«химическая революция»

«ХИМИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ»
«ХИМИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ»
Выпустив «Начальный курс химии», Лавуазье считал, что он тем самым полностью завершил «химическую революцию». Он имел известные основания для такой уверенности, тем более, что он один, без союзников, вел в течение ряда лет полемику с авторитетными представителями флогистической химии, выдерживая их нападки. Правда, уже в восьмидесятых годах некоторые видные ученые Франции, работавшие главным образом вместе с Лавуазье, сочувствовали кислородной теории и новым идеям в химии. Лавуазье писал: «Химики… легко увидят, что… я пользовался почти только своими собственными опытами. Если местами и может случиться, что я привожу, не указывая источника, опыты или взгляды Бертолле, Фуркруа, Лапласа, Монжа и вообще тех, кто принял то же принципы, что и я, то это следствие нашего общения, взаимного обмена мыслями, наблюдениями, взглядами, благодаря чему у нас установилась известная общность воззрений, при которой нам часто самим трудно было разобраться, кому что, собственно, принадлежит» (63).
Однако официальное признание названного в этом отрывке учения кислородной теории произошло лишь в 1785–1786 гг., а именно: 6 августа 1785 г. Бертолле первым заявил о своем признании принципов новой химии. Год спустя, в июне 1786 г., его примеру последовал Фуркруа, а в 1787 г. — Гитон де Морво, приехавший в Париж из Дижона. Таким образом, Лавуазье, говоря о единомыслии с ним некоторых химиков, по-видимому, имел в виду совместную работу с ними по созданию новой химической номенклатуры.
В союзе с этими видными химиками, а также некоторыми физиками и математиками, Лавуазье продолжал борьбу с теорией флогистона значительно более эффективно. В 1787 г. в Англии вышла книга видного химика-флогистика Ричарда Кирвана (1733–1812) «Очерк о флогистоне и о конституции кислот» (64). В этом сочинении Кирван выступил против основных положений кислородной теории и отстаивал флогистические воззрения, основываясь на признании водорода в качестве флогистона. Лавуазье и его союзники весьма остроумно отразили эти нападки. Книга Кирвана была переведена (Марией Лавуазье) на французский язык (66) и издана, причем в конце были приложены опровержения флогистических доктрин, написанные Лавуазье, Бертолле, де Морво, Фуркруа и Монжем.
Кирван, однако, сдался не сразу. Только в 1796 г. он сложил оружие.
Оплотом флогистиков во Франции еще оставался «Физический журнал» («Journal de Physique»), издававшийся Ламетри (1743–1817) — французским естествоиспытателем и физиком. Чтобы противодействовать влиянию этого журнала, Лавуазье вместе со своими единомышленниками основал журнал «Анналы химии» («Annales de Chimie»), который начал выходить с апреля 1789 г.
В борьбе за новую химию Лавуазье и его сторонники стремились не упустить ни одной существенной детали, которая могла хотя бы в какой-то степени оказаться опорной точкой сторонников теории флогистона. К книге «Метод химической номенклатуры», о которой уже говорилось выше, был приложен мемуар Гассенфратца и Аде[44], посвященный химическим символам и обозначениям веществ. Новые символы имели лишь весьма отдаленное сходство с прежними, оставшимися в наследство от алхимического периода, но они выгодно отличались от них, так как представляли собой систему обозначений. Поэтому остановимся на них в нескольких словах.
Гасседфратц и Аде при разработке системы символических обозначений веществ исходили из двух принципов. Они предложили ввести в качестве общих для каждого класса веществ символы в виде простых геометрических фигур. Во-вторых, они применили буквенные обозначения, помещаемые внутри таких геометрических фигур в качестве символов отдельных представителей того или иного класса соединений, а также прямые линии, проведенные в различных направлениях, для обозначения «истинных элементов» — света, теплорода, а также элементарных газов — кислорода, азота и водорода.
Для обозначения металлов Гассенфратц и Аде приняли в качестве символа класса кружок, внутри которого помещалась первая буква (иногда две буквы, причем вторая строчная — «консонант») французского названия металла…
…. Воспламеняющиеся вещества обозначались полукружком в разных положениях. Радикалы кислот имели общий знак — квадрат…. Радикалы оснований (щелочные окислы) обозначались треугольниками, изображенными углами вверх, земли — треугольниками, поставленными углом вниз. Химические соединения, например соли, изображались в виде знаков, радикалов кислот и радикалов оснований, поставленных вместе…. Принципы обозначения Гассенфратца и Аде в дальнейшем были использованы Берцелиусом для разработки системы химической символики, которая в основном сохранилась и в современной химии.
При таком систематическом подходе и всесторонней аргументации главных положений новой химии со стороны Лавуазье и его ближайших сотрудников и сторонников новые идеи, естественно, получили быстрое распространение в Европе. На сторону Лавуазье скоро перешли: в Англии — Дж. Блэк, в Германии, на родине теории флогистона, — М. Г. Клапрот. Последний в 1792 г. публично продемонстрировал на заседании Берлинской академии наук главнейшие опыты Лавуазье, в результате чего как сам Клапрот, так и вся академия признали справедливость теории Лавуазье.
