А. Азимов - Краткая история химии (1118124), страница 5
Текст из файла (страница 5)
1), разделяли многие европейскиеученые того времени. Убежденным атомистом был и французский философ Пьер Гассенди(1592-1655), под влиянием которого сторонником атомистической теории стал и Бойль6.Однако, пока химики занимались изучением только жидкостей и твердых веществ,доказать справедливость этой теории было чрезвычайно трудно, и во времена Бойля такихдоказательств было ничуть не больше, чем во времена Демокрита (см. гл. 1).
Жидкости итвердые вещества подвергаются сжатию лишь в незначительной степени. Если эти веществаи состоят из атомов (материя дискретна) и атомы в них соприкасаются между собой, тобольше сблизить их нельзя. Если же жидкости и твердые вещества представляют собой"сплошное" вещество (материя непрерывна), то их также очень трудно подвергнуть сжатию.Поэтому доказать, что жидкости и твердые вещества состоят из атомов, было очень трудно.Как же доказать, что атомы существуют?В отличие от твердых веществ и жидкостей воздух, как наблюдали еще в древности, аБойль в свое время наглядно доказал, легко сжимается. Объяснить это можно, толькоприняв, что воздух состоит из мельчайших атомов, разделенных пустым пространством.Сжатие воздуха в этом случае обусловлено сближением атомов в результате сжатия пустогопространства между ними.Если газы состоят из атомов, то вполне можно допустить, что жидкости и твердыевещества также состоят из атомов.
Например, как испаряется вода? В процессе испарения"исчезают" одна за другой мельчайшие частички воды. Совсем нетрудно представить себе,что вода превращается в пар атом за атомом. Если воду нагревают, она кипит, и при этомобразуется пар. Водяной пар имеет физические свойства воздухоподобного вещества, и,следовательно, вполне естественно предположить, что он состоит из атомов. Но если водасостоит из атомов, будучи в газообразной форме, то почему она не может состоять изатомов, находясь в жидком или твердом (в виде льда) состоянии? А если это справедливо дляводы, то почему не может быть справедливо для всех видов материи?Доводы такого рода производили впечатление, и впервые за свою двухтысячелетнююисторию атомизм начал завоевывать приверженцев, число которых быстро росло (например,к атомизму пришел Ньютон).
И тем не менее понятие "атом" оставалось неясным. Об атомахничего нельзя было сказать, кроме того, что если они существуют, то с их помощью прощеобъяснять поведение газов. Лишь спустя полтора столетия атомизм вновь привлек вниманиехимиков.НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ЭЛЕМЕНТЫКо времени начала научной деятельности Бойля термины "алхимия" и "алхимик" почтиисчезли из научной литературы. Не удивительно, что Бойль опустил первый слог слова"алхимик" в названии своей книги "Химик-скептик" ("The Sceptical Chymist"),опубликованной в 1661 г. С тех пор наука стала называться химией, а работающие в этойобласти - химиками.Бойль называл себя "скептиком", потому что не хотел более слепо следоватьпредставлениям античных авторитетов.
В частности, Бойль не принимал утверждениядревних философов, считавших, что элементы мироздания можно установить умозрительно.Вместо этого он определял элементы как таковые практическим путем. Элемент, каксчиталось еще со времен Фалеса (см.
гл. 1), - это одно из основных простых веществ,составляющих Вселенную. Но установить, что предполагаемый элемент действительноявляется элементом, можно только с помощью эксперимента. Если вещество можноразложить на более простые компоненты, следовательно, оно не является элементом, аполученные более простые вещества могут представлять собой элементы или по крайнеймере могут считаться таковыми до тех пор, пока химики не научатся разлагать и их на ещеболее простые вещества. Если два вещества являются элементами, то они могут соединитьсяи образовать третье однородное вещество, называемое соединением.
Такое соединениеможно разложить на два исходных элемента. Но с этой точки зрения термин "элемент" имееттолько условное значение. Вещество типа, например, кварца может считаться элементом дотех пор, пока химику-экспериментатору не удается получить из него два или более простыхвещества. В соответствии с этой точкой зрения считать какое-либо вещество элементомможно было лишь условно, поскольку с развитием науки этот предполагаемый элементудастся расщепить на еще более простые вещества.
