Период становления химии как науки: XVII—XVIII вв.

В XV—XVII вв. во многих европейских странах в рамках феодального общества возникают и начинают быстро развиваться капиталистические общественные отношения. Рост городов, расширение торговли, открытие новых источников полезных ископаемых, возникновение новых ремесел и промыслов — все это создало новые социально-экономические и культурно-исторические условия для развития науки и техники.

Запросы возникающих новых производств обусловили и породили многие научные изыскания и технические изобретения. Однако строго охраняемая профессиональная тайна мастерства оставалась долгое время «плотно закрытой» в мастерской отдельного умельца. Но когда на металлургических и горных предприятиях, на красильных и стекольных фабриках начали возникать коллективы мастеров одной специальности, потребовался более широкий обмен опытом. В результате экономической конкуренции технологический рецепт превращается в объект торговли. Отдельные технические усовершенствования и открытия, сделанные в результате проб наугад, однако, смогли стать не игрой случайности, а плодом научных изысканий только с помощью теории.

Ремесленники-мастера и «инженеры» XVII в. уже умели не только экспериментировать, но и формулировать результаты своих опытов в виде эмпирических правил и количественных понятий. Ко времени зарождения химической науки большинство ученых осознали истину, что все явления природы подчинены законам, правилам, поэтому, вопреки церковной традиции, эти явления не следует объяснять волей бога. «Природа, по словам Ю. Либиха, была признана вновь неиссякаемым источником чистого знания; она казалась новооткрытою Атлантидою, погруженною до тех пор в море невежества».

Познанию закономерностей природы способствовали растущие запросы практики; все более четко выявляющаяся необходимость обеспечить воспроизводимость той или иной операции или всего производственного процесса. В свою очередь это потребовало описания и обобщения накопленных эмпирических знаний — появления прообразов современных технологических инструкций.

Можно сказать, что экспериментальная наука оказалась основным методом преодоления противоречий между высоким уровнем технологических приемов и скудным запасом естественнонаучных сведений. Поэтому не случайно именно в XVII в. ученые постепенно превращают научный опыт в гибкое податливое орудие, предназначенное для того, чтобы «допрашивать природу». В этот период уже не как декларация, а как программа действия звучат слова Леонардо да Винчи; «Опыт должен производиться много раз, дабы какое-нибудь случайное обстоятельство не помешало этому доказательству или не исказило его, ибо опыт может оказаться ложным и обмануть, или не обмануть экспериментатора». И далее: «Влюбленные в практику без науки — словно кормчий, ступающий на корабль без руля или компаса; он никогда не уверен, куда плывет. Всегда практика должна быть воздвигнута на хорошей теории».

Фрэнсис Бэкон

В начале XVII в. Ф. Бэкон выступил как поборник экспериментального естествознания. Он возвестил о том, что человек— истолкователь природы и ее властелин. Главное Значение работ Ф. Бэкона заключалось в утверждении эксперимента как решающего довода в научных спорах и, самое Главное, в пропаганде новых принципов организации науки. Чтобы добиться быстрого умножения научных знаний, необходимо было создавать научные учреждения, строить для них здания, собирать библиотеки, приобретать инструменты, но, главное, ученой коллегии создать условия «для всеобщего и свободного изучения искусств и наук».

Учение Ф. Бэкона о том, что познание основывается на научном опыте, приобретает во второй половине XVII в. особое значение. Суду разума и эксперимента подвергались не только факты, но и доктрины религиозной схоластики и догматы древних философов, в особенности аристотелевская натурфилософия. С конца XVII в. исходные идейные положения уже не считались готовыми решениями задач, а служили лишь путеводной нитью для постановки опытов.

Долгое время выводы из наблюдений и опытов, которые противоречили философским концепциям, попросту не принимались во внимание учеными, убежденными в непогрешимости авторитетов— Аристотеля или Платона. На смену этому (ставшему привычным) заблуждению в XVII в. приходит убеждение в том, что только опыт превращает гипотезу в научную теорию. Повышается интерес естествоиспытателей и философов к опытному знанию — необходимой составной части практики. Ученые XVII в. требовали, чтобы правильная гипотеза находилась в согласии с явлениями природы; они высказывали и другие возражения против аристотелевской философии (перипатетики). По их мнению, недостаточно было фактов, чтобы делать обобщения. Они выступали против схоластики и требовали создания «реальной» философии, т. е. философии, основанной на изучении самой природы.

Когда в XVII в. сокрушалась геоцентрическая система Птолемея, то это повлекло за собой и коренное изменение представлений об элементах Аристотеля как основы учения о Вселенной. На протяжении многих веков ученые вслед за Аристотелем утверждали, что вакуум принципиально невозможен, ибо, как они считали, природа испытывает своего рода «ужас» перед пустотой. Первым, кто экспериментально доказал, что вакуум можно получить, был Э. Торричелли. В 1644 г. он писал; «Мы живем погруженные на дно моря элементарной атмосферы. Опыт, без всякого сомнения, доказывает, что она обладает весом». Опыт, о котором здесь пишет Э. Торричелли, был проделан им самим с трубками, наполненными ртутью.

Эванджелиста Торричелли

В 1647 г. французский ученый Б. Паскаль показал, что пустота торричеллиева «не наполнена ни одним из известных веществ природы, подлежащих нашим чувствам». Значение открытия торричеллиевой пустоты заключалось в том, что создались принципиально новые условия для проведения эксперимента. Опыты в вакууме, начатые в конце XVII в., открыли блестящую страницу в истории науки. Изобретение воздушного насоса (О. Герике), ртутного барометра (Э. Торричелли), определение атмосферного давления (Б. Паскаль), наблюдения прекращения дыхания и горения в пустоте (О. Герике, Р. Бойль)—все это оказало огромное влияние на последующее развитие химии. В XVII в. получает значительное развитие механика. Бурный рост механики отразился на других науках того времени. Обнаруживается стремление объяснить все посредством механики, свести к законам этой науки. Согласно механистическому миропониманию, постигнуть причины процесса изменения вещества означает понять эти причины как следствие движения материи (ее перемещение только в пространстве). Считали, что и химические изменения связаны с движением; поэтому они также должны подчиняться законам механики, и могут быть объяснены наглядно и просто на основании механистических представлений.

Это был первый пример подчинения обширной области разнородных фактов одному общему принципу. Однако общая тенденция механистического истолкования явлений природы приобретала в работах ученых XVII в. различный характер в зависимости от того, какие задачи они перед собой ставили и как их решали. Например, если речь шла об атомах и элементах, то конкретные представления об этих «корпускулах» и «началах» отнюдь не совпадали.

