“Слово о пользе Химии” Ломоносова.
[вернуться к содержанию сайта]
Лаборатория Ломоносова была не только местом, где можно было получить консультацию почти по всем практическим вопросам тогдашней химии. В ней велась огромная и напряжённая теоретическая работа 1.
Ломоносов был одним из величайших новаторов в истории химии всех времён. Он по-новому осознал роль и значение химии, её место среди наук, изучающих природу. Он впервые стал называть химию наукой, в то время как западноевропейские химики ещё определяли её, как “искусство разложения тел смешанных на их составные части, или искусство соединения составных частей в тела”, как писал в своих “Основаниях химии” Георг Шталь (1723) и многие другие до самого конца XVIII века. А для Ломоносова химия — “наука изменений” — учение о процессах, происходящих в телах. Это ломоносовское определение химии близко современному её пониманию.
Ломоносов не только предложил новое понимание химии, он смело выводил её на новую дорогу.
“Слово о пользе Химии” Ломоносова.
В 1840 году знаменитый химик Юстус Либих говорил, что он отчётливо помнит, как во времена его молодости химия была только “служанкой лекарей, для которых она приготовляла рвотные и проносные снадобья; затиснутая в стенах медицинских факультетов, она никак не могла достичь самостоятельности. Только по нужде занимались ею медики; кроме как для них да ещё и фармацевтов, она и не существовала”.
И своём “Слове о пользе Химии” (1751) Ломоносов с необычайной проницательностью говорил о причинах беспомощного состояния современной ему химии, о близорукости и косности европейских учёных: “Химик, видя при всяком опыте разные и часто нечаянные явления и произведения, и приманиваясь тем к снисканию скорой пользы, Математику как бы только в некоторых тщетных размышлениях о точках и линеях упражняющемуся смеется. Математик напротив того уверен о своих положениях ясными доказательствами, и чрез неоспоримые и беспрерывные следствия выводя неизвестные количеств свойства, Химика как бы одною только практикою отягощённого и между многими безпорядочными опытами заблуждающаго презирает; и приобыкнув к чистой бумаге и к светлым Геометрическим инструментам, Химическим дымом и пепелом гнушается”.
“Бесполезны тому очи, — восклицает Ломоносов, — кто желает видеть внутренность вещи, лишаясь рук к отверстию оной. Бесполезны тому руки, кто ,к рассмотрению открытых вещей очей не имеет. Химия руками, Математика очами Физическими по справедливости назваться может”. Разобщение наук, изучающих природу, приводило к тому, что эти, по словам Ломоносова, неразрывно связанные между собою “сёстры” до сих пор “толь разномысленных сынов по большей части рождали”, то-есть приходили к противоречивым и недостоверным выводам.
Химия, чтобы стать настоящей наукой, должна, по образному выражению Ломоносова, “выспрашивать у осторожной и догадливой Геометрии”, когда она “разделённые и рассеянные частицы из растворов в твёрдые части соединяет и показывает разные в них фигуры”. Она должна “советовать с точною и замысловатою Механикою”, когда “твёрдые тела на жидкие, жидкие на твёрдые переменяет, и разных родов материи разделяет и соединяет”. Она должна “выведывать чрез проницательную Оптику”, когда “чрез слитие жидких материй разные цветы производит”. Только тогда, когда “неусыпный Натуры рачитель” — то-есть исследователь природы — научится в химии “чрез Геометрию вымеривать, через Механику развешивать, и через Оптику высматривать”, тогда он и “желаемых тайностей достигнет”.
Химикам, работавшим наугад, ремесленникам, пробирерам и аптекарским подмастерьям он противопоставляет научно подготовленного химика, который опирался бы на всю совокупность физико-математических наук. Ломоносов возвещает приход нового химика. Это “химик и глубокой математик в одном человеке”. Однако от химика и математика, которые должны слиться в одном человеке, Ломоносов требует новых качеств. “Химик требуется не такой, который только из одного чтения книг понял сию науку, но который собственным искусством в ней прилежно упражнялся”. Химик который ничего не видит за своими ретортами, который нагромождает беспорядочные опыты, следуя только своей узкой цели и не замечая “случившиеся в трудах своих явления и перемены, служащие к истолкованию естественных тайн”, не способен вывести свою науку на настоящую дорогу.
