автореферат диссертации по истории, специальность ВАК РФ 07.00.10
диссертация на тему: Формирование атомистических представлений в химии в период становления её как науки

Полный текст автореферата диссертации по теме "Формирование атомистических представлений в химии в период становления её как науки"

уч.-™**"™- Лгы«-^ Ллсфи&гъ-иТ ^ГЛ

МиТалчии А/ Овдй оГ0£о% £5,

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет

На правах рукописи УЖ 541.9

Дмитриев Игорь Сергеевич

Формирование атомистических представлений в химии в период становления её как науки

Специальности: 07.00.10 - история науки и техники 02.00.01 - неорганическая химия

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора химических наук

Ленинград 1989

Работа выполнена на кафедре квантовой химии химического факультета Ленинградского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственного университета

Официальные оппоненты: доктор химических наук, проф.

Л.С.Лилич,

доктор химических наук, проф.

Ю.Я.Фиалков,

доктор физико-математических наук

В.Я.Френкель

Ведущая организация: Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова.

Занята диссертации состоится н_м _ 1989 г в _ часов на заседании специализированного совета Д.063.57.09 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора наук при Ле -нинградском государственном университете по адресу: Ленинград, 199004, Средний пр. д. 41/43, 3-й этаж.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им, А.М.Горького Ленинградского государственного университета:199164, Ленинград, Университетская наб. д. 7/9.

Автореферат разослан "_" _ 1989 г.

Учёный секретарь специализированного совета Туркин Юрий Иванович

I I. ОЕЧАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.. Г •л'У-Й 1

,.„„,] История науки, в том числе и история химии, в настояшее время переживает период ломки традиционных представлений и методов исследования. Суть происходящих перемен состоит в переходе от привычных фактологических (феноменологических) подходов к аналитическим, вскрывающим генезис и"шасроапатомия" процессов научного открытия, смены научных парадигм, исследовательских программ и стилей ныаления. Естественно, это обостряет внимание историков химии к проблемам эволюции теоретических представлений, особенно в период становления химии как наука (примером могут случить работы Г.В.Быкова, Р.Б.Добротина, В.И.Кузнецоза, А.А.Макяреня, Ю.И.Соловьева, А.Н.Шамина и др.). Однако история формирования концептуального аппарата химии в этот период (Х7П-середина ХП вв.) изучена совершенно недостаточно как в количественном, так и (что главное) в качественном отношениях. Это • относится и к эволюции такого стержневого раздела химии Нового и Новейшего времени как атомистика.

Создание атокно-молекулярного учеши принадлежит к тем явлениям истории кауки, которые с нарастанием исторической дистанции обретают вез более разносторонний смысл. Хотя,на первый взгляд, развитие атомистики в химии рассматривалось целым рядом исследователей (достаточно упомянуть имена Г.В.Быкова, В.П.Зубова, Б.М.Кедрова, М.Г.Фаерштейва, Н.А.Фигуровского, из зарубежных - М.Боус-Холл, Дх Л. Брука, Т.Куна, Э.Мельхадо, А.Роука, Н.йшера и др.), их работы, за редким исключением, оставались в лояе "эмпирической истории" и, кроме того, далеко но всегда основявались на достаточно широком круге источников. Разумеется, распространение стереотипных, некритически воспринятых взглядов на узловые моменты истории химии (кризис концепции субстанциальных форм и качеств и заровдекие научной химии в ХУЛ в., "химическая революция" ХУШ в., появление атомной теории Дальтона, развитие атомистики в работах О.Лорана и Ш.Еерара, реформа С.Канниццаро и конгресс в Карлсруэ) тормозило дальнейшее развитие историко-химиче ских исследований в целом. Сказанное выявляет актуальность и цель данной работы.

Актуальность темы диссертации определяется характером и глубиной современных процессов перестройки историио-научных

исследований в целом, а также фундаментальной ролью, которую атомистика (атомистическая, а затем а?о:.шо-млекулярная исследовательская программа) играла к играет в химки, не говоря уже о том, что антитеза дискретного и непрерывного входит в состав инвариантного ядра структуры научного мышления вообще.

Цель даосертащш состоит в создании новой концепции формирования классического атомно-молекулярпого учения, отвечающей современному состоянию, потребностям и перспективам развития исторкко-хшических и кауковедческих ^следований.

Реализация поставленной цели предполагает изучение на основе расширенного круга первоисточников эволюции содержания, конкретных форм существования и функций атомистических представлений в химик на разных этапах эпохи становления ее как науки (ХУЛ - 60-е гг XIX вв). При этом имеется в виду не только и не столько феноменологическое изучение проблеет, но в первую очередь анализ, нацеленный на раскрытие "микроаватоыии" процесса формирования атомистических идей.

Хронологические ралжи диссертации определены с учетом следующих обстоятельств: I) указанный период охватывает все главные этапы формирования классического атомно-колекулярн го учения; 2) в этот ге период сформировались и свойственные атом-но-ыолекуляряой исследовательской программе противоречия, в частности, противоречие мегщу генетической определенностью и функциональной неопределенностью ввделенпя атома в молекуле, которое было характерно для зрелой формы классической атошетикн и которое в иной, квантовохишческой форме сохраняется также в современной химии; 3) наконец, т учитывали и то обстоятельство, что развитие атомистики в XIX - первой псд. XX вв ухе было предметом детального историво-научного анализа, в том числе и в нашей кандидатской диссертации.

Источниковедческая база. При разработке темы было изучено около 600 литературных первоисточников, половина которых представляет собой редкие и малодоступные издания. Было исследовано около 50 единиц хранения архивных материалов (главным образом, из зарубежных архивов), либо не вошедших ранее в практику исто-рико-химического аналиэа, либо не получивших должного внимания со стороны специалистов, либо широко известных, но требущих

новой интерпретации.

Новизна рабсгы. В обширной литература по истории атомного ученая в химии процесс форлированпя этого учения рассматривался по преимуществу в аспекте борьбы мегщу "старой метафизической атомистикой", признававшей якобы только о,дну форму дискретной материя - атом » новым, диалектическим, атомно-молекуляр-нш взглядом па строение вещества (см. .например, работы Б.М. Кедрова и М.Г.Фаерштейяа), ь соответствия с чем историками химии принимались одни и отвергались кные интерпретации, отбирались к анализировались йактк и расставлялись акценты. В частности, именно отсюда берет начало изве сишй авогадроцептризм традиционных интерпретаций (®зерште£н), представление о ковдепту-альном хаосе в нтожстияе (я вообще - в химия) 1820 - 1850-х гг, взглад на проведегшуз Еераром реформу атомных весов и химических формул как на вторую (шив совершенной Лавуазье) революцию в химии (Кедров), а также езедекие сути развития последальтоновс-кой атомистики к постепенному осознанию хаджами необходимости разграничения понятий атома, молекулы и эквивалента.

Преходящая острота этой проблематики заслонила иные, не менее, а вэзмоето даг.е более глубинные аспекты истории формиро- ' ваши атомно-молекулярного учения, прегде всего- проблему соотношения химического элемезтаризма и корпускуляризма, - от их конфронтации в ХУЛ - нерв.пол. ХУШ столетий, через концептуальный синтез переосмысленной атомистики и элементаризма нового (в ходе "химической революции" созданного) типа s начале XIX в и до выявления двух дискретных материальных форм (реатентной и минимальной ингредиентяой) к моменту созыва Конгресса в Карлсруэ (1860), на котором процесс актуализации понятия молекулы л э^фективизации понятия атома получил ясное к относительно законченное выражение. Именно ориентация на эти аспекты отличает наше исследование от предшествующих, перенасыщенных традицией подходов.

Крема того, процесс становления атомистики в ХУЛ- перв. пол. ХП вв раскрыт с привлечением широкого круга материалов (литературных первоисточников, эдистоляркя, архивных документов), которые ранее либо вообще не использовались, либо не вошли в активный историко-каучный оборот, что, в свою очередь,позволило глубже и детальнее, чем это делалось до сих пор, выявить

структуру и характер мышления теоретизирующего химика Нового времени, а также характер и функция атомистических концепций на разных этапах становления научной химии.

Научное и практическое значение диссертации.

1. Нами предложено новое понимание перечисленных выше узловых моментов в истории теоретической химии Нового времени, что определяет вклад диссертации в разработку на качественно новой основе такого фундаментального направления историко-хими-ческих работ как изучение развития иссл -довательских программ и концептуальных систем теоретической химки.

