Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века - [38]

В 1955 г. Л. Полинг охарактеризовал научную методологию следующим образом: "Первый этап применения научного метода заключается в заинтересованности некоторыми фактами, установленными путем наблюдения и опытов. В нашей науке таковыми являются факты описательной химии. Следующий шаг — это систематизация и сопоставление многих фактов, выработка определенного утверждения. Такое общее утверждение называют законом, а иногда законом природы" [1]. Закон, установленный индуктивным методом, конечно, может быть изменен вследствие обнаружения противоречащих ему данных, как это произошло с законом постоянства состава после открытия изотопов кислорода [1]. Полинг упоминает также метод последовательных приближений, важный для выявления химических закономерностей: вначале обнаруживают какую-нибудь "грубую закономерность", которая затем в результате различных исследований все более уточняется и может привести к установлению закона природы [1].

Лабораторные приборы. Рисунок из 'Начального курса химии' Лавуазье (1789 г.)

Этапы развития экспериментальной химии до сих пор мало исследованы, и этой проблеме посвящено немного публикаций, хотя именно в этой области были получены данные, которые привели к формированию и критике химических теорий[119]. По истории аналитической химии впервые только в 1960 г. появилась обширная работа, написанная венгерским исследователем Ференцем Сабадвари и в 1966 г. переведенная на немецкий язык [50][120]. Автор благодарен Сабадвари за ценные советы и информацию по развитию экспериментальных методов.

В этой главе речь пойдет только о тех методах и приборах, которые были особенно важны для установления состава веществ. Будет дан обзор открытия элементов, а также рассмотрена история развития научно-исследовательских лабораторий и учебных центров.

На первых исторических этапах химики главным образом пытались обнаружить отдельные составные части веществ. Методы их обнаружения составляют область качественного анализа. В конце XVIII в. все в большем масштабе начинается, изучение количественного состава веществ и развиваются методы количественного анализа.

Качественный анализ неорганических веществ

При качественном исследовании следует искать в пробе все вещества, которые в ней можно предполагать, и одновременно следует доказать, что никакие другие вещества в ней не содержатся.

Й. Я. Берцелиус [51, с. 36].

Качественный анализ начинается с предварительных проб. Сначала проверяют свойства вещества, например, в пламени, при нагревании (в отсутствие или при доступе воздуха) или при сплавлении с восстановителями. Таким способом получают сведения о природе составных частей веществ. После этого уже можно проводить соответствующий анализ: обычно переводят исследуемое вещество в растворимое состояние, затем в соответствии с определенными правилами осаждают отдельные элементы различными реагентами в виде труднорастворимых осадков.

До конца XVIII в. искусству анализа обучались в аптеках, в лабораториях при монетных дворах, рудниках и металлургических заводах. Только в отдельных случаях анализы проводились в немногочисленных лабораториях при университетах и академиях или в частных лабораториях. В многочисленных учебниках химии объяснялся ход анализа, обстоятельно описывались вещества, приборы и методы исследования. Кроме того, публиковались труды аптекарей, химиков и естествоиспытателей, в которых сообщалось об исследованиях и о новых созданных авторами приборах, установках, а также разработанных методах исследования.

К числу самых распространенных учебников относятся "Полное изложение химии" Иоганна Юнкера (в трех томах, 1749-1753 гг.) и "Общие основы теоретико-практической химии" Иоганна X. Циммермана (в двух томах, 1755-1756 гг.). Следует упомянуть труды Иоганна X. Г. Юстиса и Андреаса С. Маргграфа, "Введение в общую химию"[121] Христиана Э. Вайгеля (1788 г.), "Руководство по общей химии" Иоганна X. Виглеба (1781 г.) и "Систематическое руководство по общей химии" Фридриха А. К. Грена (1787 и 1794 гг.).

К наиболее интересным публикациям относятся сообщения А. Маргграфа, Иоганна Потта, К. В. Шееле, Г. Кавендиша, Дж. Пристли. Эти авторы описывали свои непосредственные наблюдения и подробно сообщали о ходе исследований, обращая внимание для наглядности и на проведенные ими неудачные опыты. Среди таких работ следует назвать "Опыты над воздухом" Г. Кавендиша (1784 г.), "Эксперименты и наблюдения над различными видами воздуха" Дж. Пристли (Лондон, 1772 г.), "Полное собрание сочинений по физике и химии" К. В. Шееле (Берлин, 1793 г.).

Для развития качественного анализа особенно важными оказались работы Андреаса Маргграфа и Фридриха Гофмана. Маргграф развил представления о реагентах (например, для определения железа он употреблял раствор "красной кровяной соли"), использовал микроскоп для выявления формы кристаллов и установил идентичность сахара, полученного из тростника и из свеклы. Так же как и Шееле, по окраске пламени Маргграф определял некоторые элементы.

Ф. Гофман изучил состав вод многих минеральных источников и показал, как можно установить наличие в этих водах углекислоты, железа, поваренной соли, солей магния, кальция и т.д.