Формирование научных методов в химии

В значительной мере свободным от алхимических идей был Иоганн Рудольф Глаубер (1604—1670), выдающийся химик-практик, известный своим искусством экспериментатора. Среди многого другого он открыл реакцию между хлоридом натрия (поваренной солью) и серной кислотой, в результате которой образуются соляная кислота и сульфат натрия (глауберова соль).

Роберт Бойль (1627—1691) впервые сознательно применил научный метод в химии. Плодотворность его идей, опередивших уровень знаний того вре­мени, была доказана лишь спустя много лет. В своей книге «The sceptical Che­mist», появившейся в Оксфорде в 1661 г., Бойль без всякого предвзятого мне­ния подвергает критическому анализу концепцию о четырех классических элементах и трех алхимических принципах (ртуть, сера, соль). Он приходит к понятию об элементе, правильному даже и в настоящее время: «Понимаю под элементами определенные первичные тела (сегодня мы сказали бы «вещест­ва»), простые и не смешанные (читайте: не соединенные). Поскольку элементы не сделаны один из другого или даже из других тел, они являются составными частями всех тел, которые называются смешанными (читайте: соединенными) и на которые они могут разлагаться». Впервые химики заговорили на ясном языке, понятном для каждого. В том же произведении Бойля имеются харак­терные для его передовых идей слова: «До сих пор химики руководствовались ограниченными, лишенными высоких целей воззрениями. Они видели свое призвание в приготовлении лекарств, а также в получении и превращении металлов. Я пытался трактовать химию с совершенно другой точки зрения — не как врач или алхимик, а как философ. Здесь я начертал план химической философии, который надеюсь дополнить опытами и наблюдениями. Если бы люди заботились, в основном, о процветании истинной науки, а не о своих собственных интересах, то они легко убедились бы в том, что осуществление экспериментов и новые наблюдения приносят человечеству больше пользы, чем теории, создаваемые без цели доказать соответствующие явления».

Бойль наблюдал, что горение не может происходить в вакууме и что металлы становятся тяжелее, когда они превращаются в «изве­сти» (окиси) при прокаливании на воздухе (окислении). Спустя примерно 100 лет ана-логичные наблюдения привели Лавуазье к современной теории окисления и к реформе в химии и опровержению теории флогистона, выдвинутой в 1700 г. Шталем (1660—1734).

Согласно теории Шталя все горючие вещества содержат элементы, называемые флогистоном,который выделяется при горении вещества. Дыхание живого организма представляет собой процесс очищения, в котором происходит удаление флогистона.

Древневнегреческие философы и средневековые европейские алхимики, ятрохимики не придавали никакого значения точным измерениям массы в химических реакциях. Первым, кто осознал, что масса является фундаментальным свойством, сохраняющимся в процессе химических реакций, был Антуан Лавуазье (1743-1794). Суммарная масса всех продуктов реакции должна точно совпадать с суммарной массой исходных веществ. Закон сохранения массы является краеугольным камнем всей химии. Но в хи-мических реакциях сохраняется не только масса, но и количество атомов каждого элемента независимо от сложности их превращений:

2 Na + H₂SO₄ --à Na₂SO₄ + H₂

(В химических реакциях должна также сохраняться и энергия. Этот закон, как и закон сохранения массы, независимо от Лавуазье вывел М.В.Ломо-носов).

Поставил точку в развитии атомистической теории Джон Дальтон (школьный преподаватель натуральной философии в Манчестере) в 1802 году. Суть его теории была в следующем:

- Все вещества состоят из атомов, мельчайших, неразрушимых и неделимых.

- Все атомы данного элемента идентичны как по весу, так и по химическим свойствам.

- Атомы различных элементов имеют различный вес и различные свойства.

- Атомы различных элементов могут соединяться в простых целочис-ленных отношениях, образуя соединения . (Закон кратных отно-шений).

Этот период после Лавуазье (1 половина XIX века) можно назвать периодом количественных законов, характеризующимся, кроме развития теории Дальтона, и открытием закона Авогадро, созданием методов определения атомных и молекулярных масс, появлением точных определений понятий: атом, молекула, эквивалент.

Рассмотренные выше открытия в области химии в некоторой степени легли в основу научных революций 16-17 веков и 20-го века.