Лишь один Пристлей не желал признавать новое учение и остался ревностным флогистиком до конца жизни. По словам Кювье, «он, не падая духом и не отступая, видел, как самые искусные бойцы старой теории переходят на сторону ее врагов. И когда Кирван уже после всех изменил флогистону, Пристлей остался один на поле сражения и послал новый вызов своим противникам в мемуаре, адресованном им к первым французским химикам» (66).
Этот мемуар был опубликован в Соединенных Штатах Америки в 1798 г. Ответ на него дал Аде, который в то время был французским послом в Соединенных Штатах.
Итак, кислородная теория Лавуазье и развитая на ее основе новая химия одержали полную победу. Однако эта победа не означала, что «химическая революция» действительно закончилась с выходом в свет «Начального курса химии» Лавуазье. Конечно, если смотреть на этот вопрос лишь формально и считать революцией лишь сам факт замены одной господствующей в науке теории другой, то такая революция в химии действительно произошла в восьмидесятых годах восемнадцатого столетия. Однако, как правильно замечает Б. Н. Меншуткин, «в исторической перспективе химическая революция не представляется столь полной и законченной, как ее изображал А. Лавуазье» (67).
Действительно, сущность химической революции состояла не только в замене флогистона его антиподом — кислородом — в объяснениях различных процессов. Смысл переворота, который произошел в химии в конце XVIII в., заключался прежде всего в отрицании реакционных учений, оставшихся в наследство от алхимиков и иатрохимиков, в замене этих учений рациональными, основанными на опытных фактах и данных объяснениями химических явлений.
Ко времени Лавуазье в химии еще сохранилось как в открытой, так и в завуалированной форме учение о четырех стихиях Аристотеля и трех началах алхимиков. Мы видели, что многие предшественники и современники Лавуазье в своих учениях о «началах», составляющих сложные вещества, просто комбинировали элементы Аристотеля с элементами алхимиков. Таким путем они пытались устранить противоречия между старыми учениями о началах тел и новыми данными, полученными химиками-аналитиками в результате изучения состава солей и минералов. От Лавуазье требовался решительный шаг к полному отказу от таких традиционных представлений, к замене элементов-качеств действительными элементами тел.
Лавуазье сделал этот шаг весьма нерешительно, лучше сказать, он сделал лишь полшага, зарезервировав возможность отступления на старые позиции. Так, отвергнув флогистон, он не решился отказаться от невесомых флюидов вообще, оставив свет и теплород (завуалированный «огонь» Аристотеля) в качестве основных «истинных» элементарных веществ. Далее, опровергнув флогистическое учение о сложности состава металлов и кислотообразующих веществ, таких, как сера, фосфор и другие, он не решился отнести их к числу «истинных» элементов и считал их лишь «простыми телами». Как он понимал эти «простые тела», мы уже видели. «Несомненно настанет день, — писал он, — когда эти вещества, являющиеся для нас простыми, будут разложены».
Причины такой непоследовательности Лавуазье, несомненно, следует искать в игнорировании им атомно-молекулярного учения и вытекающих из него следствий. Лавуазье нередко применял в своих сочинениях термин «молекула» для обозначения первичных частиц, составляющих тела. Более того, он, несомненно, знал об атомно-молекулярных учениях. Однако он не был атомистом. Именно поэтому он не замечал и не пытался объяснять правильные весовые и объемные отношения между веществами, составляющими сложные тела, установленные как им самим, так и его современниками. Интересно отметить, что много лет спустя после смерти Лавуазье его старый соратник и единомышленник К. Л. Бертолле в своей полемике с Прустом о постоянстве состава сложных соединений пытался даже отстаивать идею о бесконечной делимости материи, в духе первоначальных представлений Р. Декарта.
Игнорирование Лавуазье учения об атомно-молекулярной структуре веществ привело его также к крайнему гипертрофированию роли кислорода в химических процессах. Кислороду Лавуазье придавал точно такое же значение в химических процессах, какое придавали флогистону последователи теории флогистона. Преувеличение роли кислорода в химии Лавуазье нельзя не рассматривать как следствие его тяготения к традиционным приемам, применявшимся флогистиками при объяснении фактов и явлений.
Лавуазье, конечно, нельзя обвинять в том, что он чего-то не сделал или недоделал. Ему принадлежит большая и несомненная заслуга ниспровержения теории флогистона и замены ее кислородной теорией. Именно в этом смысле можно говорить о «счастливой революции в области пневматической химии», главным деятелем которой и был Лавуазье. На основании кислородной теории Лавуазье разработал некоторые важные основания и положения новой химии, в частности учение о простых телах, учение об окислении и восстановлении, учение о механизме дыхания, новую номенклатуру химических соединений и т. д.
Однако подлинная химическая революция была лишь начата Лавуазье. Эта революция была блестяще продолжена и развита следующими поколениями химиков и завершена внедрением в химию атомно-молекулярного учения.

