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

Творец этой теории — Георг Эрнст Шталь — пошел в рассуждениях дальше своих предшественников и заменил понятие "жирная земля" представлением о "флогистоне" (от древнегреческого слова "флогистос" — воспламеняющийся, горючий). Во многих работах Шталь развивал учение о флогистоне, используя его для объяснения особенностей протекания окислительных процессов в органической и неорганической природе ("Основания зимотехники или общая теория брожения", 1697 г.; "Случайные мысли и полезные размышления к спору о так называемой сере", 1716 г.).

Шталь считал, что флогистон содержится во всех горючих и способных к окислению веществах. Горение (или окисление) рассматривалось им как процесс, при котором тело теряет флогистон. Воздух играет при этом особо важную роль. Он необходим для окисления, чтобы "вбирать" в себя флогистон. Из воздуха флогистон попадает в листья растений и в их древесину, из которых при восстановлении он вновь освобождается и возвращается телу (например, "металлической извести", нагреваемой на куске древесного угля).

Так впервые была сформулирована теория, описывающая процессы горения. Ее особенности и новизна состояли в том, что одновременно рассматривались во взаимосвязи процессы окисления и восстановления. Теория флогистона развивала идеи Бехера и атомистические представления. Она позволила объяснить протекание различных процессов в ремесленной химии и, в первую очередь, в металлургии и оказала громадное влияние на развитие химических ремесел и совершенствование методов "экспериментального искусства" в химии [40].

Теория флогистона способствовала и развитию учения об элементах. Приверженцы теории флогистона называли элементами оксиды металлов, рассматривая их как металлы, лишенные флогистона. Металлы же, напротив, считали соединениями элементов [оксидов металлов] с флогистоном. Потребовалось лишь поставить все положения этой теории "с головы на ноги". Это и сделал А. Лавуазье спустя шесть десятилетий. Тогда химики смогли прийти к тому представлению об элементе, которое до сих пор сохранило свое значение.

Формированию нового понятия "элемент" благоприятствовал ряд обстоятельств. Прежде всего, в результате работ химиков-флогистиков была впервые создана завершенная теоретическая система, положения которой, казалось, полностью подтверждались при экспериментальном изучении реакций окисления и восстановления. Эта же теория позволила раскрыть механизм важнейших химических превращений. Почти все химики XVIII в. были приверженцами теории флогистона. Активным сторонником этой теории в начале своей деятельности был и А. Лавуазье, который в конце концов "низвергнул" флогистон, доказав, что для объяснения окислительно-восстановительных процессов не требуется никакого гипотетического вещества. Лавуазье много размышлял о механизме химических реакций, и вывод, к которому он пришел, оказал большое влияние на дальнейшее развитие химии: количественные отношения взаимодействующих веществ — важнейший фактор, во многом определяющий ход химических реакций.

Георг Эрнст Шталь (1659-1734) (разработал теорию флогистона и впервые доказал взаимосвязь процессов восстановления и окисления; кроме того, пытался применить новые химические знания для совершенствования химических ремесел и энергично боролся против алхимии). [77] Шталь Георг Эрнст — немецкий химик, создатель теории флогистона. Важнейшие положения этой теории были изложены Шталем в работах "Основания зимотехники или общая теория брожения" (1697 г.), "Основания догматической и экспериментальной химии" (1723 г.). "Бехеров пример" — дополнение к посмертному переизданию "Подземной физики" Бехера, опубликованной в 1703 г.- Прим. перев.

В то же время другие химики пытались сугубо умозрительно разрешить противоречие: отчего, несмотря на потерю флогистона, металлы при прокаливании увеличиваются в весе. Лавуазье, нашел неопровержимые доказательства выдвинутым им теоретическим представлениям. При этом он опирался на результаты не только собственных опытов, но и на экспериментальные данные современников (Пристли, Шееле, Кавендиша).

Прежде чем перейти к рассмотрению фазы наивысшего развития знаний, которой завершился данный этап развития химии, обратимся к одному из более ранних периодов истории. Это необходимо по следующей причине. Некоторые историки химии считают, что флогистонное учение было шагом назад по сравнению с представлениями Бойля, Мэйоу и Рея. Подобное мнение оспаривает Ирен Штрубе в статье "О проблемах единства исторического и логического развития химических теорий в XVIII в." [93]. По ее мнению, хотя Бойль и критиковал устаревшие представления об элементах, сам он не смог дать новой трактовки этого понятия. Так, уже Лемери считал недостаточным представление Бойля, согласно которому все вещества состоят из бескачественной первоматерии, образующей корпускулы. Поэтому наряду с использованием атомистических представлений Лемери развивал учение об элементах. Бойль понимал, что без более точного определения понятия "элемент" химия не может развиваться дальше. Поэтому он предполагал, что, вероятно, элементами следует называть вещества, обладающие большой устойчивостью к сохранению собственной индивидуальности при взаимодействии с другими телами: например, золото и ртуть, которые можно выделить в их первоначальном виде из различных соединений. Но это был вывод скорее из практических наблюдений, не во всем совпадавший с теоретическими представлениями Бойля: все вещества в конечном итоге распадаются до корпускул — частичек бескачественной первоматерии. Гук и Мэйоу придерживались понятия элемента, близкого к тому, которое рассматривал Парацельс. Но в то же время они разделяли и корпускулярные представления Бойля.

Титульный лист работы Г. Э. Шталя

Формулирование понятия "элемент" стало возможным лишь тогда, когда химики начали правильно трактовать процесс горения.

Впервые ученые усомнились в справедливости прежних представлений о природе горения после того, как было обнаружено увеличение веса [массы] металлов при прокаливании. Тогда же возникло предположение, что процесс горения может и не сопровождаться появлением огня. Еще ближе к решению этой проблемы удалось подойти, когда установили, что воздух является причиной увеличения веса [массы] веществ при окислении. Жан Рей писал по этому поводу: "Увеличение веса происходит благодаря воздуху. Воздух в сосуде уплотняется все сильнее и сильнее по мере того, как на него действует тепло печи. Он становится при этом более тяжелым и липким: смешивается с известью [78] Металлической известью или просто известью назывались в то время оксиды металлов.- Прим. перев. и прочно пристает к ее мельчайшим частицам." [96].