В 1633 г. Р. Декарт включил представление об атомах в развитую им космогоническую концепцию. Отвергая схоластические представления о различных «материях-сущностях», Р.Декарт говорил о единстве материи, обосновывая эту смелую идею наивным, хотя и наглядным, сравнением с водой: единая «сущность» воды, писал он, может принимать форму льда, снега или пены. В конечном счете, есть три элемента, из которых образуются все вещества: огонь, воздух и земля. Огонь состоит из мельчайших частиц, лишенных определенной величины и формы. «Все его частицы движутся с такой необычайной скоростью и так малы, что нет других тел, способных их задержать; кроме того, эти частицы не имеют определенной величины, фигуры или расположения».

Воздух, по Декарту, состоит из частиц, обладающих в отличие от частиц огня определенной величиной и формой, которые движутся медленнее, чем частицы огня. Наконец, частицы земли «движутся настолько медленнее в сравнении с частицами второго (элемента), насколько величина и движение частиц второго отличаются от величины и движения частиц первого».

Рене Декарт

Для понимания концепции Р. Декарта важно учесть, что он отрицал демокритовскую картину мира, состоящую из неделимых атомов, двигающихся в пустом пространстве. С точки зрения Р. Декарта, понятие о физических атомах, имеющих протяженность и в то же время абсолютно неделимых, бессмысленно. С другой стороны, отрицание дальнодействия, возможности взаимодействия между телами любых размеров, разделенных пустым пространством, привело Р. Декарта к представлению о находящейся в непрерывном движении материи, сплошь заполняющей пространство.

Атомы огня, воздуха и земли, постоянно механически взаимодействуя друг с другом, образуют «смешанные тела». В механистических представлениях Декарта содержались идеи материального единства мира и его развития, сыгравшие огромную роль в истории естествознания последующих столетий.

Итак, XVII век — век становления новых идей. Острое столкновение противоположных тенденций, причудливое сплетение старых традиций и новых веяний — характерные черты этого удивительного столетия. Возрождается атомизм, но еще слышен громкий голос Парацельса, рождаются новые философские принципы, но еще живы доктрины алхимиков и иатрохимиков. Наука в своем движении устремлена вперед, но на ее ногах кандалы тяжелой средневековой терминологии и схоластики.

Рождается вера в силу опыта и эксперимента, теории и практики, но еще высок авторитет Аристотеля. Новая наука отвергает бога, но многие ученые глубоко верят догматам церкви.

Таков XVII век — век рождения химии как самостоятельной науки.

Роберт Бойль и его книга «Химик-скептик»

Английский ученый Р. Бойль был одним из создателей науки нового времени с характерным для нее стремлением к постановке большого количества экспериментов и коллективным исследованиям.

В 1660 г. Р. Бойль принял участие в организации Лондонского королевского общества. Задачи этого общества были сформулированы так: «Общество не будет признавать никаких гипотез, систем, учений натуральной философии, предложенных или признававшихся древними или современными философами… но будет испытывать и обсуждать все мнения и не принимать их до тех пор, пока после зрелого обсуждения и иных доказательств, даваемых правильно поставленными опытами, не будет бессомненно доказана истинность каждого положения».

Роберт Бойль

Р. Бойль опубликовал десять больших книг и двадцать статей (1660—1666). Он был скорее «директором» лаборатории, чем индивидуальным экспериментатором. В его работе ему помогали многочисленные ассистенты (среди них был впоследствии знаменитый Роберт Гук) и механики, проводившие наблюдения и подробно разрабатывавшие проблемы, которые ученый перед ними ставил. Р. Бойля интересовали успехи физики, которыми было отмечено XVII столетие. Не случайно многие работы ученого проникнуты стремлением найти механистическое объяснение теплоты и холода, вкусов, запахов, летучести, огнепостоянства, осаждения, магнетизма и электричества. Механистические представления о невидимом мире первоначальных частиц различной формы, размеры движения в мировоззрении Р. Бойля играли решающую роль.

Р. Бойль подчеркивал, что он занимался химией «не столько ради нее самой, но в целях натуральной философии и для нее», что его целью было достичь «взаимопонимания между химиками и механистическими философами, которые доселе слишком мало были знакомы с учениями друг друга».

«Химики, — писал Бойль, — до сих пор имели в виду узкие цели, как то: приготовление лекарств, превращение металлов; я же избрал другую точку отправления, я смотрю на химию не как врач или алхимик, а как философ; я начертал план химической философии, которую надеюсь подтвердить моими опытами и наблюдениями».

В хорошо оснащенной лаборатории Р. Бойль выполнил многочисленные и разнообразные физико-химические опыты с целью «принудить природу дать свои показания».

В 1660 г. Р. Бойль совместно со своим ассистентом Р. Туком изобрел лабораторный воздушный насос, который позволил приступить к совершенно новой области химических и физических исследований газов, что привело к революционным изменениям в естествознании и технике.

В 1662 г. Р. Бойль установил зависимость изменения объема воздуха от давления (закон Бойля — Тоунли — Гука).

Р. Бойлю также принадлежит разработка вакуумного ртутного монометра, применяющегося «для оценки степени откачки».

Основное внимание английского ученого, однако, приковала химия — великое искусство разделять вещества на составные части и изучать их свойства. Сам Р. Бойль был большим мастером «химической анатомии».

Р. Бойль один из первых получил и описал водород (истинная природа этого газа осталась, однако, ему неизвестной). Воспроизведя опыты гамбургского алхимика Г. Бранда, который впервые в 1669 г. получил фосфор, Р. Бойль в 1680 г. также получил этот элемент и изучил некоторые его соединения. Он разработал основы качественного химического анализа «мокрым путем» (в растворах) и ввел применение цветочных отваров в качестве индикаторов на присутствие кислот и щелочей (1663).

В 1660 г. Р. Бойль описал способ обезвоживания винного спирта перегонкой над прокаленным винным камнем и над едкой известью. Ученый установил, что винный спирт растворяет соли некоторых металлов (например, хлориды железа и меди), а также серу и фосфор; он наблюдал, что яичный белок свертывается при действии на него винным спиртом. Р. Бойль использовал винный спирт в смеси со снегом для получения холода, применял пламя спирта для получения высоких температур, например для плавления золотых пластинок. Он был одним из первых ученых, четко сформулировавшим отличительные признаки кислот по способности энергично растворять различные тела, осаждать серу и другие вещества, растворенные в щелочах, изменять синюю окраску сока некоторых цветов в красную. Он использовал цветные индикаторы: лакмус, куркума, кошениль, фиалковый и васильковый соки, настой морены и фернамбукового дерева. Все эти особенности кислот исчезают, если привести их в соприкосновение со щелочами.

Р. Бойль сконструировал ареометр со шкалой для определения плотности различных веществ. Он считал, что плотность— важная характеристика, необходимая для распознавания веществ. Чем глубже Р. Бойль изучал химические явления, тем больше убеждался в том, что учения Аристотеля и Парацельса не дают правильного объяснения экспериментальным наблюдениям.

