"Революция в химии", произведенная Лавуазье

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.

Названия элементов подбирались таким образом, чтобы они отражали и особенности реагирования данного вещества. Так, элемент, который Пристли считал "дефлогистированным воздухом", Шееле - "огненным воздухом", а Лавуазье - "жизненным воздухом", стал называться по новой номенклатуре кислородом (oxygene), так как этот газ при сгорании превращал многие вещества в "кислоты"^*. "Горючий воздух" получил название водорода (hydrogene), поскольку при его горении в кислороде образовывалась вода. "Удушливый воздух", согласно решению комиссии, стал называться азотом ("удушающее вещество"), потому что этот газ "душил" горение и дыхание^**.

^* (Кислотами в то время называли ангидриды кислот.- Прим. перев.)

^** (Происхождение названия "азот" рассматривается иначе в кн.: Трифонов Д. Н., Трифонов В. Д. Как были открыты химические элементы.- М.: Просвещение, 1980, с. 39-41.- Прим. перев.)

Джозеф Пристли (1733-1804) (для проведения опытов с газами предложил новую конструкцию пневматической ванны с ртутным затвором и таким образом смог изолировать газы, растворимые в воде)^*

^* (Пристли Джозеф (1733-1804) - английский ученый, основоположник (вместе с некоторыми другими химиками) химии газов ("пневматической химии", как ее называли в XVIII в.). Одним из первых получил кислород (1774 г.) и изучил его свойства, сумел выделить и исследовать такие важные для практики газообразные вещества, как хлороводород, оксиды азота, аммиак, сернистый газ. Подробно изучил свойства водорода и азота.- Прим. перев.)

Кислоты получили названия от тех элементов, из которых они были образованы. Поэтому одна из кислот, в состав которой входила сера, стала называться теперь не "купоросным маслом", а серной кислотой. Кислоты, содержащие фосфор, комиссия постановила называть фосфорными кислотами; кислоту, в состав которой входит углерод,- угольной кислотой.

Новая терминология была прогрессивной, потому что в названиях соединений отражался их состав. Это значительно облегчило систематизацию веществ с учетом данных новейших экспериментальных исследований.

Генри Кавендиш (1731-1810) (один из самых знаменитых представителей пневматической химии, открыл многие газы и первый доказал образование воды при сгорании водорода)^*

^* (Кавендиш Генри (1731-1810) - английский физик и химик, один из создателей химии газов. Впервые выделил в чистом виде водород и углекислый газ (1766 г.), определил плотность этих газов. Изучил реакции образования воды (1784 г.), получения серной кислоты (1785 г.), с высокой степенью точности установил состав воздуха (1781 г.).- Прим. перев.)

Лавуазье совершил революционный переворот в химии. Но понять это смогли отнюдь не все химики XVIII в. Пристли, Шееле и Кавендиш, которые сами внесли столь важный вклад в подготовку этого "революционного переворота", так и остались приверженцами теории флогистона. Они пытались объяснить сделанные ими открытия в свете устаревших теорий. Только Лавуазье удалось рассмотреть эти явления с абсолютно иных позиций. Некоторые химики, как, например, Грен, пытались связать две системы воедино. Однако уже спустя примерно два десятилетия кислородная теория Лавуазье стала общепринятой. В начале XIX в. трудно было найти химиков, которые бы использовали в своих работах "язык" и понятия теории флогистона.

Широкое использование положений новой теории, новых понятий и обозначающих их терминов облегчили объяснение и понимание химиками результатов экспериментальных исследований Венцеля и Рихтера (проведенных еще во времена господства теории флогистона).

Аппараты Г. Кавендиша для выделения и улавливания газов

Примерно в это же время была решена и другая важнейшая проблема химии: показано, каким образом и в каких количественных отношениях соединяются элементы друг с другом. Пруст открыл закон постоянства состава веществ: химические элементы соединяются друг с другом в определенных (постоянных) весовых отношениях. Тогда же Джон Дальтон открыл закон кратных отношений: весовые соотношения двух элементов, которые образуют различные соединения (как, например, С и О составляют СО или С02), имеют вид простых целых чисел 1:1, 1:2, 1:3 и т. д. Широко используя на практике выводы из этого закона, Дальтон в начале XIX в. построил новую атомистическую теорию (химическую атомистику), а Якоб Берцелиус немного позже определил относительные атомные веса [атомные массы] и предложил обозначения элементов и их соединений, почти полностью сохранившиеся до наших дней. Таким образом, были созданы важнейшие положения классической химии.

В итоге в начале XIX в. изменилось и место химии среди других областей знания и производственной деятельности. Химия стала вполне самостоятельной научной дисциплиной, которая играла все возрастающую роль в промышленной революции XIX-XX вв.