2. Выводы диссертации использовались и используются при разработке ноеых направлений и тематики исследований по проблемам исторкс и методологии химии, в частности, в ¡МЕТ АН СССР, ЛГУ, .'Л'Щ, рядом зарубежных авторов.

3. Проведенный нами анализ будет полезным при изучении развития других, смеаных с химией естественнонаучных дисциплин,

4. Результаты диссертации бшш положены в основу рада лекционных курсов по истории химии студентам п на факультетах повышения квалификации преподавателей в ЛГУ, ЛГШ, а также использовали при написании пособий для преподавателей и учат хся средних учебных заведений.

5. Материалы диссертации легли в основу соответствующих

по тематике глав первого академического издания "Всеобщей истории химии" (под ред. Ю.И. Соловьева).

Апробация работы. Диссертация прошла многократную апробацию среди химиков и историков химии. Работа докладывалась в ИИЕТ АН СССР, на кафедрах органической, неорганической и квантовой химии Ленинградского государственного университета, на химических факультетах МГУ, ЛГШ, на семинарах секции истории и методологии химии ЛО БХО, на Всесоюзной конференции по истории и современным проблемам химии в Киеве (1983), а также достаточно полно представлена в публикациях.

Объем работы. Диссертация соотоит иа Предисловия, Введения, трех глав, библиографии, включающей 450 названий, 21 приложения. Общее число страниц - 600, число страниц основного текста -- 388, схем и рисунков - 10.

Разумеется, данная работа не претендует на однозначное и исчерпывающее решение всех шш большинства частных проблем истории атомистики в химии. Однако сколь бы каше исследование ни шло вразрез с позициями и выводами тех или иных историков химии, оно остается даяыо уважения их громадному труду, без которого появление этой работы было бы невозможным.

П. СОДШАШЕ ДИССЕРТАЦИЙ

Одной нз актуальнейших проблем современной квантовой химки, - науки, ставшей наряду с другими физико-химическими дисциплинами наследницей классического атомно-молекулярного учения в химии, - является проблема "атома в молекуле", которая, в свою очередь, сопряжена с поисками путей описания структуры химической связи в многоатомных молекулах о помощью локализованных МО, гибрвдных АО, электронных заселенностей АО, порядков связей и валентностей атомов. Т.о. фактически, в широкой постановке вопроса, речь вдет о поисках кваятово-химических аналогов понятий и представлений классической атомистики. Возникающие при этом трудности достаточно подробно описаны в литературе (в том числе и в книге: И.С.Дмитриев, С.Г.Семенов. Квантовая химия - ее прошлое и настоящее. М., 1980), здесь отметим лишь, что ухе сама постановка вопроса - исследование соответствия двух форм атомно-молекулярного учения (классической и квантовомеханичес-кой) - содержит в себе существенный историко-научный аспект и потому предполагает не только пойся путей решения указанной проблемы квантово-химическими методами, но и углубленный анализ путей и форм развития классической атомистики, ибо, как показано в диссертации, именно там скрыты истоки многих последующих трудностей и подобно тому как говорят о существовании квантово-хгалических аналогов классических понятий, так модно говорить об аналогиях в теоретико-познавательных ситуациях.

Глава I. Атомно-корпускулярные концепции генезиса свойств веществ в начальный период становления химии как науки. Коллизия "элементаризм-корпускуляркзм".

Глава включает следующие раздел а I) Особенности развития науки в Х71-ХУП вв и место химии в естествознании Нового времени; 2) Кризис концепции субстанциальных форм и качеств. "Сип-

диакритическая гипотеза" И.Юкгиуса; 3) Атомистические концепции ХЛ1-ого века и юс влияние па £ор:>'лрозание корпускулярной теории вещестЕа Р. Бойля; 4) Корпускулярная теория Бойля к ее значение для химии;,5) Проблема трансцутациа; 6) Бьи ли Бойль автором "первого научного понятия о химическом элементе"? 7) Химический анализ с позиции "корпускулярной философии" Бойня; 8) .Динамический корпускулярная И. Иыагопа; 9) Атомистика Н.В.Ломоносова; 10) Зшишчение. Три концепции генезиса свойств веществ и их последующая судьба.

Несмотря на обширную литературу, ¿освященную научной революции ХУП-ого столетия, становление концептуального аппарата химии в переходный период от поздней алхимия к началу научной химии (ХУ1 - первая пол.ХУП вв) изучено еща недостаточно. В контексте нашей теш наиболее ватзец вопрос о способах решения в указанный период проблемы образования сложного тела из элементов:"^ е1е)аепга »апеп* 1п тп1х^о? " ("сохраняются ли в олоа-ном теле элементы?"). Парадоксальной казалась сама возможность образования истинного "мшссиса" (т.е. однородного, абсолютно совершенного объекта, сложной формы) из элементарных субстанциальных форм и качеств (С/Ж). ведь кавдая часть миксиса потенциально и актуально неотличима от целого. К началу ХУ1 в вь,л4а-ние исследователей обратилось к сформулированному еще в эпоху Античности противоречию ыезду генетической гетерогенностью соединения и его реальной гомогенностью.

Расскотрешше в диссертации многочисленные варианты разрешения этого противоречия, т.е. фактичеоки-вариантн решения проблемы генезиса свойств веществ, мы отнесли (с известной долей условности) к трем типам.

I. Томистское решение, согласно которому при образовании сложного тела происходит уничтожение элементарных СЖ и образование новых, промежуточных форм. Инши словами, при образовании соединения (игЦ-Ио ) происходит "качественная альтерация" реагентов и стягивание их частей до образования сплошного протяженного тела с одинаковыми во всех его точках свойствами (соп<:гасио а<1 виЬ^апиат з1т11аГет ) Путем "взаимного ЩХ>-шошовения протяганных сущностей" ("рвпе-Ьга^о (ИгоепМопшп "). Такое решение проблемы органически сочеталось с догма-

том бохественного творения из ничего.

ПреФорглацконистское решение. практически реализовавшееся в (Тлрмо тех или игах собственно элементаристских концепций, исходило из того, что С-Ж неуничтокшш и кавдая СФ имеет свой носитель - элемент.

Свойства сложного тела определялись, тем самым, количественным и качественным элементным составом. Одоако элементны]-! состав зачастую определялся не столько из данных анализа сложного вещества, сколько из анал-за его свойств: если тело обладает свойствами í>}, 32 , ..., тс оно состоит из элементов-носителей этих свойств - 11 ,12 , ... (Здесь - козют обозначать и определенную совокупность свойстз).

3. Атомистическое тепента проблемы генезиса свойств веществ, получившее распространение в ХУП-ХУШ вв, рассмотрено в диссертации наиболее детально. При этом основное внимание уделено двум типа:,5 корлускуляркзма: ккнеттико-геокетрическоку (Р.Еойль) и динамическому (И.Ньютоя), поскольку все остальные атомистические концепции, в том числе и М.В.Ломоносова, тяготела к одной из указанных форм.

Схематично суть "корпускулярной философии" Бойля mosho представить следующим образом:

Catholick totter - однородная, химически неиндивэдуачизирован-| кая, движущаяся субстанция, дробящаяся на

4 часта вследствие своего движения;

Prima (mínima) _ первичные, далее неделимые частицы материи, natural i а да) характеризующиеся формой, размером и двкае-J нкем;

CXusters ог prima _ корпускулы, состоящие из нескольких W , xa-mixta 0?Ш растеризующиеся формой, размером, движением

и структурой (textura ) и определяодгае все свойства тела ими образуемого.

Опираясь на корпускулярные представления, Бойль придал понятию " свойство" новый статус, принципиально отличный от пери-иатеткко-спагирического. Он решительно выступил против мнения, соглагчо которому "все, что люди имеют обыкновение называть качеством, о необходимостью требует некой реальной физической сущности". По мкепию Бо&ш в телах "нет ничего реального и физичес-

кого", кроме величины, формы и двикения составляющих их корпускул (РМ), а пото1лу любое свойство вещества не есть нечто первичное, наперед заданное, но представляет■собой результат действия двух факторов - геометрии и локального даияеняя мякро-частиц (ИГ к РМ).