Биография[править | править код]

Родился 25 января 1627 года в семье аристократа графа Корка Ричарда Бойля, ирландского государственного деятеля английского происхождения и крупного землевладельца. Был тринадцатым из четырнадцати детей. В возрасте трёх лет потерял мать^[2]. Первоначальное воспитание и обучение получил дома и в Итонском колледже, а на двенадцатом году жизни был послан отцом в Женеву, где учился несколько лет под руководством одного француза, после чего завершил своё образование путешествием в Италию и Францию^[3].
Вернувшись в Ирландию, Бойль после смерти отца получил значительное состояние и поселился в своём поместье в Столбридже, графство Дорсетшир, занимаясь сначала преимущественно философией и религией. В 1654 году переселился в Оксфорд, где посвятил себя занятиям физикой и химией, получил степень почётного доктора физики Оксфордского университета (1665)^[4]. В 1660 году появилась его первая научная работа «Новые физико-механические опыты, касающиеся упругости воздуха». В 1664 году издал «Опыты и размышления о цветах». В этот период в его работе ему помогал немецкий химик и естествоиспытатель Иоганн Бехер^[5].
В 1668 году переселился к сестре в Лондон, где проживал продолжительное время^[4]. Бойль с юных лет поддерживал связи с другими видными учёными и интеллектуалами. Он активно участвовал в собраниях частного клуба, именуемого в его письмах Незримой коллегией, и внёс заметный вклад в создание Общества наук, которое впоследствии получило название Лондонского королевского общества. В 1668 году избран членом этой организации^[4]. Его первыми помощниками стали Роберт Гук и Генри Ольденбург^[6]. Продолжительное время посвятил себя изучению свойств фосфора. В 1680 году опытным путём сумел получить белый фосфор, который долгое время был известен как фосфор Бойля. В поздние годы много болел. В этот период переселился в своё наследственное имение, отклонив предложение стать президентом Лондонского королевского общества. Наездами был в Кембридже, Оксфорде и Лондоне. Большую часть времени посвящал философским проблемам^[7].
Бойль не был женат; из должностей исполнял обязанности президента Лондонского королевского общества и много лет был одним из директоров Ост-Индской компании. Все своё состояние и все свои силы он употребил на изучение природы и на распространение христианского (англиканского) мировоззрения. Погребён в Лондоне, в Вестминстерском аббатстве.

Научная деятельность[править | править код]

В изучении природы он был последователем Бэкона Веруламского, противником схоластической философии и давал предпочтение опыту перед умозрением; иногда это направление мешало ему делать обобщения смысла замеченных им явлений. Весьма важный физический закон сжатия газов, который носит теперь его имя (закон Бойля — Мариотта), остался бы, может быть, незамеченным Бойлем, если бы не первоначальное указание его ученика Ричарда Таунли^[en] на правильность сжатия газов с увеличением давления в опытах Бойля.
Бойль является олицетворением реакции на устаревшее схоластическое направление, так долго господствовавшее в науке и служившее тормозом в исследовании природы: все его экспериментальные работы и сочинения показывают важнейшее значение опыта в физике и химии. Кроме открытия закона сжатия газов, а именно зависимости упругости газа от занимаемого им объёма, Бойль показал, что тёплая вода закипает при разрежении окружающего её воздуха, но не обобщил этот важный опыт, то есть не показал, что температура кипения воды вообще зависит от давления воздуха и паров воды на её поверхности.
Он доказал, что явление капиллярности, а именно поднятие жидкостей в узких трубках, происходит в разреженном пространстве, чем и опровергнул существовавшее тогда мнение, что в этом явлении участвует атмосферное давление. Он также в ходе эксперимента доказал, что сифон не может в разреженном воздухе служить для переливания жидкостей, что дым, как и всякое другое тело, падает, следовательно, подвержен действию тяжести, что трение тел и гашение извести выделяют теплоту и в разреженном воздушном пространстве.
Эти и многие другие опыты Бойль производил при помощи воздушного насоса, незадолго перед тем изобретённого Отто фон Герике, но получившего различные усовершенствования в руках Бойля. После появления сочинения Герике, в котором описаны его опыты над электричеством и магнетизмом, Бойль занялся воспроизведением этих опытов и внёс в них, как всегда, нечто новое; однако он иногда ошибался, как, например, в том случае, когда полагал, что железо отпадает от магнита под колоколом воздушного насоса вследствие разрежения воздуха.

