ПЕРИОД ЗАРОЖДЕНИЯ НАУЧНОЙ ХИМИИ

Химия как наука

Химия как самостоятельная дисциплина определилась в 16-17 веках, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития промышленности, создания фабрик, появления буржуазного общества. Однако из-за того, что химия, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания. В 1661 году Роберт Бойль создал труд «Химик-скептик», в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. Ван Гельмонт, изучая горение, ввёл понятие газ для вещества, которое образуется при нём, открыл углекислый газ. В 1672 году Бойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличивается, и объяснил это захватом «весомых частиц пламени».

М. В. Ломоносов уже в первой известной своей работе, «Элементы математической химии» (1741), в отличие от большинства химиков своего времени, считавших эту сферу деятельности искусством, классифицирует её как науку.

Процесс зарождения и формирования химии как науки был длительным во времени, сложным и противоречивым по содержанию. Истоки химических знаний лежат в глубокой древности. В их основе лежит потребность человека получить необходимые вещества для своей жизнедеятельности. Для этого нужно было научиться производить из одних веществ другие, с заданными свойствами, то есть осуществлять их качественные превращения.

Предалхимический период: до III в

В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга.

Практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной химии. Начало её зарождения следует в первую очередь связывать, видимо, с появлением и развитием металлургии. В античную эпоху были известны в чистом виде семь металлов: медь, свинец, олово, железо, золото, серебро и ртуть, а в виде сплавов — ещё и мышьяк, цинк и висмут. Помимо металлургии, накопление практических знаний происходило и в других областях, таких как производство керамики и стекла, крашение тканей и дубление кож, изготовление лекарственных средств и косметики. Именно на основе успехов и достижений практической химии древности происходило развитие химических знаний в последующие эпохи.

Попытки теоретического осмысления проблемы происхождения свойств вещества привели к формированию в античной греческой натурфилософии учения об элементах-стихиях. Наибольшее влияние на дальнейшее развитие науки оказали учения Эмпедокла, Платона и Аристотеля. Согласно этим концепциям все вещества образованы сочетанием четырёх первоначал: земли, воды, воздуха и огня. Сами элементы при этом способны к взаимопревращениям, поскольку каждый из них, согласно Аристотелю, представляет собой одно из состояний единой первоматерии — определённое сочетание качеств. Положение о возможности превращения одного элемента в другой стало позднее основой алхимической идеи о возможности взаимных превращений металлов (трансмутации). Практически одновременно с учением об элементах-стихиях в Греции возник и атомизм, основателями которого стали Левкипп и Демокрит.

Первыми теоретическими построениями в этот период были античные натурфилософские учения, которые содержали первоначальные представления о природе различных веществ.

Фалес (640 – 546 гг. до н. э.) – древнегреческий философ из Милета. Считал воду первоначалом всего сущего. Представлял себе Землю в виде плоского диска, накрытого полусферой неба и плывущего по бесконечному океану воды.

Демокрит (около 460 – 370 гг. до н. э.) – древнегреческий натурфилософ. Развивал идеи своего учителя Левкиппа о мельчайших неделимых частицах вещества. Впервые ввел термин "атом".

Аристотель (384 – 322 гг. до н. э.) – древнегреческий философ, ученик Платона, воспитатель Александра Македонского. Основал в Афинах в 335 до н. э. свою философскую школу – Ликей (от этого названия происходит современное слово – лицеи). Учение Аристотеля об элементах-качествах было канонизировано церковью; этими представлениями оперировала в течение более чем тысячелетнего периода вся алхимия.

Учение Аристотеля

До логического совершенства систему четырёх стихий довёл один из величайших мыслителей античности – Аристотель. По мнению Аристотеля, четыре известные стихии не материальны, а являются лишь различными проявлениями (состояниями) первоматерии.

