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

Мы не можем рассматривать здесь деятельность других многочисленных химиков этого периода, преподававших химию в высших школах и изучавших практические проблемы в различных странах Европы. Многие из них вели исследования главным образом химико-технического характера.

Обзор деятельности наиболее видных химиков Франции, Германии, России, Англии, Италии и других стран вполне отчетливо рисует состояние и главнейшее направление развития химии на рубеже XVIII–XIX вв.

Отметим на основе этого обзора бросающуюся в глаза поразительную общность научных интересов большинства химиков различных стран в этот период. Почти все химики, принимавшие участие в исследованиях в эпоху химической революции и в последующие два десятилетия, работали как бы по единому плану, который, однако, никем не предлагался и не фиксировался. Своими исследованиями они решали общие проблемы как в области аналитической химии солей и минералов, так и в области технической химии и химической технологии. Химическая литература этого периода также свидетельствует об общности воззрений и научных интересов химиков различных стран Европы. Можно лишь удивляться, например, тому, что в одно и то же время в разных странах химики писали и выпускали книги, совпадающие не только по содержанию, но даже и по заглавию.

Основные черты в развитии химии на рубеже XVIII–XIX вв. и вообще в течение аналитического периода хорошо иллюстрируют значение потребностей производства (периода быстрого развития и расцвета капитализма) и самой науки в новых условиях как могущественнейшего фактора научного прогресса.

Возвращаясь еще раз к анализу и общей оценке развития химии на рубеже XVIII–XIX вв., следует отметить наряду с экспериментальными достижениями и сделанные отдельными химиками попытки обобщений. Такого рода попытки могли возникнуть, естественно, лишь на фоне количественных определений состава солей, т. е. установления соотношений между кислотами и основаниями в солях. Именно развитие исследований в этом направлении и составляло главное содержание «аналитического» периода в истории химии.

Еще в XVII в. химики не только догадывались, но и хорошо знали, что в состав солей входят кислоты и щелочи. Ван-Гельмонт в 1643 г. говорил даже о насыщении кислот щелочами при образовании солей. Г. Бургаве, описывая процесс нейтрализации кислоты щелочью, указывал на существование точки насыщения при добавлении раствора кислоты к раствору щелочи до исчезновения щелочной реакции раствора. По его мнению, в результате насыщения (saturatio) кислоты щелочью образуется соль, «которая не является ни щелочью, ни кислотой, но прочным образованием из них обоих». В конце XVII в., как мы видели, Гомберг пытался установить количество различных кислот, которое необходимо для нейтрализации 1 унции поташа, т. е. до исчезновения щелочной реакции его раствора.

Однако более или менее достоверные сведения о химическом составе солей и об отношениях, в которых соединяются кислоты и основания с образованием нейтральных солей, были получены только почти через 100 лет после Гомберга. Главная заслуга в этой части принадлежит Бергману, который начиная с 1775 г. провел множество анализов солей. Такого же рода анализами занимались позднее и многие другие химики; особенно большие достижения принадлежат Вокелену, Кирвану, Ловицу, Клапроту. Но никто из них не смог установить каких-либо закономерностей в соотношениях между кислотами и основаниями в солях.

Некоторые полагали (см. ниже), что количество кислоты, необходимое для нейтрализации данного количества определенного основания (и наоборот), зависит лишь от величины химического сродства кислоты к основанию. Поэтому главная цель, стремясь к которой, они заботились о точности анализов, состояла в создании «таблиц сродства», в которых для каждого основания или кислоты составлялся ряд оснований или кислот «по степени убывающего сродства» к данному основанию или кислоте. Иначе сказать, основания или кислоты в этих рядах располагались друг за другом по убывающим количествам, которые необходимы для нейтрализации определенного количества основания (или кислоты).

Хотя такие таблицы и не получили широкого распространения и всеобщего признания, как, например, таблицы Бергмана, в которых «химическое сродство» выражалось некоторой «силой» вытеснения одной кислоты другой из соли, они нередко проводились в статьях отдельных авторов и служили предметом размышлений, догадок и гипотез.

Среди виднейших химиков, занимавшихся исследованием количественных отношений между кислотами и основаниями в солях, был Карл Фридрих Венцель (1740–1793). Он получил медицинское (хирургическое) образование в Голландии, где изучал также фармацию. В качестве судового хирурга он совершил путешествие в Гренландию, а затем несколько лет служил в голландском флоте. В 1766 г. он вернулся на родину (в Германию) и занимался в Лейпциге химией и металлургией. В этих областях он достиг больших успехов и в 1780 г. стал директором Фрейбергских рудников в Саксонии. В 1777 г. появилась его книга «Учение о химическом сродстве тел».

Заинтересовавшись анализами солей и пытаясь отыскать закономерности в их составе на основе принятых в его время флогистических представлений, Венцель обратил внимание на взаимодействие нейтральных солей (45). Он обнаружил, что если две нейтральные соли «разлагают» друг друга, то всегда оказывается, что получившиеся продукты нейтральны. Таким образом, в данном случае химическое взаимодействие не нарушает нейтральности. Убедившись на ряде примеров, что это положение верно, Венцель пришел к выводу, что различные количества оснований (щелочей, земель), которые необходимы для того, чтобы нейтрализовать одно и то же количество какой-либо кислоты, в тех же самых отношениях (друг к другу), будут требоваться и для нейтрализации определенных количеств всех других кислот.

Для подтверждения этого правила Венцель рассматривает следующий пример (интересный как пример своеобразных стехиометрических расчетов последней четверти XVIII в.) (46). Возьмем, пишет он, водный раствор 363 весовых частей селитрянокислой извести (нитрата кальция), содержащей по анализу 123 части извести (СаО) и 240 частей селитряной (азотной) кислоты (N 2О 5). Разложим эту соль, смешав ее с сернокислым кали (сульфат калия). В этой, последней соли было найдено 240 частей серной кислоты и 290,4 части кали (К 2О). В специальном опыте было найдено, что 240 частей серной кислоты нейтрализуются 162,5 частями извести. Следовательно, 123 части извести, которые содержатся в растворе 363 частей нитрата кальция, требуют для нейтрализации 181,5 частей серной кислоты. А это количество серной кислоты связывает в нейтральную соль 220 частей кали. Таким образом, для полного разложения 363 частей нитрата кальция требуется 181,5 частей серной кислоты и 220 частей кали, т. е. 401,5 частей сульфата калия. В этом случае 123 весовых части извести нейтрализуют 181,5 частей серной кислоты и в растворе, таким образом, должно остаться 220 частей кали и 240 частей азотной кислоты, т. е. те количества обоих веществ, которые как раз достаточны для их полной взаимной нейтрализации. В результате раствор остается нейтральным.