«Нельзя не отметить тот грустный и несомненно вредный для нашего самостоятельного развития факт, — сказал В. Марковников много лет назад, — что в области экспериментальных и точных знаний мы, русские, часто мало знакомы с тем, что сделано для науки нашими предшественниками-соотечественниками».
Эти слова знаменитого учёного остаются до сих пор в силе относительно истории аналитической химии в России в первой половине XIX в. В работах по истории химии и в учебниках по аналитической химии отсутствуют сведения об открытиях русских учёных этого времени в области анализа и в то же время подробно излагаются успехи иностранных учёных в этой области.
Аналитическая химия в России
Разложение крепостного хозяйства и развитие капиталистических отношений в России в первой половине XIX в. вызвали рост промышленности, торговли и культуры. В отличие от XVIII в., когда в научных центрах работали преимущественно иностранцы, на первое место во всех областях культуры и науки в XIX в. выдвигаются русские люди, часто выходцы из народа. Открываются новые университеты (в Харькове, Казани, Петербурге и других городах), институты (технологические, путей сообщения, гражданских инженеров) и лицеи (Царскосельский, Нежинский, Демидовский), кафедры в которых занимаются русскими учёными. Во всех областях науки и техники русские учёные делают величайшие открытия, которые оказывают огромное влияние на развитие мировой науки. Открытия Зинина в области органической химии, Гесса в области термохимии, Севергина и Клауса в области аналитической химии и В. Петрова и Б. Якоби в области электрохимии, выдвигают русскую, химию в первые ряды мировой науки.
«Аналитическая химия, разработанная» М. В. Ломоносовым (в сер. XVIII в.), получает в I пол. XIX в. дальнейшее развитие благодаря трудам Севергина, Варвинского, Иванова, Хотинского, Клауса и др. Эти учёные раньше Тенара, Берцелиуса и Розе — и независимо от них разработали ряд новых методов анализа.
Если работы по качественному анализу за границей были опубликованы: Геттлинга — в 1802 г., Тенера — в 1816 г., Пфаффа — в 1821 г., руководство к применению паяльной трубки Берцелиуса — в 1820 г., книга Розе — в 1827 г., то руководства по анализу В. Севергина вышли из печати в 1800 и 1801 гг., книга М. Хотинского — в 1831 г., а работы Варвинского, Шубина, Евреинова и др. печатались в 30-х годах XIX в.
Аналитическая химия как отдельная дисциплина начинает преподаваться в России раньше, чем в Германии. До 20-х годов XIX в. элементам аналитической химии отводилось определённое место в курсе общей химии или минералогии. Например, в Московском университете с 1763 по 1770 г. читался курс минералогии «с принадлежащею к ней рудокопною и пробирною химиею». Начиная с 20-х годов почти во всех высших школах читается курс по аналитической химии. В то же время в Германии и во Франции в нач. XIX в. «химии, — как пишет Мейер, — отводилось скромное местечко в лекциях физики, минералогии и анатомии».
Значительно раньше, чем в странах Европы, в России были открыты лаборатории и организованы лабораторные занятия. В Московском университете лаборатория была организована ещё в 70-х гг. XVIII в. и в первые годы своего существования служила для практических занятий по фармации. В 1821 г. или 1823 г. здесь открылась самостоятельная лаборатория, а в 1838 г. — лаборатория из 8 комнат. В. Марковников полагает, что «эта лаборатория считалась образцовой, ибо в 1838 г. для осмотра её был командирован из Харьковского университета проф. Гордиенко».
В Харьковском университете химическая лаборатория была заложена в 1804 г., в 1805 г. она насчитывала 154 экспоната и 353 предмета стеклянной посуды, а в 1808 г. на её оборудование было отпущено 1000 руб. В 1806 г. в этой лаборатории исследовались краски, каменный уголь и минеральные воды.
В Казанском университете химическая лаборатория была организована в 30-х годах XIX в. и тогда же были организованы практические занятия по аналитической химии. В это же время были открыты лаборатории в Киевском университете, в Михайловском артиллерийском училище, Петербургском технологическом институте и др. Известно, что лаборатории для учебных целей были организованы за границей намного позже.
Следует отметить, что не во всех лабораториях были хорошо организованы практические занятия по качественному анализу. По мнению В. Марковникова, это объяснялось тем, что «профессора из немцев считали русских ещё недоразвившимися до университетского образования и находили достаточным поверхностное обучение химии без серьёзных практических занятий». Поэтому многие русские химики, окончившие университеты в 30—40-х годах, должны были углублять свои знания. Однако в Казанском университете курс аналитической химии читали К. Клаус и И. И. Зинин, в Тортом институте — И. Варвинский, в Технологическом институте Петербурга — П. Евреинов и Г. Гесс, в Медико-хирургической академии — В. Севергин.