Но и математик требуется не такой, “который только в трудных "выкладках искусен, но который в изобретениях и доказательствах, привыкнув к Математической строгости, в Натуре сокровенную правду точным и непоползновенным порядком вывесть умеет”. Ломоносовское понимание химических проблем было неизмеримо выше научных воззрений решительно всех его западноевропейских современников!
Во времена Ломоносова западноевропейские химики далеко ещё не осознали принципиальной важности неуклонной проверки своих опытов мерой и весом. Ученик Ломоносова, талантливый русский химик Василий Клементьев (1731—1759), прямо указывал на несостоятельность и несовершенство западноевропейской химической науки: “Я думаю, нет такого учёного, который бы не знал, какое почти бесконечное множество имеется химических опытов; но при всём том он не сможет отрицать, что авторы почти всех их прошли молчанием такие весьма важные и крайне нужные указания, как мера и вес”. Клементьев совершенно справедливо указывал, что “в отсутствии меры и веса мы не можем наверняка, не опасаясь неудачи, обещать желательное нам явление, хотя оно и было уже ранее достигнуто другими. Это обстоятельство вполне поясняет, почему из химических опытов, уже опубликованных, многие редко или даже никогда не удаются другим производящим их впоследствии”. При таком поистине плачевном состоянии западноевропейской химии великий Ломоносов постоянно подчёркивал необходимость измерять, взвешивать, следить за пропорцией, проверять вычислением произведённые химические анализы.
Ломоносов имел отчётливое представление о химически чистом веществе и реактиве, о чём почти не помышляли западные химики и отчего происходила постоянная путаница в опытах. А Ломоносов ещё в 1745 году, составляя план химической лаборатории, выдвигал непременным условием для успешного исследования наличие химически чистых веществ и реактивов. “Нужные и в химических трудах употребительные материи сперва со всяким старанием вычистить, чтобы в них никакого постороннего примесу не было, от которого в других действах обман быть может”.
Задолго до шведского химика Бергмана и французского учёного Тенара, считающихся основателями аналитической химии, Ломоносов разработал и ввёл в практику основные принципы качественного и количественного анализа. Если Бергман в своём руководстве по испытанию руд, вышедшем только в 1778 году, указывал на целесообразность применения нелетучих щелочей к осаждению металлов и земель из их растворов, то Ломоносов применял щёлочи для осаждения металлов из растворов значительно раньше. Точно так же, задолго до Бергмана и Тенара, Ломоносов ввёл в практику такие специальные приёмы анализа, как осаждение, прокаливание и взвешивание осадков 2
.Лаборатория Ломоносова располагала целым набором различных весов. Здесь были большие “пробные весы в стеклянном футляре”, пробирные весы серебряные, несколько ручных аптекарских весов с медными чашками, обычные торговые весы для больших тяжестей, однако отличавшиеся большой точностью. Точность же, с какой Ломоносов производил взвешивания при своих химических опытах, достигала в переводе на современные меры — 0,0003 грамма.
Выполненная в 1754 году под руководством Ломоносова диссертация Василия Клементьева носила характерное название: “Об увеличении веса, которое некоторые металлы приобретают при осаждении”, была целиком построена на точных измерениях.
Новый подход к задачам химии, пристальное внимание к весовым отношениям привели Ломоносова к замечательным опытам над окислением металлов, надолго опередившим позднейшие опыты французского химика Лавуазье и давшим те же результаты.
Долгое время люди не понимали природы огня и процессов горения, и представления их на этот счёт носили самый фантастический характер. Огонь считали особым первичным элементом природы. Не только изобретатель “камеры-обскуры” и автор “Натуральной магии” знаменитый в своё время физик-любитель, фантазёр и шарлатан Джамбатиста Порта (1538–1615) утверждал, что лампа может в течение столетий гореть в герметически закрытом помещении (пещерах и гробницах), но этого же мнения придерживался и Декарт, полагавший, что “тело пламени” состоит из “мельчайших частиц, очень быстро и стремительно движущихся одна от другой”. Декарт не видел в явлениях горения процесса соединения веществ и потому не считал необходимым их приток. Даже после того, как Отто Герике (1602—1686) при опытах с воздушным насосом установил, что свеча гаснет в пустоте и для горения нужен воздух, дело не двинулось вперёд.
