От флогистона к атомам

Анализируя различные природные соединения, химики уже в XVI-XVII веках поняли, что свойства любого вещества определяются не чем другим, как их составом. Если Соединить (химическим путем) натрий, углерод, водород и кислород, то получится вещество, совершенно непохожее на свои составные части в отдельности. Натрий - это ядовитый щелочной металл, бурно взаимодействующий с водой и кислотами, углерод, водород и кислород - элементы, входящие в состав воздуха, а химическое соединение названных четырех веществ - пищевая сода.

Значит, свойства различных тел зависят не от каких-то "стихий", а только от химического состава этих тел.

Нетрудно понять, насколько этот вывод менял все прошлые взгляды на природу "кирпичей" мироздания. Новые взгляды были капитально изложены в книге химика и философа Р. Бойля. В 1668 году он выпускает ее под таким названием "Скепсис-химик, или Сомнения и парадоксы относительно элементов алхимиков. Сочинение знатного англичанина Роберта Бойля".

От флогистона к атомам

Автор первым дает научное понятие химического элемента: "Я называю элементами... некоторые первоначальные и простые, вполне несмешанные тела; эти тела не состоят из других тел или друг из друга и являются составными частями, из которых сложены все вполне смешанные тела и на которые последние в конце концов распадаются. Я не считаю истинным началом или элементом какое-либо тело не вполне однородное, которое может быть дальше разложено на некоторое число различных веществ".

Такое определение элемента вытекает из всех опытов. Анализируя, то есть разлагая различные тела, химики видят, что далеко не все тела можно разложить на более простые составные части. Некоторые, что бы ними ни делали, остаются неразложимыми. Таковы, например, сера, свинец, золото, железо. Это простые тела А всякое сложное тело всегда состоит из простых тел.

Но сколько существует основных веществ - элементов? Ответ может дать опыт. Только опытом можно проверить, какие элементы входят в состав различных природных тел. Но уже ясно, что элементов мира значительно больше, чем полагал Аристотель или думали алхимики.

К концу XVII века ученые знали около 15 простых, неразложимых веществ. Что касается аристотелевских элементов - воздуха, земли, воды и огня - они далеко не простые вещества и, значит, не химические элементы, не основы мира.

Но с трудом освобождается химия от старых представлений о природе вещей. Многие, очень многие все еще находятся в плену у алхимических взглядов. Груз мистического прошлого висит у них за плечами. Тот же Бойль считает огонь элементом, подобным сере или золоту. Все металлы, полагают многие ученые, вещества сложные, они состоят якобы из земель и особого вещества - флогистона, невещественного элемента, то есть того же "элемента-свойства" - "серы" алхимиков. Никто не видел и не мог видеть этот "элемент". Но почти все ученые были уверены в его существовании. Считалось, что флогистон, заключенный в теле, придавал ему способность гореть.

Теория флогистона, предложенная немецким химиком Шталем, была общепринятой во второй половине XVIII века. Даже в наиболее точном перечне химических элементов, составленном известным французским химиком Лавуазье во второй половине XVIII века, вместе с действительными элементами находились такие, как: теплотвор - "элемент теплоты" и световое вещество. В первой половине XVIII века многие серьезные ученые возвращаются к старой "алхимической премудрости". Вновь возрождаются "элементы" древних греков - огонь и вода, земля и воздух. Француз Лемери создает теорию пяти "основных начал" - начала водообразного, воздухообразного, маслообразного, солеобразного и землеобразного. Немец Бехер пишет о том, чтj природа построена из воды и трех различных видов земли: меркуриальной, иначе говоря, ртути алхимиков, горючей - серы алхимиков и остекленной - соли алхимиков.

Широкое распространение получают в XVIII веке различные "тонкие", то есть неуловимые, неосязаемые "материи": "материя тепла", или "теплотвор", невесомая "материя упругости", "материя тяготения", "материя огня" и т. д. С помощью этих "материй" без труда "объяснялись" самые различные явления. Так, вода, поставленная на огонь, нагревается якобы потому, что "материя огня" входит в воду. Лишь к началу XIX века химия окончательно освобождается от мистического груза прошедшей эпохи. К этому времени химики открывают различные газы: азот, кислород, водород, углекислоту и другие - и убеждаются в сложном составе воздуха и воды.

Только один ученый в XVIII веке сумел преодолеть старые, неверные взгляды, допускающие существование всякого рода неуловимых нематериальных элементов, различных "тонких материй",- великий Ломоносов. Он считал "тонкие материи" ученой нелепостью.

Относясь с явным неодобрением к флогистону, он решает проверить опыты Роберта Бойля с нагревом металла в запаянных сосудах. Бойль утверждал, что огонь - материальная субстанция. При нагревании металла в закрытом сосуде "тонкая материя" огня проходит сквозь стекло и, соединяясь с ним, увеличивает вес металла. Повторив опыты, Ломоносов дает ответ: "Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере".

Окончательно развенчал теорию флогистона Лавуазье. Проведя сходные опыты, он заявил, что при горении кислород воздуха соединяется с телами, ПОЭТОМУ тела увеличиваются в весе. Все стало на свое место. Таинственный, неуловимый флогистон оказался ни при чем. Более того, тщательно проанализировав свои труды и работы современников, Лавуазье утвердил как аксиому, что вещество при любых превращениях не творится и не исчезает; оно лишь видоизменяется. Это было утверждением в науке абсолютного закона природы - неуничтожимости материи, закона, который гениально предвидели за века до Ломоносова и Лавуазье многие мыслители человечества.

Как научную истину, подтверждает Новое время и другую великую догадку ученых древности - атомарное строение материи.