Сильное влияние на Р. Бойля оказали труды Декарта, Гассенди, Бэкона. Бойль считал, что химия как наука должна широко использовать корпускулярные представления для рассмотрения химических явлений. Выступая за союз химиков и философов-корпускуляристов, Р. Бойль писал: «Многие химические эксперименты могут быть удачно объяснены с помощью понятий о корпускулах, точно так же многие из понятий о корпускулах могут быть удобно пояснены или подтверждены химическими экспериментами».

В химии с ее глубокими превращениями вещества Р. Бойль видел ту науку, на материале которой лучше всего можно разработать теорию строения материи.

Физико-химические свойства веществ зависят, по мнению Бойля, от размера, формы и «текстуры» корпускул. В телах, которым мы приписываем осязаемые качества, писал Р. Бойль, «нет ничего реального и физического, кроме величины, формы, движения и покоя составляющих их частиц… Многие из этих частиц, будучи соединены в одну массу или тело, имеют определенный способ совместного существования, который мы назвали «текстурой».

У Р. Бойля мы встречаем одну из первых попыток связать корпускулярное учение с учением о химических элементах. «Элементы, — писал Р. Бойль, — состоят из определенных малых и первичных соединений мельчайших частиц материи».

Представления P. Бойля о химических элементах. После Г. Коппа в историко-химической литературе утвердилось мнение, что Роберту Бойлю принадлежит понятие о химическом элементе, которое прочно вошло в науку. В конце. XVIII в. это понятие использовал в своих работах Лавуазье, и с тех пор оно стало классическим. А. Ладенбург по этому поводу писал: «Лавуазье был сторонником того определения понятия «элемент», которое принадлежало Бойлю и которого мы сейчас придерживаемся. Для него элементом является каждое вещество, которое нельзя более разложить». Эту точку зрения повторил Э. Мейер. В «Истории химии» М. Джуа также утверждается, что, согласно Р. Бойлю, «Элементы суть неразлагаемые дальше составные части тел». Так ли это? Действительно ли Р. Бойль дал первое научно обоснованное определение понятия химического элемента как предела разложения вещества на составные части? Такая точка зрения оспаривается. В последнее время опубликованы работы, в которых переоценивается традиционное суждение о Бойле как авторе распространенного определения химического элемента, Скептический ум Р. Бойля не удовлетворялся ни четырьмя стихиями Аристотеля (огонь, воздух, вода, земля), ни тремя началами (соль, сера, ртуть) средневековых алхимиков.

Титульный лист книги «Химик-скептик»

После тщательного химического экспериментирования (более 10 лет) Р. Бойль опубликовал книгу «Химик-скептик», в которой стремился доказать нереальность элементов Аристотеля (земля, воздух, огонь, вода) и начал Парацельса (соль, сера, ртуть) и изложить применительно к химии основы корпускулярной теории. Используя в качестве примера проведенные им опыты, он основную часть книги посвящает обсуждению следующих вопросов:

  1. Является ли огонь «универсальным анализатором» всех тел?
  2. Можно ли продукты прокаливания назвать элементами или началами?
  3. Может ли быть число веществ, которые принимаются в качестве элементов, или начал, ограничено тремя, четырьмя, пятью?
  4. Действительно ли существует элемент «соль», элемент «сера» и элемент «ртуть»?
  5. Существуют ли вообще реальные элементы, или начала?

Р. Бойль сосредоточил основное свое внимание на содержание терминов «элемент» и «принцип» (применявшихся сторонниками Аристотеля и Парацельса). Благодаря логике своих аргументов и точному изложению своих идей он подорвал доверие к алхимическим представлениям.

Какие же имеются доказательства существования химических элементов? Размышляя над этим, Р.Бойль выделяет особые признаки элементов. Один из таких признаков – неразложимость.

Другой признак—сохраняемость при химических превращениях— Р. Бойль также отверг, так как металлы сохраняли свой признак, но они, как твердо считалось в то время, были не элементарными, а сложными телами.

Наконец, третий признак — свойство элемента входить составной частью в другие вещества — Р. Бойль принимает как наиболее проверяемый.

Еще в 1641 г. французский химик Этьен де Клав писал; «Элементы суть простые тела, которые входят в состав сложных тел и которые обнаруживаются естественным или искусственным путем при разложении сложных тел».

Эту точку зрения разделял и Р. Бойль; «Я не буду решительно отрицать, что из большинства сложных тел, входящих в состав животной или растительной природы, можно действительно при помощи огня получить определенное число (три, четыре, пять и менее или более веществ), заслуживающих различных наименований. Можно подобным образом допустить, что эти определенные вещества, которые тела обыкновенно производят или из которых они состоят, можно без достаточного большого неудобства называть элементами или началами». Под химическим элементом Р. Бойль понимал, следовательно, «некоторые первоначальные и простые или совершенно несмешанные тела, которые, не будучи сделаны из каких-либо других тел или из какого-либо другого тела, являются ингредиентами, из которых непосредственно составляются все так называемые совершенно смешанные тела и на которые эти тела в конечном счете распадаются. Теперь я сомневаюсь в том, может ли быть какое-либо такое тело, которое постоянно встречается во всех и в каждом из тех тел, о которых говорят, что они неразложимы». Последнее предложение историками химии обычно опускается, видимо, потому, что оно противоречит укоренившемуся мнению, что Р. Бойль считал элементами неразлагаемые вещества. Р. Бойль не был склонен утверждать, что то или иное известное вещество представляет собой химический элемент, т. е. не может быть ни при каких условиях разложено на составные части. Ни в книге «Химик-скептик», ни в других своих многочисленных работах он не указывал, что то или иное вещество обязательно нужно причислить к элементам. Р. Бойль не без основания сомневался в том, можно ли считать первоначалами продукты «анализа огнем», т. е. сухой перегонки сложного вещества. Он знал, что при обжиге минерала и при сухой перегонке дерева получаются различные «начала». Действительно, деготь, уксусная кислота, спирт и ацетон способны гореть, т. е. подвергаться, как тогда полагали, дальнейшему разложению: золу можно разделить водой на соль и землю.

К концу XVII в. многочисленные анализы сухим и мокрым путем постепенно приводят к мысли, что в результате разложения сложных веществ получаются тела, которые далее уже не разлагаются и сохраняют свой состав и свойства. А. Сала, Д. Зеннерт и Я. Ван Гельмонт пытались доказать, что выделение меди при добавлении железа к синему купоросу объясняется не превращением металлов, как считали Парацельс, Либавий и др., а присутствием меди в купоросе. Д. Зеннерт показал также, что золото можно извлечь из кислот, в которых оно было растворено. Следовательно, атомы золота сохраняли свою индивидуальность при растворении.