В начале XIX в. аналитическая химия в России разрабатывалась многими химиками. Почти все химики в той или иной степени занимались аналитическими исследованиями. Однако ни один из химиков не внёс такого большого вклада в сокровищницу этой науки, как акад. В. М. Севергин.
Книга по пробирному искусству
Поставив себе целью в жизни служение родине, Севергин направил все свои знания на исследование богатств России и на выработку способов их использования «для доставления их в достаточном количестве в замену иностранным». Севергин работал в трёх областях знания: минералогии, технической и аналитической химии. Учитывая великие открытия Севергина в области минералогии и технической химии, его называют основоположником этих наук в России, а работы его в области аналитической химии (пробирное искусство, испытание минеральных вод и испытание лекарственных веществ) ещё не нашли должной оценки. Изучение этих работ показывает, что Севергин был новатором в области аналитической химии и в ряде вопросов опередил западноевропейскую науку. Он был одним из великих учёных, трудами которых создана аналитическая химия, как наука. Основные принципы аналитической химии ученый изложил в своей книге по пробирному искусству. По своему содержанию книга является не только практическим руководством, но и первым учебником по аналитической химии. Поэтому дату выхода в свет этой книги в 1801 г. можно считать датой выделения аналитической химии в отдельную отрасль знания.
Рассмотрим главные положения, изложенные в книге Севергина.
Основные положения новой отрасли химии
П. Вальден утверждает, что русские химики сознательно устранились от борьбы между флогистонной и антифлогистонной теориями. Вальден явно извратил факты. Прежде всего, родина антифлогистической химии – Россия, а не Франция. Основателем новой химии является Ломоносов, а не Лавуазье. Ещё в 1741 —1742 гг. Ломоносов возражал против объяснения флогистиками процесса обжигания металлов потерей флогистона. В 1745 г. в «Размышлениях о причинах тепла и холода» он выступает против флогистонной теории и доказывает, что металл переходит в окалину под влиянием воздуха. Открытие им закона сохранения материи и проверка опытов Бойля об увеличении веса при прокаливании металлов убедили Ломоносова в ложности теории флогистона. «… Ломоносов, — пишет Б. Меншуткин, — не признавал принятого всеми в его время флогистического объяснения процессов, происходящих при обжигании неблагородных металлов, но доказал, что образование окалины происходит от соединения металла с воздухом».
Интересно отметить, что ещё задолго до работ Б. Меншуткина, ряд русских учёных знал, что Ломоносов был противником флогистона и основателем кислородной теории горения. Лясковский в 1865 г. в своей речи о Ломоносове говорил: «знаменитый русский учёный принадлежал к числу тех немногих химиков своего времени, которые могут почитаться предтечами эпохи, с которой началась антифлогистическая, новейшая химия». Н. Лавровский в своём докладе о Ломоносове в 1865 г. говорил, что научные работы Ломоносова по химии были известны за границей, но почти не известны в России. «Впоследствии, — говорил Лавровский,— изучение этих наук стало распространяться у нас по сочинениям и учебникам, появившимся с запада, и мы в недавнее время должны были усвоить новые исследования и открытия, вместе с чуждыми именами сделавших открытия, не подозревая, что наш русский учёный почти сто лет тому назад говорил и писал о том же с ещё большей ясностью и точностью».
Таким образом, учёных России нельзя причислять к той категории лиц, которые стояли в стороне от борьбы новой химии со старой. Севергин был сторонником кислородной теории, но и свою книгу «Пробирное искусство» написал на основе антифлогистической химии. В предисловии к этой книге Севергин пишет, что химия за последнее время изменила свой вид. Он примкнул к новой теории химии не потому, что она начала входить в моду и не на основании книжного знакомства с нею, а по убеждению и на основании опытов. «И поэтому, — пишет Севергин, — ежели я избрал для объяснений лавоазьерову теорию, то сие я учинил по убеждению, коего достигнул через опыты».
Таким образом, Севергин выступает не как слепой подражатель западной науки, а как творец, который активно разрабатывал новую теорию.