С начала XVIII века в науке почти безраздельно господствовала теория флогистона, таинственной невесомой материи, вызывающей своим появлением все процессы горения, то внезапно охватывающей вещество и бурно соединяющейся с ним, то улетучивающейся в пространство.
Сторонники этой теории полагали, что флогистон может принимать форму огня лишь в известной материальной среде, а потому объявили воздух универсальным растворителем невесомого флогистона, постоянно в нём присутствующего. Поэтому горение без воздуха и затруднительно. По воззрениям сторонников флогистона металлы представляли собой сложное тело, состоящее из “окалины” и присоединившегося к ним флогистона, а “окалина” (соединение металла с кислородом) оказывалась простым телом.
Ломоносов, отрицательно относившийся к невесомым материям, давно размышлял о физических причинах теплоты, не упуская из виду и химической стороны этого явления — процессов горения и обжигания металлов. В своём “Рассуждении о причинах теплоты и холода”, напечатанном в первом томе “Новых комментариев” Петербургской Академии наук в 1750 году, но составленном Ломоносовым значительно раньше, он, с ожесточением нападая на физическую теорию “теплорода”, — о чём мы будем говорить в другом месте, — рассматривает вопрос и о том, что происходит при обжигании металлов. “Если не ошибаюсь, — писал Ломоносов, — весьма известный Роберт Бойль первый доказал на опыте, что тела увеличиваются в весе при обжигании... Если это действительно может быть доказано для элементарного огня
, то мнение о теплотворной материи нашло бы себе в подтверждение твёрдый оплот”.Роберт Бойль во время своих опытов (в 1673 году) брал кусок свинца, помещал его в запаянную стеклянную реторту, взвешивал и подвергал действию огня. Свинец превращался в порошок — “окалину”. Бойль взламывал реторту, причём не преминул заметить, что воздух со свистом врывается в неё. После того Бойль взвешивал сосуд и устанавливал увеличение веса! Отсюда он делал вывод, что при прокаливании металла особо тонкая, но всё же обладающая весом огненная материя проникла через стенки сосуда и, присоединившись к металлу, утяжелила его. Применив к химическому исследованию весы, Бойль тотчас же встретился с новым явлением, но дал ему неверное толкование, удовольствовавшись старым представлением об “огненной материи”.
Размышляя над описанными Бойлем фактами, Ломоносов приходит к выводу, что эти опыты “показывают лишь, что либо части пламени, сжигающего тело, либо части воздуха, во время обжигания, проходящего над прокаливаемым телом, обладают весом”. В письме к Л. Эйлеру, написанном в 1747 году, Ломоносов пишет: “Нет никакого сомнения, что частички воздуха, непрерывно текущего над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают вес его”. Таким образом, открытие было сделано! Оставалась лишь
экспериментальная проверка его. В то время когда Ломоносов составлял своё “Размышление”, у него всё ещё не было лаборатории. Потом его отвлекло множество других дел. Для себя Ломоносов, несомненно, считал вопрос решённым, но он не забывал о нём, и в 1756 году повторил опыты Роберта Бойля с соблюдением тех же самых условий. Но Ломоносов взвесил запаянный сосуд с образовавшейся окалиной до того, как он был вскрыт и в него впущен воздух. Увеличения веса не последовало!В своём отчёте, представленном в Академию наук, Ломоносов писал:
“Делал опыт в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожжённого металла остаётся в одной мере”.
Этот опыт являлся подтверждением и одновременно следствием того закона сохранения вещества при химических превращениях, который был давно открыт Ломоносовым и которым он неизменно руководствовался в своей экспериментальной работе. Ещё в письме к Леонарду Эйлеру от 5 июля 1748 года Ломоносов отчётливо во всеобъемлющей форме высказал этот великий и основной закон природы:
“Все перемены в натуре случающиеся такого суть состояния, что сколько чего от одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножигся в другом месте... Сей всеобщий естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своей силой другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает”.