На основании многочисленных опытов Ван Гельмонт пришел к мнению, что пары ртути всегда остаются ртутью; серебро, растворенное в крепкой водке, не исчезает и может быть извлечено; золото после семикратной перегонки с нашатырем, сурьмяным блеском и сулемой превращается в красное масло, из которого «легко приводится к прежнему весу и первоначальному виду». Аналогичные наблюдения описал Р. Бойль: он указывал на то, что золото может быть восстановлено в такое же количество желтого, тяжелого и ковкого золота, как было до смешения. Так рождалось мнение о практической невозможности превращать некоторые вещества, даже если применять самые сильные химические воздействия. При этом у Р. Бойля и его последователей основным способом для установления качественного состава вещества был эксперимент.

Итак, признак неразложимости не был положен Р. Бойлем в основу определения химического элемента. Основная заслуга Р. Бойля в развитии учения об элементах заключается в том, что он переключил внимание химиков от «правдоподобной теории химер или фикций», т. е. четырех начал Аристотеля и трех начал алхимиков, к изучению реальных химических элементов. Но во времена Р. Бойля экспериментаторы еще не могли сказать, какие вещества являются элементами, а какие нет. Предстояло еще научиться точно определять, в каком случае происходит химическое соединение, а в каком случае — разложение.

Долгое время вопросы о том, что такое химическая смесь (mixtum) и химическое соединение (compositura), какова их природа, порождали противоречивые суждения, которые еще больше затемняли представления о химическом элементе. В XVII в. еще не были отработаны методы очистки веществ, способы отделения Примесей, которые, как мы знаем, участвуютв реакциях. Они влияют и на результаты анализа. Так, перед химией встала новая задача — научиться выделять в чистом виде вещество и устанавливать его состав, т. е. определять, из каких частей состоит данное тело и какими физико-химическими свойствами оно обладает. Для этого предстояло значительно усовершенствовать качественный и количественный анализ, убедиться в воспроизводимости экспериментальных результатов.

Учение о флогистоне

В течение длительного времени (XIV—XVI вв.) развитие горного дела и металлургии побуждало ученых и практиков уделять большое внимание процессам окисления и восстановления металлов. В конце XVII и начале XVIII в. проблемы, связанные с выплавкой металлов из руд и термической обработкой изделий, становятся особенно актуальными. Большие потери металла, превращающегося при плавке и термической обработке в окалину, заметно сказывались на экономике металлургических предприятий. Наблюдающееся же при нагревании металлов увеличение их массы требовало разумного объяснения.

«Кузнецы, литейщики и пуговочники привлекли внимание Г. Шталя к проблеме окисления-восстановления. Они жаловались на то, что неблагородные металлы при горячей обработке частично «сгорают», отчего проистекают большие убытки; причина же этого явления им неизвестна».

Внешнее сходство окалин металлов с древесной золой и обычной известью, получаемой обжигом известняка, наводило на мысль, что при прокаливании «нечто» покидает металл. Однако если при сгорании дерева остается щепотка золы, т. е. масса дерева уменьшается, то при прокаливании металла масса его почему-то увеличивается.

Изучение причин изменения массы веществ при их обжиге

Ученые XVII и начала XVIII в. при исследовании окислительно-восстановительных реакций привлекали для объяснения горения (окисления) «начало горючести». Согласно представлениям Аристотеля об огне, горение — это распад тел. Аристотель учил, что все вещи движутся, но одни (огонь) стремятся вверх, а другие (все остальные)—вниз. Каждое тело, по мнению Аристотеля, кроме огня, имеет тяжесть, даже воздух. Это видно из того, что надутый пузырь по массе больше, чем пустой. Аристотель располагал элементы в строго определенном порядке (в соответствии с их массой): земля, вода, воздух, огонь, который стремится вверх. С критикой аристотелевского представления об абсолютной легкости огня выступали Эпикур, Архимед и Лукреций, которые утверждали, что «ничто вещественное не может собственною силой подняться вверх». Тем не менее ошибочное представление Аристотеля об огне как об абсолютно легкой субстанции получило широкое распространение и развитие. Идея о существовании тел, стремящихся вверх, на первый взгляд соответствовала наблюдаемым фактам.

В. Бирингуччо один из первых (1540) обратил внимание на то, что «вес» свинца после прокаливания увеличивается на 8—10 %. Это показа лось ему удивительным, так как он знал, что огонь сжигает и разлагает вещество. Чтобы объяснить это явление, В. Бирингуччо предположил, что удаление абсолютно легких составных частей вещества увеличивает его массу. Ом писал: «…каждое тяжелое тело стремится к центру, каждое тело увеличивает свою удельную тяжесть, когда становится более плотным. И когда из состава свинца водяные и воздушные частицы были удалены огнем и когда были закрыты все его естественные поры, в которые обычно входил воздух, по своем природе и силе сообщавший ему известную легкость, тогда тело увеличивается в весе… ибо тело лишается поддержки, поднимавшей его к небу и потому делавшей его легче; и эта часть более тяжелого элемента увеличивает естественную силу и влечет его к центру». Эту точку зрения разделяли некоторые ученые XVI в.: Дж. Кардано (1554), Ю. Скалигер (1557), Ж. Воден (1596). Но в конце XVI в. против этих взглядов выступил Г. Галилей. Он утверждал, что, вопреки мнению Аристотеля, нельзя обозначать что-либо просто легким или просто тяжелым, ибо все тела имеют разную массу в зависимости от того, более «сжата и уплотнена их материя или же она диффузна и редка».

Г. Галилей, а за ним Э. Торричелли уверенно заявляли, что все тела обладают массой. Галилей не только был твердо убежден в «весомости» воздуха, но и впервые экспериментально определил его плотность. К такому же заключению пришел Ж. Рей, который занялся изысканием причин увеличения массы олова и свинца при прокаливании. Результаты своей работы он опубликовал в 1630 г. в своей небольшой книге «Опыты изыскания причины, почему олово и свинец увеличиваются в весе при обжигании». Ж. Рей доказывал, что все материальное имеет массу. В природе нет абсолютно легкого и потому естественного движения вверх не существует. Воздух и огонь должны обладать массой. Воздух может оказаться тяжелее от прибавления к нему вещества более тяжелого, чем он сам, и от сжатия или отделения от него менее тяжелой части.

Утверждение Ж. Рея — «все тела тяжелы» — было обобщающим суждением, но оно требовало для признания времени и точных количественных опытов. Он так доказывал, что воздух имеет вес: «Наполните баллон воздухом при помощи мехов, тогда вы обнаружите, что наполненный баллон весит больше пустого, настолько больше, насколько больше воздуха он содержит по сравнению с находившимся там ранее». В этой же книге он отмечал: «Увеличение веса может происходить только путем прибавления материи, а уменьшение — только путем ее отнятия, настолько нераздельно связаны материя и тяжесть». Увеличение массы металлов после прокаливания Ж. Рей объяснял так: «Опираясь на вышеизложенное, я отвечаю на этот вопрос и торжественно утверждаю, что это увеличение веса происходит от воздуха, который в сосуде был сгущен, утяжелен и благодаря сильному и продолжительному жару стал как бы липким; этот воздух смешивается с окалиной (чему помогает частое перемешивание) и пристает к ее мельчайшим частицам подобно тому, как вода утяжеляет песок, который вы в нее бросаете и перемешиваете с ней…».

