Вильгельм Штрубе - Пути развития химии. Том 1. От первобытных времен до промышленной революции

От наблюдения за внешними признаками веществ, доступными органам чувств, ученые переходили с помощью специальных средств труда (приборов) к познанию "глубинных" свойств соединений. Сами химические вещества также становились средствами труда. Особенности взаимодействия веществ друг с другом, а также возможности их взаимовлияния указывали исследователям на особенности их природы. Только тщательный анализ действия веществ друг на друга позволял сделать разносторонние и глубокие выводы о свойствах и структуре соединений. Для дальнейшего развития этих представлений необходимы точные знания о природе какого-либо вещества, его реакциях с другими веществами, а также характерных чертах протекания этих реакций в производственных условиях (т. е. о специальных способах проведения отдельных операций, об используемом при этом оборудовании).

Химические приспособления (из книги А. Либавия 'Алхимия'). А — чаша; ... D — стеклянная воронка; Е, F — разделительный кубок; К — штатив для колб; ... S — металлические ножницы

Вплоть до XIII в. важнейшим "химическим агентом" был огонь. Поэтому во всех сочинениях по химии в то время особое место занимали описания конструкций различных печей. В XIII в. различались печи для кальцинирования, перегонки, плавления. Значительным достижением в то время считалось создание специальной печи ("атанор"), где процессы горения могли осуществляться длительное время, поскольку топливо по мере сгорания само по себе проваливалось в печь.

В XV в. Томас Нортон сконструировал, вероятно, первую многорядную муфельную печь, в которой "при одном процессе нагрева можно было осуществлять сразу 60 операций" [11, т. II, с. 12].

Дальнейшие изменения конструкции печей, описанные Агриколой, Глаубером, Глазером, Кункелем и Бехером, касались главным образом улучшения качества небольших (лабораторных) печей. В книге "Переносная лаборатория" Бехер описал конструкцию такой печи, пригодной для проведения многих разнообразных химических процессов при разных температурах. В XVIII в. берлинский ученый Потт и шведский исследователь Энгештрём сконструировали печи, в которых достигались и поддерживались довольно высокие температуры.

Но не только конструкция печей, а и качество горючих материалов имело большое значение для осуществления различных химических процессов. С древних времен как горючие материалы использовались дерево, торф, навоз, древесный уголь. Применяя в качестве топлива древесину разных пород, люди хорошо различали специфику их влияния на протекание превращений веществ. Например, еще Гебер писал, что для создания высоких температур следует использовать дерево твердых пород, а для получения умеренных температур — мягкую древесину. При перегонке жидкостей следовало, как считал Роберт Бойль, сжигать торф, из-за равномерного выделения тепла при его горении.

Непросто было освоить искусство управления огнем. В XVII — XVIII вв. для поддержания особенно высокой температуры использовали печи из огнеупорного кирпича, в которых в центре свода достигалась температура до 1500 °С. Эти печи многократно применяли Парацельс, Бойль, Чирнгауз, Бёттгер, Гомберг (1702 г.) и Жоффруа (1709 г.). Некоторые из этих изящно оформленных аппаратов находятся в Дрездене, в коллекции физико-математического отдела в музее Цвингер.

Химическая аппаратура (из книги И. Р. Глаубера, 1661 г.). Слева направо — перегонка квасцов для получения серной кислоты; установка для перегонки; аппарат для сублимации

Для проведения особенно важных экспериментов использовали "зажигательные стекла". С их помощью, например, в стеклянных колбах плавили и прокаливали свинец и другие металлы. Такие экспериментаторы, как Дж. Мэйоу и М. В. Ломоносов, отмечали, что после проведения этих операций образуется "известь", более тяжелая, чем исходный металл. Причиной этого Бойль считал "огненные частицы", проникающие через стекло. Однако это объяснение было позже опровергнуто в результате проведения экспериментов.

Непросто было также долго поддерживать и относительно невысокие температуры. Уже Марии-Еврейке [58] Мария-Еврейка (Коптская) — легендарная основательница "тайного искусства" — по преданиям жила в III в до н. э. Марии приписывают, кроме изобретения водяной бани, оригинальные взгляды на использование огня для проведения превращений веществ.- Прим. перев. приписывали изобретение водяной бани ("бани Марии"). Гебер (псевдо-Джабир — Перев.) предпочитал зольную баню, иные алхимики — песчаную, Парацельс — баню из железных опилок, нагреваемых паром. Итальянец И. Коста широко использовал метод нагревания паром "ароматической воды". Более низкие температуры Гебер и Луллий получали, применяя смеси органических удобрений. Брожение виноградных выжимок или дубильного корья также применялось для поддержания невысоких температур, необходимых для проведения некоторых химических процессов.

Нагревание колб с помощью зажигательных стекол (XVI в.)

Экспериментаторы использовали для нагрева свечи, масляные лампы и начиная с XVI в. спиртовые горелки. В 1773 г.Бауме и в 1794 г. Гёттлинг описали конструкции специальных "ламповых печей". Гитон де Морво в 1798 г. применял для изучения химических процессов спиртовые лампы улучшенной конструкции. По словам Германа Коппа, эти лампы имели в XVIII в. то же значение, что и в первой половине XIX в. спиртовые лампы (которые рекомендовал применять Берцелиус) [11, т. 11, с. 23].

Печи и аппараты для перегонки (из книги И. Шредера 'Фармакопея', 1700 г.). Справа — ручная мельница

После открытия кислорода в конце XVIII в. его стали использовать для создания еще более высоких температур, чем те, которые до этого достигались лишь с помощью "зажигательных стекол". Пристли, а позднее и Лавуазье направляли поток газообразного кислорода на горящий уголь. Таким образом они расплавляли помещенные на поверхности угля вещества, которые ранее никому не удавалось превратить в жидкость. Марсе в 1813 г. показал, что можно получить высокие температуры при вдувании кислорода в пламя спиртовой горелки.