Пути развития химии. Том 1. От первобытных времен до промышленной революции

Как в античные времена, так и в начале новой эры с развитием химических ремесел было тесно связано пробирное искусство. Немало ученых было очень заинтересовано в развитии экспериментального направления; в повседневной практической деятельности они изучали природные явления и превращения веществ. Первыми химиками-экспериментаторами, как правило, были врачи. В поисках новых лечебных средств среди веществ "животного, растительного или минерального царств" они проверяли правильность своих теорий или действие лекарств на своих пациентах. Это стимулировало совершенствование экспериментального направления в фармации и химии. Но в то же время именно потому, что объектом изучения были люди, медики старались использовать только проверенные, "устоявшиеся" знания, и поиски нового отошли впоследствии на второй план.

Тем не менее в первом тысячелетии нашей эры наблюдалось значительное развитие медицины. В первую очередь это было связано с результатами научной и практической деятельности замечательных арабских врачей Ар-Рази (Разеса, ок. 900) и Ибн Сины (Авиценны, 980-1037).

Цели и задачи

Наряду с "пробирным искусством" с начала новой эры совершенствовалось и "искусство эксперимента". Пробирное искусство в дальнейшем развивалось в тесной связи с медициной и ремеслами, а экспериментирование стало самостоятельным направлением развития химических знаний.

Потребовалось много времени, прежде чем экспериментальное направление в химии нашло настоящую общественную поддержку и признание. Лишь в эпоху Возрождения, когда наука стала ближе к производству, а буржуазия укрепила свои экономические, духовные и политические позиции, "экспериментальное искусство" стало развиваться как (самостоятельная область, тесно связанная с химическими ремеслами и с теоретическими представлениями. В свою очередь эта область химических знаний со временем стала оказывать все большее влияние на развитие химических теорий и совершенствование химических ремесел. Высокое развитие ремесел с XII-XIII вв., растущее влияние цеховых гильдий в жизни городов и целых государств — все это повышало и общественное значение связанных с химическим производством исследований. Однако искусство эксперимента в его классической форме как средство познания законов природы получило свое подлинное развитие лишь в XVII-XVIII вв. Сначала экспериментальные исследования проводились преимущественно отдельными лицами в лабораториях, связанных с академиями или государственными учреждениями. Количество таких исследований было очень невелико. На основе этих лабораторий в XIX в. возникали все большие научные объединения, приобретавшие черты современных научно-исследовательских институтов. В них большое значение в системе разделения труда ученых приобретала деятельность химиков-экспериментаторов.

Экспериментальное и пробирное искусства различались не только характером работы исследователей. Труд химиков-экспериментаторов отличался новым содержанием: они руководствовались в работе научным "духом" и научными методами; они обращались к природе с вопросами, на которые давали ответы их эксперименты; из экспериментов они черпали наблюдения, модели, теории способов превращений веществ, важных для производства. Зачастую химики-экспериментаторы в отличие от представителей пробирного искусства и ремесленной химии объявляли своей целью получение "чистых" химических знаний о процессах, лежащих в основе наблюдаемых на практике превращений веществ. Однако так называемое чистое стремление к накоплению знаний, как было установлено, своим зарождением обязано развитию алхимии. На развитие пробирного искусства большое влияние оказали представления о возможности получения благородных металлов из обычных, а также универсального лекарства. Существование пробирного искусства в рамках алхимии длилось около 1000 лет (с 400 по 1400 г.). Лишь затем от пробирного искусства, поставленного на службу алхимии, стало "отпочковываться" экспериментальное направление развития химических знаний. Важнейшие предпосылки для этого создало использование химических знаний при совершенствовании ремесел, в частности при определении свойств веществ и качества товаров (так как от этого зависела стоимость продуктов производства). Из Лейденского и Стокгольмского папирусов видно, что еще в древности ремесленники придавали большое значение качеству производимых ими товаров. Они пытались даже разработать определенные критерии оценки качества.

Весы для пробирного анализа (по Л. Эркеру, 1574 г.)

Изучение свойств веществ с древности было одной из основных задач ремесленной химии и пробирного искусства. Для экспериментального искусства точное определение свойств соединений и классификация на их основе были лишь частной проблемой. Основной же целью экспериментальных исследований являлось, как мы уже говорили, получение новых знаний о веществах и особенностях их превращений.

С помощью экспериментального искусства люди стремились расширить свои знания о природе. Их привлекали чрезвычайно интересный процесс анализа, изучения фактов, с одной стороны, и проверка, углубление и разработка новых теорий — с другой. При этом происходила сложная духовная работа, благодаря которой экспериментальное искусство смогло стать достаточно независимым от химических ремесел. Однако еще долгое время экспериментальное искусство, даже став относительно самостоятельной областью знания, оставалось более или менее тесно связанным с ремесленной практикой.

По мере развития капиталистических отношений самостоятельность экспериментального искусства химии увеличивалась. На это до сих пор обращали внимание лишь некоторые ученые. В то же время многие историки химии отмечали немало противоречий в развитии химических знаний от эпохи Возрождения до конца XVIII в. Вызывает интерес существование в эту эпоху "всемирной лаборатории алхимии" — первой громадной системы лабораторий, финансируемых королями и князьями, светскими и духовными властителями.

Химические приспособления (из книги А. Либавия 'Алхимия'). 1 — зольный тигель; ... 6 — тигельный пресс; ... 10 — шаровые щипцы; 11 — крюк для перемешивания; ... 13, 14 — треножники...

Работавшие в этих лабораториях пытались получить из неблагородных металлов золото. Но в этих же лабораториях было получено множество других веществ: яды, косметические средства, лекарства, "эликсиры жизни", красители и т. д. Кроме того, в рассматриваемый исторический период были созданы такие необходимые для различных областей деятельности человека продукты ремесленной химии, как порох и сплавы для изготовления ружей, пушек и колоколов. В то же время химики-практики предпринимали попытки получить из местного сырья дешевые заменители дорогих "заморских" товаров, таких, как, например, фарфор, кофе, сахар. Из ремесленных лабораторий эпохи Возрождения вышли замечательные аптекари, горные мастера и металлурги. Но наибольшее влияние на развитие химических знаний в это время оказали исследователи, которые глубоко осознали необходимость систематического изучения фундаментальных проблем естественных наук. Для обмена мнений и обсуждения результатов исследований они организовали научные общества, такие, как Академия "рысьеглазых" (дей Линчей) и Академия эксперимента (дель Чименто) в Италии, Королевское общество в Англии, Парижская академия наук, Германская академия естествоиспытателей "Леопольдина" и Общество науки в Германии. Членами этих обществ, изучавшими явления природы с помощью экспериментов, были такие замечательные естествоиспытатели, как Галилей, Бауш, Вивиани, Торричелли, Бойль, Гук, Гюйгенс, Мариотт, Штурм, Шталь и Лейбниц [88]. Благодаря деятельности этих ученых в долгой и трудной борьбе с влиянием феодальных традиций и идеологии начали создаваться физические и биологические лаборатории. Этому способствовало развитие специфических экспериментальных методов естественных наук [89, с. 464].