Ж. Рей считал, что при прокаливании металлов сгущаются частицы воздуха на поверхности отдельных кусочков окалины. Такой слишком прогрессивный по тому времени взгляд не принес успеха автору; работа его была забыта и получила известность лишь во второй половине XVIII в.

Книга Ж. Рея была переиздана в Париже в 1777 г. А. Лавуазье, ознакомившись с ней, писал: «…я долгое время не мог освободиться от подозрения, что труды Жана Рея относятся к более позднему времени, чем это значится на заглавном листе работы. Непонятно, как без опытов и лишенный громадного количества предварительных данных Жан Рей дошел до этих результатов единственно силой своего разума».

Сходные с идеями Ж. Рея взгляды на природу горения высказал в 1665 г. Р. Гук. В своей книге «Микрография» Р. Гук писал, что в воздухе содержится особое вещество, подобное веществу, находящемуся в селитре в связанном состоянии. Природа этого активного вещества Р. Гуку была неизвестна, но, по его мнению, «воздух» играет важную роль в процессе горения, ибо без него горение в замкнутом сосуде прекращается.

Дальнейший шаг в изучении процессов горения сделал современник Гука —Д. Мэйоу. В 1668 г. он издал небольшую книгу «О селитре и селитряно-воздушном спирте», в которой на основании опытов показал, что в воздухе содержится газ (spiritu nitro-aero), поддерживающий горение и необходимый для дыхания животных, но он не получил его в чистом состоянии. По мнению Д. Мэйоу, частички этого «воздушного спирта» вступают в соединение с металлами при их кальцинации и увеличивают массу металлов при их обжиге.

Он считал, что то, что остается после удаления селитряно-воздушных частиц, есть нечто совершенно отличное от обычного воздуха, оно гасит пламя, не способно поддерживать горение камфары и не поддерживает жизнь. Это был первый намек на существование азота в воздухе. Д. Мэйоу наблюдал, что в присутствии «воздушного спирта селитры» железо ржавеет и сера превращается в «серную кислоту». Аналогично протекают, по мнению Д. Мэйоу, многие другие процессы: горение, дыхание, скисание пива, вина. Когда под колпак, заполненный воздухом и изолированный от атмосферы водой, Д. Мэйоу вносил горящую свечу, то она через некоторое время гасла. При этом воздух под колпаком уже больше не поддерживал горение. Поместив под колпак одновременно и горящую свечу, и мышь, Д. Мэйоу заметил, что как продолжительность горения, так и продолжительность жизни животного под колпаком сокращалась приблизительно в два раза. Из этих опытов вытекал вывод, что какая-то составная Часть воздуха необходима и для горения, и для дыхания.

Наблюдения Д. Мэйоу, что при горении и дыхании расходуется не весь воздух, а только часть, которая «есть главный источник жизни и дыхания», представляют большой историко-химический интерес. Это важный шаг на пути к кислородной теории горения А. Лавуазье и к его учению о сложном составе воздуха.

Взгляды Ж. Рея, Р. Гука и Д. Мэйоу на процессы горения а дыхания как на процессы соединения веществ с определенной частью воздуха не получили признания среди химиков и

физиков того времени. Произошло это по многим причинам. Главная заключалась в том, что состав воздуха тогда был неизвестен. Фактический материал химии второй половины XVII в. не был достаточным для укрепления новых взглядов. Представить, что невидимый, легкий воздух может существенно изменить массу металла при обжиге, ученые XVII в. еще не могли. В их умах прочно укоренилось многовековое традиционное мнение о горении как о процессе распада вещества с выделением горючих летучих частиц. Ученым того времени было трудно понять, каким образом воздух, находящийся в газообразном состоянии, соединяется с металлом под действием теплоты и теряет при этом свою газообразную форму. Это явно противоречило хорошо известному факту, что при высокой температуре газы значительно расширяются; в процессах же кальцинации металлов происходило, по мнению Ж. Рея, как раз обратное: газ как бы сжимался или уплотнялся в твердом теле, впитывающем в себя часть воздуха. Все это вызывало недоверие к опытам и тем более к выводам Ж. Рея и Д. Мэйоу.

Работы Ж. Рея, Р. Гука, Д. Мэйоу — примеры преждевременных научных открытий. Их исследования не устанавливали и не могли еще установить какой-либо связи с научными или практическими задачами, так как сами задачи еще не были выдвинуты практикой.

Почти одновременно с Д. Мэйоу вопросом о причинах увеличения массы металлов при кальцинации занялся Р. Бойль. Результаты проведенного им исследования были опубликованы в 1673 г. в статье «Новые эксперименты, предназначенные для того, чтобы сделать огонь и пламя устойчивыми и весомыми». Р. Бойль дает подробное описание увеличения массы металлов при их обжиге в воздухе. «8 унций олова при нагревании в открытом сосуде увеличивают свой вес на 1 гран». Далее экспериментатор пытается поместить олово в реторту, взвесить ее и, запаяв горлышко, нагреть. Однако реторта вследствие расширения воздуха взрывается с шумом, подобным выстрелу из пушки. Затем Р. Бойль нагревает 2 унции олова в открытой реторте, запаивает ее, когда большая часть воздуха будет вытеснена. После дополнительного нагревания (для обжига олова) реторту охлаждают и открывают. «Тогда воздух бурно возвращается в сосуд…» Неправильная постановка эксперимента привела его к ошибочному заключению о том, что увеличение веса на 12 гран является результатом воздействия на металл огня; огненные корпускулы из пламени проникают через стекло и поглощаются металлом. На основании этих опытов Р. Бойль пришел к такому выводу, что огонь имеет «вес», В 1673 г. он опубликовал дополнительные опыты, из которых он сделал вывод, что обжигаемый металл захватывает «огненные частички», при этом плотность оксида становится меньше плотности металла. Следовательно, в отличие от традиционной точки зрения, что горение (окисление) есть распад тел, Р. Бойль придерживался мнения, что «окисление» — это процесс не разложения, а соединения, — мысль, верная в принципе, но ошибочная в трактовке того, что соединяется в процессе горения.

Последователями Р. Бойля были Н, Лемери, И. Мейер, И. Гмелин, Т. Бергман. Н. Лемери, например, считал, что поры свинца таковы, что проникшие корпускулы огня остаются в них связанными, и в результате масса металла увеличивается.