Там, где перипатетизм видел ответ на вопрос о причинах наличия у сложного тела определенных качеств, Бойль усматривал лишь проблем происховдения самих качеств. Уже одно название его книги - "ïho Origina of Formes and. ^alitiaa, According to thâ Corpuscular Philosophy" (1666), - было вызовом господствующей традиции.

Корпускуляристская постановка проблемы генезиса свойств имела принципиальное значение для развития химии, т.к. она способствовала ее глубокой рационализации и физшсализации на базе механики, а также определяла функции, замысел, постановку и интерпретацию химических экспериментов. Не так называемое "первое научно обоснованное определение понятия химического элемента", якобы данное Бойлем, но утверздение нового понимания проблемы свойств, введение понятия "свойство" в экспланавдм химической теории составляет едва ли не главную заслугу ученого перед химией.

Из сказанного ясно также, что "корпускулярная философия" Бойля не совместила ни с какой формой алемевтариама. Поэтому широко распространенное утверждение о том, что с выходом "Химика-скептика" (1661) "впервые стал определяться предмет химии как науки, изучающей в первую очередь химические элементы и их соединения" (Кедров) - в корне ошибочно и, как показано в диссертации, является результатом неправильной интерпретации вырванного из контекста фрагмента, а такке недостаточной изученности корпускулярной теории Бойля.

Действительно, в рамках этой теории РМ, определяющие свойства тел, - лабильны и разложимы. Процессы образования или разрушения соединений связаны, как правило, с существенной перестройкой корпускулярных кластеров, лишь "прочные, труднораз-лошмые скопления частиц ... могут быть названы (условно! -И.Д.) первичными кластерами или элементами вещей" (Бойдь).

Из сказанного вытекает, во-первых, мысль Бойля о принципиальной возможности любых превращении - " anything from an^-

thins "• a во-вторых - его идея о том, что термодеструктивные методы анализа ("analysis by fire ") не выявляют истинные ингредиенты тел, а, вызывая перегруппировку частиц, приводят к образованию новых соединений. Отсюда - поиски Бойлем "мягких" методов анализа, в частности, его интерес к экстракции и кис-лоото-ссновнш индикатора',:. Фактически же, Бойль поставил вопрос фундаментальной вагаюсти - о влиянии аналитического метода на результаты анализа, вопрос - актуальный и в настоящее время, особенно, когда речь вдет об определении структурных характеристик соединений,

В несколько меньшем объеме (ввиду относительной изученности вопроса) в диссертанта рассмотрены атомистические концепции Ньютона и Ломоносова.

Однако распространение корпускулярных учений тлело и свою оборотную сторону. Конечная цель атомистов ХУЛ-ХУШ вв - объяснить свойства макротел, их физико-химическую индивидуальность, ■ опираясь только на знание механических характеристик корпускулярных кластеров и 2W, - оказалась недостижимой. Сторонники атомистического решения проблемы генезиса свойств прими в итоге к объяснительным процедурам обратным изначальному замыслу - ха- . рактеристики шкрочасти тел умозрительно "выводились" из свойств этих тел.

Два обстоятельства - невозможность последовательного проведения атомистической программы и архаический, не отвечающий состоянию развития экспериментальной химии второй половины ХУЛ в, характер теории С®, - в конечном счете заставили химиков предпочесть элементаристские концепции. Новый импульс развитию атомистики в химии ют быть дал только ее концептуальным синтезом с элементаристскими представлениями, что, в свою очередь" потребовало существенного пересмотра как самой атомистики, так и традиционных форм элеиентаризма. Анализу этих изменений посвящены последующие главы диссертации.

Глава П. Идейные корни, сущность а результаты "химической революции" ХУВ-го века. Становление новой формы химического элементаризш.

Глава включает следующие разделы: I) Предварительные замечания. От умозрительно-квалитативистского к субстратно-аналити-ческогу определен!® элемента; 2) Шейные истоки переворота в

ю

хеши; 3) Первый этап революции (1766 - Г773 ) и его итоги; 4) Второй этап революции (1774-1777) и его итоги; 5) Заключение. К вопросу ой антифлогистонном характере "химической революции".

Хотя "ташческой революции" посвящена обширная литература, до сих пор не бшго сделано дане попытки проследить детально генезис того слошюго комплекса идей, которой составляет суть научного переворота, произведенного Лавуазье. Традиционно рассматривается лишь какая-то одна сторона процесса, причем, в подавляющем большинстве случаев подчеркиваете! его антифюгистониый характер или &е дается списочное перечисление научных заслуг и открытий Лавуазье.

Б диссертации история химтческой революции (ее идейные истоки, процесс смени проблем к способов их решений, генезис мысли Лавуазье, короче, вся "шжроалатоыкя" научного переворота) рассмотрена заново на основе первоисточников и архивных матерка-лов.

Наш анализ характера развития теоретических воззрений в химии, начиная с 60-х гг ХУП и до начала 60-х гг ХУИ в показал, что теория флогистона (ТФ), вопреки общепринятому мнению, не имела такого широкого распространения (даяе в Германии), чтобы можно было вся химию первой половины ХУШ столетия называть "эпохой господства флогистонной теории". В теорегическом плане это скорее был период развития химического элементарпзма и поисков путей его концептуального синтеза о теш или шпали (как правило, ныотонианскими) корну скулярнши представлениями.

Далее, проведенное в диссертации рассмотрение многочисленных химических работ первой половины ХУШ в позволило ввделить три источника химической революции: а) англо-шотландская пнев-мофизическая и пневмохнмическая традиции; б) теория огня Г.Бур-гаве и в) французовая шталианская школа (Г?50-1770).

Для удобства и ясности изложения мы разделили интенсивную фазу химической революции (Г766-Г778) (за которой последовало экстенсивное развитие "новой системы химических знаний") на два этапа: физико-химический (май Г766 - декабрь 1773) и пневдахи-мический (Г774-Г778).

Центральной проблемой первого этапа была проблема природы агрегатного состояния и агрегатного перехода. В процессе поисков ее решения Лавуазье создает (Еяогистоннго модель воздуха

(й.Ш), согласно которой воздух проявляет упругие свойства в свободном состоянии только благодаря соединению с "огненным флювдом" (флогистоном), при переходе же в связанное состояние последний отщепляется от "воздушной материи", вццелялсь в виде свободного тепла (и, возможно, света), а "воздушная материя" соединяется с телом. Эта идея привела Лавуазье к изучению процессов связывания и высвобождения воздуха и к рассмотрению тепловых эффектов, сопровождающих различные физико-химические процессы. Особое внимание ученый уделяя явлению офрервесценции (обильному ввделенкю "воздуха"), наблюдавшемуся при взаимодей-сиш кислот с металлами и карбонатами. Опираясь на идеи и опыты Ф.Розье и свои собственные эксперименты, учений приходит к выводу о наличии в кислотах "воздуха".

3 диссертации на основе изучения ряда документов, в частности, рукописных набросков: "Опыт о природе воздуха" (17 авг. 1772), "О материл огня" (осень 1772) и так называемого №тоаг " (20 окт. 1772)(публикация Т.Фрша и Г.Геряаха), показано, что знаменитые опыты Лавуазье октября Г772 г. (сжигание фосфора и серы) были предприняты ил не с целью ниспровержения ТФ, как обычно считается, а для доказательства того, что в состав минеральных кислот (фосфорной и серной) входит "воздух" или, как было установлено позднее,'какая-то его часть.

В итоге, к весне Г773, опираясь на ШВ я результаты своих экспериментов, Лавуазье создает новую, нешталианскую, во <сло-гястоннуи (!), модель горения ж прокаливания:

Ме ■*• [воздушный флвдд (Б5) + Ф] —►> [Ме + ВФ] + Ф ,

в соответствии с которой указанные процессы представляют собой конкуренцию фосфора, серы я металлов о Одной стороны и флогистона с другой за 332, т.е. за субстанцию ("основание") атмосферного воздуха. "Не сгораемое тело является горючим, - писал Лавуазье, - но сам воздух".

Центральной проблемой второго этапа химической революции стала проблема химической природы различных видов воздуха. Иными словами, необходимо было выяснить, являются ли различные "виды воздуха" щдквцкуальннми веществами или зе они представля-

окаяпна

своб.тепло

ют собой просто модификации "атмосферного флюида", отличающиеся друг от друга лишь в каком-то количественном отношении (например, содержанием флогистона).

