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

Сгорание водорода (полученного при смешивании железных или цинковых опилок с серной кислотой) в закрытом объеме воздуха

В своих исследованиях Кавендиш применил новый метод, который значительно обогатил "экспериментальное искусство",- действие электрического разряда на смеси газов, в частности на смесь водорода и кислорода. При этом образовывалась вода. При пропускании электрических разрядов через атмосферный воздух Кавендиш использовал изогнутую стеклянную трубку, концы которой были погружены в стеклянные сосуды ("рюмки") со ртутью [63] При этом получались также оксиды азота, свойства которых изучал Кавендиш. Впоследствии такой способ получения оксидов азота широко использовался в лабораторной практике.- Прим. перев. . В 1785 г. Кавендиш обратил внимание на пузырьки "остаточного воздуха" ( 1/ 120первоначального объема), который не изменялся под действием электричества. Лишь в 1894 г. Уильям Рэлей установил, что "остаточек ных воздух" — это инертный газ.

Химические аппараты (из рукописей К. В. Шееле)

Факты, полученные при изучении газообразных веществ, легли в основу созданных Антуаном Лораном Лавуазье новых представлений о протекании окислительно-восстановительных процессов. Лавуазье был не только выдающимся теоретиком, но и замечательным экспериментатором. В 1770-х — начале 1780-х гг. он определял количества оксида углерода, образующиеся при сгорании угля и углеродсодержащих "горючих тел". В 1784 г. Лавуазье показал, что при пропускании водяного пара через раскаленную железную трубку образуется водород. Практически одновременно Кавендишу удалось осуществить синтез воды из элементов, а Лавуазье разработал способ ее разложения.

Совершенно неверным является утверждение некоторых историков химии будто для создания своей антифлогистонной теории Лавуазье использовал данные экспериментов лишь других исследователей. Кроме открытий Лавуазье, о которых мы рассказывали, следует подчеркнуть еще одну сторону его творчества, оказавшую громадное влияние на развитие химии: ученый систематически применял взвешивание для контроля за протеканием превращений и как "средство познания". При этом наибольшей заслугой Лавуазье в совершенствовании естественнонаучных знаний было окончательное экспериментальное обоснование закона сохранения веса (массы). Вместе с тем не следует утверждать, что лишь Лавуазье ввел весы в экспериментальную химическую практику; они использовались химиками задолго до Лавуазье [93, с. 105 и сл.].

Если до сих пор мы рассматривали химические процессы, в которых важнейшим "средством труда" был огонь, то теперь обратимся к реакциям, которые имеют большое значение, как отмечал Герман Копп, для "анализа мокрым путем". Для этих реакций характерно то, что они идут прежде всего в результате самопроизвольного взаимодействия веществ в растворах. Взаимодействующие вещества являются при этом одновременно и "предметом труда", и "средством труда". Задачи исследования в таком случае будут заключаться в анализе реакционной способности различных веществ и изучении условий их взаимодействия. Результаты экспериментальных работ стали предпосылками для широких обобщений и создания теорий состава веществ и их превращений.

Не следует забывать, что для изучения реакций, осуществляющихся "мокрым путем", большую роль играли потребности химических ремесел и торговли. Еще в древности для оценки качества красок, дрожжей, лекарств люди использовали обоняние, зрение и осязание. Однако появлялось все больше j соединений, важных для химической практики (например, пурпур, многие лекарства, металлы), качество которых нельзя было определить на ощупь, на вкус и на цвет. Поэтому потребовались более точные методы анализа широко применяемых веществ.

Уже в начале нашей эры было известно больше способов анализа веществ, чем во времена античности. Диоскорид, а также Плиний, например, описывали способы, которыми можно обнаружить ярь-медянку, используемую при изготовлении фальшивых украшений.

С глубокой древности люди научились различать жидкости ("воды") по цвету, запаху, вкусу. Однако уже во времена античности пытались найти и более объективные критерии оценки свойств растворов. Гиппократ указывал, что самая чистая (и наиболее пригодная для питья) вода — та, которая быстрее всего охлаждается и нагревается. Врач Архиген (I в. н. э.) различал воды, содержащие щелочи, железо, соли, серу. Витрувий [64] Витрувий (Vitruvius) — древнеримский архитектор и инженер (2-я пол. II в. до н. э.). В своем основном сочинении "Десять книг об архитектуре" рассмотрел (кроме архитектурных) различные научно-технические вопросы.- Прим. перев. предложил испарять воду, а затем конденсировать и таким образом "очищать" от различных примесей.

В 1572 г. Леонард Турнейсер (1530-1596) опубликовал свой труд "О холодных, теплых, минеральных и металлических водах". В этой работе описывались способы исследования состава различных вод, сравнения веса [массы] дождевой воды и вод различных источников, проведение испарения воды и кристаллизации осадков, изучение осадков при их нагревании и т.д. Андреас Либавий (1540-1616) в 1597 г. исследовал газы, выделяющиеся из различных минеральных вод. Кроме того, он предложил новые методы, которые позволяли доказать содержание в воде квасцов, селитры или купоросов. Либавий использовал сок дубильных орешков как реагент для обнаружения железа, а раствор меди для определения аммиака.

В 1685 г. Роберт Бойль опубликовал книгу "Обзор естественной истории минеральных вод". Он сообщил результаты изучения свойств и состава вод различных минеральных источников и описал способы проведения анализа вод: определение температуры и плотности, изучение цвета, запаха, действия на кожу, наблюдение за подвижностью частиц примесей в воде под микроскопом, действие воздуха на воду. Металлические примеси в различных видах воды следовало определять с помощью сока дубильных орешков. Сок чернел, если вода содержала железо. Примеси меди приводили к покраснению раствора или к выпадению из него осадка. Щелочные воды Бойль предлагал изучать, добавляя к ним сок фиалки, который при этом становился зеленым. Фридрих Гофман [65] Фридрих Гофман — профессор медицины университета в Галле — известен исследованиями по аналитической и фармацевтической химии. В XVIII-XIX вв. широкое распространение в фармацевтической практике приобрели "гофманские капли" (смесь эфира и этилового спирта).- Прим. ред. (1660-1742) в книге, опубликованной в 1703 г., описывал способы исследования состава вод, например обнаружения железа путем добавления дубильной кислоты или экстракта из коры дуба или смеси извести и мелкораздробленных раковин (в последнем случае выпадает осадок). Поваренная соль в воде определялась, по Гофману, с помощью нитрата серебра, сера — с помощью серебра и т. д. Открытие важнейших неорганических кислот в начале XIII в. способствовало значительному усовершенствованию анализа "мокрым путем". Эти кислоты стали широко распространенным средством химического исследования состава различных растворов. Ученым XIII в. — Геберу, Альберту Великому, Раймунду Луллию, Виталису де Фурно (1247-1327) — уже были известны серная кислота (получаемая при нагревании квасцов) и азотная кислота (образовывалась при нагревании смеси квасцов, медного купороса и селитры). С помощью этих кислот оказалось возможным впервые отделить золото от серебра "мокрым путем", а также окислить ртуть и железо. Ученые XIII в. знали также о существовании растворяющей золото и серу "царской водки", которую получали из азотной кислоты и аммиака [66] См. примечание на стр. 142.- Прим. перев. . Наблюдения химических процессов, проводимых с помощью неорганических кислот, помогли ученым в создании фундаментальных представлений о специфике протекания многих реакций. Эти представления легли в основу методов анализа "мокрым путем". Знания особенностей протекания таких реакций были важны для промышленной химии и для расширения представлений о природных явлениях.