26. Роль эксперимента в становлении классической химии (анализ на основе трудов М. Джуа)

Микеле Джуа (1889-1966) - итальянский химик и историк химии. В 1911 г. окончил Римский университет, работал в лаборатории Э. Фишера в Берлине, ассистентом у Э. Патерно в Риме и у Э. Молинари в Милане. В 1916 г. стал приват-доцентом в Сассари, где читал курс общей химии, в Туринском политехникуме читал курс органической химии. С февраля 1949 г. был избран экстраординарным профессором прикладной органической химии Туринского университета, с 1952 г. - ординарным профессором. С 1912 г. опубликовал около 100 экспериментальных работ, преимущественно по синтезу органических соединений самых различных классов, а также по химии взрывчатых веществ и пластических масс.

Основными трудами мыслителя являются “История химии”, “Химические соединения металлов друг с другом”, “Химия взрывчатых веществ”, “История науки и эпистемология”, “Химия и органическая жизнь”, “Словарь общей и прикладной химии”, “Руководство по прикладной химии”.

В представленном докладе рассматриваются фрагменты из книги “История химии”, выпущенной в 1946 г. В книге выделены основные этапы развития химии. Обстоятельный анализ богатого фактического материала позволил М. Джуа раскрыть изменения в методологии, способах и принципах изучения вещества. Ему удалось систематизировать и критически осмыслить наиболее значимые результаты исследований в области химии.

Роберт Бойль. Экспериментальная химия и атомистика XVII в.

Роберт Бойль (1627, Ирландия - 1691, Лондон) - английский химик и физик; также занимался проблемами биологии, медицины, языкознания, философией, теологией; член Лондонского королевского общества (с 1663). В начале научной деятельности Бойль изучал физические свойства газов. Исследования Бойля существенно способствовали становлению химии как науки.

По утверждениям Бойля, химики в его время руководствовались чересчур узкими принципами, не требовавшими особенно широкого умственного кругозора; они усматривали свою задачу в приготовлении лекарств, в извлечении и превращении металлов. Он же поставил себе задачу исследовать химию с совершенно другой точки зрения: “Я смотрю на химию не как врач, не как алхимик, а как должен смотреть на нее философ”.

Одной из главных заслуг Бойля является положение, согласно которому “экспериментальный метод и связанное с ним тщательное наблюдение явлений должны составлять единственно верную основу научных спекуляций”. Благодаря этому положению химия и стала стремиться к установлению основных законов исключительно экспериментальным путем.

В 1661 г. Бойль сформулировал корпускулярную теорию строения вещества, согласно которой первичные корпускулы суть элементы, то есть непосредственные начала различных видов тел. При объединении первичных корпускул возникают химические соединения и смеси - вторичные корпускулы. Поры между корпускулами заполнены испарениями из очень мелких частиц, что является основной причиной химических взаимодействий. На основе корпускулярной теории Бойль объяснял также различные агрегатные состояния вещества.

Главной заслугой атомистики 17 века было то, что она сохранила для научного исследования проблему дискретности вещества и косвенно показала невозможность применить такую теорию к химическим проблемам одним только умозрительным путем. Кроме того, был достигнут еще один важный результат - определение элемента, к которому пришли через работы [Р.] Бойля.

Лавуазье и химия ХVIII в.

Антуан Лавуазье - французский естествоиспытатель, основатель современной химии. Научная деятельность Лавуазье разделяется на две части: первая характеризуется правильным истолкованием процессов обжигания, горения и дыхания и… борьбой против теории флогистона (ставящей под угрозу дальнейшее развитие химии); вторая касается реформы химии и включает в себя определение химического элемента и экспериментальное доказательство закона сохранения вещества.

Теория флогистона предполагала, что все горючие вещества содержат в себе некую субстанцию, названную флогистоном, которая выделяется при горении. Лавуазье провел многочисленные эксперименты, особенно в области сжигания, и пришел к выводу, что при горении вещества не теряют вес, как утверждалась теория флогистона, а наоборот, приобретают вес из окружающего воздуха. Он сформулировал закон сохранения вещества, который опровергал основные принципы теории флогистона. Лавуазье и Лаплас пришли к выводу, что количество тепла, необходимое для разложения соединения на его составные части, в точности равно количеству, выделяющемуся при образовании того же соединения из составных частей.

Лавуазье дает определение понятия элемента в релятивистско-экспериментальном смысле, потому что именно оно оказывается плодотворным для химии. В своем “Курсе” он приводит таблицу простых тел, группируя их в четыре больших класса, а именно:

1. принадлежащие к трём царствам [природы] простые вещества, которые можно рассматривать как элементы (свет, теплород, кислород, азот и водород);
2. простые неметаллические вещества, способные окисляться и давать кислоты (сера, фосфор, углерод, муриевый радикал, плавиковый радикал, борный радикал);
3. простые металлические вещества, способные окисляться и давать кислоты (сурьма, мышьяк, серебро, висмут, кобальт, медь, олово, железо, марганец, ртуть, молибден, никель, золото, платина, свинец, вольфрам, цинк);
4. простые землистые вещества, способные давать соли (известь, магнезия, барит, глинозем, кремнезем)

Экспериментальная химия в XVIII в.

Когда наиболее видные исследователи приняли в качестве необходимого принципа, что в основе всякой науки лежит экспериментальное доказательство гипотез и теорий, химия, как мы видим, также извлекла пользу из этого принципа, хотя и со значительным опозданием по сравнению с физикой. <…> Отсюда берет начало прежде всего аналитическая химия (качественный и количественный анализ), которая составляет основу всех данных в области химии. Её основоположником по праву считается Роберт Бойль.

Фармацевтическая химия также как чистая и прикладная химия, испытала в этом веке движение вперед, рожденное открытиями выдающихся химиков.

Вывод

Таким образом, эксперимент сыграл ключевую роль в становлении классической химии. В отличие от средневековой алхимии, которая часто основывалась на мистических и философских представлениях, классическая химия базируется на систематических наблюдениях и контролируемых экспериментах. Вот несколько ключевых моментов:

1. Эмпирический подход: Эксперименты позволили ученым собирать эмпирические данные, которые могли быть проверены и воспроизведены. Это способствовало развитию научного метода и отходу от спекулятивных теорий.
2. Развитие лабораторных методов: Создание и совершенствование лабораторного оборудования и методов анализа позволили проводить более точные и детализированные исследования химических реакций и свойств веществ.
3. Открытие законов химии: Эксперименты привели к открытию фундаментальных законов химии, таких как закон сохранения массы (Антуан Лавуазье), закон кратных отношений (Джон Дальтон) и закон эквивалентов (Жером Блэк).
4. Систематизация знаний: Экспериментальные данные позволили систематизировать химические знания и развить периодическую таблицу элементов (Дмитрий Менделеев), что стало основой для дальнейшего развития химии как науки.
5. Подтверждение теорий: Эксперименты служили и продолжают служить основным способом проверки научных гипотез и теорий, что обеспечивает их достоверность и обоснованность.

Эксперименты стали фундаментом, на котором построена современная химия, и продолжают быть основным инструментом для её дальнейшего развития.