В 1732 г. Г. Бургаве описал свои опыты, поставленные для того, чтобы выяснить, имеет ли «вес» огненная материя. Он взвесил образцы железа и меди при комнатной температуре, а затем нагрел их докрасна и взвесил вновь. Масса образцов осталась без изменения, и Г. Бургаве пришел к выводу, что «огненная материя» не имеет массы.

Опыты М.В. Ломоносова

Михаил Васильевич Ломоносов

В середине XVIII в. М. В. Ломоносов провел серию опытов для проверки мнения Р. Бойля, что огонь увеличивает массу обжигаемых тел. При этом он пришел к следующему заключению: «…так как восстановление производится тем же, что и прокаливание, даже более сильным, огнем, то нельзя привести никакого основания, почему один и тот же огонь то внедряется в тела, то из них уходит»4. М. В. Ломоносов отмечал, что «при процессе обжигания к телам присоединяется некоторая материя, только не та, которая приписывается собственно огню…».

Современник М. В. Ломоносова — Я. А. Сегнер в 1754 г. также обсуждал эту проблему. Отметив, что увеличение массы свинца при кальцинации приписывали частичкам огня, Я. А. Сегнер писал: «Однако более вероятно, что часть воздуха, без которого нельзя производить эти операции, — это та, которая, сгустившись таким образом, прилипает к телам и тем самым увеличивает их вес. Мы знаем, что воздух имеет вес, что он может входить в соединения и не проявляет в этом состоянии расширительной силы, но может быть вновь выведен из этого состояния, и в конце концов большое количество воздуха может быть либо связано, либо освобождено путем разложения тел или их разрушения огнем».

В 1756 г. М. В. Ломоносов в своей петербургской лаборатории провел опыты по кальцинации металлов, о которых писал: «…деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару; оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».

Из всех этих опытов и рассуждений вытекал вывод, что Р. Бойль ошибался, объясняя увеличение массы обжигаемых веществ присоединением к ним огненных частиц.

Возникновение учения о флогистоне

Во второй половине XVII в. зародилось учение о флогистоне, которое получило распространение в XVIII в. и господствовало в химии почти сто лет. Учение о флогистоне как о материальном горючем начале появилось в работах И. И. Бехера: «Подземная физика» (1669), «Минеральный алфавит» (1689) и др. Во второй работе И. И. Бехер кратко изложил основы своего учения о трех землях.

«Некоторые верят, — писал И. И. Бехер, — что все состоит из соли, серы и Меркурия; я же буду принимать, что все, главным образом смешанные, (тела) состоят из троякого рода земель: первой, стеклующейся… второй, жирной, или серы, …и третьей, тонкой, которая называется Меркурием или, лучше, арсеником (мышьяком). Первая земля сообщает телесность, субстанцию и сущность смешанным (телам) и бывает двух родов — либо известкующейся, либо стеклующейся; отсюда: кости животных, выщелоченная зола растений, ископаемые камни… Вторая земля придает смешанным телам консистенцию, цвет, вкус и т. д.; она бывает двоякого рода — либо твердой, либо жидкой, откуда — животное сало и жир, растительные масла и камеди, сера и битумы минералов и металлов. Ее же мы усматриваем во всех горящих телах, в древесных углях и бесчисленных всевозможных (телах)… Третья земля придает смешанным телам форму, проницаемость, запах, блеск, свечение и т. д. И она бывает двух родов — либо чистой, и тогда она солеобразна или имеет вид водянистого спирта; в животном мире мы ее видим в летучих солях, в растительном — в перегнанных водах, горючих спиртах, водах и саже; в минеральном — мы ее наблюдаем либо жидкой, как в ртути, либо твердой, как в мышьяке».

Иоганн Иоахим Бехер

Согласно воззрениям И. И. Бехера, все тела животного, растительного и минерального «царств» состоят из сочетания воды с «землями» или же «земель» друг с другом. И. И. Бехер в своей системе сохранил (по крайней мере по названию) две аристотелевские стихии — воду и землю (отбросив воздух и огонь), причем, как видно из приведенной выше цитаты, он признавал существование «земли» трех родов. И. И. Бехер никогда не утверждал, что при горении или при кальцинации металлов выделяется жирная земля и остается зола или окалина. По его словам, «горючим называется тело, которое разрежается и разрушается в пламени».

Учение Шталя

При жизни И. И. Бехера его взгляды не получили признания. Впервые о них упоминает Г. Шталь в своих лекциях по химии, которые он начал читать в 1684 г. в Иенском университете.

Учение Бехера раньше всего получило развитие в книге Г. Шталя «Основания зимотехники, или общая теория брожения… вместе с новым опытом искусственного получения настоящей серы» (1697), которая была переиздана в сборнике «Небольшие химико-физико-медицинские работы» (1715). Здесь Г. Шталь впервые называет вторую («жирную») землю Бехера флогистоном и обращает внимание на способность последнего «возрождать» (восстанавливать) металлы из их окалин. «Со своей стороны я могу многими другими опытами показать, как флогистон из жирных веществ и углей легчайшим образом переходит в самые металлы и возрождает их способность плавиться, коваться и амальгамироваться».

В одном из таких опытов Г. Шталь, расплавив в железном сосуде олово, нагрел его до начала каления. На поверхности металла появился черноватый порошок (оксид олова). Затем он снял с огня сосуд, добавил в него немного свечного сала и тщательно перемешал; порошковатое вещество вновь превратилось в прежнее состояние. По мнению Г. Шталя, при обжигании таких металлов, как олово, железо, свинец, медь, королек сурьмы, из них изгоняется флогистон, и они рассыпаются в порошок, но к ним ничего не присоединяется; этот порошок приводят в прежнее состояние добавлением угля или жирных веществ при перемешивании. Г. Шталь наблюдал, что при плавке под углем в металл «вносится или добавляется нечто». Прокаливая оксиды свинца со столь различными веществами, как уголь, сера, сахар и т. д., он во всех случаях получал королек свинца. Постоянство свойств образовавшегося металла (свинца, олова) Г. Шталь рассматривал как доказательство того, что во всех этих превращениях к «извести» (к оксидам) присоединяется одна и та же «материя» — флогистон. В своих позднейших работах Г. Шталь повторял основные положения своей теории, но, как это ни странно, он нигде не дал ее последовательного, систематического изложения. Нет этого изложения и в его книге «Основания догматической и экспериментальной химии» (1723). Ученик Г. Шталя, И. С. Карль, подготовивший к печати его лекции, в предисловии к ним отмечал, что причиной (или одной из причин) возникновения теории флогистона была неудовлетворенность химиков механистическим истолкованием химических вопросов. Здесь необходимо привести это высказывание;

«Хотя механистическая философия и хвалится тем, что с полной очевидностью может объяснить все что угодно, она особенно смело старается изучать химико-физические вопросы. Впрочем, я не отвергаю умеренного пользования ею; однако, если не быть ослепленным предвзятыми мнениями, приходится признать, что она отнюдь не пролила свет на эти вопросы. Это не удивительно. В большинстве случаев она придерживается сомнительных утверждений, она облизывает поверхность скорлупы, оставляя ядро нетронутым, она довольствуется тем, что из фигуры и движения частиц выводит самые общие и весьма абстрактные суждения о явлениях, но не интересуется тем, что такое смешанные и составные тела и агрегаты, какова их природа и чем они друг от друга отличаются».

