Николай Фигуровский - Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX в.

В дальнейшем в своих «Началах элементарной химии» («Traite elementairede Ghimie») Лавуазье также обсуждает вопрос о природе теплоты и других невесомых флюидов с тех же самых позиций. В частности, его занимает вопрос, представляют ли невесомые флюиды (свет и теплотвор) собой модификации одной и той же «материи» или же они — различные «вещества» (44).

Несмотря на такие отсталые взгляды на природу теплоты Лавуазье, ему принадлежит большая историческая заслуга в исследовании явлений, сопровождающихся выделением и поглощением тепла. Совместно с Лапласом Лавуазье при помощи сконструированного ими ледяного калориметра провел в течение 15 лет много определений теплот горения и различных тепловых эффектов, а также теплоемкости, коэффициентов теплового расширения и других тепловых характеристик различных веществ. Результаты всех этих исследований положили начало термохимии. Однако не будем касаться здесь ни описаний разработанных ими методов измерений, ни полученных результатов, хотя в истории физики и химии эти определения имели большое значение. Отметим далее роль Лавуазье в основании органической химии. В «Мемуаре о соединении кислородного начала с винным спиртом, растительным маслом и различными другими горючими веществами» (1784 г.), в частности, обсуждается вопрос об образовании в различных случаях воды. Лавуазье показал экспериментально, что вода может быть получена не только путем сжигания «горючего воздуха», но и сжиганием, например, винного спирта и других органических веществ. В связи с этим он подробно исследовал получаемые при сжигании различных веществ продукты и установил, что помимо воды при сжигании органических веществ образуется углекислый газ. На основании этих исследований Лавуазье пришел к выводу, что так называемые органические вещества в основном состоят из углерода и водорода.

Лавуазье не оставил без внимания и вопрос о роли воды в питании растений и о механизме беспрерывного выделения кислорода листьями растений. Этот вопрос привлекал в то время широкое и пристальное внимание биологов, физиков и химиков. В мемуаре, озаглавленном «Размышления о разложении воды растительными и животными веществами» (1786 г.), Лавуазье на основании опытов высказывав мысль, что при вегетационных процессах вода в растениях разлагается с образованием «жизненного воздуха».

В большинстве своих экспериментальных исследований, получивших исключительно важное значение для дальнейшего развития химии, Лавуазье действовал скорее как физик, нежели химик. Часто он, не вдаваясь в тонкости химического анализа, основывался лишь на достаточно точных физических определениях, делал свои далеко идущие выводы, обычно хорошо подтверждавшие первоначально выдвигавшуюся рабочую гипотезу. Кроме того, в своих исследованиях он всегда придерживался некоторых общих положений науки, которые были приняты в то время. К числу таких положений следует отнести прежде всего принцип неуничтожаемости материи.

Во времена Лавуазье этот принцип считался само собой разумеющейся истиной и молчаливо, без деклараций, принимался большинством естествоиспытателей и философов. Однако при этом он странным образом уживался с признанием существования и роли в химических и жизненных процессах невесомых флюидов. Лишь весьма немногие естествоиспытатели в те времена вполне сознавали важное значение этого принципа и сознательно пользовались им, последовательно проводя его в жизнь. К числу таких ученых принадлежал М. В. Ломоносов, который еще в 1748 г., основываясь на своих исследованиях, считал необходимым положить этот принцип вместе с атомно-молекулярным учением в основу химии и физики («корпускулярная философия»). Ломоносов был первым, кто отчетливо сформулировал этот «всеобщий естественный закон» сохранения веществ и движения. В своих исследованиях он применял этот принцип последовательно и безоговорочно.

Лавуазье же, как мы видели, был сторонником и даже своего рода «укрепителем» учения о невесомых флюидах, признание существования которых, как показал Ломоносов, противоречило принципу неуничтожаемости материи. Тем не менее, работая с разнообразными веществами, в том числе и с газами, Лавуазье стоял на почве этого принципа и придавал особое значение количественной характеристике явлений, взвешиванию объемов газов и т. д. По мнению Лавуазье, «нет лучшего средства для определения количества материй, которые употребляются в химических операциях и которые получаются в результате опытов, как сравнение этих количеств с эталонами при помощи весов» (45).

Лавуазье имел в своем распоряжении несколько весов различной точности и для разных нагрузок и постоянно пользовался этими приборами в своих опытах. Исходя из убеждения в полной справедливости положения о неуничтожаемости материи и независимо от признания существования невесомых флюидов, Лавуазье сформулировал этот принцип следующим образом: «Ничто не творится ни в искусственных, ни в природных процессах, и можно принять в качестве принципа, что во всякой операции количество материи одинаково до и после операции, что качество и количество начал остаются теми же самыми, что происходят лишь превращения, видоизменения. На этом принципе основано все искусство делать опыты в химии; необходимо предполагать существование настоящего равенства или отношения между составными началами исследуемых тел и началами, получаемыми из них посредством анализа. Таким образом, например, виноградный сок дает газ угольной кислоты и алкоголь, и я могу сказать, что виноградный сок — угольная кислота + алкоголь» (46).

Таким образом, на примере образования алкоголя при брожении виноградного сока Лавуазье представил химический процесс в виде уравнения реакции. Это первый пример в истории химии пользования химическим уравнением для изображения материального процесса.

Все эти и другие многочисленные исследования, выводы и общие представления Лавуазье существенным образом дополняли и обосновывали его основную концепцию — «антифлогистическую, кислородную теорию» горения и дыхания. Являясь во многих случаях прямым следствием этой теории, такие выводы и обобщения давали в руки Лавуазье новые аргументы в пользу развитых им представлений и в борьбе против теории флогистона. При этом часто они становились основными и важными деталями здания новой химии, контуры которого все более и более отчетливо вырисовывались для Лавуазье.

По-видимому, в середине 1780-х годов у Лавуазье возникла мысль обобщить все полученные им ранее результаты исследований и объяснений разнообразных явлений и изложить их в систематизированном виде в курсе элементарной химии. Основной материал для такого курса уже имелся. Принципы кислородной теории, рационально объяснившие явления горения, обжига металлов, физиологию дыхания и другие явления, оказались ключом для разрешения многих других неясных вопросов, связанных с трактовкой химических явлений.