Результаты, полученные в лабораториях того времени, были полезны для развития химических ремесел, хотя многие экспериментаторы искренне считали, что только занятия "чистой" наукой помогают совершенствовать знания. Таким образом они отдавали дань схоластическим, умозрительным научным традициям средневековья. В частности, в Германии так обстояло дело до конца XIX в. [90, с. 65 и сл.]. Положение резко изменилось, когда экспериментальное искусство в соответствии с законами разделения труда стало самостоятельной областью знания и нашло признание общества. Химики-экспериментаторы начали решать проблемы, которые не могли решить химики-практики, но которые были очень важны для совершенствования химических ремесел.

При этом возникали и новые сложности, связанные с нарастанием противоречий между развитием двух самостоятельных областей химических знаний. Интересы "чистых" исследователей ("экспериментирующих философов") и химиков-практиков расходились все сильнее. Последние были очень озабочены безразличием большинства экспериментаторов к изучению процессов, важных для развития химических ремесел. Химики-практики не могли понять, почему представители "чистой" науки не интересовались ничем кроме выяснения вопросов: является ли вода соединением или простым веществом (первоэлементом) и отличается ли воздух по своему составу в долинах и на больших высотах? С другой стороны, химикам-практикам часто не хватало обобщающих представлений, которые они отвергали, считая их пустыми и бесплодными умозаключениями.

Однако среди практиков были и такие, которые уделяли внимание "экспериментальной философии". С другой стороны, некоторые "чистые" исследователи по заказам владельцев фабрик старались раскрыть хорошо охраняемые секреты производства важных для практики продуктов. Опираясь на эксперименты и теоретические представления, основанные на полученных результатах, такие ученые вносили весомый вклад в развитие научного метода исследования. Такими учеными были Глаубер, Кункель, Бойль, Ломоносов, Лавуазье и другие.

Разделение труда в химических ремеслах и лабораториях привело и к созданию специальных "средств труда" в этих новых областях химических знаний в соответствии с их специфическими задачами. Эти особенности развития химии до настоящего времени еще мало проанализированы в историко-химической литературе, хотя они имели первостепенное значение для развития химии и химической промышленности. Важнейшей задачей "экспериментального искусства" было получение общих знаний о процессах превращений веществ, стимулировавших создание специальных "средств труда" [91]. Эти знания добывались в результате экспериментальных исследований. Многочисленные публикации "экспериментальных философов" XVII-XVIII вв. отражали особенности развития химических знаний как в ту эпоху, так и до XVII в. Они были рассчитаны на широкую аудиторию читателей, которые еще не полностью освободились от схоластических учений и средневековой религиозной идеологии. Однако с возрастанием социальной роли буржуазии число читателей таких работ постоянно увеличивалось. Этому способствовало то, что в XVII-XVIII вв. все больше книг стало издаваться не на латыни, а на языках европейских стран (в том числе труды по "экспериментальной философии" и переводы сочинений многих античных авторов) [25]. С другой стороны, и сами эти публикации отражали активность растущей буржуазии, стремление лучших ее представителей оживить духовную жизнь общества. Большинство авторов научных публикаций очень хорошо понимали, что им скорее удастся заинтересовать буржуазию, если в научных трудах будут приведены сведения, ценные для практической деятельности. Отсюда становится понятным, почему в части научных работ того времени анализ новых факторов был лишь промежуточным звеном исследования. Его основой должно было стать применение этих данных в практической деятельности. Владельцы фабрик и ремесленники могли на практике проверять правильность знаний, опубликованных в книге на их родном языке. Это способствовало совершенствованию ремесленной химии и содействовало распространению научных знаний в широких слоях общества.

Научные сообщения публиковались тысячами в монографиях, учебниках, научных журналах, сборниках, выходивших в XVII в. Благодаря им в химическом производстве были проведены сотни и тысячи разнообразных улучшений и усовершенствований процессов. Многие из них остались без внимания и отошли в прошлое вместе с многочисленными опубликованными научными трактатами того времени. Вероятно, что в наши дни эти "потерянные сокровища" будут обнаружены в библиотеках историками химии с помощью ЭВМ.

Научные факты, установленные с помощью экспериментального искусства, служили фундаментом для построения новых теорий. Отдельные знания обобщались в более широкие теории, которые позволяли не только объяснить отдельные факты, но и в значительной мере способствовать созданию правильных представлений о мире. Так (особенно в XVIII в.) в многочисленных публикациях стала отчетливо проявляться двойная функция теории: как философии и как теоретической основы химического производства.

От наблюдения за внешними признаками веществ, доступными органам чувств, ученые переходили с помощью специальных средств труда (приборов) к познанию "глубинных" свойств соединений. Сами химические вещества также становились средствами труда. Особенности взаимодействия веществ друг с другом, а также возможности их взаимовлияния указывали исследователям на особенности их природы. Только тщательный анализ действия веществ друг на друга позволял сделать разносторонние и глубокие выводы о свойствах и структуре соединений. Для дальнейшего развития этих представлений необходимы точные знания о природе какого-либо вещества, его реакциях с другими веществами, а также характерных чертах протекания этих реакций в производственных условиях (т. е. о специальных способах проведения отдельных операций, об используемом при этом оборудовании).

Химические приспособления (из книги А. Либавия 'Алхимия'). А — чаша; ... D — стеклянная воронка; Е, F — разделительный кубок; К — штатив для колб; ... S — металлические ножницы

Высокотемпературные способы производства

Вплоть до XIII в. важнейшим "химическим агентом" был огонь. Поэтому во всех сочинениях по химии в то время особое место занимали описания конструкций различных печей. В XIII в. различались печи для кальцинирования, перегонки, плавления. Значительным достижением в то время считалось создание специальной печи ("атанор"), где процессы горения могли осуществляться длительное время, поскольку топливо по мере сгорания само по себе проваливалось в печь.

В XV в. Томас Нортон сконструировал, вероятно, первую многорядную муфельную печь, в которой "при одном процессе нагрева можно было осуществлять сразу 60 операций" [11, т. II, с. 12].

