Георг Эрнст Шталь

Георг Эрнст Шталь вошел в историю химии как основатель теории флогистона. Велик его вклад и в историю медицины: он известен как один из крупнейших систематизаторов медицинских знаний в XVII в. (вместе с Бургаве и Гофманом) и как основатель анимизма^*.

^* (Учение, согласно которому жизненные процессы могут быть объяснены не только на основании представлений о химико-механических реакциях, но и при содействии "разумной души" (anima rationalis).)

Георг Эрнст Шталь родился 21 октября 1659 г. в Ансбахе. С 1679 по 1684 г. он изучал в Йенском университете медицину и химию, а затем стал там же приват-доцентом. С 1687 г. он придворный врач герцога Саксен-Веймарского. В 1694 г. Шталь был избран профессором медицины только что основанного университета в Галле. В Галле были сильны позиции буржуазии; в городе и его окрестностях быстро росло число мануфактур, увеличивалась добыча медных руд и бурого угля, расширялась торговля. С начала XVIII столетия этот город стал центром раннего периода немецкого Просвещения. Коллегами Шталя по преподаванию в университете в Галле были такие профессора, как X. Томазиус и А. X. Франке - родоначальники немецкого Просвещения и пиэтизма¹⁶. Высказанное Шталем положение, что наука должна служить развитию промышленности, показывает на близость его взглядов к идеям основоположников немецкого Просвещения. За время преподавания в Галле научные взгляды Шталя приобрели законченную форму.

Георг Эрнст Шталь (1659-1734)

Деятельность Шталя в это время была разнообразной: преподавая в университете основы медицины и работая в клинике, он одновременно проводил обширные теоретические и экспериментальные исследования в области химии; его работа как воспитателя студентов полностью соответствовала духу эпохи Просвещения.

Шталь не признавал алхимических учений, решительно выступал за принципиальное отделение химии от алхимии. Он призывал ученых в противовес "теориям" алхимиков обратить особое внимание на изучение практически важных химических процессов.

В 1715 г. Шталь был приглашен в Берлин на должность придворного врача прусского короля Фридриха Вильгельма I. Столица Пруссии в то время была крупным центром промышленности, особенно производства шелковых, шерстяных и хлопчатобумажных тканей. Деятельность таких выдающихся просветителей, как Пуфендорф, Лейбниц и Шлютер, содействовала развитию в Берлине наук и искусств.

Однако необычайно скупой Фридрих Вильгельм I, считая "бесполезными" созданные его отцом научные учреждения (в первую очередь Академию наук), расходовал государственные средства в основном на создание сильной армии. Как основатель прусского военно-бюрократического государства, Фридрих Вильгельм I не был склонен содействовать развитию страны по буржуазному пути, но он выделял значительные средства на улучшение медицинского обслуживания армии и населения.

Шталь был президентом Медицинской коллегии - Высшего медицинского учреждения Пруссии. Благодаря его трудам в Берлине была основана Медико-хирургическая коллегия для подготовки военных врачей. Химия там преподавалась как самостоятельная учебная дисциплина. Заведовал кафедрой химии сам Шталь, а занятия со студентами вели такие известные ученые, как К. Нойман, И. Потт, А. Маргграф.

Работы Шталя - основателя теории флогистона - оказали столь значительное влияние на развитие химии, что целый период ее истории именуется по названию этой теории. Теория флогистона, впервые объяснившая окислительно-восстановительные процессы, часто рассматривалась лишь как умозрительное учение. Но на самом деле Шталь создал свою теорию не только путем логических построений; он положил в ее основу свои наблюдения над химико-технологическими процессами. В работах по металлургии Шталь уделял особое внимание реакциям окисления - восстановления, которые в то время еще не были исследованы. Ремесленники, занимавшиеся выплавкой неблагородных металлов (олова, свинца), жаловались, что при этом часть металла теряется в виде "золы", окалины или "извести" и нет средства вновь получить металл из этих веществ (оксидов).

Наблюдения за процессом плавки привлекли внимание Шталя к роли древесного угля в восстановлении металлов. Ученый заметил, что оловянная окалина на поверхности расплавленного олова при соприкосновении с древесным углем немедленно превращается в олово. Аналогичное явление можно наблюдать, нагревая оксид металла паяльной трубкой на слое древесного угля.

Химические аппараты и инструменты XVIII в.

На основании этих наблюдений Шталь сделал вывод, что при выплавке металла из руды уголь не только защищает поверхность металла от действия воздуха при высоких температурах. Основная его роль заключается в непосредственном участии в восстановлении металла. Шталь писал: "Мне сначала показались странными следующие наблюдения: когда я получил из металлической сурьмы действительно чистый прозрачный шлак и добавил к нему уголь, то из этого шлака вновь быстро выделилась сурьма. Поскольку нечто подобное я наблюдал не однажды, я воспользовался этим случаем, чтобы на основе достигнутого успеха проделать опыт в точно определенных условиях. Он был осуществлен не только правильно и безошибочно, но я также получил обратно из шлака столько же сурьмы, сколько взял ее для опыта". Шталь предположил, что в угле содержится вещество, которое превращает "известь" в металл. Позже ученый назвал это вещество флогистоном¹⁷ и объяснил восстановление металла соединением его "извести" с флогистоном. Окисление металла, которое тогда называли кальцинацией¹⁸ (обжиганием), рассматривалось как обратный процесс, при котором флогистон выделяется. Шталь считал металлы сложными веществами, состоящими из "извести" и флогистона.

По Шталю, этот обратимый процесс можно изобразить следующим образом:

Итак, по представлениям Шталя, кальцинация - разложение, восстановление - синтез нового вещества. Поэтому в соответствии с учением Шталя процессы, идущие при нагревании металлов на воздухе или сжигании дерева или угля, принципиально одинаковы. Так Шталь разработал первые научные представления о реакциях окисления - восстановления и одновременно создал основы первой научной классификации многих химических процессов: получения металлов при нагревании "известей" металлов с углем, образования "известей" при обжигании неблагородных металлов на воздухе, а также всех процессов горения.

На основании этих теоретических положений оказалось возможным более правильно понять особенности металлургических процессов и улучшить качество получаемых металлов. Впервые при этом для анализа процессов, рассматриваемых ранее лишь эмпирически, были использованы научные представления, хотя и весьма далекие от совершенства

Попытка табличного отображения связи между веществами по Э. Жоффруа

Теория флогистона, господствовавшая свыше полувека, немало способствовала превращению химии в науку. Характеризуя развитие естествознания в период от эпохального открытия Коперника до XVIII в., Фридрих Энгельс писал: "Химия только что освободилась от алхимии посредством флогистонной теории" [5, с. 9].

Теория флогистона содействовала изучению химических превращений. Однако в дальнейшем было обнаружено противоречие ее основных положений экспериментальным данным. Шталь не мог объяснить этих противоречий, так как ограничивался лишь анализом качественной стороны химических реакций и не изучал их газообразных продуктов¹⁹.

В результате работ таких замечательных химиков, как М. В. Ломоносов, К. Шееле, Г. Кавендиш, Д. Пристли, которые пытались выделить флогистон и исследовали газообразные продукты реакций, стала очевидной несостоятельность теории флогистона.

Впервые на основании точных количественных исследований в 1775 г. Лавуазье наглядно показал недостатки теории флогистона, и это привело к ее замене разработанной Лавуазье кислородной теорией.

На примере теории флогистона Энгельс рассмотрел противоречивый путь, по которому может идти процесс познания. По его словам, "Гегелевская диалектика так относится к рациональной диалектике, как теория теплорода - к механической теории теплоты, как теория флогистона - к теории Лавуазье" [5, с. 371].

Так же как предшествовавшие Марксу философы накопили материал, который был им затем гениально переработан, так и "в химии флогистонная теория своей вековой экспериментальной работой впервые доставила тот материал, с помощью которого Лавуазье смог открыть в полученном Пристли кислороде реальный антипод фантастического флогистона и тем самым ниспровергнуть всю флогистонную теорию" [5, с. 371].

Наблюдения Шталя, его исследования природных и производственных процессов, а также поиски причин внутренней связи химических явлений явились основой флогистонной теории и были пронизаны ею. Они имели основополагающее значение для воспитания, образования и работы химиков. Они направили деятельность химиков на преодоление как алхимических умозрений, так И эмпиризма, на проникновение результатов научного эксперимента в химические ремесла и промышленность с целью применения химических знаний для подъема производства²⁰.