Занимательная геохимия. Химия земли: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Сочинения по алхимии на арабском языке, появившиеся в IX веке, имеют большое значение в истории развития химии, поскольку в них впервые излагаются задачи подлинно химических методов исследования.

Алхимики главным образом занимались синтезом, то есть пытались получать новые вещества из уже им известных. Колыбелью алхимии была Александрия, откуда химические знания и навыки проникли в Сирию. От сирийцев алхимия перешла к арабам, которые занесли ее в Европу через Испанию.

Под алхимией обычно понимают обманное искусство делать золото из различных других металлов. Действительно, средневековые алхимики преимущественно занимались попытками облагораживания обычных металлов, стремясь превратить их в серебро или золото. Однако они решали не только эти задачи. Они занимались также поисками целительных средств и «философского камня». Если, говорили алхимики, внести в тело человека, заболевшего благодаря неправильному смешению соков организма, лекарство, которое вызывает правильное соотношение соков, то человек выздоравливает. Почему же невозможно при помощи тинктуры или порошка излечить «больные металлы»? Если только найти соответствующее вещество, надлежащим образом его обработать, то должно быть возможно при помощи искусства смешения быстро превратить простые металлы в благородные.

Постепенно неудачные опыты по превращению металлов заставили алхимиков искать иные применения своего искусства. Их внимание концентрируется на здоровье человека, и алхимия становится прислужницей медицины. Рождается медицинская химия, или ятрохимия. Крупнейшим ятрохимиком в Средние века был Парацельс (1493–1541).

Но хотя алхимиков и обвиняли в шарлатанстве, они принесли огромную пользу развитию химии, так как ими было произведено бесконечное количество разнообразных химических опытов, и, несмотря на то что их исходные мысли были неверны, они добивались крупных результатов.

Очень хорошо писал об алхимиках знаменитый философ Лейбниц: «…это обыкновенные люди большого воображения, а также опыта, но у них несогласие между воображением и опытом. Они питаются чистыми надеждами, что доводит их до гибели или выводит их на всеобщее посмешище. А на деле такие люди нередко знают из опыта и наблюдений природы больше фактов, чем иной уважаемый ученый».

Наступает эпоха Возрождения. Она знаменует собой переход к новому, более высокому этапу культуры.

Первым толчком для развития минералогии послужил расцвет горной промышленности в Семиградии (Венгрии), в Саксонии и Богемии.

Замечательными работами Агриколы (1494–1555) — врача и минералога в саксонском горном центре — было положено начало точному и углубленному пониманию объектов минералогии и геохимии. Его настоящее имя — Георг Бауэр. Он оставил многочисленные сочинения, представляющие собой сводку знаний того времени по рудным месторождениям. Самые замечательные его книги — «De natura fossilium» («О природе окаменелости», 1946) и «De re metallica» («О царстве металлов», 1556). Его классификация минералов уже приобретает научный характер. Впервые в нее входит понятие о сложности соединений, то есть химические принципы. Эта система легла в основу всех дальнейших минералогических работ до XVIII столетия включительно. Шведский химик и минералог Йёнс Якоб Берцелиус (1779–1848) занимался химическими анализами минералов и первый дал настоящую химическую классификацию их, а также первый ввел термин — «силикаты».

Большая роль в истории геологии и минералогии принадлежит научным обществам и академиям, особенно самой старой Академии — Academia del Cimento, которая была основана в 1657 году. В 1662 году было организовано Королевское общество в Лондоне, до сих пор являющееся Академией Великобритании.

Начиная с конца XVII и особенно начала XVIII века, научные общества и большие кунсткамеры-музеи получили широкое распространение. Огромную роль в развитии науки сыграли шведская академия наук и затем русская, основанная в 1725 году в Петербурге. В России геохимические идеи получили впервые яркое выражение в гениальных работах М. В. Ломоносова (1711–1765): «О слоях земных», «Слово о рождении металлов». Ломоносов впервые устанавливает странствование металлов и минералов. «Металлы с места на место переходят» — был его гениальный вывод. Он заложил фундамент новому представлению о минерале как о продукте, получающемся в результате жизни земной коры, представлению, которое в XX веке легло в основу новой науки — геохимии.

О Ломоносове написаны десятки книг, сотни статей; самые крупные исследователи, мыслители, ученые, писатели и поэты посвятили лучшие свои страницы анализу работ этого богатыря русской мысли, и все же нельзя исчерпать данную тему — так бесконечно широк и глубок был гений архангельского помора — Михайлы Ломоносова.

Перед нами могучая фигура закаленного в борьбе с полярной природой титана «с благородной упрямкой», не позволявшей ему сгибаться ни перед кем и ни перед чем.

Смелость, решительность, дерзание, граничащее с бурной фантазией, жажда знания «всего и вся», знания до корней и до начала всех начал, способность к глубокому философскому анализу в сочетании с блестящим умением ставить эксперименты, без которых он не мыслил науки, — таков был Ломоносов. И если семь городов древности спорили о том, кому принадлежит честь называться родиной Гомера, то более десятка различных наук и искусств спорят о том, кому принадлежит главное наследие Ломоносова: физика и химия, минералогия и кристаллография, геохимия и физическая химия, геология и горное дело, география и метеорология, астрономия и астрофизика, краеведение и экономика, история, литература, языкознание и техника. Действительно, Ломоносов сам был «целым университетом», как говорил о нем А. С. Пушкин.

Если современники не понимали Ломоносова, то уже появлялись новые поколения, уже росли те, кого он так пламенно учил и призывал:

С тех пор прошло 200 лет, и только сейчас на наших глазах его гениальные предвидения и дерзкие теории воплощаются в величайшие научные истины, и его заветные мечты о величии и славе Родины стали претворяться в жизненную реальность.

Ломоносов понимал науку не только как простое описание явлений, а как их объяснение. Он считал, что нужно изучать не тела сами по себе, а их внутреннее строение, причины, которые вызывают это строение, и силы, которые действуют внутри вещества. Он понимал, что вся наука во всех ее проявлениях зависит от решения единой великой задачи — что такое вещество? Как оно построено и из чего состоит?

И Ломоносов приходит к заключению, что вещество состоит из отдельных частиц, которые обладают особым притяжением, силой инерции, движением; одни из них поменьше — это простые атомы, другие побольше — молекулы. Все они невидимы глазу, находятся в состоянии постоянного движения и вращения. Это замечательное суждение, в сущности, полностью отвечает современному атомистическому мировоззрению.

Почти за полвека до великого французского химика Лавуазье Ломоносов доказывает, что ничто в природе не может теряться, и этим он, в сущности, устанавливает великий закон природы — закон сохранения вещества и энергии.

Постепенно вникая в изучение природы первоначальных частичек, через физику Ломоносов приходит к химии… Химия — это наука об изменениях, происходящих в составе тела, то есть наука, зависящая от явлений физики и механики.

В блестящем своем «Слове о пользе химии», прочитанном в общем собрании Академии наук в 1751 году, он открывает грандиозные перспективы новой химии; он отрекается от старых идей алхимиков, рождающихся в их таинственных лабораториях; он закладывает новое здание химии, в котором господствует число и вес, и законы математики. Эти идеи он осуществляет и на практике.

В 1748 году после многолетней борьбы он наконец организует в Петербурге на Аптекарском острове первую в России научную химическую лабораторию, где ведет точный учет меры, веса и пропорций вещества.

В 1752–1753 годах Ломоносов читает первый в мире курс «физической химии». «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие», — говорит он и упорно работает над тем, чтобы удовлетворить практические запросы своей страны. Он получает новый состав оптического стекла; после трех тысяч опытов начинает изготовлять цветную смальту для мозаики, строит специальную мозаичную фабрику, изучает состав минералов Урала, занимается проблемами селитры и фосфора.

Среди первых задач, поставленных новой экспериментальной лабораторией, Ломоносов намечает приготовление чистых веществ. Это приводит его к изучению чистых металлов, солей, селитры, и старые уроки технологии и минералогии воскресают в новом виде. Для него минерал есть смешение первоначальных частиц, и его свойства зависят от «взаимного союза частиц».

Камень так же, как и всякое другое вещество, имеет свою историю жизни и смерти, и Ломоносов призывает к изучению природных минералов новыми методами.

Условия образования минералов он связывает с геологическими процессами, ищет их разгадки в глубинах, в расселинах вулканов, насыщенных раскаленными парами серы, на поверхности он видит зарождение камней в остатках животных, растений. Так в представлениях Ломоносова, замечательно сочетавшего в себе естествоиспытателя, натуралиста и философа-химика, камень оживает в свете новых идей.

Вот что пишет М. В. Ломоносов в своей замечательной книге «О слоях земных» 1763 года: «Вот каковы земные недра; вот слои, вот прожилки других материй, кои произвела в глубине натура. Пускай примечают их разное положение, цвет, тягость, пускай употребляют в размышлении совет от математики, от химии и обще от физики».

Это уже не старая скучная описательная минералогия, а новая наука — геохимия, химия Земли. И подобно тому как впервые в истории научной мысли на границах между физикой и химией он закладывает мощное здание физической химии, так на границах химии и геологии он зачинает новую науку, у которой в то время еще не было имени.

Надо было, чтобы прошло еще 70 лет, пока слово «геохимия» впервые в 1838 году прозвучало в устах крупнейшего натуралиста начала XVIII века, швейцарского химика Христиана Фридриха Шёнбейна (1799–1868), который спустя 4 года писал:

«Уже несколько лет тому назад я публично высказал свое убеждение, что мы должны иметь геохимию прежде, чем может идти речь о настоящей геологической науке, которая, ясно, должна обращать внимание на химическую природу масс, составляющих наш земной шар, и на их происхождение, по крайней мере, столько же, сколько на относительную древность этих образований и в них погребенных остатков допотопных растений и животных. С уверенностью можно, конечно, утверждать, что геологи не вечно будут следовать тому направлению, последователями которого они сейчас являются. Они для расширения своей науки, как только окаменелости не смогут достаточно служить им, должны будут искать новые вспомогательные средства и, без сомнения, тогда введут в геологию минерало-химические пути исследования. Время, когда это совершится, кажется мне не столь далеким».