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

В книге описаны также ранние опыты Шееле, посвященные прежде всего определению состава воздуха. Чтобы доказать, что воздух состоит «из упругих флюидов двух родов», Шееле проделал множество анализов воздуха. При помощи различных средств он связывал «огненный воздух» (кислород) и определял оставшийся объем азота. В числе таких средств он применял раствор серной печени, раствор едкой щелочи с добавкой серной печени, селитряный воздух (окись азота), скипидар, свежеосажденный гидрат закиси железа и др. Не трудно понять, что большинство его реакций носили лишь качественный характер и не давали возможности установить точное соотношение составных частей воздуха. Шееле нашел, что уменьшение объема воздуха, происходящее после воздействия различных реактивов, связывающих кислород, составляет от 1/5 до 1/3 первоначального объема.

Шееле удалял кислород из воздуха и другим путем. Он сжигал в воздухе различные вещества, в частности фосфор, водород, воск, винный спирт, уголь и серу. Получавшаяся при этом «воздушная кислота» удалялась поглощением известковой водой.

Что касается «огненного воздуха» (кислорода), то Шееле получил его (около 1772–1773 гг.) различными путями и поставил множество опытов для его исследования. Так, получая азотную кислоту перегонкой селитры с купоросным маслом, он заметил, что в конце процесса, когда жар наиболее силен, бурые пары делаются бесцветными; он собрал этот газ и нашел, что в нем свеча горит более ярким пламенем, чем в обычном воздухе (97).

Желая убедиться в том, что этот газ является составной частью воздуха, Шееле смешивал его с оставшимся «испорченным воздухом» (азотом). Он констатировал, что при этом получается воздух, не отличающийся от обычного воздуха.

При своих исследованиях в области пневматической химии Шееле не пользовался такими сложными для того времени приборами, как «пневматическая ванна», а применял лишь простейшие устройства и обычную посуду — колбы, реторты, бутылки, склянки, бычий пузырь и др.(98). При помощи этих простейших средств он получал и исследовал различные газы и, в частности, получил «огненный воздух» различными путями — нагреванием различных веществ и смесей: двуокиси марганца с купоросным маслом или с фосфорной кислотой; нитрата ртути; селитры (лучший, по словам Шееле, способ); окиси серебра и окиси золота; красной окиси ртути; «фиксированной мышьяковой кислоты» (As205) и другими путями.

Блестящие эксперименты Шееле ни в какой степени не соответствовали его теоретическим воззрениям. Последователь теории флогистона, Шееле всюду прибегал к флогистическим объяснениям. Конечно ему далеко не всегда легко удавалось примирить факты и флогистические представления, в частности объяснить реакции получения кислорода. Иногда он вынужден был прибегать к фантазиям. Так, он утверждал, что «свет» не «истинный элемент», а состоит из «огненного воздуха» и флогистона. Флогистон же, по его мнению, истинный элемент и простейшее начало.

Шееле умер, когда только что возникла антифлогистическая кислородная теория. И многие химики ее признали. Шееле же остался верным теории флогистона до последних дней жизни. Несмотря на это исследовательская деятельность Шееле и до сих пор удивляет историков науки своей разносторонностью. Лишь немногие химики смогли сделать столько, сколько успел сделать за свою короткую жизнь К. В. Шееле (99).

Из других, менее известных, химиков-пневматиков назовем лишь некоторых.

Французский химик Пьер Байен (1725–1797) по образованию был фармацевтом и работал в Париже. Во время Семилетней войны был инспектором полевых аптек французской армии, а после войны целиком посвятил себя научным исследованиям. Особенно много Байен сделал для изучения состава минеральных вод Франции.

В 1774 г. Байен опубликовал статью о причинах увеличения веса металлов при их кальцинации. В этой статье Байен высказал точку зрения, что причиной увеличения веса металла в данном случае является присоединение к металлу особого вида «воздуха». Он получил этот «воздух» нагреванием различных сортов «ртутной извести» и назвал его «упругим флюидом». Он установил, что «упругий флюид» тяжелее обычного воздуха. При действии же «флюида» на ртуть последняя превращается в красную окись. Однако никаких опытов с горением и дыханием в этом «упругом флюиде» Байен не описал. И все же он — один из химиков, открывших одновременно с Пристлеем и Шееле кислород. Очевидно, что это открытие к 1774 г. было настолько подготовлено всем ходом развития химии, что буквально «носилось в воздухе» и было почти одновременно сделано различными химиками в разных странах.