Георг Шталь

В первых главах своей книги Г. Шталь излагает учение Бехера о трех землях и воде как «материальных составных частях всех смешанных тел». Именно в этом заключается отличие трех «земель» Бехера и Шталя от трех начал алхимиков: соли, серы и ртути, носителей трех качеств; огнепостоянства, горючести и летучести.

«Химия, иначе алхимия и спагирия, — писал Г. Шталь,— есть искусство разделять как смешанные, так и составные тела на их начала, а также из последних составлять тела».

Г. Шталь придерживался бехеровской классификации тел (в порядке усложнения их состава) на «начала» (principa), которые являлись как бы составными частями смешанных тел (mixta), из последних состояли сложные тела (composita), а из них — агрегаты. Г. Шталь считал благородные металлы смешанными телами. Так, в золоте преобладают третья и вторая «земли», в серебре — вторая и первая. Остальные металлы он относил к сложным телам, так как в их состав входят обыкновенная горючая сера, нечистая, стеклующаяся «земля» и соли.

Например, по мнению Г. Шталя, олово вместо чистой первой (стеклующейся) «земли» содержит более грубую известковую землю; железо состоит из песчаной земли, обыкновенной горючей серы и купоросной субстанции.

«Все существующие тела являются mixta (составными). Они состоят из разнородных частей, различающихся формой, величиной, расположением и движением; таковы наша вода, земля, воздух, эфир… Простые тела и элементы, хотя и не существуют в чистом и обособленном виде, тем не менее могут мыслиться умом как реально отличные».

«Все существующие тела являются mixta (составными). Они состоят из разнородных частей, различающихся формой, величиной, расположением и движением; таковы наша вода, земля, воздух, эфир… Простые тела и элементы, хотя и не существуют в чистом и обособленном виде, тем не менее могут мыслиться умом как реально отличные».

Наиболее полно, с описанием многих опытов (в основном заимствованных из своих более ранних трудов) Г. Шталь изложил учение о флогистоне в 1731 г. в книге «Химические и физические опыты, наблюдения и размышления числом 300».

Г. Шталь никогда не сомневался в реальности флогистона. Наиболее убедительным доказательством его существования он считал «синтез» и «анализ» серы. Сперва Г. Шталь, действуя купоросной (серной) кислотой на «масло винного камня» (насыщенный раствор поташа, полученного прокаливанием кислого тартрата калия), приготовил купоросный винный камень (сульфат калия). Сплавив последний с поташом и угольным порошком, он получил серную печень. Из ее раствора в воде после прибавления уксуса выделялась сера в виде серного молока (мелкодисперсная сера белого цвета). Затем Г. Шталь смешал серную печень с селитрой и пересыпал смесь в раскаленный тигель. Произошла вспышка, и в тигле осталась бесцветная, горькая на вкус соль, подобная исходной (сульфату калия). По мнению Г. Шталя, уголь отдал свой флогистон купоросной кислоте, в результате чего получилась сера, которая образовала с поташом серную печень. Последняя же, отдав свой флогистон селитре, вновь превратилась в купоросную кислоту.

Г. Шталь не разделял мнения Р. Бойля о том, что увеличение массы металлов после кальцинации обусловлено присоединением огненных частиц, и отмечал, что причина этого не установлена. Чаще всего встречаются его высказывания, что флогистон — легчайшая из всех тел материальная субстанция. Он не раз подчеркивал, что горючая субстанция не только нечто реальное и нечто материальное, но она также земного происхождения. В 1718 г. он писал: «Я теперь считаю, что мне хотят приписать метафизические бредни, когда утверждают, что горючесть происходит не от какой-либо материи, но является всего только качеством».

Г. Шталь либо не знал работ Ж. Рея и Д. Мэйоу о роли воздуха в процессах кальцинации и горения, либо не считался с ними. Он утверждал, что при этих процессах воздух служит лишь «растворителем флогистона», причем так же, как и в случае ограниченной растворимости солей в воде, определенное количество воздуха может растворить лишь некоторое максимальное количество флогистона, этим и объяснялось прекращение горения свечи под колоколом.

Когда учение Ньютона о массе и всемирном тяготении еще не получило широкого признания, когда старые взгляды и традиции оказывали сильное влияние, вполне допустимым казалось предположение о том, что флогистон как особая легкая субстанция обладает способностью «отнять у вещества часть его веса». Поэтому не удивительно, что в первой половине XVIII в. не было аргументированных возражений против системы Шталя.

Представление о том, что флогистон летуч и сообщает свою летучесть частичкам вещества, с которым он соединяется, было принято большинством химиков XVIII в. Эту гипотезу подтверждали такие общеизвестные факты, как осаждение сажи в дымовых трубах, серы — в верхних частях реторты, образование настылей на более холодных частях печей при обжиге цинковых руд и плавке латуни. При медленном прокаливании металлов их плотность постепенно нарушается и флогистон получает возможность свободно улетучиваться. Если этот процесс происходит быстро, то флогистон захватывает с собой отдельные мельчайшие частички вещества, которые затем осаждаются. В XVIII в. многие последователи Г. Шталя (Дж. Блэк, Л. Б. Гитон де Морво и др.) верили в то, что флогистон не притягивается к центру Земли, но стремится вверх; этим обусловлено увеличение массы при образовании металлических окалин и уменьшение массы при их восстановлении.

Л. Б. Гитон де Морво и многие другие ученые XVIII в.; часто прибегали к представлениям об отрицательном «весе»; флогистона. При этом для иллюстрации они использовали пример поплавка со свинцовым грузилом. Пробка, благодаря тому, что она легче воды, как бы уменьшает «силу тяжести»  свинца. Такую же роль в металлах и других телах играет флогистон, который легче воздуха, и при его выделении, т. е. при кальцинации, тела становятся более тяжелыми, подобно тому, как свинец, прикрепленный к удочке, «тяжелеет» после удаления пробки. Аналогия была бы полной, если бы плотность металлического оксида была больше плотности металла. Флогистики не учитывали того, что, хотя при кальцинации металлов наблюдается абсолютное увеличение массы конечного продукта, окалина имеет меньшую плотность, чем металл. Это было известно уже Р. Бойлю, который нашел, что при превращении металлов в «известь» происходит не увеличение, а уменьшение плотности вещества.