Тепло + сухость = огонь Тепло + влажность = воздух

Холод + сухость = земля Холод + влажность = вода

5.Алхимический период в истории химии

Стехиометрия

Блестящие успехи количественных методов исследования вещества, сделавшие возможной химическую революцию, уже в начале XIX века привели к новому фундаментальному изменению в естествознании вообще и в химии в частности. За открытым Лавуазье законом сохранения массы последовал целый ряд новых количественных закономерностей – стехиометрические законы

8.Современная химия

В начале ХХ века произошла революция в физике: на смену системе знаний о материи, основанной на механике Ньютона, пришли квантовая теория и теория относительности. Установление делимости атома и создание квантовой механики вложили новое содержание в основные понятия химии. Успехи физики в начале XX века позволили понять причины периодичности свойств элементов и их соединений, объяснить природу валентных сил и создать теории химической связи между атомами. Появление принципиально новых физических методов исследования предоставило химикам невиданные ранее возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества. Всё это в совокупности обусловило в числе прочих достижений и блестящие успехи биологической химии второй половины XX века – установление строения белков и ДНК, познание механизмов функционирования клеток живого организма.

Учение о валентности; теория химического строения органических соединений; периодический закон и периодическая система элементов; учение об асимметрическом атоме углерода; теория электролитической диссоциации; координационная теория; учение о радиоактивности; учение о катализе; теория химической связи.

Современная химия очень тесно связана со всеми отраслями народного хозяйства. Практически ни одна наука не обходится без достижений химии. Она все глубже проникает во все области как научной, так и хозяйственной деятельности. Если рассматривать взаимосвязь химии и других наук, можно выделить промежуточные (переходные) науки: физическая химия, геохимия, биохимия и множество других. Медицина, парфюмерия, металлургическая и топливная промышленность – это лишь малая часть отраслей, которые просто не смогут существовать без развития химии.

В настоящее время выделяют два основных направления химии: органическая и неорганическая. Органическая химия изучает соединения углерода с другими элементами (эти знания широко используются в топливной промышленности, при производстве полимеров и пластмасс). Неорганическая же химия изучает остальные соединения.

Вторая половина XX века ознаменовала новый виток развития химии. Быстрое развитие математики, электроники и появления в арсенале химиков точных измерительных приборов и компьютеров позволили вести расчеты, которые раньше были весьма затруднительны, а порой и невозможны. Моделирование химических процессов, обработка больших объемов данных, расчеты структур сложных веществ позволили ученым значительно расширить значимость химии. Удешевление исследований и экспериментов, а также повышение их точности позволило применить их и для менее наукоемких отраслей. Началось развитие коммерческой химии.

Сегодня тысячи химических лабораторий проводят исследования для самых различных отраслей народного хозяйства, развивая коммерческую химию. Парфюмерия, производство самых разнообразных полимерных веществ, пластмасс, строительных материалов с заданными параметрами и множество других областей применения химии – основные потребители этих исследований.

Развитие химии носит и стратегический характер. Важное направление – получение дешевого альтернативного топлива. Не секрет, что запасы нефти и газа, основных на сегодняшний день источников энергии, уменьшаются с каждым днем. Поэтому именно на химию возложена проблема энергии будущего.

Дальнейшее развитие химии предусматривает помимо всего прочего разработку экологически безопасных аналогов для применяемых сегодня технологий, которые негативно влияют на окружающую среду.

Неоспоримо, что сегодня химия занимает значительную часть в жизни человечества, еще более очевидно, что она - наука будущего.