Дальнейшие изменения конструкции печей, описанные Агриколой, Глаубером, Глазером, Кункелем и Бехером, касались главным образом улучшения качества небольших (лабораторных) печей. В книге "Переносная лаборатория" Бехер описал конструкцию такой печи, пригодной для проведения многих разнообразных химических процессов при разных температурах. В XVIII в. берлинский ученый Потт и шведский исследователь Энгештрём сконструировали печи, в которых достигались и поддерживались довольно высокие температуры.

Но не только конструкция печей, а и качество горючих материалов имело большое значение для осуществления различных химических процессов. С древних времен как горючие материалы использовались дерево, торф, навоз, древесный уголь. Применяя в качестве топлива древесину разных пород, люди хорошо различали специфику их влияния на протекание превращений веществ. Например, еще Гебер писал, что для создания высоких температур следует использовать дерево твердых пород, а для получения умеренных температур — мягкую древесину. При перегонке жидкостей следовало, как считал Роберт Бойль, сжигать торф, из-за равномерного выделения тепла при его горении.

Непросто было освоить искусство управления огнем. В XVII — XVIII вв. для поддержания особенно высокой температуры использовали печи из огнеупорного кирпича, в которых в центре свода достигалась температура до 1500 °С. Эти печи многократно применяли Парацельс, Бойль, Чирнгауз, Бёттгер, Гомберг (1702 г.) и Жоффруа (1709 г.). Некоторые из этих изящно оформленных аппаратов находятся в Дрездене, в коллекции физико-математического отдела в музее Цвингер.

Химическая аппаратура (из книги И. Р. Глаубера, 1661 г.). Слева направо — перегонка квасцов для получения серной кислоты; установка для перегонки; аппарат для сублимации

Для проведения особенно важных экспериментов использовали "зажигательные стекла". С их помощью, например, в стеклянных колбах плавили и прокаливали свинец и другие металлы. Такие экспериментаторы, как Дж. Мэйоу и М. В. Ломоносов, отмечали, что после проведения этих операций образуется "известь", более тяжелая, чем исходный металл. Причиной этого Бойль считал "огненные частицы", проникающие через стекло. Однако это объяснение было позже опровергнуто в результате проведения экспериментов.

Непросто было также долго поддерживать и относительно невысокие температуры. Уже Марии-Еврейке[58] приписывали изобретение водяной бани ("бани Марии"). Гебер (псевдо-Джабир — Перев.) предпочитал зольную баню, иные алхимики — песчаную, Парацельс — баню из железных опилок, нагреваемых паром. Итальянец И. Коста широко использовал метод нагревания паром "ароматической воды". Более низкие температуры Гебер и Луллий получали, применяя смеси органических удобрений. Брожение виноградных выжимок или дубильного корья также применялось для поддержания невысоких температур, необходимых для проведения некоторых химических процессов.

Нагревание колб с помощью зажигательных стекол (XVI в.)

Экспериментаторы использовали для нагрева свечи, масляные лампы и начиная с XVI в. спиртовые горелки. В 1773 г.Бауме и в 1794 г. Гёттлинг описали конструкции специальных "ламповых печей". Гитон де Морво в 1798 г. применял для изучения химических процессов спиртовые лампы улучшенной конструкции. По словам Германа Коппа, эти лампы имели в XVIII в. то же значение, что и в первой половине XIX в. спиртовые лампы (которые рекомендовал применять Берцелиус) [11, т. 11, с. 23].

Печи и аппараты для перегонки (из книги И. Шредера 'Фармакопея', 1700 г.). Справа — ручная мельница

После открытия кислорода в конце XVIII в. его стали использовать для создания еще более высоких температур, чем те, которые до этого достигались лишь с помощью "зажигательных стекол". Пристли, а позднее и Лавуазье направляли поток газообразного кислорода на горящий уголь. Таким образом они расплавляли помещенные на поверхности угля вещества, которые ранее никому не удавалось превратить в жидкость. Марсе в 1813 г. показал, что можно получить высокие температуры при вдувании кислорода в пламя спиртовой горелки.

Андреас Либавий (1540-1616).[59]

В XIII-XVIII вв. существовали довольно грубые оценки нагрева веществ. Так, Гебер различал три "степени тепла", Либавий — четыре "градуса тепла". Тела, нагретые до первого "градуса тепла", можно было держать рукой не испытывая неприятных ощущений. Тела, нагретые до второго "градуса тепла", причиняли раздражение, но не вызывали ожогов кожи. Третий "градус тепла" соответствовал температуре раскаленного железа, четвертый — еще более высокой. Лишь с изобретением термометра химиками были отвергнуты эти расплывчатые характеристики степени нагрева. Г. Бургаве одним из первых подчеркнул необходимость использования термометра при изучении химических процессов. После работ Бургаве стала ощущаться все большая необходимость точного определения температуры. В 1714 г. Фаренгейт использовал ртуть для заполнения термометров; он выделял шесть "степеней тепла", в соответствии с которыми построил многоградусную шкалу измерения температуры. Таким образом, несмотря на изобретение термометра, еще применялись различные условные характеристики химических процессов, хотя разработанные Фаренгейтом характеристики были более совершенными по сравнению с использовавшимися ранее Бургаве. На основе своей шкалы Фаренгейт определял точные температуры плавления и замерзания веществ.

Медная многоцелевая нагревательная печь с пятью разделительными насадками (пентатлум)

Плавление, кальцинирование, кристаллизация, возгонка, фильтрация и другие процессы, с давних пор применявшиеся в химических ремеслах, начали вовлекаться в орбиту экспериментов и сами становились предметом экспериментального исследования. Особенно это касается экспериментирования с малыми, а затем и мельчайшими количествами вещества.

'Звездная печь' для последовательной ступенчатой перегонки (ок. 1650 г.)

Перегонка — процесс, очень важный для развития химических ремесел и "пробирного искусства",- долгое время оставалась единственным и незаменимым методом исследования. Процессы перегонки применялись еще в древнейшие времена. Уже Аристотель как о хорошо известном факте сообщал о том, что морскую воду можно сделать пригодной для питья после ее испарения и конденсации. Аристотелю было известно, что "субстанции", состоящие из твердых и жидких частиц, можно разделить нагреванием, а затем образовавшийся пар сконденсировать.

С появлением огнестойких сосудов их стали использовать для выпаривания различных веществ; при этом наблюдали появление на крышках капель сконденсированного пара. В пробирном искусстве для перегонки применялись колбы и насадки — "шлемы" ("алембик"). Уже до начала нашей эры перегонные аппараты служили для многих целей (например, в них нагревали киноварь с железом и получали ртуть). Некоторые способы применения перегонки, в частности для получения терпентинового и розового масел, были известны задолго до XVIII-XIX вв.

Аппарат для перегонки, используемый при получении соляной кислоты из поваренной соли и серной кислоты (из работы И. Р. Глаубера, 1648 г.)

По свидетельству Синезия и Зосимы, в IV в. н. э. перегонные аппараты состояли из двух сосудов — "пузыря", т.е. основной колбы, и "шлема", от которого отходили одна или несколько труб к сосудам, принимающим отогнанную жидкость. Позже химики стали применять для перегонки реторту.

Несмотря на то что еще в глубокой древности пытались регулировать температуру химических процессов, аппараты для охлаждения были разработаны лишь через несколько веков после начала нашей эры, т. е. значительно позже, чем появились нагревательные устройства. Процессам искусственного охлаждения продуктов реакции стали уделять особое внимание лишь после того, как начали перегонять летучие жидкости. Первоначально Р. Луллий для охлаждения пара при перегонке ставил приемник в сосуд с холодной водой. Василий Валентин использовал бочонок, в который вливалась холодная вода, а нагревшаяся — вытекала наружу. Однако система противоточного охлаждения была изобретена И. Хр. Вайгелем лишь в конце XVIII в.

Оборудование для высокотемпературных процессов

Для осуществления разнообразных химических процессов важными средствами труда, помимо огня, служили различные сосуды. Аппараты для перегонки выполнялись из фаянса; позже стали применять стеклянные сосуды, которые ценились очень дорого. С XIII в. стеклянные сосуды начали применяться повсеместно. Сосуды из глины в отличие от стеклянных были пористыми и пропускали жидкости. Применялись также металлические сосуды, но значительно реже глиняных или стеклянных: во-первых, ремесленники опасались, что металлы могут загрязнять вещества, реагирующие или просто хранящиеся в сосудах; во-вторых, они испытывали страх перед отравлениями некоторыми металлами, в частности медью или свинцом. Поэтому металлические сосуды в общем ценились довольно невысоко.

В разное время использовались и деревянные емкости, внутренняя поверхность которых предварительно обжигалась. Иоганн Кункель, как и за три столетия до него Гебер, был сторонником применения стеклянных сосудов, которые считал важнейшим оборудованием химических лабораторий.

В XVIII в. продолжались попытки создать наиболее удобные сосуды для проведения химических операций. В качестве сырья использовали различные сорта глины, стекло, медь, олово, железо, серебро.

Открытие платины стало важным событием для развития химии. В начале XIX в. невозможно было представить себе химическую лабораторию, где бы не было плавильного тигля из платины. Юстус Либих писал: "Без платины было бы невозможным проведение анализа минералов. Минерал должен быть растворен, а перед этим его надо подготовить к растворению. Стекло, фарфор и все другие виды неметаллических плавильных тиглей часто разрушаются вследствие растворения находящихся в них минералов. Тигли из золота и серебра плавились бы при высоких температурах. Платина же более доступна и дешевле ценится, чем золото, более твердая и долговечная, чем серебро; не плавится при температурах, обычно применяемых в наших печах, не повреждается кислотами и углекислыми щелочами, объединяя в себе, таким образом, свойства золота и огнестойкого фарфора. Без платины мы, вероятно, и до настоящего времени не знали бы химических свойств большинства минералов" [1, с. 85 и сл.].

Так как химики чаще всего имели дело не с отдельными сосудами, а с их системами, материал и размеры каждого сосуда и способ соединения оказывали большое влияние на проведение химических экспериментов. Многие века сосуды соединялись с помощью пропитанного разными составами сукна. Пропитками служили различные смеси из клея, извести, глины, белка, соли, навоза, мочи, муки, волос, рубленой смеси сена и соломы. Пробка и каучук стали применяться в европейских лабораториях лишь в XVIII-XIX вв. По словам Либиха, "не имея пробки и каучука, мы не смогли бы привлечь к нашей работе механиков. Без использования каучука наши аппараты стоили бы гораздо дороже и были бы более хрупкими. Но главное достижение — это экономия нашего бесценного времени" [1, с. 86].

Использование огня как "химического анализатора" в "экспериментальном искусстве" было усовершенствовано в XVIПв. с помощью паяльной трубки, которую еще за сто лет до этого применяли ювелиры при работе с золотом и серебром. С применением паяльной трубки удалось установить состав большинства минералов. При этом огонь вновь проявил себя как важный "инструмент" в разнообразных способах анализа. Только использование огня позволило химикам открыть многочисленные новые факты, обобщение которых привело к разработке основополагающих теорий.

Пробирная аппаратура шведского химика Торберна Бергмана для анализа с паяльной трубкой

Первое сообщение о применении паяльной трубки появилось в трудах Академии эксперимента (дель Чименто) во Флоренции в 1660 г. Сообщалось, что с помощью трубки, помещенной в расплавленное стекло, а затем в пламя свечи, стеклодувы могут изготовлять изящные изделия из стекла — Иоганн Кункель в своем трактате "Искусство получения стекла", опубликованном в 1679 г., рекомендовал широко использовать паяльную трубку для анализа минералов: "Выдалбливают отверстие в куске угля, затем кладут внутрь металлическую известь[60] и из паяльной трубки на нее выдувают тонкую "ниточку" пламени. Температура пламени так высока, что металл буквально на глазах начинает выплавляться. Для всех тонких работ, где требуются высокие температуры, паяльная трубка была бы незаменимым инструментом" [73, с. 43]. Георг Эрнст Шталь, Иоганн Андреас Крамер (1710-1777), Карл Фридрих Циммерман, Свен Ринман, Антон ван Сваб, Александр Фридрих Кронштедт (1722-1765), Ю. Г. Валлериус, Густав Энгештрём, Торберн Бергман, Юхан Готтлиб Ган, Орас Бенедикт де Соссюр (1740-1799), Андреас Сигизмунд Маргграф, Иоганн Фридрих Хаусман, Уильям Уолластон и, наконец, Йене Якоб Берцелиус успешно использовали паяльную трубку в своей работе. Во второй половине XIX в. паяльная трубка уже широко использовалась для анализа различных соединений, в частности при анализе "мокрым путем" и спектральном анализе. В 1844 г. Герман Копп писал: "В XVIII в. для проведения анализа "сухим путем" в аналитической химии был предложен метод, который и до сих пор является одним из самых распространенных и плодотворных" [11, т. II, с. 35].

Пробирная аппаратура шведского менеролога Г. Энгештрёма для анализов с паяльной трубкой (XVIII в.)

Изображение 'переносной лаборатории' И. И. Бехера. 1 — муфель; 2-7 — различные сосуды для нагревания и плавления; 8 — тигель для литья; 9-11 — литейные формы; 13-17 — крючья и щипцы; ... 28 — заячья лапа для перемешивания и смешивания порошков...

Георг Эрнст Шталь продемонстрировал с помощью паяльной трубки особенности проведения процессов окисления и восстановления и использовал полученные сведения для подтверждения созданной им флогистонной теории [92, 93]. И. А. Крамер применял паяльную трубку для анализа небольших кусков металла на угле при добавлении буры. Он считал, что паяльная трубка должна быть изготовлена из меди и иметь недалеко от конца шарообразное расширение, где осаждаются пары воздуха, подаваемого для проведения процесса. Другие ученые, как, например, Циммерман, предлагали использовать кузнечные мехи для выдувания воздуха из паяльной трубки. В Швеции, где в XVIII в. большое внимание уделялось развитию металлургии и горного дела, многие химики применяли паяльную трубку для анализа минералов и широко пропагандировали этот метод. Среди них были Кронштедт, Валлериус и Густав Энгештрём, который выпустил первое руководство по применению паяльных трубок [11, т. 11, с. 46]. Торберна Бергмана и Юхана Готтлиба Гана (1745-1818), друга и учителя И. Берцелиуса, считали замечательными мастерами использования паяльных трубок для анализа. Этих ученых превзошел только сам Берцелиус. С помощью паяльной трубки он определил состав многих минералов и с большой точностью описал их в своей книге "Об употреблении паяльной трубки при химических и минералогических исследованиях", опубликованной на шведском языке в 1821 г.[61] В этой работе были описаны все усовершенствования и способы использования паяльных трубок, а также обнаруженное Бергманом в 1779 г. различие внутренней и внешней зон пламени и его указания о различных реагентах: соде, буре, фосфорных солях. Кроме того, там были описаны предложенные Ганом способы применения платиновой проволоки для проб с паяльной трубкой и солей кобальта в качестве реактивов для анализа с паяльной трубкой.

Так называемая универсальная разборная печь И. И. Бехера для прокаливания, перегонки или возгонки веществ

Пневматическая ванна и газовый анализ

Анализ с помощью паяльной трубки сыграл важную роль в накоплении химических знаний в конце XVIII в.- в фазе, которая привела к формированию "классической химии". Однако значение газового анализа для развития химии было несравнимо больше. При работе с газами ученые испытывали значительные трудности: газы были осязаемы, но неуловимы. Некоторое время их пытались изучать с помощью сосудов для перегонки и сублимации, где вещества небольшое время находились в газообразном состоянии, прежде чем перейти в жидкое. Но лишь в XVIII в., когда была открыта пневматическая ванна, началось систематическое исследование газообразных веществ. На основе этих экспериментов Лавуазье получил много новых данных о протекании окислительных превращений, переосмыслил уже известные факты и пришел к созданию кислородной теории горения.

Некоторые историки считают, что приверженностью химиков XVII-XVIII в. учению о четырех первичных элементах Аристотеля можно объяснить, почему исследователи практически не занимались установлением природы и выяснением свойств газов. Ведь воздух считался одним из первичных, неделимых элементов. Это рассуждение можно отнести также и к "воде", и к "земле". Вода была изучена, пожалуй, раньше всех других веществ, но различные свойства железистых, сернистых или кальциевых минеральных вод отнюдь не мешали химикам вплоть до середины XVIII в. рассматривать воду как самостоятельный "элемент".

Нельзя забывать, что понятие "элемент" в те времена было совсем иным, чем сейчас, и уже в античности элемент характеризовался определенной совокупностью качеств (горючий, воздухоподобный, твердый, жидкий). Поэтому широкая трактовка понятия "элемент" едва ли была препятствием для изучения газообразных веществ. Так, античные натурфилософы, называя воздухом газообразные вещества, тем не менее различали по свойствам разнообразные виды воздуха. В то время ремесленники хорошо знали свойства таких газообразных веществ, как сернистый газ, углекислый газ, образующийся при брожении продуктов или при горении извести, а также при смешивании уксуса и мела. Было известно, что при вдыхании угарного газа наступает удушье, нередко приводящее к смерти. Каждому виноделу в древности было известно, что в подвалах, где хранят вино, гаснут свечи, а кошки не могут ловить мышей. Еще Плиний различал два вида воздуха в зависимости от свойств, проявляемых по отношению к огню: один из видов воздуха усиливал горение, другой гасил огонь.

С тех пор как в лабораториях начали применять неорганические кислоты, были открыты новые свойства газов. Например, еще Парацельс заметил, что, если добавить концентрированную серную кислоту к железу, появляются пузырьки "воздуха", как при кипении. Парацельс, для которого воздух был символом хаотического состояния материи, назвал его "хаос". Поэтому иатрохимик Ван Гельмонт, который много занимался исследованиями газообразных веществ, предложил для их общего наименования термин "газ". Ван Гельмонт (1577-1644) отмечал трудности, с которыми столкнулся при изучении газообразных веществ: газы легко улетучивались и испарялись. Поэтому Ван Гельмонт исследовал лишь углекислый газ и описал появление этого вещества при горении, а также брожении. Это же вещество, по мнению Ван Гельмонта, выделяется из минеральных вод и из организма человека.

Задолго до начала систематического исследования газов в XVIII в. свойства газов стали широко известны в результате опытов над атмосферным воздухом, проведенных Эванджелиста Торричелли (1608-1647), Отто Герике (1602-1686), Робертом Бойлем (1627-1691) и Эдмом Мариоттом (1620-1684). В 1643 г. Торричелли доказал, что воздух производит давление, и измерил величину этого давления. В 1641 г. Герике изобрел воздушный насос, а в 1654 г. он продемонстрировал перед городским советом Регенсбурга свой знаменитый опыт с "магдебургскими полушариями", доказав громадную силу воздушного давления. В 1662 г. Бойль обнаружил существование зависимости между объемом воздуха и изменением его давления. В 1679 г. Мариотт выразил эту зависимость формулой pv = const. Так появился известный закон Бойля — Мариотта.

Однако опыты, выполненные Бойлем, не привели его к мысли, что воздух и газы могут участвовать в химических процессах. Наблюдаемое Бойлем увеличение веса [массы] металлов при прокаливании (окислении) навело его на мысль о существовании "огненных частиц", тогда как еще до опытов Бойля Жан Рей в 1630 г. и позднее Джон Мэйоу (1645-1679), а в XVIII в. М. В. Ломоносов пришли к предположению о существовании "воздушных частиц". Неверное допущение, будто воздух или газы, понимаемые как воплощение некоего "духа", не могут участвовать в реакциях, способствовало тому, что даже такой выдающийся ученый, как Георг Эрнст Шталь, объяснял процессы восстановления и окисления с помощью гипотетического вещества — "флогистона". Лишь во второй половине XVIII в. исследователи пришли к выводу, что газы, подобно другим жидким и твердым веществам, могут участвовать в различных реакциях.