В этих словах Ломоносова заключено гениальное обобщение великих философских принципов материализма — неуничтожимости материи и неуничтожимости движения, применённых им во всей своей широте к новому естествознанию. О том, что материя и связанное с нею движение не исчезают и не рождаются из ничего, говорили ещё великие материалисты древности — Демокрит и Эпикур. Излагая их учение, древнеримский поэт Лукреций Кар (I век до нашей эры) в своей поэме “О природе вещей” писал, что “из ничего не творится ничто”, а значит: “гибели полной вещей никогда не допустит природа”.
Тело вещей до тех пор нерушимо, пока не столкнётся
С силой, которая их сочетанье способна разрушить.
Так что, мы видим, отнюдь не в ничто превращаются вещи,
Но разлагаются все на тела основные обратно...
....Словом, не гибнет ничто, как будто совсем погибая,
Так как природа всегда возрождает одно из другого
И ничему не даёт без смерти другого родиться 3
Материалистическая философия никогда не забывала об этих великих принципах, оказывавших своё воздействие на развитие науки. О неуничтожимости движения писал Декарт. Наука XVII века, как указывает С. И. Вавилов, анализировала законы сохранения в “узкой, математической форме,
отвечающей механическим движениям”. Но никто до Ломоносова не объявлял этих принципов всеобщим законом естествознания, которым надо неизменно руководствоваться во всех конкретных исследованиях и который “оставался незыблемым для Ломоносова во всей его работе по естествознанию, технике и философии до конца дней” 4.Великий закон природы, установленный Ломоносовым, находится в неразрывной связи со всем его философским мировоззрением и определяет характер сделанных им многочисленных частных открытий и самого метода экспериментальной работы. Одним из конкретных проявлений всеобщего закона Ломоносова был открытый и экспериментально подтверждённый им закон сохранения вещества при химических превращениях, установление которого долгое время совершенно несправедливо приписывалось французскому химику Антуану Лорану Лавуазье (1743–1794) 5
.Устанавливая несомненный приоритет Ломоносова в открытии и формулировании закона сохранения вещества и движения, необходимо отметить, что за последнее время получено много данных, свидетельствующих, что ломоносовское “Рассуждение о твёрдости и жидкости тел”, где впервые печатно был приведён этот закон, было хорошо известно за границей и вряд ли могло не стать известным Лавуазье, который, как доказано, пользовался изданиями Петербургской Академии наук и ссылался на них. “Рассуждение о твёрдости и жидкости тел” было напечатано в октябре 1760 года на русском и латинском языках и рассылалось за границу в большом числе экземпляров. Недавно стало известно, что в авторитетном французском критико-библиографическом журнале “Типографские анналы”, редактором которого был профессор Парижского университета химик Огюстен Ру, в ноябрьском номере за 1761 год было не только отмечено латинское издание “Рассуждения о твёрдости и жидкости тел” Ломоносова, но и рекомендовано вниманию учёных в следующей аннотации: “Вескостью своих доказательств автор показывает, каких успехов достигла Россия в области физики со времён славного правления Петра Великого”6
.Воспользовался ли так или иначе Лавуазье мыслями Ломоносова или пришёл к своим положениям независимо, оказанная им услуга в деле внедрения закона сохранения вещества в практическую работу европейских химиков ни в коей мере не может поколебать безусловный приоритет Ломоносова в его открытии.
Только через сорок один год после Ломоносова Лавуазье поставил те же вопросы значительно уже, ограниченней, не только без философской глубины, но и без действительного углубления в сторону конкретной разработки закона. В своём элементарном курсе химии, при описании процесса брожения виноградного сахара, Лавуазье, отметив, что вес взятого сахара равен весу образовавшегося спирта и углекислоты, писал, что это происходит “потому что ничто не творится ни в
искусственных процессах, ни в природных, и можно выставить положение, что во всякой операции имеется одинаковое количество материи до и после операции, что качество и количество начал осталось теми же самыми, произошли лишь перемещения, перегруппировки. На этом положении основано всё искусство делать опыты в химии: необходимо предполагать во всех настоящее равенство между началами исследуемого тела и получаемого из него анализом”7.Для Ломоносова, также неизменно проверявшего свои опыты весами, было недостаточно установить, что в каждом процессе в начале и конце вес взятых веществ остаётся неизменным. Ему важно было определить сущность этого явления! Устанавливая, что закон сохранения вещества простирается на правила движения, Ломоносов, несомненно, стремился осознать отношение вещества и движения. Сама мысль о неотделимости движения от материи приобретала у Ломоносова более глубокий смысл, чем у его предшественников. Если Декарт не имел представления о превращении внешнего движения во внутреннее (молекулярное) и знал лишь одну форму движения — механическое перемещение, то химик Ломоносов несомненно предугадывал переход одних видов движения в другой.
