Быть алхимиком того времени было далеко не безопасно. Вот как об этом пишет Альберт Великий, обращаясь мысленно к много перенесшему собрату: "Если ты имел несчастье войти в общество вельмож, они не перестанут терзать тебя вопросом: "Ну, мастер, как идет дело? Когда получим мы порядочные результаты?". И в нетерпении дождаться конца опытов, они будут ругать тебя мошенником, негодяем и постараются сделать тебе всевозможные неприятности. И, если опыт у тебя не выйдет, они обратят на тебя всю силу своего бешенства. Если же ты будешь иметь успех, они задержат тебя в вечном плену, чтобы ты вечно работал для их пользы".
Жизнь Роджера Бэкона подтверждает сказанное. Он был вынужден вступить в орден францисканцев, так как церковь хотела предохранить его от притязаний королей и использовать его искусство в своих целях. Впоследствии он был обвинен в ереси и магии и посажен в тюрьму, но ему были выданы книги всех известных алхимиков для работы над философским камнем. Бэкон просидел в заключении 20 лет! Он написал ряд больших трактатов по алхимии. Когда духовные власти пришли к выводу, что секрет еще не найден, они выпустили Бэкона на волю, и он возвратился в Оксфорд. Его работа, в которой он открыто выступал против духовенства, снова закончилась тюремным заключением.
Трагична была судьба одного из выдающихся людей средневековья, Раймонда Луллия (около 1235 - около 1315), родившегося в городе Пальма на острове Мальорка. Миссионер, поэт, философ и алхимик, он в какое-то время обосновался в Вене. Английский король Эдуард II выманил его в Лондон, а затем держал в заточении, чтобы никто не перехватил его секрета получения философского камня.
Хотя еще в 1317 г. папа Иоанн XXII предал алхимиков анафеме*, так как боялся, что в случае удачи золото будет обесценено, алхимики втайне продолжали свою работу, внося в нее свой особый условный язык. Термины употреблялись часто в различных значениях, обозначая отвлеченные понятия, свойства веществ или даже являясь более или менее точной химической терминологией. Так, например, "лев" могло обозначать мужское начало или же твердость, "дракон" - вещество вообще или огонь, "земным львом" называли определенные окислы зеленого цвета, "драконами" - горючие смеси. Эта символическая терминология безусловно затрудняла понимание трактатов непосвященными, а, может быть, отчасти и сохраняла некоторые достижения от конкурентов. Нужно учесть также, что мышление средневековых ученых было склонно не к упрощению, а, наоборот, к усложнению многих явлений природы.
* Папа Иоанн XXII сам увлекался алхимией, и есть версия, что его булла против занятий алхимией была просто уловкой, так как он не хотел иметь конкурентов. Это весьма вероятно при его жадности и умении любыми путями извлекать доходы.
Не следует думать, что труд, затраченный этими мечтателями от науки, пропал даром. И химики-ремесленники, и химики, искавшие способов трансформации металлов, открывали новые соединения, изучали их свойства, отрабатывали методы получения, отделения, очистки химических веществ. Им были известны способы кристаллизации и фильтрования. Они имели дело с серной и азотной кислотами, азотнокислым серебром, сулемой, уксуснокислым свинцом, хлористым натрием, нашатырем (хлористым аммонием), который выделяли из сгнившей мочи. Многое было ими открыто впервые. Арабскому алхимику и врачу Ад-Рази приписывают открытие спирта. Альберт Великий работал с сернокислым железом, отделял золото от серебра при помощи азотной кислоты, по-видимому, выделил мышьяк в чистом виде. От Джабира идут методы "кальцинирования металлов" (получение окислов). Роджер Бэкон писал о потухании веществ без доступа воздуха, о способности селитры взрываться с горящим углем. И Бэкон и Альберт Великий знают свойства смеси селитры, серы и угля. Раймонд Луллий применял холодильник при получении углекислого аммония из перегнанной мочевины. Неизвестный автор, писавший под именем Василия Валентина (XIV в.), открывает соляную кислоту, многие соединения мышьяка и сурьмы. В его книге "Триумфальная колесница сурьмы" описываются способы получения сурьмы и ее медицинское применение*. (Сурьма была любимым лекарством алхимиков, которые мечтали получить из нее средство для лечения всех болезней).
* Название сурьмы (Sb) происходит от слова древних египтян и вавилонян "стимми". В арабских странах черный сульфид сурьмы назывался "шурма".
Многие открытия носили сенсационный характер. В 1602 г. сапожник и алхимик Винченцо Касциароло в горах Болоньи нашел камень, который был настолько тяжел, что Касциароло заподозрил в нем наличие золота. Пытаясь выделить золото из камня, алхимик прокалил его с углем и селитрой и тут же обнаружил, что охлажденный продукт светится в темноте красноватым светом. Известие об этом поразило алхимиков и тяжелый шпат (сернокислый барий) стал объектом химических операций. Он получил ряд названий: солнечный камень, болонский фосфор и т.д. В 1774 г. было установлено, что в тяжелом шпате содержится особая "земля". Неизвестный ранее металл получил название "барий" от греческого слова "тяжелый". В середине XVII столетия гамбургский алхимик Хенниг Бранд в поисках философского камня, перегоняя человеческую мочу, обнаружил, что при прокаливании осадка последний светится в темноте. Это было ново и необычно! Этот фокус Бранд показывал любителям и получал за это плату, а потом продал свой "секрет" гамбургскому алхимику Иоганну Крафту. Почти сто лет существовала фосфорная спекуляция, так как способ получения держался всеми в секрете. Только в 1743 г. немецкий химик Андрей Сигизмунд Маргграф (1709...1782) нашел более совершенный способ получения фосфора и опубликовал его, после чего началось изучение фосфора и его соединений.