Традиционная версия событий (встреча Лавуазье в октябре 1774 г. о Д.Пристли, который рассказал ему об открытии неизвестного газа, поддерживающего горение, после чего французский учений "тотчас же повторил" эксперимент с разложением Kg о , получил кислород и к весне 1775 г. создал кислородную теорию горения, окончательно порваь с ТФ), как следует из нашего рассмотрения, требует существенного пересмотра. В диссертации, на основе изучения записей в рабочей тетради Лавуазье и его незавершенной рукописи "Об упругости и об образовании упругих фшоидсв" ((февраль

1775)(публикация Д.Гоу), а также опубликованных работ Пристли

и Лавуазье, показано, что Пристли в августе Г774 г. сформулировал гипотезу о том, что кислотность "воздухов" обусловлена наличием в их составе особого "селитряного начала кислотности" ("nitra acid principle " сокр.: ЮТ ), которое содержится такие и в атмосфере. Лавуазье занялся проверкой этой гипотезы, рассматривая ее в контексте своей ШВ и теории горения и прокаливания, а такта исходя из цреЗийкешш, что при восстановлении металлических окалин углем последний слудит лишь пассивным донором флогистона.

Интерес Лавуазье к идеям Пристли понятен - ибо у as в 1772-Г773 гг. французский ученый пришел к выводу о присутствии воздуха (или его части) во всех кислотах. Пристли же говорил о большем, он утверадал, что истинный источник кислотности - это "нечто селитряное", т.е. особое начало, присутствующее в различных ввдах воздуха. Поэтому если Лавуазье что и сделал "немедленно после визита Пристли", то занялся исследованием "кислотных и щелочных воздухов" (KCl, НУ ,С02 и т.д.) а не разложе-

нием НдО . И это вполне понятно, т.к., если верить английскому натурфилософу, Mercuriue calcinatus вцдадял при нагревании не новый газ, а новую разновидность селитряного газа.

При проверке КАР -гипотезы Пристли (октябрь 1774 - апрель

1776) Лавуазье, столкнувшись с рядом трудностей и парадоксов, детально рассмотренных в диссертации, в итоге вьшуадец был признать, что: I) уголь - не химически инертный носитель флогистона, но реагент, взаимодействующий с "живительным воздухом" (кислоро-

дом) окалины и дающий при этом "связанный воздух Еаэка" (С02); 2) неизвестный газ, полученный Пристли из М<}0 - не модификация селитряного воздуха, но ингредиент последнего; 3) процессы горения и прокаливания сводятся к распаду "живительного воздуха":

'Основание £ + "живительного + <р

воздуха"(кислорода)

и потому "горючее тело - это такое, которое способно разлагать живительный воздух и к которому кислотное начало имеет большее срсдство, чем к материи теша"; 4) соответственно, восстановление окалин может быть схематично представлено в виде:

основание кислорода

Ф

[щ + основание

кислорода (ОК) или, с участием угля:

Ф

-Не

\Мг + ок

+ уголь

Иг

ОК

материя дт, угля

"связанный воздух Едэка"

Из предложенного нами нового понимания фактологических аспектов химической революции вытекает такге и иное, отличное от традиционного, понимание ее сути:

1) Лавуазье не только пересмотрел материальный баланс процессов горения и прокаливания, перейдя от их интерпретации в терминах "чего-то отделяющегося" к трактовке в терминах "чего-то присоединяющегося", но и поставил с головы на ноги всю традиционную иерархии составов - то, что мыслилось как простое тело (окалины, кислоты и т.д.), стало рассматриваться как соединение, а то, что казалось сложным (например, металлы), заняло свое место в "Таблице простых тел".

2) Коренным образом изменился характер химического элемен-тариЕгл. Лавуазье идее пе от фиксации свойств к предполагаемому составу вещества (скатан, горючесть —5» огонь или сера и т.д.), а от экспериментально фиксируемого предела делимости сложного тела (пусть даке этот предел и условен) к представлению об элементарных инвариантах состава, о наличием пли отсутствием которых и связываются наблвдаемые свойства.

Иними словами, Лавуазье создал элементаризм нового, суб-

стратио-аналитического типа, что дало ему возможность предложить новое решение проблемы геказиса свойстз веществ и в перспективе открывало путь к концептуальному синтезу этого нового элементаризма и атомистики.

3) В ходе химической революции на основе сформировалось П01штие об агрегатном состоянии вещества и агрегатном переходе, а также углубились представления о химической роли "воздухов" (газов).

Нетрудно видеть, что ®!В оказалась своего рода концептуальным инвариантом химической революции. В диссертации показано, что понятие о флогистоне в ходе революции "расщепилось", выявив два аспекта: свойствоопределяющкй и тепловой (энергетический). Первый из них Лавуазье отброска, второй - обрел п его теории статус самостоятельной концепции. Будучи элиминированным из химии как универсальное средство решения проблем! генезиса физико-химических свойств веществ, флогистон-теплород остался в сфере теории тепла.

Химическая революция в корне изменила самоё постановку проблемы генезиса свойств. Лавуазье не привлекал для их объяснения никаких начал или субстанций или механизмов, кроме определенной совокупности аналитически (количественно и качественно) определяемых, химически индивидуализированных простых тел (элементов). Проблему асе "происхоздаиия свойств и качеств" самих элементов Лавуазье не ставит, относя ее к числу "метафизических" и "неопределенных". Тем самим, французский исследователь порывает с программой Боёля, нацеленной на объяснение физико-химических свойств тел кинематико-геометрическимк свойствами их корпускул, что наложило отпечаток и на последующее развитие атомистики, которая после химической революции могла развиваться исключительно в контексте элементаризма нового типа, ибо если корпускулы Бойдя и Ньютона служили для механического объяснения немеханических свойств веществ, то атомы Дальтона явились аналитическим продолжением элементаризма Лавуазье на микроуровень, но никак не для объяснения "природы элементов".

Глава Ш. Концептуальный синтез атомистики и элементаризма. Поиски соответствия мегду макро- и микрохарактеристикамц вещества и создание количественных основ атомно-молекулярной теории.

Глава включает следующие разделы: I) Истоки и генезис ато-

мистики Дальтона; 2) Стехиомзтрические аспекты химической атомистики в работах Я. Берцелиуса. Проблема несоизмеримости весовых количеств реагирующих простых тел в целочисленном отношении; 3) Недальтоновская атомистика. Аффипитарно-атомистическая модель химического действия К.Бертолле; 4) Взгляды А.Авогадро на проблему химического сродства; 5) Открытие Ж.Гей-Люссаком закона простых объемных отношений и его роль в развитии химической атомистики; 6) Две линии развития представлений о дискретном строении вещества в химии первой пол. XIX в. Гипотезы Авогадро в контексте химической и историко-хишческой полемики; 7) Заключение. Конгресс в Карлсруэ: актуал!1зация молекулы и эффективизация атома. Ретроспекция: проблема "атома в молезсуле" в современной квантовой химии.

История создания Д.Дальтоном атомной теории по- разному освящалась историками науки. В настоящее время практически общепринятой стала точка зрения, восходящая к Г.Роско и А.Хардену (1895-1896) и развитая в 1940-1949 и в 1969-1979 гг. Б.М.Кедровым, в соответствии с которой процесс формирования атомной теории монно схематично представить так:

(отказ Дальтона") от химической / теории атиосфе-| <ры (ХТА); 1793 J

[первая теория 1 смешанных гйзов( (ТСГ-1); Г "

1801-1802 )

"физическая^атомистика"

''изучение газовой диффузии; вторая

теория смешанных . .газов (ТСГ-2);180Э

гопределение диа-"\ мэтров первичных ^ частиц; август ( 1803

^определение атом-¡ных весов для оценки диаметров атомов; септ.1803

закон

кратных отношений; сент. 1003

"химическая"атомистика"

Выполненное нами заново, по литературным первоисточникам и сохранившимся архивным материалам, детальное исследование истории создания Дальтоном атомной теории показало, что традиционная интерпретация, равно как и версии Л.Нэша, А.Мельдрума, А.Тэк-ри и других историков хшии не могут быть приняты, поскольку не гозваляют связать воедино все известные факты, а иногда и проти-

воречат им. Предложенная наш альтернативная трактовка сводится к следующему:

1. Первоначально теория атмосферы Дальтона, переработанная им затем (не позднее осени 1801 г.) в ТСГ-1 строилась на основе статической теплородно-атомистической модели газа, адаптированной с одной стороны к "механической" модели газа Ньютона, и к "фшоидной" (теплородной) теории тепла, сторонником которой был Лавуазье, а с другой - к химико-аналитической концепции элемента, восходящей опять-таки к работам Лавуазье. На ©той стадии определения величин атомных весов ( Аа) не требовалось, т.к. по Дальтону А^/Ад = ?];/.?2 ^ $ X ~ плотность 1 -го газа). (I)

Однако уже тогда (в 1801-1802 гг.) Дальтон соотносит с каждым химическим элементом определенный вид атомов, т.е. механический атом становится у наго химическим (что, впрочем, просматривается уае в его "Метеорологических наблюдениях и очерках", 1793) и кроме того, он выбирает в качестве индиввдуализируыцей, инвариантной относительно окружения и внешних условий и аддитивной кесшювой характеристики атома, доступной количественному определению (пусть даке в относительных единицах) - атомный вес. Тем самым, Дальтон связал два подхода к решению проблемы генезиса свойств веществ - элементаризм и атомистику, которые ранее рассматривались как альтернативные. Поэтому разделение атомистики на "физическую" и "химическую" так, как это обычно делается, представляется нам неправомерным.