Первый аппарат для перегонки в вакууме, сконструированный Р. Бойлем (XVII в.)

В свое время Роберт Бойль и Джон Мэйоу описывали один из видов пневматической ванны — заполненную смесью воды и серной кислоты стеклянную колбу, в которой помещены железные гвозди. Для улавливания выделяющихся при реакции газов перевернутая стеклянная колба погружается в сосуд с водой.

Другие ученые, например Христофер Врен (1632-1679) и позже Карл Вильгельм Шееле (1742-1786), использовали для улавливания газов дыхательные пузыри крупных рыб. Лишь необычайные способности Шееле к проведению экспериментов позволили ему с помощью этой примитивной техники совершить такие выдающиеся открытия, как обнаружение кислорода (1772 г.), хлора (1774 г.), сероводорода (1776 г.).

Важнейшим "инструментом" для проведения газового анализа была пневматическая ванна, описанная С. Гейлсом в 1727 г. В пневматической ванне Гейлс получал газы из угля, жира, оксидов, известняка. При этом его интересовала не природа образующихся газов, а лишь горючесть этих веществ. Только Джозеф Блэк (1728-1799) смог впервые отличить углекислый газ от атмосферного воздуха. Блэк называл этот газ "фиксированным" (т. е. связанным) воздухом, так так получил его (в 1755 г.) из карбоната магния. Блэк открыл также реакцию поглощения углекислого газа "известковой водой". Отсюда возникло представление, что благодаря определенным воздействиям можно выделить отдельные газы из их смесей. Этот опыт явился важнейшей предпосылкой для возникновения газового анализа. Кроме того, Блэк обнаружил возможность определения веса [массы] газообразных веществ при рассмотрении их соединений, находящихся в твердом состоянии.

Джозеф Пристли (1733-1804) превратил пневматическую ванну в незаменимое устройство для химического исследования, после того как открыл способность некоторых газов поглощаться водой. (Торберн Бергман тоже обнаружил, что углекислый газ может растворяться в воде и имеет кислый характер, почему и называл этот газ "воздушной кислотой".) С помощью усовершенствованной им пневматической ванны (с ртутным затвором) Пристли после Шееле (1772 г.), но независимо от него открыл кислород, а, кроме того, в 1773-1776 гг. изучил "веселящий газ", хлороводород, сернистый газ и аммиак.

В 1766 г. Генри Кавендиш (1731-1810) открыл водород[62], а в 1772 г. Даниэль Резерфорд (1749-1819) — азот. В книге "Эксперименты с воздухом" (1784 г.) Кавендиш описал и другие свои достижения в области экспериментальной химии: разработанные им способы определения плотности газов, в частности углекислого газа и водорода, выяснение состава атмосферного воздуха и воды. Таким образом, было сделано важнейшее в истории химии открытие — показано, что при соединении водорода и кислорода, содержащегося в воздухе, может образовываться вода, которую в то время многие ученые еще считали "элементом". (Лишь десятью годами ранее на основе эксперимента Лавуазье удалось опровергнуть считавшееся непреложным утверждение, будто воду можно превратить в землю!)

Сгорание водорода (полученного при смешивании железных или цинковых опилок с серной кислотой) в закрытом объеме воздуха

В своих исследованиях Кавендиш применил новый метод, который значительно обогатил "экспериментальное искусство",- действие электрического разряда на смеси газов, в частности на смесь водорода и кислорода. При этом образовывалась вода. При пропускании электрических разрядов через атмосферный воздух Кавендиш использовал изогнутую стеклянную трубку, концы которой были погружены в стеклянные сосуды ("рюмки") со ртутью[63]. В 1785 г. Кавендиш обратил внимание на пузырьки "остаточного воздуха" (¹/₁₂₀ первоначального объема), который не изменялся под действием электричества. Лишь в 1894 г. Уильям Рэлей установил, что "остаточек ных воздух" — это инертный газ.

Химические аппараты (из рукописей К. В. Шееле)

Факты, полученные при изучении газообразных веществ, легли в основу созданных Антуаном Лораном Лавуазье новых представлений о протекании окислительно-восстановительных процессов. Лавуазье был не только выдающимся теоретиком, но и замечательным экспериментатором. В 1770-х — начале 1780-х гг. он определял количества оксида углерода, образующиеся при сгорании угля и углеродсодержащих "горючих тел". В 1784 г. Лавуазье показал, что при пропускании водяного пара через раскаленную железную трубку образуется водород. Практически одновременно Кавендишу удалось осуществить синтез воды из элементов, а Лавуазье разработал способ ее разложения.

Совершенно неверным является утверждение некоторых историков химии будто для создания своей антифлогистонной теории Лавуазье использовал данные экспериментов лишь других исследователей. Кроме открытий Лавуазье, о которых мы рассказывали, следует подчеркнуть еще одну сторону его творчества, оказавшую громадное влияние на развитие химии: ученый систематически применял взвешивание для контроля за протеканием превращений и как "средство познания". При этом наибольшей заслугой Лавуазье в совершенствовании естественнонаучных знаний было окончательное экспериментальное обоснование закона сохранения веса (массы). Вместе с тем не следует утверждать, что лишь Лавуазье ввел весы в экспериментальную химическую практику; они использовались химиками задолго до Лавуазье [93, с. 105 и сл.].

Качественный и количественный анализ

Если до сих пор мы рассматривали химические процессы, в которых важнейшим "средством труда" был огонь, то теперь обратимся к реакциям, которые имеют большое значение, как отмечал Герман Копп, для "анализа мокрым путем". Для этих реакций характерно то, что они идут прежде всего в результате самопроизвольного взаимодействия веществ в растворах. Взаимодействующие вещества являются при этом одновременно и "предметом труда", и "средством труда". Задачи исследования в таком случае будут заключаться в анализе реакционной способности различных веществ и изучении условий их взаимодействия. Результаты экспериментальных работ стали предпосылками для широких обобщений и создания теорий состава веществ и их превращений.

Не следует забывать, что для изучения реакций, осуществляющихся "мокрым путем", большую роль играли потребности химических ремесел и торговли. Еще в древности для оценки качества красок, дрожжей, лекарств люди использовали обоняние, зрение и осязание. Однако появлялось все больше j соединений, важных для химической практики (например, пурпур, многие лекарства, металлы), качество которых нельзя было определить на ощупь, на вкус и на цвет. Поэтому потребовались более точные методы анализа широко применяемых веществ.

Уже в начале нашей эры было известно больше способов анализа веществ, чем во времена античности. Диоскорид, а также Плиний, например, описывали способы, которыми можно обнаружить ярь-медянку, используемую при изготовлении фальшивых украшений.

С глубокой древности люди научились различать жидкости ("воды") по цвету, запаху, вкусу. Однако уже во времена античности пытались найти и более объективные критерии оценки свойств растворов. Гиппократ указывал, что самая чистая (и наиболее пригодная для питья) вода — та, которая быстрее всего охлаждается и нагревается. Врач Архиген (I в. н. э.) различал воды, содержащие щелочи, железо, соли, серу. Витрувий[64] предложил испарять воду, а затем конденсировать и таким образом "очищать" от различных примесей.

В 1572 г. Леонард Турнейсер (1530-1596) опубликовал свой труд "О холодных, теплых, минеральных и металлических водах". В этой работе описывались способы исследования состава различных вод, сравнения веса [массы] дождевой воды и вод различных источников, проведение испарения воды и кристаллизации осадков, изучение осадков при их нагревании и т.д. Андреас Либавий (1540-1616) в 1597 г. исследовал газы, выделяющиеся из различных минеральных вод. Кроме того, он предложил новые методы, которые позволяли доказать содержание в воде квасцов, селитры или купоросов. Либавий использовал сок дубильных орешков как реагент для обнаружения железа, а раствор меди для определения аммиака.

В 1685 г. Роберт Бойль опубликовал книгу "Обзор естественной истории минеральных вод". Он сообщил результаты изучения свойств и состава вод различных минеральных источников и описал способы проведения анализа вод: определение температуры и плотности, изучение цвета, запаха, действия на кожу, наблюдение за подвижностью частиц примесей в воде под микроскопом, действие воздуха на воду. Металлические примеси в различных видах воды следовало определять с помощью сока дубильных орешков. Сок чернел, если вода содержала железо. Примеси меди приводили к покраснению раствора или к выпадению из него осадка. Щелочные воды Бойль предлагал изучать, добавляя к ним сок фиалки, который при этом становился зеленым. Фридрих Гофман[65] (1660-1742) в книге, опубликованной в 1703 г., описывал способы исследования состава вод, например обнаружения железа путем добавления дубильной кислоты или экстракта из коры дуба или смеси извести и мелкораздробленных раковин (в последнем случае выпадает осадок). Поваренная соль в воде определялась, по Гофману, с помощью нитрата серебра, сера — с помощью серебра и т. д. Открытие важнейших неорганических кислот в начале XIII в. способствовало значительному усовершенствованию анализа "мокрым путем". Эти кислоты стали широко распространенным средством химического исследования состава различных растворов. Ученым XIII в. — Геберу, Альберту Великому, Раймунду Луллию, Виталису де Фурно (1247-1327) — уже были известны серная кислота (получаемая при нагревании квасцов) и азотная кислота (образовывалась при нагревании смеси квасцов, медного купороса и селитры). С помощью этих кислот оказалось возможным впервые отделить золото от серебра "мокрым путем", а также окислить ртуть и железо. Ученые XIII в. знали также о существовании растворяющей золото и серу "царской водки", которую получали из азотной кислоты и аммиака[66]. Наблюдения химических процессов, проводимых с помощью неорганических кислот, помогли ученым в создании фундаментальных представлений о специфике протекания многих реакций. Эти представления легли в основу методов анализа "мокрым путем". Знания особенностей протекания таких реакций были важны для промышленной химии и для расширения представлений о природных явлениях.

Непосредственное влияние на развитие химических знаний оказали попытки классифицировать металлы по их свойствам. Парацельс (1493-1541) расположил металлы в ряд по скорости, с которой ртуть образовывала с ними амальгаму. На первом месте в этом ряду стояло золото, далее располагались серебро, свинец, олово, медь, железо. Эти результаты имели большое практическое значение. В 1617 г. Анджело Сала сравнил металлы по их способности выпадать в осадок из растворов их солей; осаждение еще со времен Парацельса применялось как важный метод "экспериментального искусства". И. Глаубер в 1649 г. сопоставил металлы по их растворимости в кислотах. В дальнейшем была обнаружена возможность выделения серебра из его растворов при погружении медной проволоки или добавлении к раствору серебра растворов солей меди и железа.

Георг Эрнст Шталь систематически много лет исследовал "сродство" металлов на основе анализа их растворимости в кислотах и их различного вытеснения из растворов. Шталь расположил металлы в зависимости от величины их "сродства", выражавшейся в скорости растворения в кислотах, в следующий ряд: цинк, железо, медь, свинец (или олово), ртуть, серебро, золото. Жоффруа, Бергман и Гитон де Морво также пытались систематизировать металлы по величине их "сродства" и на основании этого начали составлять таблицы "сродства".

Для разработки новых экспериментальных методов и совершенствования представлений о протекании реакций необходимо было также и исследование состава и свойств солей, образующихся при "растворении" металлов в кислотах. Уже Парацельс широко применял соли меди, свинца, серебра, ртути, сурьмы и соединения мышьяка в качестве лечебных средств. Используя очень малые дозы этих веществ (многие из которых сильно ядовиты), Парацельс с успехом лечил больных. Необходимость дозировки лекарств и проверки их чистоты заставляла ученых искать все более совершенные методы исследования растворов веществ. Одновременно это предъявляло высокие требования к труду врачей и аптекарей, которые должны были, по мнению Парацельса, уметь готовить тщательно очищенные от примесей и эффективные лекарственные препараты. Парацельс считал, что алхимик в силах воспроизвести все, что создала природа. Он говорил, что если бы природа не создала день, приходящий на смену ночи, то день должен был бы создать человека с помощью "алхимического искусства".

Парацельс, Андреас Либавий, Анджело Сала, Отто Тахений, Иоганн Рудольф Глаубер, Роберт Бойль описывали ряд признаков, в помощью которых они пытались классифицировать различные соли,- цвет, вкус, запах, удельный вес, форму кристаллов и растворимость. В XVIII в. экспериментальное изучение солей настолько продвинулось вперед, что Тахений уже определял соли как соединения кислот и щелочей. Тахений дал классификацию различных существовавших экспериментальных методов исследования. Он видел доказательства присутствия тех или иных веществ лишь в образовавшихся при их взаимодействии соединениях.

Анализ "мокрым путем" в XVII в. достиг такого высокого уровня, что исследователи целенаправленно проводили реакции образования солей и реакции взаимного обмена солей с выпадением осадка. Сала, Глаубер, Кункель отчетливо понимали, что в результате реакции различных соединений могут возникать новые вещества, обладающие иными свойствами, чем исходные. Более того, химики научились в то время проводить и обратный процесс — вновь получать исходные вещества из продуктов реакции.