9.Химия в Древнем мире

Химия древности. Химия, наука о составе веществ и их превращениях, начинается с открытия человеком способности огня изменять природные материалы. По-видимому, люди умели выплавлять медь и бронзу, обжигать глиняные изделия, получать стекло еще за 4000 лет до н.э. К 7 в. до н.э. Египет и Месопотамия стали центрами производства красителей; там же получали в чистом виде золото, серебро и другие металлы. Примерно с 1500 до 350 до н.э. для производства красителей использовали перегонку, а металлы выплавляли из руд, смешивая их с древесным углем и продувая через горящую смесь воздух. Самим процедурам превращения природных материалов придавали мистический смысл.
Греческая натурфилософия. Эти мифологические идеи проникли в Грецию через Фалеса Милетского (ок. 625 - ок. 547 до н.э.), который возводил все многообразие явлений и вещей к единой первостихии - воде. Однако греческих философов интересовали не способы получения веществ и их практическое использование, а главным образом суть происходящих в мире процессов. Так, древнегреческий философ Анаксимен (585-525 до н.э.) утверждал, что первооснова Вселенной - воздух: при разрежении воздух превращается в огонь, а по мере сгущения становится водой, затем землей и, наконец, камнем. Гераклит Эфесский (конец 6 - начало 5 вв. до н.э.) пытался объяснить явления природы, постулируя в качестве первого элемента огонь.
Четыре первоэлемента. Эти представления были объединены в натурфилософии Эмпедокла из Агригента (490-430 до н.э.) - создателя теории четырех начал мироздания. В различных вариантах его теория властвовала над умами людей более двух тысячелетий. Согласно Эмпедоклу, все материальные объекты образуются при соединении вечных и неизменных элементов-стихий - воды, воздуха, земли и огня - под действием космических сил любви (притяжения) и ненависти (отталкивания). Теорию элементов Эмпедокла приняли и развили сначала Платон (427-347 до н.э.), уточнивший, что нематериальные силы добра и зла могут превращать эти элементы один в другой, а затем Аристотель (384-322 до н.э.). Согласно Аристотелю, элементы-стихии - это не материальные субстанции, а носители определенных качеств - тепла, холода, сухости и влажности. Этот взгляд трансформировался в идею четырех "соков" Галена(129-200 н.э.) и господствовал в науке вплоть до 17 в. Другим важным вопросом, занимавшим греческих натурфилософов, был вопрос о делимости материи. Родоначальниками концепции, получившей впоследствии название "атомистической", были Левкипп (ок. 500-440 до н.э.), его ученик Демокрит (ок. 470-360 до н.э.) и Эпикур (ок. 342-270 до н.э.). Согласно их учению, существуют только пустота и атомы - неделимые материальные элементы, вечные, неразрушимые, непроницаемые, различающиеся формой, положением в пустоте и величиной; из их "вихря" образуются все тела. Атомистическая теория оставалась непопулярной в течение двух тысячелетий после Демокрита, но не исчезла полностью. Одним из ее приверженцев стал древнегреческий поэт Тит Лукреций Кар (95-55 до н.э.), изложивший взгляды Демокрита и Эпикура в поэме О природе вещей (De Rerum Natura).

10.Металлургия в древнем мире

ВЫПЛАВКА МЕТАЛЛОВ. Первыми металлами, которые начали использоваться человечеством, были медь, свинец, золото и серебро. Самые древние медные изделия – булавки, сверла, бусы- были найдены в Западной Азии, их возраст соответствует примерно одиннадцати тысячам лет, Пока среди историков нет единого мнения относительно того, какая медь использовалась в качестве первого металла- самородная или полученная путем плавки окисных руд. Вероятно, в разных районах мира имели место оба пути освоения этого металла.

Наиболее древние свинцовые изделия найдены в Малой Азии и датируются 7-6 тысячелетиями до н.э. Поскольку самородки свинца в природе встречаются крайне редко, его изначально получали из минерала галенита.

Самые древние из найденных золотых и серебряных изделий относятся к 5-4 тысячелетию до н.э., причем первые изготовлены из самородного золота, содержащего около 20% примесей других металлов. Полагают, что серебро получали в основном из серебристых свинцовых руд (содержащих заметное количество серебра). В древности широко использовался также сплав золота с серебром

Начиная с 3 тысячелетия до н.э. человечеству стало известно олово. Одновременно широкое распространение получил сплав меди с оловом – бронза, что явилось началом новой эпохи в развитии человечества, получившей название, бронзовый век,. Вероятнее всего, бронзу в древности получали не сплавлением двух металлов, а совместной плавкой медной и оловянной руды.

Противоречивые точки зрения существуют относительно умения выделять из руды металлическую сурьму в древности. Несмотря на сообщения о находках некоторых изделий из сурьмы, относящихся ко 2-1 тысячелетиям до н. э., ряд историков полагает, что процесс выплавки этого металла стал известен лишь в средние века. Отметим, что в древних письменных источниках (папирусах) отсутствует специальный знак для обозначения сурьмы.

Эпоха изготовления изделий из железа - ,железный век, - наступила намного позже эпохи бронзы. Наиболее ранние образцы обработанного железа, найденные на территории Малой Азии, в Египте и в Месопотамии, изготовлены из небесного металла, - метеоритного железа, содержащего около 4 – 10% никеля. Самые древние железные изделия из земного,- выплавленного из руды – железа датируются примерно 2 тысячелетием до н.э. (широкое распространение подобные предметы получили несколько позже). В древности железо обычно изготавливали в горнах так называемым сыродутным способом с применением древесного угля. Так получали крицы – рыхлые куски железа, которые затем проковывали. Постепенно техника выплавки и обработки железа достигла очень высокого уровня. Например, в 4в. до н.э. в Индии из железа, содержащего лишь около 0,3% примесей, была изготовлена колонна, которая сохранилась до настоящего времени.

Согласно документальным свидетельствам, ртуть стала использоваться позже – к 3 – 2вв. до н.э., хотя есть данные о находках ртути, относящихся к 16 -15 вв. до н.э. Ртуть получали нагреванием киновари. На рубеже новой эры был разработан способ извлечения золота из руды ртутным методом (из амальгамы путем выпаривания ртути).

По свидетельству дошедших до нас письменных источников, в начале 1 тысячелетия н.э. широкое распространение получило искусство подделки металлов - изготовления сплавов, похожих на золото, серебро или электрон. Подобные подделки делали обычно на основе меди с самыми разнообразными добавками, в числе которых были олово, ртуть, свинец, окись цинка, мышьяк и др. Тогда же получило распространение изготовление изделий из латуни (сплава меди с цинком).

11.Теоретические представления древних о природе

Таким образом, Функ стал основоположником обширной и важной науки о витаминах. Что касается Христиана Эйкмана, то за заслуги в области открытия первого витамина ему была присвоена в 1929 году Нобелевская премия

15. Западная алхимия

Научные воззрения арабов проникли в средневековую Европу в XIII веке. Работы арабских алхимиков были переведены на латынь, а затем и на другие европейские языки.

Среди крупнейших алхимиков европейского этапа можно отметить Альберта Великого, Роджера Бэкона, Арнальдо де Вилланову, Раймунда Луллия, Василия Валентина. Р. Бэкон определил алхимию следующим образом: «Алхимия есть наука о том, как приготовить некий состав, или эликсир, который, если его прибавить к металлам неблагородным, превратит их в совершенные металлы»^[10].

В Европе в мифологию и символику алхимии были внедрены элементы христианской мифологии (Петрус Бонус, Николай Фламель); в целом для европейской алхимии мистические элементы оказались значительно более характерны, нежели для арабской. Мистицизм и закрытость европейской алхимии породили значительное число мошенников от алхимии; уже Данте Алигьери в «Божественной комедии» поместил в восьмой круг Ада тех, кто «алхимией подделывал металлы». Характерной чертой европейской алхимии стало её двусмысленное положение в обществе. Как церковные, так и светские власти неоднократно запрещали занятия алхимией; в то же время алхимия процветала и в монастырях, и при королевских дворах.

К началу XIV века европейская алхимия добилась первых значительных успехов, сумев превзойти арабов в постижении свойств вещества. В 1270 итальянский алхимик Бонавентура, в одной из попыток получения универсального растворителя получил раствор нашатыря в азотной кислоте (aqua fortis), который оказался способным растворять золото, царя металлов (отсюда и название — aqua Regis, то есть царская водка). Псевдо-Гебер — один из самых значительных средневековых европейских алхимиков, работавший в Испании в XIV веке и подписывавший свои сочинения именем Гебера, — подробно описал концентрированные минеральные кислоты (серную и азотную). Использование этих кислот в алхимической практике привело существенному росту знаний алхимиков о веществе.

В середине XIII века в Европе началась выделка пороха; первым его (не позже 1249) описал, по-видимому, Р. Бэкон (часто упоминаемого монаха Б. Шварца можно считать основоположником порохового дела в Германии). Появление огнестрельного оружия стало сильнейшим стимулом для развития алхимии и её тесного переплетения с ремесленной химией.