Коллега и сотрудник Шееле Иоганн Готлиб Ган (1745–1828) был видным шведским минералогом и химиком. Он учился в Упсальском университете и в дальнейшем работал под руководством Бергмана. Гану принадлежат многочисленные исследования по минералогии (описания и химические анализы при помощи паяльной трубки) многих минералов Швеции. Кроме того, известны работы Гана по металлургии меди. В дальнейшем он был членом Бергколлегии в Стокгольме.

Помимо совместных с Шееле исследований фосфора и фосфорной кислоты Ган вместе с Шееле и Бергманом провели исследование двуокиси марганца, определив ее как землю нового металлического тела. Ган принимал также близкое участие во многих пневматических исследованиях Шееле.

Упомянем в связи с развитием пневматической химии и об открытии адсорбции газов. По-видимому, это открытие принадлежит итальянскому ученому Дж. Ф. Феличе Фонтана (1730–1805) — профессору рациональной философии в Пизе и директору Музея естественных наук во Флоренции. В 1777 г. Фонтана провел следующий опыт: в эвдиометр, содержащий какой-либо газ над ртутью, он вводил кусочек древесного угля. При этом он наблюдал постепенное уменьшение объема газа в трубке и поднятие ртути. Почти одновременно с ним Шееле наблюдал подобное же действие угля по отношению к атмосферному воздуху. Действие угля было объяснено обоими учеными его объемной поглощающей способностью по отношению к газам и названо «абсорбцией» (только в XX в. в практику было введено более правильное название явления «адсорбция»). Опыты Фонтана повторяли Пристлей и де Морво.

Плодотворная деятельность химиков-аналитиков и, особенно, химиков-пневматиков оказала большое влияние на дальнейшее развитие химии. В результате открытий и исследований Блэка, Кавендиша, Пристлея и других ученых рассмотренного периода, широко раздвинулись рамки химических знаний. Богатейший новый экспериментальный материал, добытый химиками, послужил прочной основой не только для рационального объяснения химических явлений, но и для важных научных обобщений. Все это привело теорию флогистона вначале ккризису, а затем и к падению. Вместе с тем в результате успехов химико-аналитических исследований химия, наконец, прочно встала на научную почву и отказалась от догматических учений и верований, оставшихся в наследие от прошлых времен.

Рассматривая эпоху кризиса и падения теории флогистона, некоторые историки науки изображали происходившие тогда события и исторические процессы лишь как следствие особо плодотворной деятельности отдельных выдающихся ученых и, прежде всего, как мы увидим, Лавуазье. Одновременно они почти целиком игнорировали сдвиги в развитии химии, которые происходили в эту эпоху. Такое освещение событий не соответствует действительности.

В период распространения теории флогистона химия располагала весьма ограниченным фактическим материалом, который в основном удовлетворительно объяснялся с точки зрения флогистических представлений. Лишь там, где теория и факты противоречили друг другу, приходилось прибегать к компромиссным решениям. При этом либо флогистону приписывались некоторые особые свойства (невесомого флюида, вещества с отрицательным весом и т. д.) в зависимости от потребностей в объяснениях, либо фактические экспериментальные данные объявлялись неточными или несущественными. Конечно, успеху теории флогистона весьма способствовали и традиционные представления и верования, оставшиеся в наследство от алхимического и иатрохимического периодов.

При крайней ограниченности фактического экспериментального материала попытки теоретически объяснить различные химические явления, в частности явления горения, кальцинации металлов, химического сродства, свойств сложных веществ в связи с их составом и другие, естественно, сводились лишь к бесплодному обсуждению вопроса о роли элементов-качеств Аристотеля или трех принципов алхимиков. В конце XVII и первой половине XVIII в. эволюция учения об элементах шла не по пути развития представлений, высказанных Бойлем, а сводилась к возникновению многочисленных «теорий» о существовании в природе органического числа (4 или 5) начал. Во всех подобных «теориях» эклектически комбинировались либо просто объединялись и стихии Аристотеля и начала алхимиков.