Разумеется концептуальный синтез атомистики и алементариз-ма стал возможным только после химической революции, когда сформировался элементаризм нового типа, в рамках которого понятия "интегральной" и "составляющей" молекулы для простых тел практически отождествлялись. (Интегральная молекула элемента рассматривалась Лавуазье и его последователями как физически и химически неделимая). Поэтому придание атому элемента статуса интегральной молекулы на стадии формирования атомистики Дальтона имело глубокий конструктивный смысл и было скорее сильной стороной теории, при дальнейшем развитии которой это хе обстоятельство стало ее слабостью.

2. Исследования Дальтоном состава атмосферы и его изменения с высотой(1802 г.), а также обращение ученого к проблеме растворимости газовых омесей в воде привели к необходимости

изучения ряда газофазных реакций, с помощью которых можно было определять количество компонентов в смеси п прежде всего - кислорода. С этой целью Дальтон обращается к так называемой "пробе Пристли" (2N0 + 02 ?J/C2 ). Особый интерес в зтом плане представляет запись от 4 августа 1803г. в рабочем дневнике ученого: "... кислород присоединяется к селитряному газу/ в отношении/ 1,7 к I, а в другой раз - 3,4 к I".

По версии Роско-Хардена-Кедрова у Дальтона здесь описка -отношения долины быть обратными, - 1:1,7 и 1:3,4 (разумеется, в пределах точности его опытов, ибо в действительности V (кисл) : V (сел.газ) = 1:2 и 1:4, 13 соответствии с реакциями:

2КЪ -> 2НО-, И 4NO + 02 21Гг03 1В диссертации предложена иная трактовка, согласно которой Дальтон поначалу нолагал, что окисление селитряного газа протекает так:

río + о -* - селитроватая кислота (2)

МО + 20-»-W5j - селитряная кислота (3)

(в современных обозначениях атомов элементов).

Подтверждением такой интерпретации служит ее согласованность с дневниковыми записями Дальтона от 4 августа и 6 сентября 1803г. (с.246 дневника). Как показано нами, в ото время ученый принял следующую гипотезу Кэвевдиша - Лавуазье о составе оксидов азота:

ко (NO) £ÍOa (1*20э) VO30й>2) (4)

селитряный газ селитроватая селитря!шя

кислота кислота

(в скобках указаны истинные формулы соединений).

Для проверки этой гипотезы необходимо было знать относительные атомные веса азота и кислорода," причем, во избежание circulue vltíosua , определенные из данных по элементному составу соединений, не входящих в ряд (4). Без шкалы атомных весов сопоставить предполагаемые составы о данными анализа было бы невозможно.

Такш образом, именно в процессе решения химических задач о составе оксидов азота и стехиометрии реакций окисления $о Дальтон пришел к необходимости Определения атомных весов.

Исходя из данных о процентном составе воды (по Лавуазье:

85$ 0 и 15$ К) и аммиака (по У.Остину: 80$ Л/ к 20$ Н), "принципа простоты" химических формул (НО - для воды к для аммиака) и принимая А(Н) - I, Дальтон нашел, что А(К) = 4 к А(0) = 5,66 и А() : А(0) = 1:1,42. Эти цифры согласовывались с данными по составу селитряного газа (42$Л н 58$ 0; 42 : 58 = I : 1,4), но совершенно не отвечали предполагаемому составу селитряной кислоты (Уо^ ) (29,5$ кг и 70,5$ 0; откуда 29,5 : 70,5 = I : (1.42Х) к X = 1,68«г 2), а также реакциям (2) и (3). Тем самым, расчет предсказывал для селитряной кислоты формулу №>2 , вместо ко^ . В итоге, в начале сентября 1803 г. Дальтон приходит к новому ряду оксидов азота:¡го '

Цо2 (с.247-250 дневника).

Кроме того, в диссертации показано, что создание ТСГ-2 и отказ от РЧА - гипотезы следует относить не К 1803 г., а к 1805 г., хотя первые сомнения в справедливости этой гипотезы появились у Дальтона в сентябре 1803 г.

3. Сопоставляя наши выводы с реконструкцией Роско-Хардена-Кедрова, можно согласиться с последними в тем, что Дальтон не выводил атомную теорию непосредственно из закона кратных отношений (на что, кстати, впервые указал еще С.Каншадаро в 1871г.). Однако мы не монет согласиться с тем, что Дальтон вывел закон из атомной теории, как это обычно считается. Признание дискретности строения вещества не вело автоматически к выводу о дискретности химических отношений (примером чему мотет служить аф-фшщтарно-атомистическая концепция Бертолле). Что яе касается Дальтона, то он, как показано в нашей работе, с самого начала развивал атомную теорию в контексте представления о дискретной стехиометрии.

В главе рассмотрены такие стехиометркческке трудности, с которыми столкнулась атомистика Дальтона и пути их преодоления. Но наиболее важными в концептуальном плане являются разделы 4,6 и 7, посвященные пересмотру устоявшихся представлений о последальтоновском периоде развития классической атомистики (до 1860 г.) и особенно - роли гипотез Лвогадро. Традиционно в псторико-химической литературе полагается, что последние, "диалектически связав две дискретные формы материи" (атомную и молекулярную), сняли противоречие швду атом пстккой Дальтона и законом объемов Гей-Лпссака. Причины ?;е дочти 50-летнего иеприз-

нанкя взглядов Авогадро принято связывать с "консерватизмом и метафизичностью мышления химиков", что в итоге привело к "невероятной путанице, царившей в области атомистического учения и сильно тормозившей развитие всей химии" (Кедров).

В диссертации показано, что Авогадро не состоял с Дальтоном в отношении прямого идейного родства, скорее речь должна идти об юс историческом и идейном "соседстве". Непосредственное и весьма глубокое влияние па итальянского ученого (как л на Гей-Люссака) оказали взгляды К.Л.Бертолле, который в 1801-1803 гг. предложил исследовательскую программу квантификацил весовых и силовых отношений взаимодействующих тел на макро- и макроуровнях (раад.З).

Принимая эту программу, Авогадро зидел главную цель своей исследовательской деятельности не в углублении "химической атомистики", ко в количественном определении сил сродства, в том числе и сродства различных веществ к теплороду, для чего необходимо было, во-первых, знать силу притяжения материи к теплороду, а во-вторых, уметь определять молекулярные массы. Тепло-родное отталкивание играло в теории Еертолле ваигейшую роль, но вопрос о характере взаимодействия вещества с теплородом оставался открытым. Бертолле полагал, что оно характеризуется произведением тегоюродного сродства тела на его массу (т.е. величиной, аналогичной понятию химической кассы). Соответственно на микроуровне характеристикой указанного взаимодействия долкно тогда служить произведение массы молекулы {уЦ ) на ее сродство к теплороду (Ас). "... Сила цритяяенвя молекулы газа к теплороду ( $ - И.Д.), - писал Авогадро в 1816 г., - деленная на вес этой молекулы,' определенный согласно гипотезе о плотностях газов, должна давать сродстзо к теплороду", т.о. /с = А уцКроме того, Авогадро, следуя Бертолле,полагал, что в ходе химической реакции всегда достигается состояние равновесия противоположных сил, в частности, "кислотных я основных сил". "Именно этот (кислотно-основной - И.Д.) антагонизм и определяет тенденцию к соединению или сродство в собственном смысле слова" (Авогадро, 1809). Как и Бертолле, итальянский ученый исходил из представления об относительности химических свойств, в том числе и кислотности. Более того, он поставил перед собой задачу создания "шкалы кислотности".