Только в XX столетии стало возможнымустановить природу элементов не в условном плане (см. гл. 13).Тот простой факт, что Бойль добивался экспериментального подхода к определениюэлементов (подхода, который в конечном счете и был принят), не означал, что он знал осуществовании различных элементов. Вполне могло оказаться, что экспериментальныйподход подтвердил бы существование "греческих элементов": огня, воздуха, воды и земли.Бойль, например, был убежден в обоснованности воззрений алхимиков, считавших, чтометаллы не являются элементами и что одни металлы можно превратить в другие. В 1689 г.Бойль настоял, чтобы Британское правительство отменило закон, запрещающий алхимикампроизводить золото (правительство, кроме всего прочего, опасалось экономическихпоследствий), так как верил в возможность получения золота из "основного металла"7 исчитал, что, получив таким образом золото, удастся подтвердить атомную структуруматерии.Однако в этом Бойль ошибался: металлы оказались элементами.
В самом деле, девятьвеществ, которые мы сегодня считаем элементами, были известны еще древним: семьметаллов (золото, серебро, медь, железо, олово, свинец, ртуть) и два неметалла (углерод исера). Кроме того, элементами являются и четыре вещества, также известные ещесредневековым алхимикам. Это мышьяк, сурьма, висмут и цинк,Один из элементов едва не открыл сам Бойль, В 1680 г. он выделил фосфор из мочи.Однако лет за десять до него то же самое сделал немецкий химик Хенниг Бранд (? - после1710 г.), которого иногда называют "последним алхимиком". Он открыл фосфор совершеннослучайно во время поисков философского камня, который собирался найти в моче. Правда,ряд литературных источников свидетельствует, что способ получения фосфора, вероятно,знали еще арабские алхимики XII в.ФЛОГИСТОНК числу открытий XVII в., имевших особое значение для развития химии, следуетотнести открытие существования давления столба атмосферного воздуха, возможностииспользования этого давления и возможности создания вакуума.
Некоторые исследователистали приходить к мысли, что вакуум можно получить и без использования воздушногонасоса. Предположим, вы вскипятили воду и заполнили камеру паром, затем снаружиостудили камеру холодной водой. При этом пар внутри камеры конденсируется в водяныекапли, и в камере создается вакуум. Если одну из стенок такой камеры сделать подвижной,то под действием давления воздуха эта подвижная стенка будет втягиваться в камеру. Когдаже в камеру попадет новая порция пара, стенка будет вновь выталкиваться, а затем приконденсации пара вновь втягиваться в камеру. Можно представить себе, что подвижнаястенка - это своего рода поршень, совершающий возвратно-поступательные движения; таксипоршень можно использовать, например, в насосе, работающем на паре.Рис. 5.
Насосное устройство конструкции Ньюкомена, работавшее при атмосферномдавлении. Впрыснутая в цилиндр вода вызывает конденсацию пара, в цилиндре создаетсявакуум, и поршень опускается вниз. Новая порция пара, поступающая в цилиндр из паровогокотла, возвращает поршень в исходное положение.В 1696 г. такая паровая машина и в самом деле была создана английским горныминженером Томасом Севери (ок. 1650-1715). В этом устройстве использовался пар подбольшим давлением, что по тем временам было небезопасно. Примерно в то же время (1705г.) Томас Ньюкомен (1663-1729), работавший совместно с Севери, изобрел паровую машину,которая могла работать на паре под более низким давлением (рис. 5).
Однако машинаНьюкомена не была универсальной, и ее можно было использовать практически только дляподнятия воды. Конструкция машины была значительно усовершенствована шотландскиммехаником Джеймсом Уаттом (1736-1819), который и считается создателем универсальнойпаровой машины.Появление паровой машины ознаменовало собой начало промышленной революции:человек получил машину, которая, казалось, могла переделать всю тяжелую работу на свете.Человек перестал зависеть от капризов силы ветра или месторасположений падающей воды,энергию которой можно было использовать для механической работы.Не совсем обычное использование огня в паровой машине возродило у химиковинтерес к процессу горения.
Почему одни предметы горят, а другие не горят? Чтопредставляет собой процесс горения? По представлениям древних греков все, что способногореть, содержит в себе элемент огня, который в соответствующих условиях можетвысвобождаться. Алхимики придерживались примерно той же точки зрения, но считали, чтоспособные к горению вещества содержат элемент "сульфур" (хотя необязательно саму серу).В 1669 г. немецкий химик Иоганн Иоахим Бехер (1635-1682) попытался датьрационалистическое объяснение явлению горючести.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
