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

На следующем этапе исследований Лавуазье полагал выяснить, какова природа "воздуха", соединяющегося с горючими телами при их окислении. Однако все попытки установить природу этого "воздуха" в 1772-1773 гг. окончились безрезультатно [81] О работах Лавуазье по созданию кислородной теории подробнее см.: Крицман В. А. О работах Лавуазье по органической химии.- В кн.: Очерки по истории органической химии.- М: Наука, 1977, с. 5-20.- Прим. перев. . Дело в том, что Лавуазье, так же как и Шталь, восстанавливал "металлические извести" путем непосредственного контакта с "углеобразной материей" и тоже получал при этом диоксид углерода, состав которого он не мог тогда установить. Как считал Лавуазье, "уголь сыграл с ним злую шутку". Однако Лавуазье, как и многим другим химикам, не приходила мысль, что восстановление оксидов металлов можно осуществить нагреванием с помощью зажигательного стекла. Но вот осенью 1774 г. Джозеф Пристли сообщил, что при восстановлении окиси ртути с помощью зажигательного стекла образуется новый вид воздуха — "дефлогистированный воздух" (как он называл кислород). Незадолго до этого кислород был открыт Шееле, но сообщение об этом было опубликовано с большим запозданием [82] Шееле получил кислород в 1772 г., а опубликовать сообщение об этом смог лишь в 1775 г. Подробнее см.: Трифонов Д. И., Трифонов В. Д. Как были открыты химические элементы.- М.: Просвещение, 1980, с. 42-46.- Прим. перев. .

Карл Вильгельм Шееле (1742-1786) [83] Шееле Карл Вильгельм (1742-1786) — знаменитый шведский химик и фармацевт. Открыл, выделил из природных веществ и описал ряд элементов и соединений. Среди них — кислород, хлор, марганец, оксиды бария, вольфрама, молибдена, соединения серы, фтора, фосфора, перманганат калия, этиловый эфир, глицерин, многие органические кислоты и другие вещества. По словам известного химика Ж. Дюма, Шееле "не мог прикоснуться к какому-либо телу, без того, чтобы не сделать открытия".- Прим. перев.

Шееле и Пристли объясняли наблюдаемое ими явление выделения кислорода с позиций флогистонной теории. Только Лавуазье смог использовать открытие кислорода в качестве главного аргумента против теории флогистона.

Весной 1775 г. Лавуазье воспроизвел опыт Пристли. Он хотел получить кислород и проверить, был ли кислород тем компонентом воздуха, благодаря которому происходило горение или окисление металлов. Лавуазье удалось не только выделить кислород, но и вновь получить оксид ртути. Одновременно Лавуазье определял весовые отношения вступающих в эту реакцию веществ. Ученому удалось доказать, что отношения количеств веществ, участвующих в реакциях окисления и восстановления, остаются неизменными. Таким образом, Лавуазье изучил качественно и количественно процессы окисления — восстановления. Он доказал, что для объяснения хода этих реакций нет необходимости привлекать представление о флогистоне.

Однако оставались нерешенными другие вопросы. Что, например, происходит с водородом при горении? Долгое время все попытки Лавуазье ответить на этот вопрос были безуспешными. Лишь после того, как Лавуазье применил методику, разработанную Кавендишем, ему удалось летом 1784 г. получить воду в результате сгорания смеси кислорода и водорода при пропускании через нее электричества в изолированном стеклянном колоколе. Несколько дней спустя Гаспар Монж повторил этот опыт и отметил, что вес образовавшейся воды был равен сумме весов взаимодействовавших кислорода и водорода. Так теория горения, разработанная Лавуазье, нашла новое экспериментальное подтверждение. Однако Лавуазье не остановился на достигнутом.

Стремясь всесторонне изучить механизм химических превращений, Лавуазье искал способ разложения воды на водород и кислород. Ученому удалось разработать методику, благодаря которой он достиг поставленной перед собой цели. Лавуазье пропускал водяные пары через раскаленную медную трубку, в которой находились железные опилки. При этом кислород связывался с железом в начале трубки, а водород собирался в ее конце. Определение веса образовавшихся веществ вновь блестяще подтвердило основные положения кислородной теории Лавуазье и закон сохранения материи [97-99].

Работы Лавуазье произвели в химии, пожалуй, такую же революцию, как два с половиной века до того открытия Коперника в астрономии. Вещества, которые раньше считались элементами, как показал Лавуазье, оказались соединениями, состоящими в свою очередь из сложных "элементов". Открытия и воззрения Лавуазье оказали громадное влияние не только на развитие химической теории, но и на всю систему химических знаний. Они так преобразовали саму основу химических знаний и языка, что следующие поколения химиков, по существу, не могли понять даже терминологию, которой пользовались до Лавуазье. На этом основании впоследствии стали считать, что о "подлинной" химии нельзя говорить до открытий Лавуазье. Преемственность химических исследований при этом была забыта. Только историки химии начали вновь воссоздавать действительно существовавшие закономерности развития химии. При этом было выяснено, что "химическая революция" Лавуазье была бы невозможна без существования до него определенного уровня химических знаний.

Развитие химических знаний Лавуазье увенчал созданием новой системы, в которую вошли важнейшие достижения химии прошлых веков. Эта система, правда, в значительно расширенном и исправленном виде, стала основой научной химии.

Прежде всего Лавуазье заменил устаревшие понятия элемента новыми. Достижения в области экспериментальной и практической химии ко времени Лавуазье позволили отказаться от гипотетических элементов Аристотеля и алхимиков. После работ Лавуазье элементом стали называть вещество, которое не могло быть далее разложено никакими химическими способами. Не следует предъявлять слишком строгие требования к этому определению. Ведь Лавуазье еще не мог знать, что при помощи специальных способов и методов в дальнейшем окажется возможным разделить "неразделимые" в то время вещества. Предложенное Лавуазье определение элемента было прогрессивным: оно давало химикам четкие критерии, но не накладывало жесткие рамки на использование различных методов изучения элементов. Для развития химии определение Лавуазье было чрезвычайно плодотворным. Оно стимулировало попытки разложения веществ всеми доступными средствами. Так было открыто большинство химических элементов в первой половине XIX в.

С изменением краеугольного понятия — химического элемента — новой химической системе потребовалась и новая терминология, в которой названия веществ были бы проще и понятнее. Кроме того, существовавшие ранее названия различных веществ, не отражая химической сущности их, были настолько сложны и трудны для восприятия, что быстро забывались. В 1787 г. Лавуазье объявил Академии наук в Париже о результатах работы возглавляемой им специальной комиссии по созданию новой химической номенклатуры. Члены комиссии — ведущие химики Франции — Гитон де Морво, Бертолле и Фуркруа дали новые названия химическим элементам и предложили составлять наименования сложных тел, учитывая названия элементов, входящих в их состав. Элементами с тех пор стали называть такие вещества, которые не могли быть разделены на части химическим анализом, например, металлы, фосфор, серу, кислород и водород. Соединениями считались все вещества, состоящие из двух и более элементов.