Проникновение алхимии в Европу

После захвата Омейядами Пиренейского полуострова в VIII в. европейская наука получила возможность обогатиться научными достижениями Арабского Востока. Кроме того, обстоятельством, способствующим проникновению древнегреческих алхимических представлений в Европу стало изучение античных трудов, например доминиканцами Альбертом Великим (трактаты «Пять книг о металлах и минералах», «Малый алхимический свод») и его учеником Фомой Аквинским.

Убежденный в совместимости греческой и арабской науки с христианской доктриной, Альберт Великий способствовал введению философии Аристотеля в схоластические курсы преподавания в Сорбонне (в 1250 г.).

Первым европейским алхимиком стал францисканец Роджер Бэкон (1214—1294) (трактаты «Зеркало алхимии», «О тайнах природы и искусства и о ничтожестве магии»), также положивший начало экспериментальной химии в Европе. ^[6] Он изучал свойства селитры и многих других веществ, нашёл способ изготовления чёрного пороха. Среди других европейских алхимиков следует упомянуть Арнольда из Виллановы (1235—1313), Раймунда Луллия (1235—1313), Василия Валентина (немецкого монаха 15-16 вв.). Уже в первой половине XIV в. папа римский Иоанн XXII запретил алхимию в Италии, тем самым положив начало «охоте на ведьм», направленной против алхимиков. ^[7]

Европейские государства, прежде всего страны южной Европы, достаточно тесно контактировали с Византией и арабским миром, особенно после начала крестовых походов (1-й начался в 1096 году). Европейцы получили возможность ознакомиться и с блестящими достижениями арабской цивилизации, и с наследием античности, сохранившимся благодаря арабам. В XII веке начались попытки перевода на латинский язык арабских трактатов и сочинений античных авторов. Тогда же в Европе были созданы первые светские учебные заведения – университеты: в Болонье (1119), Монпелье (1189), Париже (1200). Начиная с XIII века, можно говорить о европейской алхимии как об особом этапе алхимического периода. В период с 12 по 17 век алхимией занимались известные ученые, оставившие след в европейской науке.

Следует отметить, что между арабской и европейской алхимией имели место весьма существенные отличия. Европейская алхимия развивалась в обществе, где христианская (католическая) церковь активно вмешивалась во все светские дела; изложение идей, противоречащих христианским догматам, было делом весьма небезопасным. Алхимия в Европе с момента своего зарождения находилась на полуподпольном положении; в 1317 году папа Иоанн XXII предал алхимию анафеме, после чего всякий алхимик в любой момент мог быть объявлен еретиком со всеми вытекающими последствиями. Однако европейские властители, как светские, так и церковные, объявив алхимию вне закона, в то же время покровительствовали ей, рассчитывая на выгоды, которые сулило нахождение способа получения золота. Вследствие этого европейская алхимия, как и александрийская, изначально являлась герметической наукой, доступной только посвящённым. Этим объясняется характерное для европейской алхимии чрезвычайно туманное изложение достигнутых результатов. Впрочем, в течение довольно долгого времени европейские сочинения по алхимии представляли собой лишь переводы либо компиляцию арабских трактатов.

Мистические течения в европейской алхимии занимали очень значительное место. Алхимики-мистики сформулировали дополнительные задачи своей науки; общее число задач было равно, естественно, семи:
1. Приготовление Эликсира или Философского Камня (Lapis Philosoiphorum);
2. Создание гомункулуса;
3. Приготовление алкагеста – универсального растворителя;
4. Палигенез, или восстановление растений из пепла;
5. Приготовление мирового духа (spiritus mundi) – магической субстанции, растворяющей золото.
6. Извлечение квинтэссенции.
7. Приготовление жидкого золота (aurum potabile), совершеннейшего средства для излечения.

Парацельс первым описал цинк, ранее неизвестный. Он же начал использовать в лечебных целях химические соединения. Ян Баптист ван Гельмонт ввел термин "газ". Иоганн Рудольф Глаубер обнаружил сульфат натрия (глауберову соль), сочтя его философским камнем. Джамбаттиста делла Порта (1541 - 1615) изготовил оксид олова. Блез Виженер (1523 - 1596) открыл бензойную кислоту. Эти примеры, перечень которых далеко не полон, наглядно свидетельствуют о том, что "ненаучные" исследования алхимиков пошли на пользу не только избранным адептам, но и человечеству в целом.

16.Металлургия золота в древние времена и алхимический период

Самородное золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий; об этом свидетельствуют изделия, найденные в древних захоронениях, и примитивные горные выработки, сохранившиеся до наших дней. В древности основными центрами добычи благородных металлов были Верхний Египет, Нубия, Испания, Колхида (Кавказ); имеются сведения о добыче и в Центральной, в Южной Америке, в Азии (Индия, Алтай, Казахстан, Китай). На территории России золото добывали уже во 2-3-м тысячелетии до н. э. (см. чудские работы). Из россыпей металлы извлекали промывкой песка на шкурах животных с подстриженной шерстью (для улавливания крупинок золота), а также при помощи примитивных желобов, лотков и ковшей. Из руд металлы добывали нагреванием породы до растрескивания с последующими дроблением глыб в каменных ступах, истиранием жерновами и промывкой. Разделение по крупности проводили на ситах. В Древнем Египте был известен способ разделения сплавов золота и серебра кислотами, выделение золота и серебра из свинцового сплава купелированием, извлечение золота путем амальгамирования ртутью, или сбор частиц с помощью жировой поверхности (Древняя Греция). Купелирование осуществляли в глиняных тиглях, куда добавляли свинец, поваренную соль, олово и отруби.

Согласно учению Джабира, сухие испарения, конденсируясь в недрах Земли, дают Серу, мокрые – Ртуть. Затем под действием теплоты два принципа соединяются, образуя семь известных металлов – золото, серебро, ртуть, свинец, медь, олово и железо. Золото – совершенный металл – образуется, только если вполне чистые Сера и Ртуть взяты в наиболее благоприятных соотношениях. В земле, согласно Джабиру, образование золота и других металлов происходит постепенно и медленно; "созревание" золота можно ускорить с помощью некоего "медикамента" или "эликсира" (al-iksir, от греческого ξεριον, т.е. "сухой"), который приводит к изменению соотношения Ртути и Серы в металлах и к превращению последних в золото и серебро. Поскольку плотность золота больше плотности ртути, считалось, что эликсир должен быть очень плотной субстанцией. Позднее в Европе эликсир получил название "философский камень" (Lapis Philosophorum).

Проблема трансмутации, таким образом, в рамках ртутно-серной теории сводилась к задаче выделения эликсира, обозначаемого алхимиками астрологическим символом Земли.

17.Химия 17-18 вв.

ПЕРИОД КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ЗАКОНОВ

Стехиометрия

Атомистическая теория Дальтона

ПЕРИОД СТАНОВЛЕНИЯ

Кислородная теория горения

Нефлогистонные представления о горении и дыхании зародились даже несколько ранее флогистонной теории. Жан Рей, которому наука обязана постулатом "все тела тяжелы", ещё в 1630 г. высказывал предположение, что увеличение массы металла при обжиге обусловлено присоединением воздуха. В 1665 г. Роберт Гук (1635-1703) в работе "Микрография" также предположил наличие в воздухе особого вещества, подобного веществу, содержащемуся в связанном состоянии в селитре.

ВОСЕМНАДЦАТЫЙ ВЕК
Химия как научная дисциплина. С 1670 по 1800 химия получила официальный статус в учебных планах ведущих университетов наряду с натурфилософией и медициной. В 1675 появился учебник Николя Лемери (1645-1715) Курс химии, завоевавший огромную популярность, в свет вышло 13 его французских изданий, а кроме того, он был переведен на латинский и многие другие европейские языки. В 18 в. в Европе создаются научные химические общества и большое количество научных институтов; проводимые в них исследования тесно связаны с социальными и экономическими потребностями общества. Появляются химики-практики, занимающиеся изготовлением приборов и получением веществ для промышленности.
Теория флогистона. В сочинениях химиков второй половины 17 в. большое внимание уделялось толкованиям процесса горения. По представлениям древних греков, все, что способно гореть, содержит в себе элемент огня, который высвобождается при соответствующих условиях. В 1669 немецкий химик Иоганн Иоахим Бехер (1635-1682) попытался дать рационалистическое объяснение горючести. Он предположил, что твердые вещества состоят из трех видов "земли", и один из видов, названный им "жирной землей", принял за "принцип горючести". Последователь Бехера немецкий химик и врач Георг Эрнст Шталь (1659-1734) трансформировал концепцию "жирной земли" в обобщенную доктрину флогистона - "начала горючести". СогласноШталю, флогистон - это некая субстанция, содержащаяся во всех горючих веществах и высвобождающаяся при горении. Штальутверждал, что ржавление металлов подобно горению дерева. Металлы содержат флогистон, а ржавчина (окалина) уже не содержит флогистона. Это давало приемлемое объяснение и процессу превращения руд в металлы: руда, содержание флогистона в которой незначительно, нагревается на древесном угле, богатом флогистоном, и последний переходит в руду. Уголь же превращается в золу, а руда - в металл, богатый флогистоном. К 1780 теория флогистона была принята химиками почти повсеместно, хотя и не отвечала на очень важный вопрос: почему железо при ржавлении становится тяжелее, хотя флогистон из него улетучивается? Химикам 18 в. это противоречие не казалось столь важным; главное, по их мнению, было объяснить причины изменения внешнего вида веществ. В 18 в. работало много химиков, чья научная деятельность не укладывается в обычные схемы рассмотрения этапов и направлений развития науки, и среди них особое место принадлежит русскому ученому-энциклопедисту, поэту, поборнику просвещения Михаилу Васильевичу Ломоносову (1711-1765). Своими открытиями Ломоносов обогатил почти все области знания, и многие его идеи более чем на сто лет опередили науку того времени. В 1756 Ломоносов провел знаменитые опыты по обжиганию металлов в закрытом сосуде, которые дали неоспоримое доказательство сохранения вещества при химических реакциях и роли воздуха в процессах горения: наблюдаемое увеличение веса при обжигании металлов еще до Лавуазье он объяснял соединением их с воздухом. В противоположность господствовавшим представлениям о теплороде он утверждал, что тепловые явления обусловлены механическим движением материальных частиц. Упругость газов он объяснял движением частиц. Ломоносов разграничивал понятия "корпускула" (молекула) и "элемент" (атом), что получило всеобщее признание лишь в середине 19 в. Ломоносов сформулировал принцип сохранения материи и движения, исключил флогистон из числа химических агентов, заложил основы физической химии, создал при Петербургской АН в 1748 химическую лабораторию, в которой проводились не только научные работы, но и практические занятия студентов. Обширные исследования проводил он в смежных с химией областях знания - физике, геологии и др.
Пневматическая химия. Недостатки теории флогистона наиболее ясно выявились в период развития т.н. пневматической химии. Крупнейшим представителем этого направления был Р.Бойль: он не только открыл газовый закон, носящий теперь его имя, но и сконструировал аппараты для собирания воздуха. Химики получили важнейшее средство для выделения, идентификации и изучения различных "воздухов". Важным шагом было изобретение английским химиком Стивеном Хейлзом (1677-1761) "пневматической ванны" в начале 18 в. - прибора для улавливания газов, выделяющихся при нагревании вещества, в сосуд с водой, опущенный вверх дном в ванну с водой. Позже Хейлз и Генри Кавендиш (1731-1810) установили существование неких газов ("воздухов"), отличающихся по своим свойствам от обычного воздуха. В 1766 Кавендиш систематически исследовал газ, образующийся при взаимодействии кислот с некоторыми металлами, позже названный водородом. Большой вклад в изучение газов внес шотландский химик Джозеф Блэк (1728-1799). Он занялся исследованием газов, выделяющихся при действии кислот на щелочи. Блэк установил, что минерал карбонат кальция при нагревании разлагается с выделением газа и образует известь (оксид кальция). Выделившийся газ (углекислый газ - Блэк назвал его "связанным воздухом") можно было вновь соединить с известью и получить карбонат кальция. Среди прочего, это открытие устанавливало неразрывность связей между твердыми и газообразными веществами.
Химическая революция. Больших успехов в выделении газов и изучении их свойств достиг Джозеф Пристли (1733-1804) - протестантский священник, увлеченно занимавшийся химией. Близ Лидса (Англия), где он служил, находился пивоваренный завод, откуда можно было получать в больших количествах "связанный воздух" (теперь мы знаем, что это был диоксид углерода) для проведения опытов. Пристли обнаружил, что газы могут растворяться в воде, и попытался собирать их не над водой, а над ртутью. Так он сумел собрать и изучить оксид азота, аммиак, хлороводород, диоксид серы (конечно, это их современные названия). В 1774 Пристли сделал самое важное свое открытие: он выделил газ, в котором вещества горели особенно ярко. Будучи сторонником теории флогистона, он назвал этот газ "дефлогистированным воздухом". Газ, открытый Пристли, казался антиподом "флогистированного воздуха" (азота), выделенного в 1772 английским химиком Даниэлом Резерфордом(1749-1819). В "флогистированном воздухе" мыши умирали, а в "дефлогистированном" были весьма активным. (Следует отметить, что свойства газа, выделенного Пристли, еще в 1771 описал шведский химик Карл Вильгельм Шееле (1742-1786), но его сообщение по небрежности издателя появилось в печати лишь в 1777.) Великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794) сразу же оценил значение открытия Пристли. В 1775 он подготовил статью, где утверждал, что воздух не простое вещество, а смесь двух газов, один из них - "дефлогистированный воздух" Пристли, который соединяется с горящими или ржавеющими предметами, переходит из руд в древесный уголь и является необходимым для жизни. Лавуазье назвал его oxygen, кислород, т.е. "порождающий кислоты". Второй удар по теории элементов-стихий был нанесен после того, как выяснилось, что вода - это тоже не простое вещество, а продукт соединения двух газов: кислорода и водорода. Все эти открытия и теории, покончив с таинственными "стихиями", повлекли за собой рационализацию химии. На первый план вышли только те вещества, которые можно взвесить или количество которых можно измерить каким-то иным способом. В течение 80-х годов 18 в. Лавуазье в сотрудничестве с другими французскими химиками - Антуаном Франсуа де Фуркруа (1755-1809), Гитоном де Морво (1737-1816) и Клодом Луи Бертолле (1748-1822) - разработал логическую систему химической номенклатуры; в ней было описано более 30 простых веществ с указанием их свойств. Этот труд, Метод химической номенклатуры, был опубликован в 1787. Переворот в теоретических взглядах химиков, который произошел в конце 18 в. в результате быстрого накопления экспериментального материала в условиях господства теории флогистона (хотя и независимо от нее), обычно называют "химической революцией".

18.Возрождение атомистики

В период средневековья атомистика переживала тяжелые времена. В средние века господствовали схоластика, теология и открытия в науке были спорадическими. И в те времена люди немало сделали, продвигаясь к вершинам познания, но все же такого расцвета, как в Древней Греции и Риме, в странах Западной Европы не наблюдалось.

Средневековый Восток имел более широкие, чем Западная Европа, связи со многими близкими и далекими странами, что способствовало развитию геометрии, алгебры, тригонометрии, медицины и других наук. Так, труды Аристотеля, Птолемея и других пришли в Европу в переводах с арабского. Арабы были как бы связующим звеном между античной и средневековой культурой и наукой.

В 1121 г. в Средней Азии появился курс физики Аль-Хазини, в котором были таблицы удельных весов ряда твердых и жидких тел. Много сделал хорезмский ученый Бируни (973-1048) в опытах по определению удельной массы веществ. В Бухаре жил знаменитый ученый философ Абу Али Ибн Сина (Авиценна). В своих работах он, последователь учения Аристотеля и позднее неоплатонизма, проповедовал вечность материи.

В середине XV в. в экономическом, политическом и культурном развитии Европы начинают отчетливо проступать новые, самобытные черты.

Николай Коперник (1473-1543) сломал общепризнанную до того концепцию мироздания, по которой Земля считалась неподвижной по отношению к Солнцу. Коперник отбросил геоцентрическую систему Птолемея и создал гелиоцентрическую систему мироздания. Возникнув в астрономии, она распространилась и на физику, дав новый импульс развитию атомистических идей. Атомы неощутимы, считал Коперник, несколько атомов не составляют видимого тела. И все же число этих частиц можно так умножить, что их будет достаточно для слияния в заметное тело. Коперник вплотную подошел к материалистической атомистике. В эпоху Возро