Количество аналитических методов в XVIII в. было столь значительным, что назрела потребность в широком обобщении накопленного материала. Многие химики пытались создать такие обобщения. Особенно удачную систему взглядов разработал Торберн Бергман, который расположил вещества по группам в зависимости от способов проведения их анализа. Бергман различал два типа анализа "мокрым путем":

1 испарение и фракционная кристаллизация;

2 проведение различных специфических реакций анализируемых веществ (действие на вещества лакмусом, фиалковым соком, экстрактом дубильных орешков, серной кислотой, щавелевой кислотой, карбонатом калия, известковой водой, нитратом серебра, ацетатом свинца, этиловым спиртом).

Бергман подробно описал способы получения всех этих веществ, их реакции, а также пути проведения анализа и способы объяснения полученных результатов. В книге, посвященной описанию анализа минералов "мокрым путем" (1780 г.), Бергман пытался систематизировать все эти методы. Из введения к этой книге видно, какое значительное место занимал анализ жидкостей в "экспериментальном искусстве" того времени. "В наше время,- писал Бергман,- спагирическое[67] искусство может определять с помощью различных растворов составные части минералов. Однако следует помнить, что анализы минералов проводятся "мокрым путем" довольно редко. Для определения состава минералов гораздо характернее проведение смешанного анализа — частично "сухим", частично "мокрым путем". Металл экстрагируется жидким способом, затем выделяется из раствора при нагревании. Однако я ставлю перед собой цель разработать такие способы анализа "мокрым путем", которые бы не требовали затем нагревания металла до плавления и даже прокаливания. Я вовсе не хочу преуменьшить значение сухого способа исследования, но в экспериментальной практике следует пользоваться наименее трудоемкими и наиболее надежными методами" [94, с. 403].

Важнейший метод "экспериментального искусства" — качественный анализ — к концу XIX в. достиг высокой степени совершенства. К этому времени и количественный анализ (включая весовой анализ) превратился в широко применяемый и достаточно разработанный прием исследования. Этому способствовали труды многих химиков Франции, Германии, Англии, Швеции и России. Количественный анализ как полноправный метод исследования ввел в науку один из основгН телей современной химии А. Лавуазье.

Еще в глубокой древности при производстве лекарств, в металлургии и других химических ремеслах использовались весььИ Разумеется, весы широко применялись и в экспериментальШ ной практике. Многие химики уделяли внимание изучению количественного состава реагирующих веществ. Лемери, Куншкель, Вильсон (в книге "Курс практической химии" 1746 г.), а позже Маргграф, Блэк, Бергман и другие ученые подчеркивали важность количественного определения состава веществ, участвующих в реакциях. В XVII в. такие определения провоИ дились, но скорее изредка, чем систематически. Лишь с течев нием времени методы количественного анализа нашли широкое применение. Причем особенно заметно это проявилось в экспериментах по газовому анализу, где количественно определялись компоненты воздуха, плотность газов, количеств" углекислого газа, выделяющегося из карбонатов, и т. п.

В последней трети XVIII в. особенно был заметен прогресс в методах количественного анализа, в значительной мере благодаря работам Антуана Лорана Лавуазье (1743-1794). Используя взвешивание как метод контроля и исследования, Лавуазье подтвердил закон сохранения веса (массы): доказал на примеpax, что общий вес (масса) веществ, участвующих в химическом процессе, постоянен вне зависимости от того, каким путем идет этот процесс. Работы других химиков, направленные на совершенствование методов количественного анализа в раствоЯ pax, привели в начале XIX в. к значительному повышению уровня химических знаний.

Карл Фридрих Венцель (1740-1793) в книге "Учение о сродстве" (1777 г.) довольно точно описал состав более чем 200 солей. Однако его труд не вызвал интереса у химиков. То же произошло и с работами Иеремии Вениамина Рихтера (1762-1807), который открыл закон нейтрализации и основал учение о стехиометрии [12, с. 114 и сл.]. Книга Рихтера привлекла внимание химиков, лишь когда Эрнст Готтфрид Фишер в 1801 г. пересчитал и привел результаты экспериментов Рихтера к значению общего эквивалента — эквивалентному весу "серной кислоты", принятому равным 100. Но особенно широкую известность труды Рихтера получили после того, как Клод Луи Бертолле (1748-1822) поместил составленную таким образом таблицу эквивалентных весов в приложении к своей книге "Очерки химической статики" (1803 г.) и использовал ее во время полемики по поводу закона постоянства состава соединений. Закон постоянства состава в ходе этой полемики (1801-1808 гг.) утвержден Жаном Луи Прустом (1755-1826), затем объяснен Джоном Дальтоном в свете его атомистических представлений и открытого им в 1803 г. закона простых кратных отношений. Количественный анализ "мокрым путем" приобрел такое большое значение как "средство труда" в химическом эксперименте, что результаты, полученные этим методом, подготовили открытие важнейших законов химии.

Хотя "экспериментальное искусство" уже давно доказало свою плодотворность для развития ремесел и совершенствования естественнонаучных представлений, даже в конце XVIII в., как правило, не было хорошо оборудованных лабораторий. В университетах Германии основное внимание уделялось изучению технологии и гуманитарных наук. Первые лаборатории, где студенты могли освоить "искусство химического анализа", были устроены Виглебом в Лангензальце и Троммсдорфом в Эрфурте. Пристли и Кавендиш в Англии работали в собственных частных лабораториях, Шееле в Швеции проводил опыты в помещении аптеки, где работал помощником аптекаря.

Различные академии и научные общества в европейских странах стали возникать с XVI в. Они поддерживали химические исследования, выделяя ученым средства, помещения, оборудование. Академиям и научным обществам в свою очередь оказывалась государственная поддержка. В 1560 г. в Неаполе была создана Академия тайн природы, в 1603 г. в Риме — Академия рысьеглазых (дей Линчей), в 1657 г. во Флоренции — Академия эксперимента (дель Чименто). В 1663 г. в Лондоне было учреждено Королевское общество, в 1666 г.- Академия наук в Париже, в 1700 г.- Общество науки в Берлине, в 1713 г.- Королевская испанская академия в Мадриде, в 1724 г.- Академия наук в Петербурге. Но все эти научные организации не могли полностью удовлетворить быстрорастущие запросы теории и практики развивающегося химического эксперимента.

Лишь начиная со второй трети XIX в. правительства различных стран в соответствии с требованиями промышленной революции и потребностями сельского хозяйства стали отпускать довольно значительные суммы на оборудование химических лабораторий. Но это произошло лишь после того, как люди отчетливо поняли, что только развитие теории и практики эксперимента приводит к прогрессу естественнонаучных знаний и химического производства.