Титульный лист книги «The Sceptical Chymist» (1661)
Бойль производил и оптические исследования и заключил из них, что цвета не составляют собственно принадлежности вещества, а происходят от некоторых изменений, производимых светом на поверхности тел, вследствие чего они различно действуют на зрение; вообще он полагал, что все цвета суть видоизменения белого. Было бы долго перечислять все опыты Бойля, из которых многие устанавливали тот или другой новый факт; но упомянем ещё, что он изучал силу расширения, обнаруживающуюся при замерзании воды, и показал,что вследствие замораживания воды, наполнявшей железную трубу, при образовании льда железная трубка была разорвана с одного конца. Бойль убедился, что лёд испаряется даже при значительно низких температурах, что соли в смешении со льдом или снегом производят охлаждение и при этом обращаются в жидкость.
В одном отделе физики Бойль был не только экспериментатором, но и теоретиком — а именно он подробно развил свои взгляды на строение вещества в нескольких сочинениях: «The Sceptical Chymist» (1661 и 1669); «The origin of forms and qualities according to the corpuscular Philosophy» (1666 и 1667); «Physiological Essays and other Tracts» (1661), второе издание в 1669 с присоединением «A Discourse about the absolute rest of bodies».
Подготовил Устав Лондонского Королевского общества, открывшегося в 1662 году и ставшим первым в мире независимой организацией, объединившей учёных-естественников, то есть «научным сообществом» в его современном понимании. В нём говорилось, что целью общества является «совершенствование знания об естественных предметах и всех полезных искусствах… с помощью экспериментов, не вмешиваясь в Богословие, метафизику, мораль, политику, грамматику, риторику и логику».
Бойль принимает, подобно своим предшественникам, существование в природе абсолютно пустого пространства, в котором находятся материальные частицы определённой величины и формы; атомы жидкостей находятся в постоянном движении, а твёрдых тел — в покое, промежутки же между частицами наполнены некоторым очень тонким веществом. Сцепление твёрдых тел он ошибочно объяснял давлением на них воздуха — общераспространённое тогда мнение.
Физические и химические изменения вещества Бойль объяснял соединением и разъединением атомов, отрицал существование четырёх элементов (Аристотель) или трёх алхимических и высказал проницательную догадку, что истинные элементы будут найдены при последовательном разложении тел. Последняя часть его теоретических взглядов получила подтверждение в новейшей химии; что же касается его экспериментальных химических работ, то хотя он и показал, что воздух изменяется от горения в нём тел, и что некоторые металлы увеличиваются в весе при накаливании, и что действием уксуса на мел или соляной кислоты на железо получаются газы, но не извлёк из своих работ никаких теоретических заключений. Ему оппонировал в своих работах М. В. Ломоносов. Следует повторить, что его время было эпохой протеста против схоластики, явления природы были весьма мало известны и потому опыты Бойля, описанные им с чрезвычайной точностью и подробностью, имели большую важность, даже будучи не всегда верно истолкованы и обобщены. Главной его заслугой остаётся все-таки формулирование закона относительно упругости и соответственного объёма воздуха.

Религиозная деятельность[править | править код]

Яркой стороной жизни Бойля была религиозная и миссионерская деятельность. В юности пылкое воображение увлекало его в сторону крайних идей. Находясь под влиянием сильных впечатлений, он выражался следующим образом о своём настроении: «Демон воспользовался моей меланхолией, наполнил душу ужасом и внушил сомнения в основных истинах религии». В таком состоянии он додумался до самоубийства, от которого его удержала только мысль, что душа его попадёт в ад. Он решился рассеять свои сомнения чтением Библии в подлиннике и потому занялся изучением еврейского и греческого языков. Впоследствии его убеждённость в христианской вере выразилась учреждением духовных миссий в Индии, переводом и напечатанием Библии на ирландском и гэльском наречиях.
По завещанию (1661) Бойль оставил капитал для финансирования ежегодных чтений о Боге и религии, знаменитых «Лекций Бойля», первая из которых состоялась в 1692 г. Целью лекций Бойль определил защиту христианской религии от «печально известных неверных, а именно атеистов, деистов, язычников, иудеев и мусульман».
Это было причиной появления впоследствии богословских трактатов Клерка, Бентлея, Дергема и др. Сам Бойль написал о согласовании разума с религией, о натуралисте-христианине и т. п.
«Лекции Бойля» продолжались регулярно вплоть до 1905 года. С 2004 года их возобновили в Лондоне, в церкви St. Mary Le Bow. Они проходят ежегодно, в феврале.