Поскольку свойства тела А согласно Бертолле-Авогадро опре-

деляютоя: а) равновесием антагонистических сад компонентов А и б) равновесием ст. сцепления и теплородного отталкивания самих частиц А, то в случае, когда последние силы невелики, т.е. в газе, кислотность (ияи основность) А будет почти целиком зависеть от кислотности (оснозкости) обхааующих А элементов шш фрагментов. Величину, характеризующую кислотность тела А, Авогадро назвал кислородностьа А ( оху£еп1сИ£ ; сокр. Ох ). По замыслу Авогадро, если состав сложного тела - АВ и Ох (А) составляет, скатам, +5 условных единиц, а 0Х{В) - - 10, то Ох(АВ)= = 5 - 10 = -5, тогда как для соединения состава 0х(А2В) = = 2' 5-10 0. Т.е. АВ является по отношен™ к А2В более кислотным соединением. Фактически, величина Ох выступала у Авогадро мерой реакционной способности тела, мерой его химического сродства, а разность величин Ох (ДОх - Ох(А) - 0х(В) ) была аналогом введенного Бертолло понятия насыщающей способности реак-тантов.

Дня определения Ох слонного тела боло необходимо: а) наличие относительной шкалы Ох простых тел и б) знание истинной химической формулы соединения. Отсвда вытекали ведущие направления дальнейших исследований Авогадро - I) изучение стехиометрии соединений и газофазных реакций, включая определение относительных масс частиц ("интегральных и аяементарных молекул") и 2) построение шкалы Ох для простых тел. Поначалу Авогадро полагал, что такая шкала должна совпадать с электрохимической, но впоследствии (к 1811 г.) он все настойчивей изучает возможность построения Ох- шкалы на основе данных по удельным тепло-емкостям тел (Су ). Величина Су рассматривалась в то время как мера количества теплорода, поглощенного веществом, занимающим единицу объема. В свою очередь, сродство тела к теплороду полагалось пропорциональным его "обычному" химическому сродству, а следовательно, по мысли Авогадро, и его кислородностя. Однако реализация намеченной программы исследований столкнулась с существенными трудностями: I) надешшх данных по величинам Су для простых газов не было (они появились только в 1813 г.); 2) неясна была связь кегду весовыми и объеынши отношениями реагирующих газов й 3) тешюродная модель газа Дальтона представлялась Авогадро неудовлетворительной. Последним двум вопросам и была посвящена знаменитая статья 1811 г.

Дальтон полагал, что, хотя частицы (атош) различных газов притягивает теплород с разной силой, количество поглощенного голи теплорода одно и то же {при одинаковой t Поэтому частицы с большей fc окружены более плотной и более "снатой" оболочкой. Отсюда - различия в размерах частиц. Авогадро ке исходил из того, что молекулы, наделенные большей £с абсорбируют и большее количество теплорода, но эффективные размеры "элементарных" молекул различных простых газов одинаковы в силу разной плотности тешюродных облаков. Кроме того, Авогадро полагал, что соединения, образующиеся в ходе газофазных реакций - всегда "нейтральны", т.е. не способны к дальнейшему присоединению любого реагента-партнера, и потому характеризуются определенным составом. В то же время, "сблинение молекул в твердых и .кздких телах таково, что оставляет между интегральными молекулами расстояния такого же порядка, что и мевду элементарными. Это приводит к отношениям более слогным и даке к соединению в любых отношениях",

В соответствии с принятой моделью газа Авогадро предположил, что "отношения количеств веществ в соединениях, по-видимому, могут зависеть талько от относительного числа соединяющихся молекул и от числа образующихся слокных молекул", т.е. для газофазной реакции А + В —>• С имеет место отношение:

V VB : VC = пА '■ пв ! "с (5)

(По Дальтону: V V vc = nAvA: пвV ncvc ^ • Отсюда, с учетом закона Гей-Зюссака и вытекало утверждение о равенстве числа молекул различных газов в равных объемах при одинаковых t 0 и р (РЧИ-гипотеза), которое позволило заменить отношение масс молекул газов отношением их плотностей:

At Ml -J*/а-

у До сих пор рассмотренный выше контекст этой гипотезы Авогадро, столь важный для понимания генезиса атомно-молекулярной теории, оставался практически невыявленным в псторико-хшичео-кой литературе.

Вторая гипотеза Авогадро, - "гипотеза о делении", - сводилась к тому, что "молекулы простого газа ... не образованы одной элементарной молекулой, но состоят из некоторого числа

этих мапекул, объединенных в одну притяжением". В литературе принято рассматривать это высказывание как формулировку концепции многоатомностп (дане белее конкретно - двухатомноста) молекул простых газов, ставя при этом в заслугу Авогздро "четкое разграничение физического понятия о молекуле н химического - об атоме" (Кедров; см.такке работы Быкова, Фаершгейпа и др.)

Наш анализ показал, что речь в статье Авогадро шла не столько о многоатошости, сколько о степени "делимости", степени субмолекулярности частиц простых газов, которая могла быть различной для одного и того ice газа. Поэтому, к примеру, "механизм" реакции образования воды в соответствии с идеши Авогадро следует представлять не в общепринятом модернизированном виде (гНд + 02 2IL,0), а иначе: 2Нк + 0П ->■ ) -*

—» SUí^^^n/S^ 1ШИ 2(ПК0П А те относительные массы, о которых писал Авогадро, фактически были массами химически делимых молекул, состав которых не конкретизировался.

Наконец, Авогадро нигде не говорил о том, что составные молекулы газа н продукты их "дупликации" различны по своей природе, наоборот, - речь у него шла о "делении сложной молекулы на ... молекулы той ке природы".

В итоге, понятия "атом" (в дальтоновском смысле) в "молекула" (в авогадровском) оказались не со стыковании ш, ибо оставалось неясным - на какой стадии дробления молекулы получается атом и потому теория Авогадро, вопреки мнению большинства историков химии, как раз и не вскрывала "диалектический характер связи между двумя отупенями развития материи", она вообще не вскрывала никакой связи мезду нши.

Таким образом, непризнание идей итальянского ученого химическим сообществом представляется вполне естественным (странной была бы обратная ситуация').Более того, относительная свобода выбора химических формул (возможность их ь -кратного изменения) многих исследователей вполне устраивала, т.к. позволяла выявлять аналогии (в частности, мевду органическими и неорганическими соединениями), что в то время представлялось куда более практически важным и полезным делом, неяели поиски "истинных" формул при невозможности экспериментального определения предела делимости вещества. (Примером может служить предлолигиая Бер-целиуоом формула уксусной кислоты: [ c'kV+h^o] [йо^тн2о] ) ■

Только в 1840-х - 1850-х гг. ситуация начала постепенно изменяться, главнш образом, но мерс признания хшаками "нозой школы" (Кераром, Лораном и др.) реакций "двойного разложения" (т.е. реакций замещения типа +■1К и обмена

ХУ + ав ХА + ув ) практически универсальным тшюм химических превращений, в результате чего появились химические доказательства п - атомности молекул простых газов и паров. Кроме того, в 1850-х гг. РЧЫ-пшотеза получила подтверждение с физической стороны. К 1860 г. физиками бьшо предложено пять доказательств правильности этой гипотезы, исходящих из молекулярно-шшетачес-кой теории газов (Уотерстон, 1843-1851; Кренит, 1856; Клаэиус, 1957; Максвелл, 1859 и 1860). Однако для химического сообщества решающее значение имели все же химические аргументы в пользу второй гипотезы Авогадро.

Из сказанного ясно, что традиционные обвинения химиков первой половины XIX в в консерватизме и метафизичности мышления на том лишь основании, что они не приняли сразу же и безоговорочно идеи Авогадро и этим якобы привели химию в состояние полувекового концептуального хаоса, лишены каких-либо оснований. Наи анализ доказал, что реальной альтернативой признанию гипотез итальянского ученого были не хаос и путаница понятий атома, молекулы и эквивалента, а иной, более долгий и опосредованный, но по-своему последовательный и логичный путь развития атомистики. При этом нам пришлось пересмотреть ыногие сложившиеся представления об этом этапе эволюции теоретических представлений в химии и в частности - роль Ш.Нерара и О.Лорана. Как показано в диссертации, последний не бил, вопреки распространенному мнению, "истолкователем" и "уточнителем" идей первого, а шел самостоятельным путем, опщзаясь на следующие принципы; Логические элементы можно разделить на две категории - диады (их частицы "существуют в четном числе" - правило четности для диад) и монады (их "молекулы ... могут существовать в виде одной половинки"); 2) принцип едшюсбьемности химических формул, который подразумевал их универсализацию независимо от видовой принадлежности (формулы минеральных или органических тел, простых или сложных и т.д.). При этом предполагалось, что единице объема должна отвечать простая гаи словная частица, но обязательно истинный участник "химического действия". Для "постоянных

простых газов" (водород, азот, хлор и т.д.) это означало принятие следующего соответствия: 2 атома «\> I молекула объем; 3) принцип обязательного разграничения различных состояний элемента - свободного, in statu паясел<и, и связанного. Таким образом, Лоран отчетливо понимал, что различие мевду атомом Ж и молекулой Хп - это не только предмет формальных "удвоений и раздвоений" химических символов п формул, определений я переопределений условных стезсиоыетрических единиц, ьо за этим стоят реальные частицы разной природы и с единицей объема он связал тленно ту форму, которая способна к самостоятельному существовании и которая вступает в химические реакции.

Далее, именно Лоран начал первым осознавать существование трех типов дискретности в химии: многоступенчатая дискретность вещества, дискретность химического сродства и как следствие -дискретность химических отношений. В теоретических построениях Лорана ясно проступают контуры последующего развития атомистики. Начиная с его статьи 1046 г. ("Recherches evr les combinaisons asotéeu". - Ann.Chim.Phye. /3/, i ДО, p.266-298) и "Méthode de Chimie " (1854; поем.) в химии намечается тенденция к актуализации понятия "сложный атом" ( = "молекула"), что в итоге привело к формированию представления о двух дискретных материальных формах - резгентной (частица вещества, способная к самостоятельному существованию и вцракающая "количество тела, входящее зз реакцию" (Менделеев) и минимальной икгредиентной (она выражается простейшей формулой даш слояных тел, для химического элемента - это атом). "Старая школа" отоадествляла реагентную и икгредиентнузо формы. Считалось, что та частица, которая реагирует, является и преформативной единицей (компонентом) слоеного тела, что представлялось вполне естественным, ибо старые (доке-рар-лорановскно) представления о конституции соединений опирались исключительно на реакции соединения и расщепления. Ео разграничение дискретных форм материн по степени их сло.шости было обя-зательнш элементом всех "старых" доктрин и в этом отношении никакого "смешения понятий атома и молекулы" не было, вопрос мог стоять лишь о том, какую степень сложности следует связывать с частицами, того или иного конкретного вещества.

Интерпретация химических реакций как двойного разложения (причем даже тех из них, которые феноменологическое восприятие

того времени представляло как случаи чистого соединения, например, взаимодействие водорода с хлором) в корне меняло ситуацию - теперь разграничение частиц на простые и слошгае следовало проводить в ином контексте: реагептная а ингредиентная формы могли отличаться по составу и степени сложности, Именно зто обстоятельство и бьио зафиксировано в решениях Конгресса в Карлсруэ в форме определений молекулы как "количества тела, вступающего в реакцию и определяющего физические свойства" и атома как "наименьшего количества тела, заключающегося в частицах (молекулах - И.Д.)".

Однако такой подход не устранял (и не мог устранить) одной важной неопределенности, свойственной классической атомистике. В трактовке Вюрца, Одлинга, Лорана, Канниццаро и других исследователей атом - зто не "первичный объект природы", не истинный "физический" атом как его понимал Дальтон, а некая условная, эффективная величина, логическое продолжение конвенциалистско-го определения химического элемента Лавуазье. Поэтому вопроо о том, существуют ли еще меньшие, чем принятый стехиометрический минимум, истинно неделимые частицы оставался открыт;. Отсюда возникло деление атомов па физические и химические, логическим продолжением которого стали понятия "физического" и "химического" строения соединений. Отсюда же берет начало и двойственное отношение шопа ученых XIX в к атомистике (примером могут служить взгляды Д.И.Менделеева).

Известная неопределенность, свойственная представлению о молекуле как о системе взаимодействующих атомов осталась, хотя с созданием квантовой механики и квантовой химии она приняла иную форму и наполнилась иным содержанием. Современное естествознание, шея достаточно ясное представление об атоме и молекуле как таковых, вместе о тем столкнулось с проблемой выделения атома в молекуле и целом рядом вытекающих отсюда вопросов. В диссертации дано обобщающее рассмотрение двух основных направлений в решении проблемы "атома в молекуле", которые нам представляются наиболее перспективными для последующего углубления и развития современной атомно-молекулярной теории.

В рамках первого - атом представляется некоторой областью пространства, включающей соответствующее ядро А. В этом случае возникает проблема определения границы £>д этой области. 3

вириальном методе Р. Вечера к соавт. Йд задается векторным уравнением

<7 g (?) • а (?) = о для любого re

где _5> ( г) онпсывает распределение электрошок плотности в молекуле, п (г) -единичный вектор, нормальный л поверхности 8Д .

В рамках второго направления атои представляется набором орбиталей, локализованных вблизи ядра А, что ассоциируется, как правило, с формализмом метода ¡АО ЛХАО. Эдесь такхе возникает целый рлд проблем, не имеющих определенного ровешш (например, проблема электронных заселенностей). Однако несмотря на трудности, исследователи не отказываются от поиска квактовохимкческих аналогов классических атомно-молекулярнш и структурных концепций. И это вполне закономерно, ибо, хотя квантовая механика, бесспорно, "в принципе содеркпт в себе возыошюсть правильного объяснения всех явлений, происходящих б электронных оболочках любых оистсм" (М.Г.Весело»), пути реализации этой принципиальной возможности, а также вопросы интерпретации полученных результатов, неизбежно приводят к проблеме соотнесенности квалтовомеха-лического расчета и химических представлений, в том числе -классических атомно-молекулярных и структурных концепций. Этим, среди прочего, определяется необходимость исторического анализа последних.

Кроме того, с развитием квантовой химии, особенно в последние десятилетия, четко обозначились различия физических и химических подходов в структурной химии, а такие поиски пх синтеза. В известном смысле можно говорить о взаимной дополнительности мевду общностью квантошмехапичеокого описания молекул и пол-коте теоретического отраяення физико-химической феноменологии (о чем подр.см. :И. С. Дмитриев. Электрон глазами хш.опа: Очерки о современной квантовой химии. 2-е изд., испр. Л., 1986. С.104-122; H.Primas. Chemistry, Quantum Mechanics дл4 Jieductionism: Perspectives in Theoretical Chemistry. Berlin, JJaidelbeig, я .-2. ISSI). Эта дополнительность имеет свой классический прообраз, о чем свидетельствуют, в частности, дискуссии прошлого века по поводу физических и химических атомов, физического и тжчеокого строения молекул, физической и химической атомистики. 'Фактически, и классическая, и современная атомн--модекуляр~ пая теории рассматривают (хотя, разумеется, по разным причинам)

атом в молекуле как некий эффективный объект. Более того, в последнее время, в методологически сходной ситуации (такте имеющей глубокие исторические корни) оказывается и понятие о молекуле, кохда последняя включается в состав сложных структур (например, в растворах). Эти обстоятельства указывают на существование исторических инвариантов в развитии знания (в том числе и химического), а тем сашм - на принципиальную неустранимость исторического измерения даже в самой, казалось бы, новейшей научной проблематике.

ш. осковназ вниода и результаты диссерташш

Проведенное нами изучение истории формирования атомистических представлений в хшлш в период становления ее как науки (ХУП-60-е г.г. XIX вв) показало, что:

1. Определяющими типами решения проблемы генезиса свойств веществ в переходный период от поздней алхимии к химии Нового времени били: а) томистское решение, в рамках представления о С<Ж; б) преформацконистское решение, в форме перотатетнко-спа-гкрического элементаризма; в) атомистическое решение, в форме кинематико-гзометрического (Бойль, Ленорк, Ломоносов) или динамического (Ньютон, Бошкович) корпускуллризма.

2. "Корпускулярная философия" БоЙля, формировавшаяся в контексте радикальных общенаучных изменений, требовала коренной перестройки характера химического мышления, которая отнюдь не сводилась, как это принято считать, к разработке новых представлений о первоначалах тел, а состояла в том, что понятие "свойство" перестало бить предметом эмпирической констатации и пе-рипатетико-спагирической тавтологии (наличие свойства 3 обусловлено присутствием элемента-носителя в (3 ), став предметом теоретического объяснения и вывода из кинематико-геометрпческих

Характеристик ргЛтогшл т1х<го:гит.

3. В отличие от общепринятого мнения, Бойль не только не был автором "первого научного определения химического элемента", но и вообще стоял на антиэлементаристских поэту;ях.

4. Бойль не только, как традиционно полагают, "пршич синтез за критерий правильности выводов, сделанных из анализа" (Кедров), но и был нервам, кто с корпускуляриотских позиций

й. !?й;" "Р"Г1Т:1'

поставил вопроС'Г'которы!! не потерял актуальности и в настоящее время (приндш отнооитальности к средствам наблюдения В.А.$ока).

5. Традиционный представлешм о динамическом корпускуля-ризме Ньютона дополнены выводом о его двойственном воздействии на последующее развитие хиши. С одной стороны, ньютоняаяская иде" о пропорциональности веса инертной массе способствовала распространении весового анализа, а его концепция короткодействующих межчастичннх скл - развитию теорий химического сродства; тогда как с другой - принцип инерциальной однородности вещества делал излишним использование в атомистике весовых характеристик первичных микрочастиц.

6. Элементаристскпе концепции, основанные на конкретизации, "овеществлении" абстрактных перипатетико-спагирических начал,

в то .же времл развивались в раджа:: абстрактного квалитатквистс-кого (т.е. из анализа свойств тела исходящего) определения состава, Это противоречие, до сих пор не ставшее предметом анализа, как было показано нами, получило свое разрешение только после "химической революции" ХУШ в.

7. Экспериментальными и идейными источниками химической революции были: I) работы шотландских шевмохетнков и пневмофпзи-ков (правде всего С.Хейлса и Дж.Елэка); 2) теория огня Г.Бур-гаве; 3) деятельность французских шталканцев.

8. Пересмотр фактологических и идейных аспектов химической революции привел к новой ее периодизации и к новому, отличному от традпциошо-антифлогистоннсго, пониманию содержания кавдого этапа. Таких этапов в интенсивной фазе химической революции бы-лод два: физико-химический (май Г766 - декабрь Г773) и пневмо-хпмический (февраль 1774 - начало Г778).

Центральной нроблемой 1-го этапа била проблема агрегатного перехода и перехода "воздуха" (газа) из свободного состояния в связанное и обратно. Решение этих проблем привело Лавуазье не к отказу от теории флогистона, как обычно считается, а к созданию а) флогистонной модели воздуха (ШВ), ставаей концептуальном ядром химической революции; б) флогистонной (но не штали-анской) концепции горения и в) нового представления о причинах кислотности.

Центральной проблемой П-го этапа стала проблема хккической

индивидуальности различных газов. В ходе проверки гипотезы Пристли о существовании особого "селитряного начала кислотности" Лавуазье открыл кислород, определил состав ряда газов а пришел к выводу об активной химической роли углерода в реакциях восстановления окалин.

9. В ходе химической революции Лавуазье опирался на понятие о флогистоне в его постшталнанской трактовке, Зактическп химическая революция привела не к отбрасыванию этого понятия, а к его "расщеплению", причем одна из "компонент" флогистонной концепции, связанная с объяснением тепловых явлений ("теплород"), стала вакпе2ше2 частью построенной им "новой системы химических знаний",

10. Важнейшим результатом химической; революции стало создание химического элемеятаризма нового, субстратно-аналитического типа, на базе которого была создана новая иерархия составов химических веществ.

11. Создание Дальтоном атошой теории не было результатом поисков им решения проблем "физической атомистики", как это обычно считается в согласии о версией Роско-Хардена-Кедрова, но явилось, во-первых, следствием концептуального синтеза модифицированной ньютовиаяской атомистики и элементаризма нового типа, а во-вторых, - итогом решения химической задачи о составе оксидов азота (итогом проверки гипотезы Кэвендша-Лавуазье) в контексте представления о дискретной стехиометрии химических соединений и теплородпо-атомистичоокой модели газа.

12. Непризнание химиками идей А.Авогадро (1811-1821) не было, как это принято считать, результатом "консерватизма и метафизичности мышления ученых", а коренилось в тешюродно-аффЕНи-тарном контекоте и содержании самих гипотез Авогадро.

13. Предпринятая Мераром реформа атомных весов и химических форьдта (1842-1846) но была, вопреки принятому мнения, "второй химической революцией", т.к. фактически явилась логически продолжением идей Фрайбургского соглашения (1838), отождествлявшего понятия атома и эквивалента и шедшего по пути формального п-кратного изменения химических формул и переопределения условных стехиометричелких единиц.

14. Принципиально новым подходом в рамках доканкиццаровой атомистики, как показано наш, был подход 0.Лорана (1845-1846), спиравшийся на: I) идею разграничения тааяичкых состояний атома - свободного (простое вещество зТши. пиа'.епсИ ) и связанного; 2) правило четности для элементов-дкад; 3) принцип едп-нообъемности всех химических формул (для простых газов: 2 атома-о I молекула сбьем) я 4) ка соотнесение единицы объема газа или пара с той дискретной формой вещества, которая способна к самостоятельному существованию и которая вступает в химические реакции.

15. Атомко-молекулярные теории Лорана и С.Канниццаро (18581860), разграничив реагентную и штредиектную формы вещества,

не снлдл, однако, вопроса о то;.;, что считать "последней частицей тела", 'гактэтеокп отот вопрос был выведен из сферы химической теории, которая после Конгресса в Карлсруэ (1660) стала опираться на понятие о "химическом атоме" как некой эффективном объекте п атомном весе - как некой эффективной величине. Процесс зффективизации атома с одной стороны привел в итоге к крупным химическим открытиям (периодический закон, теория химического строения), а с другой - стал источником антиатошстических выступлений (1867, Лондон; 1877-1878, Парик; 1895, Любек).

16. Показаны перспективные пути дальнейшего развития современного атошо-молекулярпого учения в русле решения квантозо-хиштческой нроблемы"атома в молекуле".

ххх

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах: .

1. Дмитриев И.О. Обоснование и развитие, химической атомистики // Ю.И.Соловьев, В.И.Курищой. Якоб Берцелкус. Еизнь и деятельность. 2-е изд., кспр. и доп. М., 1980. С. 44-76.

2. Дмитриев И.О. Ялектрохишческая теория // Там .ко. С. 33-162.

3. Дмитриев И.С. Особенности развития науки в ХУ1-ХУП вв. Место химии в естествознании Нового времени // Становление химия как науки. Всеобщая история химии / Отв. ред. Ю.И.Соловьев, М., 1983. С. 14-57.

4. Дмитриев И. С. Сократив закона простых объемных отношений и его роль в развитии атомистики. Отношение Дальтона к открытию закона простых объемных отношений // Там ке. С. 286-298.

5. Дмитриев И.С. Гипотезы Авогадро // Там же. С, 29S-30S.

6. Дмитриев И.О. Стехиометркческие аспекты химической атомистики в работах Я.Берцелиуса // Там же. С. 251-277.

7. Дмитриев И.О. Проблема размещения индия в Периодической системе элементов 'Я Вопросы истории естествознания и техники. 1984, Я 2. С. 3-14.

8. Дмитриев К.С. .Электрон глазами химика. 2-е изд.,испр. и доп. Д., 1986.

9. Дмитриев U.C. Атомно-!. юле кул ярно е учение // CCIQX /Сост, В.А.Крицман, В.В.Станцо. !.i., 1982. С. 34-39.

10. Дмитриев U.C., Карпова Л,А. Теория химического строения и проблема ароматичности (Исторический аспект) // Вопросы истории и методологии химии: Сб.статей / Под ред. Р.Б.Добротина. Вып. 2. Л., 1978. С. 3-23,

11. Дмитриев И.О. Химическая революция ХУШ-го века. Ред. ж.Вестн.ЛГУ. Физика, химия. Д., 1988. Деп. в ВИНИТИ 26.08.1988 № 6727-В88.