Книгопечатание (первая типография Гутенберга, Шеффера и Фауста была открыта в Майнце в 1450 г.) сыграло большую роль в распространении алхимических сочинений. Так как печатание обходилось на первых порах достаточно дорого, многие анонимные алхимики для придания авторитета своим сочинениям печатали их под именами известных философов и ученых древнего мира - Платона, Пифагора, Демосфена и других не менее почетных лиц. Также появились во множестве переводы якобы с арабского языка, хотя впоследствии эти рукописи нигде не были обнаружены. В XVI и XVII вв. вся Европа была охвачена манией получения золота. Все знатные дворы покровительствовали лицам, искавшим философский камень. В числе их были короли Франции, Германии, Италии, Испании. Это привело к тому, что среди людей науки появилось множество шарлатанов, которые не столько стремились превратить металлы в золото, сколько выкачивали золото из карманов своих покровителей. Люди этого типа переходили от двора ко двору и исчезали, когда их деятельность становилась опасной для жизни. Описание приключений любого из этих героев может составить содержание целого романа. Одним из характерных людей той эпохи был Доминика Эмануэль Каэтан. Как алхимик он начал практиковать в Мадриде. Его принял затем вице-король Нидерландов, которому он обещал изготовить заветную тинктуру для получения драгоценных металлов. Были израсходованы большие деньги, а успеха все не было. В результате Каэтан был посажен в тюрьму, где просидел 6 лет. Однако судьба снова ему улыбнулась, и после многих приключений он попадает к императору Леопольду I (1640...1705), который предоставляет ему большую лабораторию. Смерть Леопольда прервала удачную полосу в жизни Каэтана, но довольно скоро он принят при дворе прусского короля Фридриха I (1657...1713). Король, подражая французскому двору, где при Людовике XIV процветает алхимия, покровительствует Каэтану и позволяет ему морочить себя в течение ряда лет. Конец этого авантюриста был традиционным: в 1709 г. он был осужден и повешен. Чтобы снять с себя ответственность, многие алхимики ссылались на якобы полученный от кого-то секрет. В 1648 г. граф фон Рутц в Праге в присутствии императора Фердинанда III получает золото посредством порошка, приобретенного у алхимика Рихтгаузена, который в свою очередь приобрел его у другого лица. Порошок (хлористое золото?) оказался действенным - золото было получено. Фердинанд велел из этого золота выбить медаль с надписью: "Божественное превращение, произведенное в Праге 15 января 1648 г. в присутствии Его Императорского Величества Фердинанда III" (в подлиннике надпись сделана по-латыни). Еще в конце XVIII столетия эта медаль хранилась в Венском казначействе.
Вторая половина XVII в. оставила самые причудливые воспоминания о людях, которые выдавали себя не только за алхимиков, врачей, магов, но и за знатоков всех проблем, волнующих человека. Эта плеяда авантюристов, шарлатанов, шулеров добивалась титулов, почета, восхищения, известности, хотя иногда кончала свой жизненный путь в тюрьме или заточении. Кто не слыхал таких имен, как граф Сен-Жермен, Калиостро, Казанова, Джон Лонг? А сколько еще подобных им людей, менее известных потомкам, занимало умы своих современников?
Граф Сен-Жермен - любимец короля Людовика XV и мадам де Помпадур. Это о нем пишет Пушкин в "Пиковой даме": "Вы слышали о графе Сен-Жермене, о котором рассказывают много чудесного. Вы знаете, что он выдавал себя за вечного жида, за изобретателя жизненного эликсира и философского камня, и прочая. Над ним смеялись, как над шарлатаном, а Казанова в своих Записках говорит, что он был шпион; впрочем, Сен-Жермен, несмотря на свою таинственность, имел очень почтенную наружность и был в обществе человек очень любезный". А далее идет история, как Сен-Жермен называет бабушке рассказчика заветные три карты и дает ей возможность отыграться и покрыть карточный долг. Королем шарлатанов называют Калиостро (Джузеппе Бальзамо, 1743...1795): безвестный итальянец, он вступает в сношения с папой Климентом XIII, входит в круг масонов, создает "Египетскую ложу"; у него алхимическая лаборатория, хотя в Петербурге его ловят на мошенничестве во время сеанса получения золота; он в Лондоне, Нидерландах, Италии; успех сменяется падением и снова успех. Кончает он судом инквизиции и заточением в монастыре.
Последний из авантюристов того времени Джакомо Казанова (1725...1798), в свое время прославившийся как знаток химии, астрономии, медицины, оказался еще и историографом своей эпохи. Его пережила слава его "Записок". Стефан Цвейг в книге "Три певца своей жизни" одну главу посвящает Казанове и его творению. Но ни Цвейг, ни кто-либо другой не видели оригинала этих мемуаров. Цвейг пишет, что рукопись в 1820 г. была куплена известным немецким издателем Брокгаузом и до сих пор хранится в несгораемом шкафу фирмы, а в свет был пущен перевод, грешивший искажениями и неточностями. Если это правильно, то Казакова переживет еще третий период успеха, когда владелец рукописи отдаст ее наконец на суд читателей.
От алхимии к научной химии
Нельзя провести четкой границы между временем, когда алхимия превратилась в научную химию. Всякая отрасль прикладного знания делается наукой, опираясь, с одной стороны, на эксперимент, а с другой - на теоретические положения, подтвержденные опытными данными. Назовем несколько имен, оставивших яркий след в переходный период развития химии.
Деятельность английских естествоиспытателей Роберта Бойля (1627...1719) и Исаака Ньютона (1649...1727) заложила фундамент научной химии, хотя оба ученых разделяли еще воззрения алхимиков на возможность получения золота из неблагородных металлов.
Бойль родился в Ирландии в аристократической семье и получил разностороннее образование: изучал естествознание, медицину, древние языки, интересовался историей религии. В 1661 г. Бойль выпускает книгу на английском языке, которую он не подписывает своим именем, а издает под названием "Химик-скептик". Отныне исчезает даже термин "алхимик", и с новым названием появляется и новое содержание, Бойль вносит коренные изменения в представление о простых началах древних. Простое тело (элемент) постулируется материальным веществом, не разлагающимся при химическом анализе: "Я понимаю под элементами некоторые первоначальные или простые, вполне несмешанные тела, которые не состоят из каких-либо других тел или друг из друга, а являются теми составными частями, из которых непосредственно сложены все вполне смешанные (т.е. сложные) тела и на которые сложные в конце концов распадаются".
В задачу химии отныне входит открытие новых простых тел и установление их числа. В сочинении "Математические начала философии природы" Ньютон пишет, что "количество вещества (масса) есть мера вещества, устанавливаемая пропорционально плотности и объему его. Это же количество в дальнейшем подразумеваю и под словом "тело" (или масса)".
Важнейшими событиями научной жизни середины XVII - начала XVIII в. явились организации научных обществ. В известной степени такими содружествами были университеты, существовавшие в Западной Европе еще с XII в., где на первых порах изучались богословие, юридическое право и медицина, но схоластический дух и преклонение перед авторитетами в течение ряда столетий сдерживали изучение точных наук. В 1649 г. по инициативе Бойля и его друзей в Лондоне было основано Королевское научное общество на уровне Английской академии наук. В уставе общества было сказано, что оно не будет признавать никаких гипотез, систем, учений натуральной философии, предложенных или признаваемых древними или современными философами, но будет испытывать и обсуждать все мнения, ни одного из них не принимая до тех пор, пока после зрелого обсуждения и иных доказательств, даваемых правильно поставленными опытами, не будет без сомнения доказана истинность каждого положения. Академии наук возникли в Париже (1666), Берлине (1700), Вене (1700), Петербурге (1725), Стокгольме (1739). Труды сочленов новых академий, отдельных научных обществ и появление научных журналов облегчали знакомство с достижениями и открытиями ученых и способствовали обмену мнениями.
Одним из основных вопросов химии от зарождения алхимии и до новых времен был вопрос о том, в чем состоит процесс горения, что происходит с металлами при их обжиге. Химия не знала общих законов, и процессу горения были посвящены труды многих ученых XVIII в.
Георг Эрнст Шталь (1659...1734) вошел в историю химии как автор новой теории горения. Шталь изучал в Иенском университете медицину и химию, занимался историей медицины и преподавал сперва медицину, а затем химию как самостоятельную науку. Он хорошо знал мануфактурное производство тканей, занимался много металлургией, задачей химии считал практические вопросы, способствующие развитию промышленности. Процесс плавки металлов Шталь представлял себе следующим образом. Основную роль играет древесный уголь, передающий горючее начало от руды к металлу. Это начало, которым богат уголь, Шталь назвал флогистоном. При этом уголь превращается в золу, бедную флогистоном, а металл, напротив, им обогащается. Воздух принимает косвенное участие в процессе горения, служа только как бы переносчиком флогистона. Теория флогистона на первых порах не имела успеха, но вскоре была принята почти всеми химиками, в частности теми, кто начал работать с газами, до этих пор не привлекавшими к себе внимания исследователей.
Джозеф Пристли (1733...1804), сын бедного английского суконщика, изучал поначалу теологию, философию, естествознание, древние языки и читал проповеди в протестантской общине. Когда его обвинили в свободомыслии, так как он не принадлежал к англиканской церкви, ему пришлось зарабатывать на жизнь преподаванием языков. В тридцатилетнем возрасте он прослушал курс химии в Уоррингтонском университете и под впечатлением новых для него идей начал заниматься естествознанием, физическими и химическими экспериментами. Он сделал целый ряд открытий: выделил и изучил семь газообразных веществ: закись азота, хлористый водород, аммиак, фтористый кремний, окись углерода, кислород. Об открытии кислорода Пристли сообщил Лавуазье лично, поехав для этого в Париж. Несмотря на признание научных успехов на родине и за ее рубежом, бедствия снова обрушились на ученого за его передовые взгляды, ибо он был ярым сторонником Великой Французской революции 1789 г. Толпа, натравленная реакционными кругами, подожгла и разграбила его дом и лабораторию. Несмотря на поддержку французских ученых, через некоторое время он покинул Англию и обосновался в Северной Америке, где у него были старые связи с Бенжаменом Франклином, по предложению которого он еще в 1767 г. написал "Историю учения об электричестве".
Генри Кавендиш (1731...1810), второй сын герцога Девонширского, обучался естественным наукам в Кембриджском университете. В сорок лет он унаследовал крупное состояние, и все свои доходы тратил на организацию лаборатории и создание библиотеки. Лаборатория была оборудована лучшими приборами, а библиотекой мог пользоваться любой желающий. Кавендиш интересовался исследованиями атмосферы и физикой газов. В химии, подобно Ломоносову, он придавал большое значение количественным закономерностям: "Все определяется мерой, числом и весом". Открытый им водород Кавендиш принял за неуловимый флогистон. Будучи большим чудаком, он не любил публиковать свои работы, но, к счастью, исследования, посвященные химии газов, были обнародованы.
Михаил Васильевич Ломоносов (1711...1765) родился в деревне близ Архангельска в семье богатого помора. Образование он получил сначала в Славяно-греко-латинской академии, изучая латинский язык и античную литературу, затем был переведен в Петербургский академический университет, а в 1736 г. был откомандирован для пополнения образования в Германию в Магдебургский университет для занятий химией. В Саксонии, в центре немецкой горнодобывающей промышленности, Ломоносов познакомился с постановкой горного дела. В 1741 г. он возвращается на родину и проявляет себя как ученый-энциклопедист. "Ломоносов был великий человек. Между Петром I и Екатериной II он один является самобытным сподвижником просвещения. Он создал первый университет. Он, лучше сказать, был первым нашим университетом". (Пушкин).
"Изучение химии, - пишет Ломоносов, - имеет двоякую цель: одна усовершенствование естественных наук, другая - умножение жизненных благ. Последняя цель... особенно же в настоящем и предыдущих веках достигла хороших успехов, первая же... почти что не обогатила философского познания природы". Одним из первых Ломоносов сделал весы своим главным орудием исследования, в результате чего мог постулировать, что "общий вес вещества остается в одной мере", иными словами, им был установлен закон сохранения вещества. Он почти за 20 лет до Лавуазье предположил, что при горении вещества соединяются с частью воздуха, и хотя не отказался от теории флогистона полностью, но считал флогистон материальным началом.
Антуан Лоран Лавуазье родился в Париже в 1743 г. Подобно тому как это было и с его современниками, в сферу его интересов входили естественноисторические науки: физика, химия, геология. За выполненную по конкурсу работу "Найти наилучший способ освещения улиц больших городов" был награжден золотой медалью Парижской академии наук, сперва был избран адъюнктом Академии, а затем ее действительным членом. Как бывший откупщик (налоговая система старого режима), по решению революционного трибунала был осужден и казнен в 1794 г.
Лавуазье совершил переворот в химии XVIII в., создав наконец правильную теорию процесса горения. Его успех был подготовлен работами Шееле и Пристли, а также тем, что, подобно Ломоносову, он признавал только количественную постановку опытов. Отныне было покончено с теорией флогистона, и стало ясно, что явление обжигания металлов это процесс их соединений с кислородом. Эта фундаментальная теория позволила Лавуазье совместно с его французскими коллегами разработать рациональную номенклатуру всех известных к тому времени элементов (простых тел - согласно Бойлю) и соединений. В 1789 г. был опубликован "Элементарный курс химии" - первый учебник в современном понимании.
Карл Вильгельм Шееле (1742...1787) не получил образования и еще мальчиком был отдан помощником в аптеку, где он постепенно приобрел практический лабораторный опыт. Большие знания в химии были накоплены им в результате настойчивого самообразования. Вопреки неблагоприятным условиям, Шееле сопутствовала удача первооткрывателя: он выделил кислород (не отказавшись от теории флогистона), хлор, марганец, барий, молибден, вольфрам и ряд органических кислот. До Шееле была известна только уксусная кислота, он же выделил из природных продуктов винную, молочную, яблочную и ряд других. Несмотря на отсутствие высшего образования, Шееле был избран действительным членом Шведской академии наук, что было совершенно беспрецедентно в истории химии. Здоровье Шееле было подорвано напряженной работой в неприспособленных условиях с ядовитыми соединениями, и он умер на 44-м году жизни. Существуют также непроверенные данные, что, выделяя безводную синильную кислоту, он по привычке старых химиков попробовал ее на вкус.
Химия делает большие успехи работами блестящих ученых: постепенно подтверждается не только правомерность существования атомов, но и не вызывает более сомнения, что они характеризуются определенной массой, начинают прививаться химические обозначения атомов и делается попытка химические реакции изображать в виде уравнения. И только в начале XIX столетия возникает попытка водораздела между неорганическими и органическими веществами. Еще Лавуазье в своем учебнике делил все вещества на минеральные, животные и растительные. Более четкая классификация была внесена Берцелиусом. Шведский химик Иенс Якоб Берцелиус (1779...1848) предложил из известных к тому времени соединений выделить группу веществ, типичных для живой природы, и назвать их органическими веществами, считая, что только особая "жизненная сила" (vis vitalis, отсюда витализм), присущая растениям и животным, в отличие от мертвой природы способствует их образованию. Берцелиус прославился как своими достижениями в развитии общих вопросов химии, так и блестящей плеядой своих учеников.
Фридрих Вёлер (1800...1882) еще в юности занимался естественными науками и изучал медицину, хот" его и интересовала химия. В Германии, где он родился, он не мог получить соответствующего образования, так как химия преподавалась только как отрасль прикладной медицины. Поэтому он завершил свое образование в Швеции у Берцелиуса. Среди прочих работ Вёлеру удалось, в известной мере случайно, получить из цианистого аммония мочевину. Это рассматривалось как первый синтез органического соединения из неорганического, так как цианистый аммоний безусловно считался неорганическим веществом, поскольку биологическая роль аммония не была тогда известна.
Выделение органической химии в современном понимании было сделано Августом Кекуле фон Страдониц, определившим ее как химию соединений углерода. Кекуле родился в 1829 г. и по желанию родителей должен был заниматься архитектурой, но, прослушав курс лекций Либиха по химии, он меняет свои планы и начинает учиться химии у Либиха.
Юстус фон Либих (1803...1873) родился в семье торговца москательными товарами. Его отец в маленькой мастерской занимался изготовлением красок. Эта мастерская и была первой химической лабораторией молодого человека. Либих начал обучаться химии а германских университетах, а затем закончил образование в Париже, где в ту пору химия достигла наивысших успехов. Уже в 21 год он был назначен экстраординарным профессором в маленький немецкий провинциальный Гиссенский университет, где проработал практически всю жизнь. Гиссенский университет стал центром притяжения для многих поколений химиков, слушателей и учеников этого талантливейшего педагога. Основным достижением Либиха в области органической химии является разработанный им метод анализа органических веществ способом их сожжения, метод, не потерявший своего значения до сегодняшнего дня. Помимо теоретических работ Либих посвятил большую часть своих исследований проблемам прикладной химии, в частности заложил научные основы развития агрохимии.
Марселин Бертло (1827...1907), подобно большинству химиков, сначала изучал медицину и только потом переключился на занятия химией. Работы Бертло в области синтеза органических соединений составляют целую эпоху в развитии химической науки. Были синтезированы органические кислоты (уксусная и муравьиная) и этиловый алкоголь из неорганических исходных веществ, а также из элементов ацетилен и бензол. Тем самым был уничтожен барьер между органическими и неорганическими веществами и из науки было изгнано понятие жизненной силы, которая будто бы необходима и играет решающую роль в образовании органических соединений. Бертло показал, что синтез органических соединений не только воспроизводит природные продукты, но может создавать соединения новые и не существующие в природе.
Благодаря деятельности Либиха к концу XIX в. на мировую химическую арену вырывается Германия. Причина этого лежит не только в том, что талантливый ученый показал практическую пользу химической науки для развития производительных сил страны, но главным образом в изменении экономического потенциала Германии после франко-прусской войны (1870...1871 гг.). Контрибуция*, наложенная на побежденную Францию, способствовала приливу капитала в Германию и возникновению производств на основе органической химии. Возникающие акционерные общества объединяли химические предприятия, и к началу XX в. были созданы такие крупные фирмы, как "Баденские фабрики но производству анилина и соды", "Байеровское акционерное общество заводов по производству красителей", "Акционерное общество по производству анилина" и ряд других предприятий. Новым заводам и фабрикам нужны были кадры, и средства начали поступать в высшие учебные заведения и исследовательские учреждения. В 1900 г. был создан самый крупный к тому времени в мире химический институт при Берлинском университете. В 1911 г. возникло Общество содействия науки кайзера Вильгельма II, щедро финансируемое кругами, стремившимися к использованию науки для осуществления планов "мирового господства". Германия стала "химической державой Европы".
Жизнь Роджера Бэкона подтверждает сказанное. Он был вынужден вступить в орден францисканцев, так как церковь хотела предохранить его от притязаний королей и использовать его искусство в своих целях. Впоследствии он был обвинен в ереси и магии и посажен в тюрьму, но ему были выданы книги всех известных алхимиков для работы над философским камнем. Бэкон просидел в заключении 20 лет! Он написал ряд больших трактатов по алхимии. Когда духовные власти пришли к выводу, что секрет еще не найден, они выпустили Бэкона на волю, и он возвратился в Оксфорд. Его работа, в которой он открыто выступал против духовенства, снова закончилась тюремным заключением.
Трагична была судьба одного из выдающихся людей средневековья, Раймонда Луллия (около 1235 - около 1315), родившегося в городе Пальма на острове Мальорка. Миссионер, поэт, философ и алхимик, он в какое-то время обосновался в Вене. Английский король Эдуард II выманил его в Лондон, а затем держал в заточении, чтобы никто не перехватил его секрета получения философского камня.
Хотя еще в 1317 г. папа Иоанн XXII предал алхимиков анафеме*, так как боялся, что в случае удачи золото будет обесценено, алхимики втайне продолжали свою работу, внося в нее свой особый условный язык. Термины употреблялись часто в различных значениях, обозначая отвлеченные понятия, свойства веществ или даже являясь более или менее точной химической терминологией. Так, например, "лев" могло обозначать мужское начало или же твердость, "дракон" - вещество вообще или огонь, "земным львом" называли определенные окислы зеленого цвета, "драконами" - горючие смеси. Эта символическая терминология безусловно затрудняла понимание трактатов непосвященными, а, может быть, отчасти и сохраняла некоторые достижения от конкурентов. Нужно учесть также, что мышление средневековых ученых было склонно не к упрощению, а, наоборот, к усложнению многих явлений природы.
* Папа Иоанн XXII сам увлекался алхимией, и есть версия, что его булла против занятий алхимией была просто уловкой, так как он не хотел иметь конкурентов. Это весьма вероятно при его жадности и умении любыми путями извлекать доходы.
Не следует думать, что труд, затраченный этими мечтателями от науки, пропал даром. И химики-ремесленники, и химики, искавшие способов трансформации металлов, открывали новые соединения, изучали их свойства, отрабатывали методы получения, отделения, очистки химических веществ. Им были известны способы кристаллизации и фильтрования. Они имели дело с серной и азотной кислотами, азотнокислым серебром, сулемой, уксуснокислым свинцом, хлористым натрием, нашатырем (хлористым аммонием), который выделяли из сгнившей мочи. Многое было ими открыто впервые. Арабскому алхимику и врачу Ад-Рази приписывают открытие спирта. Альберт Великий работал с сернокислым железом, отделял золото от серебра при помощи азотной кислоты, по-видимому, выделил мышьяк в чистом виде. От Джабира идут методы "кальцинирования металлов" (получение окислов). Роджер Бэкон писал о потухании веществ без доступа воздуха, о способности селитры взрываться с горящим углем. И Бэкон и Альберт Великий знают свойства смеси селитры, серы и угля. Раймонд Луллий применял холодильник при получении углекислого аммония из перегнанной мочевины. Неизвестный автор, писавший под именем Василия Валентина (XIV в.), открывает соляную кислоту, многие соединения мышьяка и сурьмы. В его книге "Триумфальная колесница сурьмы" описываются способы получения сурьмы и ее медицинское применение*. (Сурьма была любимым лекарством алхимиков, которые мечтали получить из нее средство для лечения всех болезней).
* Название сурьмы (Sb) происходит от слова древних египтян и вавилонян "стимми". В арабских странах черный сульфид сурьмы назывался "шурма".
Многие открытия носили сенсационный характер. В 1602 г. сапожник и алхимик Винченцо Касциароло в горах Болоньи нашел камень, который был настолько тяжел, что Касциароло заподозрил в нем наличие золота. Пытаясь выделить золото из камня, алхимик прокалил его с углем и селитрой и тут же обнаружил, что охлажденный продукт светится в темноте красноватым светом. Известие об этом поразило алхимиков и тяжелый шпат (сернокислый барий) стал объектом химических операций. Он получил ряд названий: солнечный камень, болонский фосфор и т.д. В 1774 г. было установлено, что в тяжелом шпате содержится особая "земля". Неизвестный ранее металл получил название "барий" от греческого слова "тяжелый". В середине XVII столетия гамбургский алхимик Хенниг Бранд в поисках философского камня, перегоняя человеческую мочу, обнаружил, что при прокаливании осадка последний светится в темноте. Это было ново и необычно! Этот фокус Бранд показывал любителям и получал за это плату, а потом продал свой "секрет" гамбургскому алхимику Иоганну Крафту. Почти сто лет существовала фосфорная спекуляция, так как способ получения держался всеми в секрете. Только в 1743 г. немецкий химик Андрей Сигизмунд Маргграф (1709...1782) нашел более совершенный способ получения фосфора и опубликовал его, после чего началось изучение фосфора и его соединений.
Книгопечатание (первая типография Гутенберга, Шеффера и Фауста была открыта в Майнце в 1450 г.) сыграло большую роль в распространении алхимических сочинений. Так как печатание обходилось на первых порах достаточно дорого, многие анонимные алхимики для придания авторитета своим сочинениям печатали их под именами известных философов и ученых древнего мира - Платона, Пифагора, Демосфена и других не менее почетных лиц. Также появились во множестве переводы якобы с арабского языка, хотя впоследствии эти рукописи нигде не были обнаружены. В XVI и XVII вв. вся Европа была охвачена манией получения золота. Все знатные дворы покровительствовали лицам, искавшим философский камень. В числе их были короли Франции, Германии, Италии, Испании. Это привело к тому, что среди людей науки появилось множество шарлатанов, которые не столько стремились превратить металлы в золото, сколько выкачивали золото из карманов своих покровителей. Люди этого типа переходили от двора ко двору и исчезали, когда их деятельность становилась опасной для жизни. Описание приключений любого из этих героев может составить содержание целого романа. Одним из характерных людей той эпохи был Доминика Эмануэль Каэтан. Как алхимик он начал практиковать в Мадриде. Его принял затем вице-король Нидерландов, которому он обещал изготовить заветную тинктуру для получения драгоценных металлов. Были израсходованы большие деньги, а успеха все не было. В результате Каэтан был посажен в тюрьму, где просидел 6 лет. Однако судьба снова ему улыбнулась, и после многих приключений он попадает к императору Леопольду I (1640...1705), который предоставляет ему большую лабораторию. Смерть Леопольда прервала удачную полосу в жизни Каэтана, но довольно скоро он принят при дворе прусского короля Фридриха I (1657...1713). Король, подражая французскому двору, где при Людовике XIV процветает алхимия, покровительствует Каэтану и позволяет ему морочить себя в течение ряда лет. Конец этого авантюриста был традиционным: в 1709 г. он был осужден и повешен. Чтобы снять с себя ответственность, многие алхимики ссылались на якобы полученный от кого-то секрет. В 1648 г. граф фон Рутц в Праге в присутствии императора Фердинанда III получает золото посредством порошка, приобретенного у алхимика Рихтгаузена, который в свою очередь приобрел его у другого лица. Порошок (хлористое золото?) оказался действенным - золото было получено. Фердинанд велел из этого золота выбить медаль с надписью: "Божественное превращение, произведенное в Праге 15 января 1648 г. в присутствии Его Императорского Величества Фердинанда III" (в подлиннике надпись сделана по-латыни). Еще в конце XVIII столетия эта медаль хранилась в Венском казначействе.
Вторая половина XVII в. оставила самые причудливые воспоминания о людях, которые выдавали себя не только за алхимиков, врачей, магов, но и за знатоков всех проблем, волнующих человека. Эта плеяда авантюристов, шарлатанов, шулеров добивалась титулов, почета, восхищения, известности, хотя иногда кончала свой жизненный путь в тюрьме или заточении. Кто не слыхал таких имен, как граф Сен-Жермен, Калиостро, Казанова, Джон Лонг? А сколько еще подобных им людей, менее известных потомкам, занимало умы своих современников?
Граф Сен-Жермен - любимец короля Людовика XV и мадам де Помпадур. Это о нем пишет Пушкин в "Пиковой даме": "Вы слышали о графе Сен-Жермене, о котором рассказывают много чудесного. Вы знаете, что он выдавал себя за вечного жида, за изобретателя жизненного эликсира и философского камня, и прочая. Над ним смеялись, как над шарлатаном, а Казанова в своих Записках говорит, что он был шпион; впрочем, Сен-Жермен, несмотря на свою таинственность, имел очень почтенную наружность и был в обществе человек очень любезный". А далее идет история, как Сен-Жермен называет бабушке рассказчика заветные три карты и дает ей возможность отыграться и покрыть карточный долг. Королем шарлатанов называют Калиостро (Джузеппе Бальзамо, 1743...1795): безвестный итальянец, он вступает в сношения с папой Климентом XIII, входит в круг масонов, создает "Египетскую ложу"; у него алхимическая лаборатория, хотя в Петербурге его ловят на мошенничестве во время сеанса получения золота; он в Лондоне, Нидерландах, Италии; успех сменяется падением и снова успех. Кончает он судом инквизиции и заточением в монастыре.
Последний из авантюристов того времени Джакомо Казанова (1725...1798), в свое время прославившийся как знаток химии, астрономии, медицины, оказался еще и историографом своей эпохи. Его пережила слава его "Записок". Стефан Цвейг в книге "Три певца своей жизни" одну главу посвящает Казанове и его творению. Но ни Цвейг, ни кто-либо другой не видели оригинала этих мемуаров. Цвейг пишет, что рукопись в 1820 г. была куплена известным немецким издателем Брокгаузом и до сих пор хранится в несгораемом шкафу фирмы, а в свет был пущен перевод, грешивший искажениями и неточностями. Если это правильно, то Казакова переживет еще третий период успеха, когда владелец рукописи отдаст ее наконец на суд читателей.
От алхимии к научной химии
Нельзя провести четкой границы между временем, когда алхимия превратилась в научную химию. Всякая отрасль прикладного знания делается наукой, опираясь, с одной стороны, на эксперимент, а с другой - на теоретические положения, подтвержденные опытными данными. Назовем несколько имен, оставивших яркий след в переходный период развития химии.
Деятельность английских естествоиспытателей Роберта Бойля (1627...1719) и Исаака Ньютона (1649...1727) заложила фундамент научной химии, хотя оба ученых разделяли еще воззрения алхимиков на возможность получения золота из неблагородных металлов.
Бойль родился в Ирландии в аристократической семье и получил разностороннее образование: изучал естествознание, медицину, древние языки, интересовался историей религии. В 1661 г. Бойль выпускает книгу на английском языке, которую он не подписывает своим именем, а издает под названием "Химик-скептик". Отныне исчезает даже термин "алхимик", и с новым названием появляется и новое содержание, Бойль вносит коренные изменения в представление о простых началах древних. Простое тело (элемент) постулируется материальным веществом, не разлагающимся при химическом анализе: "Я понимаю под элементами некоторые первоначальные или простые, вполне несмешанные тела, которые не состоят из каких-либо других тел или друг из друга, а являются теми составными частями, из которых непосредственно сложены все вполне смешанные (т.е. сложные) тела и на которые сложные в конце концов распадаются".
В задачу химии отныне входит открытие новых простых тел и установление их числа. В сочинении "Математические начала философии природы" Ньютон пишет, что "количество вещества (масса) есть мера вещества, устанавливаемая пропорционально плотности и объему его. Это же количество в дальнейшем подразумеваю и под словом "тело" (или масса)".
Важнейшими событиями научной жизни середины XVII - начала XVIII в. явились организации научных обществ. В известной степени такими содружествами были университеты, существовавшие в Западной Европе еще с XII в., где на первых порах изучались богословие, юридическое право и медицина, но схоластический дух и преклонение перед авторитетами в течение ряда столетий сдерживали изучение точных наук. В 1649 г. по инициативе Бойля и его друзей в Лондоне было основано Королевское научное общество на уровне Английской академии наук. В уставе общества было сказано, что оно не будет признавать никаких гипотез, систем, учений натуральной философии, предложенных или признаваемых древними или современными философами, но будет испытывать и обсуждать все мнения, ни одного из них не принимая до тех пор, пока после зрелого обсуждения и иных доказательств, даваемых правильно поставленными опытами, не будет без сомнения доказана истинность каждого положения. Академии наук возникли в Париже (1666), Берлине (1700), Вене (1700), Петербурге (1725), Стокгольме (1739). Труды сочленов новых академий, отдельных научных обществ и появление научных журналов облегчали знакомство с достижениями и открытиями ученых и способствовали обмену мнениями.
Одним из основных вопросов химии от зарождения алхимии и до новых времен был вопрос о том, в чем состоит процесс горения, что происходит с металлами при их обжиге. Химия не знала общих законов, и процессу горения были посвящены труды многих ученых XVIII в.
Георг Эрнст Шталь (1659...1734) вошел в историю химии как автор новой теории горения. Шталь изучал в Иенском университете медицину и химию, занимался историей медицины и преподавал сперва медицину, а затем химию как самостоятельную науку. Он хорошо знал мануфактурное производство тканей, занимался много металлургией, задачей химии считал практические вопросы, способствующие развитию промышленности. Процесс плавки металлов Шталь представлял себе следующим образом. Основную роль играет древесный уголь, передающий горючее начало от руды к металлу. Это начало, которым богат уголь, Шталь назвал флогистоном. При этом уголь превращается в золу, бедную флогистоном, а металл, напротив, им обогащается. Воздух принимает косвенное участие в процессе горения, служа только как бы переносчиком флогистона. Теория флогистона на первых порах не имела успеха, но вскоре была принята почти всеми химиками, в частности теми, кто начал работать с газами, до этих пор не привлекавшими к себе внимания исследователей.
Джозеф Пристли (1733...1804), сын бедного английского суконщика, изучал поначалу теологию, философию, естествознание, древние языки и читал проповеди в протестантской общине. Когда его обвинили в свободомыслии, так как он не принадлежал к англиканской церкви, ему пришлось зарабатывать на жизнь преподаванием языков. В тридцатилетнем возрасте он прослушал курс химии в Уоррингтонском университете и под впечатлением новых для него идей начал заниматься естествознанием, физическими и химическими экспериментами. Он сделал целый ряд открытий: выделил и изучил семь газообразных веществ: закись азота, хлористый водород, аммиак, фтористый кремний, окись углерода, кислород. Об открытии кислорода Пристли сообщил Лавуазье лично, поехав для этого в Париж. Несмотря на признание научных успехов на родине и за ее рубежом, бедствия снова обрушились на ученого за его передовые взгляды, ибо он был ярым сторонником Великой Французской революции 1789 г. Толпа, натравленная реакционными кругами, подожгла и разграбила его дом и лабораторию. Несмотря на поддержку французских ученых, через некоторое время он покинул Англию и обосновался в Северной Америке, где у него были старые связи с Бенжаменом Франклином, по предложению которого он еще в 1767 г. написал "Историю учения об электричестве".
Генри Кавендиш (1731...1810), второй сын герцога Девонширского, обучался естественным наукам в Кембриджском университете. В сорок лет он унаследовал крупное состояние, и все свои доходы тратил на организацию лаборатории и создание библиотеки. Лаборатория была оборудована лучшими приборами, а библиотекой мог пользоваться любой желающий. Кавендиш интересовался исследованиями атмосферы и физикой газов. В химии, подобно Ломоносову, он придавал большое значение количественным закономерностям: "Все определяется мерой, числом и весом". Открытый им водород Кавендиш принял за неуловимый флогистон. Будучи большим чудаком, он не любил публиковать свои работы, но, к счастью, исследования, посвященные химии газов, были обнародованы.
Михаил Васильевич Ломоносов (1711...1765) родился в деревне близ Архангельска в семье богатого помора. Образование он получил сначала в Славяно-греко-латинской академии, изучая латинский язык и античную литературу, затем был переведен в Петербургский академический университет, а в 1736 г. был откомандирован для пополнения образования в Германию в Магдебургский университет для занятий химией. В Саксонии, в центре немецкой горнодобывающей промышленности, Ломоносов познакомился с постановкой горного дела. В 1741 г. он возвращается на родину и проявляет себя как ученый-энциклопедист. "Ломоносов был великий человек. Между Петром I и Екатериной II он один является самобытным сподвижником просвещения. Он создал первый университет. Он, лучше сказать, был первым нашим университетом". (Пушкин).
"Изучение химии, - пишет Ломоносов, - имеет двоякую цель: одна усовершенствование естественных наук, другая - умножение жизненных благ. Последняя цель... особенно же в настоящем и предыдущих веках достигла хороших успехов, первая же... почти что не обогатила философского познания природы". Одним из первых Ломоносов сделал весы своим главным орудием исследования, в результате чего мог постулировать, что "общий вес вещества остается в одной мере", иными словами, им был установлен закон сохранения вещества. Он почти за 20 лет до Лавуазье предположил, что при горении вещества соединяются с частью воздуха, и хотя не отказался от теории флогистона полностью, но считал флогистон материальным началом.
Антуан Лоран Лавуазье родился в Париже в 1743 г. Подобно тому как это было и с его современниками, в сферу его интересов входили естественноисторические науки: физика, химия, геология. За выполненную по конкурсу работу "Найти наилучший способ освещения улиц больших городов" был награжден золотой медалью Парижской академии наук, сперва был избран адъюнктом Академии, а затем ее действительным членом. Как бывший откупщик (налоговая система старого режима), по решению революционного трибунала был осужден и казнен в 1794 г.
Лавуазье совершил переворот в химии XVIII в., создав наконец правильную теорию процесса горения. Его успех был подготовлен работами Шееле и Пристли, а также тем, что, подобно Ломоносову, он признавал только количественную постановку опытов. Отныне было покончено с теорией флогистона, и стало ясно, что явление обжигания металлов это процесс их соединений с кислородом. Эта фундаментальная теория позволила Лавуазье совместно с его французскими коллегами разработать рациональную номенклатуру всех известных к тому времени элементов (простых тел - согласно Бойлю) и соединений. В 1789 г. был опубликован "Элементарный курс химии" - первый учебник в современном понимании.
Карл Вильгельм Шееле (1742...1787) не получил образования и еще мальчиком был отдан помощником в аптеку, где он постепенно приобрел практический лабораторный опыт. Большие знания в химии были накоплены им в результате настойчивого самообразования. Вопреки неблагоприятным условиям, Шееле сопутствовала удача первооткрывателя: он выделил кислород (не отказавшись от теории флогистона), хлор, марганец, барий, молибден, вольфрам и ряд органических кислот. До Шееле была известна только уксусная кислота, он же выделил из природных продуктов винную, молочную, яблочную и ряд других. Несмотря на отсутствие высшего образования, Шееле был избран действительным членом Шведской академии наук, что было совершенно беспрецедентно в истории химии. Здоровье Шееле было подорвано напряженной работой в неприспособленных условиях с ядовитыми соединениями, и он умер на 44-м году жизни. Существуют также непроверенные данные, что, выделяя безводную синильную кислоту, он по привычке старых химиков попробовал ее на вкус.
Химия делает большие успехи работами блестящих ученых: постепенно подтверждается не только правомерность существования атомов, но и не вызывает более сомнения, что они характеризуются определенной массой, начинают прививаться химические обозначения атомов и делается попытка химические реакции изображать в виде уравнения. И только в начале XIX столетия возникает попытка водораздела между неорганическими и органическими веществами. Еще Лавуазье в своем учебнике делил все вещества на минеральные, животные и растительные. Более четкая классификация была внесена Берцелиусом. Шведский химик Иенс Якоб Берцелиус (1779...1848) предложил из известных к тому времени соединений выделить группу веществ, типичных для живой природы, и назвать их органическими веществами, считая, что только особая "жизненная сила" (vis vitalis, отсюда витализм), присущая растениям и животным, в отличие от мертвой природы способствует их образованию. Берцелиус прославился как своими достижениями в развитии общих вопросов химии, так и блестящей плеядой своих учеников.
Фридрих Вёлер (1800...1882) еще в юности занимался естественными науками и изучал медицину, хот" его и интересовала химия. В Германии, где он родился, он не мог получить соответствующего образования, так как химия преподавалась только как отрасль прикладной медицины. Поэтому он завершил свое образование в Швеции у Берцелиуса. Среди прочих работ Вёлеру удалось, в известной мере случайно, получить из цианистого аммония мочевину. Это рассматривалось как первый синтез органического соединения из неорганического, так как цианистый аммоний безусловно считался неорганическим веществом, поскольку биологическая роль аммония не была тогда известна.
Выделение органической химии в современном понимании было сделано Августом Кекуле фон Страдониц, определившим ее как химию соединений углерода. Кекуле родился в 1829 г. и по желанию родителей должен был заниматься архитектурой, но, прослушав курс лекций Либиха по химии, он меняет свои планы и начинает учиться химии у Либиха.
Юстус фон Либих (1803...1873) родился в семье торговца москательными товарами. Его отец в маленькой мастерской занимался изготовлением красок. Эта мастерская и была первой химической лабораторией молодого человека. Либих начал обучаться химии а германских университетах, а затем закончил образование в Париже, где в ту пору химия достигла наивысших успехов. Уже в 21 год он был назначен экстраординарным профессором в маленький немецкий провинциальный Гиссенский университет, где проработал практически всю жизнь. Гиссенский университет стал центром притяжения для многих поколений химиков, слушателей и учеников этого талантливейшего педагога. Основным достижением Либиха в области органической химии является разработанный им метод анализа органических веществ способом их сожжения, метод, не потерявший своего значения до сегодняшнего дня. Помимо теоретических работ Либих посвятил большую часть своих исследований проблемам прикладной химии, в частности заложил научные основы развития агрохимии.
Марселин Бертло (1827...1907), подобно большинству химиков, сначала изучал медицину и только потом переключился на занятия химией. Работы Бертло в области синтеза органических соединений составляют целую эпоху в развитии химической науки. Были синтезированы органические кислоты (уксусная и муравьиная) и этиловый алкоголь из неорганических исходных веществ, а также из элементов ацетилен и бензол. Тем самым был уничтожен барьер между органическими и неорганическими веществами и из науки было изгнано понятие жизненной силы, которая будто бы необходима и играет решающую роль в образовании органических соединений. Бертло показал, что синтез органических соединений не только воспроизводит природные продукты, но может создавать соединения новые и не существующие в природе.
Благодаря деятельности Либиха к концу XIX в. на мировую химическую арену вырывается Германия. Причина этого лежит не только в том, что талантливый ученый показал практическую пользу химической науки для развития производительных сил страны, но главным образом в изменении экономического потенциала Германии после франко-прусской войны (1870...1871 гг.). Контрибуция*, наложенная на побежденную Францию, способствовала приливу капитала в Германию и возникновению производств на основе органической химии. Возникающие акционерные общества объединяли химические предприятия, и к началу XX в. были созданы такие крупные фирмы, как "Баденские фабрики но производству анилина и соды", "Байеровское акционерное общество заводов по производству красителей", "Акционерное общество по производству анилина" и ряд других предприятий. Новым заводам и фабрикам нужны были кадры, и средства начали поступать в высшие учебные заведения и исследовательские учреждения. В 1900 г. был создан самый крупный к тому времени в мире химический институт при Берлинском университете. В 1911 г. возникло Общество содействия науки кайзера Вильгельма II, щедро финансируемое кругами, стремившимися к использованию науки для осуществления планов "мирового господства". Германия стала "химической державой Европы".