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

Так как химики чаще всего имели дело не с отдельными сосудами, а с их системами, материал и размеры каждого сосуда и способ соединения оказывали большое влияние на проведение химических экспериментов. Многие века сосуды соединялись с помощью пропитанного разными составами сукна. Пропитками служили различные смеси из клея, извести, глины, белка, соли, навоза, мочи, муки, волос, рубленой смеси сена и соломы. Пробка и каучук стали применяться в европейских лабораториях лишь в XVIII-XIX вв. По словам Либиха, "не имея пробки и каучука, мы не смогли бы привлечь к нашей работе механиков. Без использования каучука наши аппараты стоили бы гораздо дороже и были бы более хрупкими. Но главное достижение — это экономия нашего бесценного времени" [1, с. 86].

Использование огня как "химического анализатора" в "экспериментальном искусстве" было усовершенствовано в XVIПв. с помощью паяльной трубки, которую еще за сто лет до этого применяли ювелиры при работе с золотом и серебром. С применением паяльной трубки удалось установить состав большинства минералов. При этом огонь вновь проявил себя как важный "инструмент" в разнообразных способах анализа. Только использование огня позволило химикам открыть многочисленные новые факты, обобщение которых привело к разработке основополагающих теорий.

Пробирная аппаратура шведского химика Торберна Бергмана для анализа с паяльной трубкой

Первое сообщение о применении паяльной трубки появилось в трудах Академии эксперимента (дель Чименто) во Флоренции в 1660 г. Сообщалось, что с помощью трубки, помещенной в расплавленное стекло, а затем в пламя свечи, стеклодувы могут изготовлять изящные изделия из стекла — Иоганн Кункель в своем трактате "Искусство получения стекла", опубликованном в 1679 г., рекомендовал широко использовать паяльную трубку для анализа минералов: "Выдалбливают отверстие в куске угля, затем кладут внутрь металлическую известь [60] Имеются в виду оксиды металлов.- Прим. перев. и из паяльной трубки на нее выдувают тонкую "ниточку" пламени. Температура пламени так высока, что металл буквально на глазах начинает выплавляться. Для всех тонких работ, где требуются высокие температуры, паяльная трубка была бы незаменимым инструментом" [73, с. 43]. Георг Эрнст Шталь, Иоганн Андреас Крамер (1710-1777), Карл Фридрих Циммерман, Свен Ринман, Антон ван Сваб, Александр Фридрих Кронштедт (1722-1765), Ю. Г. Валлериус, Густав Энгештрём, Торберн Бергман, Юхан Готтлиб Ган, Орас Бенедикт де Соссюр (1740-1799), Андреас Сигизмунд Маргграф, Иоганн Фридрих Хаусман, Уильям Уолластон и, наконец, Йене Якоб Берцелиус успешно использовали паяльную трубку в своей работе. Во второй половине XIX в. паяльная трубка уже широко использовалась для анализа различных соединений, в частности при анализе "мокрым путем" и спектральном анализе. В 1844 г. Герман Копп писал: "В XVIII в. для проведения анализа "сухим путем" в аналитической химии был предложен метод, который и до сих пор является одним из самых распространенных и плодотворных" [11, т. II, с. 35].

Пробирная аппаратура шведского менеролога Г. Энгештрёма для анализов с паяльной трубкой (XVIII в.)

Изображение 'переносной лаборатории' И. И. Бехера. 1 — муфель; 2-7 — различные сосуды для нагревания и плавления; 8 — тигель для литья; 9-11 — литейные формы; 13-17 — крючья и щипцы; ... 28 — заячья лапа для перемешивания и смешивания порошков...

Георг Эрнст Шталь продемонстрировал с помощью паяльной трубки особенности проведения процессов окисления и восстановления и использовал полученные сведения для подтверждения созданной им флогистонной теории [92, 93]. И. А. Крамер применял паяльную трубку для анализа небольших кусков металла на угле при добавлении буры. Он считал, что паяльная трубка должна быть изготовлена из меди и иметь недалеко от конца шарообразное расширение, где осаждаются пары воздуха, подаваемого для проведения процесса. Другие ученые, как, например, Циммерман, предлагали использовать кузнечные мехи для выдувания воздуха из паяльной трубки. В Швеции, где в XVIII в. большое внимание уделялось развитию металлургии и горного дела, многие химики применяли паяльную трубку для анализа минералов и широко пропагандировали этот метод. Среди них были Кронштедт, Валлериус и Густав Энгештрём, который выпустил первое руководство по применению паяльных трубок [11, т. 11, с. 46]. Торберна Бергмана и Юхана Готтлиба Гана (1745-1818), друга и учителя И. Берцелиуса, считали замечательными мастерами использования паяльных трубок для анализа. Этих ученых превзошел только сам Берцелиус. С помощью паяльной трубки он определил состав многих минералов и с большой точностью описал их в своей книге "Об употреблении паяльной трубки при химических и минералогических исследованиях", опубликованной на шведском языке в 1821 г. [61] Вскоре это руководство было переведено на немецкий, французский, английский, итальянский и в 1831 г. на русский языки. См. кн.: Соловьев Ю. И., Куринной В. И., Якоб Берцелиус, 2-е изд.- М: Наука, 1980, с. 215-219.- Прим. перев. В этой работе были описаны все усовершенствования и способы использования паяльных трубок, а также обнаруженное Бергманом в 1779 г. различие внутренней и внешней зон пламени и его указания о различных реагентах: соде, буре, фосфорных солях. Кроме того, там были описаны предложенные Ганом способы применения платиновой проволоки для проб с паяльной трубкой и солей кобальта в качестве реактивов для анализа с паяльной трубкой.

Так называемая универсальная разборная печь И. И. Бехера для прокаливания, перегонки или возгонки веществ

Анализ с помощью паяльной трубки сыграл важную роль в накоплении химических знаний в конце XVIII в.- в фазе, которая привела к формированию "классической химии". Однако значение газового анализа для развития химии было несравнимо больше. При работе с газами ученые испытывали значительные трудности: газы были осязаемы, но неуловимы. Некоторое время их пытались изучать с помощью сосудов для перегонки и сублимации, где вещества небольшое время находились в газообразном состоянии, прежде чем перейти в жидкое. Но лишь в XVIII в., когда была открыта пневматическая ванна, началось систематическое исследование газообразных веществ. На основе этих экспериментов Лавуазье получил много новых данных о протекании окислительных превращений, переосмыслил уже известные факты и пришел к созданию кислородной теории горения.