В своей диссертации “О действии химических растворителей вообще” Ломоносов, наблюдая тепловые эффекты при растворении солей, отмечает: “Когда какое-либо тело ускоряет движение другого, то сообщает ему часть своего движения; но делает это, лишь само теряя точно такую же часть. Поэтому частички воды, ускоряя вращательное движение частичек соли, теряют часть своего вращательного движения. А так как последнее — причина теплоты, то нисколько не удивительно, что вода охлаждается при растворении соли” 8
. Таким образом, предложенный Ломоносовым всеобщий закон природы включает в себя и закон сохранения энергии, вошедший в науку лишь в середине XIX века.На универсальность закона Ломоносова и широту его понимания материальных процессов, совершающихся в природе, указывал С. И. Вавилов:
“Значение и особенность начала, провозглашённого Ломоносовым, состояли не только в том, что этим началом утверждались законы сохранения и неуничтожаемости материи, движения и силы в отдельности... В отличие от своих предшественников Ломоносов говорит о любых “переменах в Натуре случающихся”, об их
общем сохранении, и только в качестве примеров он перечисляет отдельно взятые сохранение материи, сохранение времени, сохранение силы”.Закон Ломоносова выразил самые глубокие тенденции в развитии всего последующего прогрессивного естествознания и материалистического понимания природы. “Ломоносов, — писал академик Вавилов, — на два века вперёд как бы взял в общие скобки все виды сохранения свойств материи. Глубочайшее содержание великого начала природы, усмотренного Ломоносовым, раскрывалось постепенно и продолжает раскрываться в прогрессивном историческом процессе развития науки о природе” 9
.1. При описании научной деятельности Ломоносова мы не придерживаемся строго хронологического порядка, так как это привело бы к чрезвычайной пестроте изложения, а по возможности посвящаем каждой отрасли знания, в которой работал Ломоносов, одну основную главу.
2. А. X. Баталин. М. В. Ломоносов — основоположник аналитической химии. “Вестник Чкаловского отделения Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева”. Чкалов, 1949, вып. 3, стр. 3–15.
3. Лукреций. О природе вещей. Перевод Ф. А. Петровского. 1946. Кн. 1, строки 246–249 и 262–264. Ломоносов высоко ценил поэму Лукреция и переводил из неё отрывки, один из которых он даже поместил в своём руководстве “Первые основания металлургии, или рудных дел”.
4. С. И. Вавилов. Закон Ломоносова. “Правда”, 5 января 1949 года.
5. При этом следует заметить, что сам Лавуазье никогда не претендовал на открытие этого закона, и вплоть до середины XIX века “закон постоянства веса” не связывался с именем Лавуазье и отсутствовал в перечнях его заслуг в самых авторитетных книгах по истории химии.
6. См. книгу: Я. Г. Дорфман. Лавуазье. М.–Л., 1948, стр. 299-300. Некоторые дополнительные материалы и соображения приведены в рецензии на эту книгу О. Старосельской (журнал “Вопросы истории”, 1949, № 4).
7. Цитировано по книге: М. В. Ломоносов. Физико-химические работы. 1923, стр. 108. (Примечания Б. Н. Меншуткина.)
8. Ломоносов представлял себе работу разрушения кристаллической решётки в виде “трения”, которое частицы воды производят в частицах соли. Взгляды Ломоносова оказываются очень близкими к современной молекулярно-кинетической теории растворов. См.: М. И. Усанович. Диссертация М. В. Ломоносова “О действии химических растворителей вообще”. “Вестник Казахского филиала Академии наук СССР”, 1945, № 4, стр. 54.
9. С. И. Вавилов. Закон Ломоносова. “Правда”. 5 января 1949 года.
Дата установки: 15.
03.2009
