЛЬ И ЗАРОЖДЕНИЕ «НАУЧНОЙ ХИМИИ»

В развитии химии в XVII в. особенно значительная роль принадлежит английскому ученому Р. Бойлю. В многогранной научной и научно-общественной деятельности Бойля нашли яркое отражение новые веяния в науке и прежде всего борьба против схоластического аристотелизма и традиционных пережитков алхимического периода. Последователь и пропагандист индуктивной философии и экспериментального метода Ф. Бэкона, Бойль явился одним из первых и ярких представителей экспериментальной химии. Но он не был простым собирателем опытных данных. На основе экспериментального материала, полученного как им самим, так и его современниками, он сделал важные теоретические выводы и обобщения.

При всем этом некоторые его идеи и представления носят печать ограниченности знаний XVII в. Бойль не смог преодолеть силы традиций при объяснении некоторых химических явлений, в частности явлений горения и кальцинации металлов. На него, по-видимому, не произвели никакого впечатления передовые идеи Р. Гука — его бывшего ассистента и Дж. Майова, с работой которого Бойль был, несомненно, хорошо знаком. Вместе с тем в деятельности Бойля отразился и религиозный характер английской буржуазной революции, современником которой он был. Бойль наряду с научными исследованиями много занимался теологическими проблемами и комментированием «священного писания».

Роберт Бойль родился 25 января 1627 г. Он был четырнадцатым ребенком в семье ирландского аристократа, графа Корка. Бойль был болезненным и слабым и всю жизнь придерживался строгого режима «регулярного образа жизни» и соблюдал диэту. По обычаю, распространенному в то время среди ученых, Бойль не был женат. Общее образование он получил дома и в аристократическом колледже в Итоне. В 12-летнем возрасте Бойль был послан отцом для продолжения образования в Европу. В Женеве он в течение полутора лет изучал философию и юриспруденцию, одновременно занимаясь и математикой. Затем Бойль отправился в путешествие по Италии и другим странам Европы, а в 1646 г. вернулся на родину.

Не застав отца в живых, он поселился в одном из оставшихся ему в наследство имений (Стальбридже), где, по-видимому, впервые начал экспериментальные исследования. В 1654 г. он переехал в Оксфорд и вступил в кружок ученых, называвшийся невидимой коллегией (invisible college), который впоследствии стал основой для возникновения Лондонского королевского общества. В оксфордский период жизни Бойль провел несколько весьма важных исследований по физике и химии. В 1668 г. он переехал в Лондон и стал деятельным членом только что организовавшегося Королевского общества. В 1680 г. Бойль был избран его президентом, но отказался от этой должности. Умер Бойль 30 декабря 1691 г.

Бойль принадлежал к распространенному в Европе в течение XVII и XVIII вв. типу ученых-богачей. Он располагал собственными, хорошо оборудованными лабораториями и имел нескольких помощников-ассистентов и мастеров. Публикации научных исследований Бойля стали появляться с 1660 г. В то время ученый занимался исследованиями упругости воздуха. Основываясь на трудах Г. Галилея, давшего метод определения веса воздуха, Э. Торричелли, изобретшего барометр, и О. Герике, демонстрировавшего в 1654 г. «магдебургские полушария» и построившего первый воздушный насос, Бойль в своей первой опубликованной работе описывает сконструированный им воздушный насос, который в дальнейшем он использовал для опытов. Здесь же описаны опыты определения упругости воздуха при помощи неравноплечной U-образной трубки с одним запаянным концом. В результате этих опытов Бойль сформулировал свой известный закон об обратной пропорциональности объема и давления воздуха. Спустя 17 лет этот же закон, независимо от Бойля, был открыт Эдмом Мариоттом (1620–1684), причем Мариотт для получения опытных данных, в сущности, пользовался тем же прибором, что и Бойль.

В 1661 г. появилась (в первом издании анонимно) книга Бойля «Химик-скептик» («The Sceptical Chemist») (30). Книга эта представляет особый исторический интерес. Она посвящена анализу и критике теории перипатетиков (схоластических аристотелианцев) и спагириков (алхимиков, последователей Парацельса) о составных частях веществ. Бойль подробно обсуждает вопрос: можно ли признать «элементы» перипатетиков — огонь, воздух, воду и землю, — а также «принципы» спагириков — ртуть, серу и соль — в качестве истинных элементов тел. В книге «Химик-скептик» (31) Бойль поставил пять главных вопросов. Каждому из них он посвятил особую главу книги. Вопросы эти таковы:

1. Является ли огонь «универсальным анализатором» всех тел?