Отношение ученых к флогистонной теории

Флогистонная теория находилась в согласии со многими укоренившимися воззрениями (о сложном составе металлов, о горении как процессе распада вещества), что облегчало ее распространение и признание среди ученых различных стран.

В 30—70-е годы XVIII в. учение о флогистоне, правда, не без сопротивления со стороны таких ученых, как Ж. Л. Бюффон и Г. Ф. Руэль, было принято во Франции, где появилось несколько работ, излагавших взгляды Шталя. Так, в 1723 г. Ж- Б. Сенак издал «Новый курс химии согласно принципам Ньютона и Шталя».

Одной из важных сторон деятельности последователей Г. Шталя было то, что они приложили немало усилий, чтобы понятия, принятые в химии, сделать более ясными и четкими, что было особенно важно в процессе преподавания. Эта заслуга принадлежит в основном французским флогистикам XVIII в. П. Ж. Макер издал свои лекции по теоретической и практической химии (1749, 1751). Изменяя терминологию Шталя, он предпочел вместо термина «смешанное тело» употреблять термин «соединение» (combinaison) или состав (composition), когдч речь шла о химическом соединении.

У П. Ж. Макера мы впервые встречаем четкое определение химического элемента по признаку практической неразложимости.

В учебнике «Основы теоретической химии» (1758) автор писал: «Анализ и разложение тел ограничены: мы можем дойти лишь до определенного пункта, далее которого все наши усилия остаются бесполезными. Каким бы путем мы его ни производили, мы всегда останавливаемся на веществах, оказывающихся неизменяемыми, которых мы не можем дальше разложить и которые служат нам барьерами, далее которых мы не можем идти. Именно этим веществам, я полагаю, мы должны дать имя — начал или элементов, но крайней мере они являются таковыми по отношению к нам».

А. Боме в книге, изданной в 1766 г., изложит на основе корпускулярного учения свои взгляды на природу соединений и на состав тел. По Боме, химическое соединение образуется тогда, когда соединяются два тела разной природы. Свойства образуемого смешанного тела включают свойства обоих тел, участвующих в образовании нового тела.

В учебниках П. Макера и А. Боме старая тяжеловесная терминология была заменена более простыми и ясными понятиями. Это было началом решительного отказа от наследия алхимиков.

П. Макер — один из последовательных сторонников теории флогистона. В 1778 г. в «Химическом словаре» он писал, что из всех теорий теория флогистона наиболее ясна и наиболее «согласна» с химическими явлениями. Отличаясь от систем, порожденных воображением без согласования с природой и разрушаемых опытом, теория Шталя — надежнейший путеводитель в химических исследованиях.

С теорией флогистона в то время были не согласны лишь очень немногие ученые. Так, в 1728 г. Г. Ф. Штабель опубликовал руководство «Догматико-эксперименталькая химия», в котором, ссылаясь только на И. И. Бехера и не называя Г. Шталя, автор писал, что объяснение увеличения массы при кальцинации металлов потерей флогистона, а уменьшение массы окалин при их восстановлении присоединением флогистона ошибочно, так как потеря определенного количества материи должна уменьшать массу, а прибавление — увеличивать ее. Однако это вполне обоснованное возражение осталось незамеченным.

В широко известном в то время учебнике Г. Бургаве «Элементы химии» (1732) термин «флогистон» не упоминается. Автор, хотя и не признавал систему Шталя, но избегал резко возражать против нее.

Начиная с 1770 г. в различных журналах стали появляться статьи, авторы которых уже серьезно критиковали систему Шталя. Возникали вопросы: почему древесный уголь, нагретый до белого каления в закрытом сосуде, почти не теряет в массе и остается столь же горючим, как и прежде? Почему непрестанно стремящийся вверх флогистон не улетучивается из сажи и угля?

То, что при простом контакте кальцинированного металла с веществом, насыщенным флогистоном, не происходит восстановления окалины, было очевидно для всех флогистиков, но на вопрос, каковы же необходимые условия для взаимодействия флогистона и частичек окалины, они не могли дать четкого ответа. Если для этого нужно нагревание, то почему тогда при прокаливании оксидов флогистон не улетучивается, а присоединяется к окалине?

Перед сторонниками теории флогистона встал еще один не менее сложный вопрос: может ли летучий флогистон снова возвращаться в нижние слои атмосферы, чтобы вступать в новые реакции? Но и этот вопрос они обходили молчанием. По мнению же Гитона де Морво, это пополнение могло осуществляться за счет света, который способен непосредственно или в соединении с каким-либо веществом превращаться во флогистон.

Данные, указывающие на заметное увеличение массы металла при обжиге, не принимались во внимание, пока количественный метод в экспериментальной работе химиков не приобрел должного значения. С усовершенствованием экспериментальной методики несоответствие фактов с учением Шталя становилось все более явным.

Физики, последователи И. Ньютона, обсуждая учение о флогистоне, считали, что если предположение о том, что флогистон уменьшает силу тяжести, правильно, то это должно сказываться на качании маятника. Так, в 1790 г. И. Т. Майер отметил, что маятник, изготовленный из вещества с большим содержанием флогистона, например свинцовый, при прочих равных условиях, должен качаться медленнее, чем, например, железный маятник, который содержит меньше флогистона. Однако это противоречило опыту.

Последователей учения о флогистоне интересовали не столько количественные измерения, сколько перемещения неуловимого и неизмеримого флогистона. Они не сомневались в его реальности и не видели необходимости отрицать существование флогистона потому только, что не умели получать его в изолированном виде.

В химии в то время бытовало представление, что в процессе химических реакций наблюдается изменение объема, цвета, плотности и массы реагирующих веществ. Пока еще не было «формулировано фундаментальное положение, что масса—это мера количества материи, изменение массы при химических реакциях рассматривалось не как основной признак увеличения или уменьшения количества материи, а как обычное изменение свойств вещества, например изменение цвета исходного вещества.

За системой Шталя надо признать две основные заслуги. Первая заключалась в окончательном признании металлов горючими веществами, а превращение их в оксиды — процессом горения. Вторая состояла в установлении того, что способность к горению может в определенных условиях передаваться от одного вещества к другому. Так, уголь, действуя на металлическую окалину, передает ей потерянную способность к горению.

Учение об обратимом химическом процессе горения — восстановления является основой теории флогистона.

«Флогистическое учение обобщило множество реакций (окисления), и это было уже очень важным шагом в науке»,— писал Д. И. Менделеев в то время, когда учение о флогистоне уже давно стало достоянием истории. Изучение процессов превращения веществ привело к идентификации отдельных элементов. На этом пути химики-пневматики, стоявшие на позициях учения о флогистоне, достигли больших успехов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *