Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

В 1913 г. английский радиохимик Фредерик Содди решил еще одну проблему. Исследование продуктов распада радиоактивных элементов приводило к противоречию с периодической системой. Например, свинец, образующийся при распаде урана, имел атомную массу, отличающуюся от массы обычного свинца. Ф. Содди предложил в 1913 г. название "изотоп" для любого элемента, который отличается от известного ранее элемента атомной массой, но занимает то же место в периодической системе[118]. Причина такого отклонения была обнаружена только в 1932 г. благодаря открытию нейтронов английским физиком Джеймсом Чэдвиком. Изотопами стали называть элементы, обладающие одинаковыми химическими свойствами и одним и тем же порядковым номером, но отличающиеся атомными массами. Порядковый номер определяется зарядом ядра атома (числом протонов), а атомная масса — числом протонов и нейтронов в атомном ядре. Благодаря использованию масс-спектрометрии после 1920 г. было обнаружено также, что многие элементы, образующиеся не в результате радиоактивного распада, являются смесью изотопов.

Как до 1900 г. считалось, что атом в соответствии с его определением является неделимым, так и до 1919 г. атомное ядро тоже считалось неделимым. Открытие ядерного распада при исследовании радиоактивности поставило перед учеными новую задачу: нельзя ли искусственным путем разделить протоны в ядрах. Сомнения, существовавшие по этому поводу, были обусловлены тем, что силы, связывающие протоны, были чрезвычайно велики. Но в 1919 г. Э. Резерфорду удалось осуществить первую ядерную реакцию. Резерфорд бомбардировал газообразный азот быстрыми а-частицами (ядрами гелия), в результате чего ему удалось превратить атомы азота в атомы кислорода.

После открытия ядерных реакций физику и химию стали рассматривать как две взаимно дополняющие друг друга науки, занимающиеся исследованием явлений природы. Позже к ним присоединилась биохимия. Проникая таким образом в сокровенные тайны природы, люди получили сегодня мощное средство влияния на саму природу. Это средство в руках человека обладает не только созидательной, но и огромной разрушительной силой! И хотя уже 500 лет назад человечество осознало, что Земля не является центром Вселенной, следует помнить, что наша планета — пока единственное наше жизненное пространство и ее страдания — это наше горе, а ее радости — это наше счастье.

Развитие экспериментальной химии

Современная химия развилась благодаря аналитическим методам; всем ее важнейшим результатам предшествовали успехи в химическом анализе.

Ференц Сабадвари [50, с. 5]

Предварительные замечания

С самого начала становления химии как науки о строении, свойствах и превращениях веществ ее успехи тесным образом были связаны с развитием экспериментальной химии. При этом имеется в виду совершенствование лабораторных приборов, методов, химических реактивов и исследовательских лабораторий.

Как правило, в это время исследовательские лаборатории были одновременно и учебными центрами. Экспериментируя, химики приобретали знания. Лишь в конце XIX в. в отдельных случаях стали создаваться специальные химические исследовательские лаборатории, в которых не проводилось обучения студентов.

В период эмпирического развития химии исследователи занимались в основном только экспериментированием, хотя и тогда они руководствовались при проведении опытов определенными теоретическими представлениями. Последние начали довольно интенсивно развиваться и расширяться с XV в. В середине XVIII в. выявилось довольно заметное различие между слепой, неосмысленной "стряпней наугад" и трудом исследователей, работающих на научной основе [8, с. 29 и сл.].

В результате широкого введения в химию количественных методов анализа (Лавуазье, Рихтер, Пруст и Дальтон), а также благодаря разработанным ими теоретическим представлениям химический эксперимент стал приобретать более осознанный и плановый характер. Теория стала определять характер проведения эксперимента, а методы исследования природы стали точнее.

В 1844 г. Либих писал: "Успех любого опыта, любой операции меньше всего зависит от механической сноровки и в большей степени — от сознательного подхода; причиной неудачи может быть недостаточность знаний. Открытие определяется уровнем экспериментальной техники и способностью человека создавать новые идеи" [33, с. 9].