Севергин впервые в истории химии изложил основы аналитической химии с помощью кислородной теории. В этом заключается одна из важных особенностей работы Севергина. Книга Севергина написана на основе достижений мировой химической науки. Автор прекрасно знал химическую литературу того времени и всё ценное в ней, после экспериментальной проверки, использовал в своей работе. Ссылаясь на работы Крамера, Клапрота, Фуркуа, Гмелина и других, он добавляет, что «многие опыты повторяемы были мною самим в разных моих преподаваниях».«стихиях», «о сродствах различных существ», «о солёных существах», «о масле вообще», «о полуметаллах» и т. д. У Севергина ничего
Все теоретические установки в книге проникнуты духом нового времени и звучат по-современному. Для того чтобы подтвердить сказанное, сравним некоторые положения Севергина с положениями, изложенными в книге Макера, вышедшей в 1791 г. Макер говорит о этого нет. Макер различает 6 металлов — два совершенных, а четыре несовершенных. Севергин приводит 20 металлов. Макер под окислением разумеет «внутреннее движение, возбуждаемое само собою между невидимыми частями тела, из которого происходит новое разложение и новое соединение. Севергин даёт правильное определение этому процессу. Он чётко и ясно определяет такие понятия, как «кислота», «основание», «соль», «простое вещество».
Севергин чётко определяет предмет аналитической химии. «Аналитическая химия, — пишет он, — занимается точным химическим отделением составляющих частей земель и камней, солей, горючих тел и металлов» и «служит основанием для горного и монетного пробирного искусства». Пробирное искусство тесно связано с общей химией, так как «от химии оно усовершается и получает главные пособия». Знание химии объясняет аналитику «самую работу и подаёт руководство к надёжному избиранию приличных к исследованию тел средств, и даже к назначению лучших новых способов там, где прежние оказываются недостаточными». Руководствуясь этими положениями, автор даёт сравнительно широкое теоретическое введение под названием «общие химические основания». Он стремился дать научное, теоретическое объяснение аналитическим операциям и этим возводил аналитическую химию в ранг науки. Такое направление в аналитической химии получило развитие лишь много лет спустя, только в конце XIX в., благодаря работе Н. Меншуткина. Даже в лучших книгах по аналитической химии I пол. XIX в. — Розе, Берцелиуса, Фрезениуса — все операции и методы анализа преподносились чисто эмпирически. Севергин являлся основателем научного направления в аналитической химии. Он углубил и расширил научный фундамент аналитической химии, заложенный ещё Ломоносовым и обогатил её новыми реакциями и приёмами анализа. Он знал работы Ломоносова и использовал их в своих исследованиях.
Севергин воспользовался также исследованиями Ломоносова для разработки своего учения об осаждении и растворении осадков, химических реактивах и аналитических операциях. Этот факт ставит под сомнение общепринятое мнение о том, что исследования Ломоносова оставались неизвестными русским химикам и поэтому, будто, не оказывали никакого влияния на развитие химии.
Химический анализ Севергин делит на две части: 1) анализ сухим путём и 2) анализ мокрым путём. Особенно подробно он разработал анализ сухим путём. Задолго до Берцелиуса, независимо от Бергмана, Севергин ввёл в практику химического анализа паяльную трубку. «Для испытания в огне малых кусочков металлических и других тел, — учит Севергин, — с великою пользою может быть употреблена паяльная трубка, посредством коей раздувают огонь… Направляя сим раздуванием острый конец огня на испытуемое тело, которое для сего держать либо просто в стальных щипчиках, либо на серебряной ложке, либо на угле».
Севергин усовершенствовал паяльную трубку, приспособив для вдувания воздуха в неё специальный мех и сконструировал удобную установку для анализа руд в полевых условиях. «Сию трубку, — пишет он, — можно дуть либо ртом, либо ещё лучше мехом, который раздувают ногой или рукою, коего ради мех для удобности переноски можно располагать в небольшом ящике». Об этом изобретении Севергин поместил статью в трудах «Вольного экономического общества», и эта статья была также перепечатана на немецком языке. Берцелиус должен был знать об изобретении Севергина, однако в своей книге о паяльной трубке обходит его молчанием.
Севергин предложил «для большой силы огня» в трубке раздувать её «посредством жизненного воздуха» Это предложение свидетельствует о стремлении Севергина использовать для целей анализа все новейшие открытия, оно также является первым указанием о возможности использования кислорода в металлургии. Если принять во внимание, что работа о паяльной трубке Берцелиуса вышла только в 1820 г., а работа Севергина в 1801 г., то нет никакого сомнения в том, что именно Севергин является основателем применения паяльной трубки в аналитической химии.
В области анализа мокрым путём Севергин подробно разработал методы осаждения и отделения различных металлов, а также наметил главные пути систематического хода качественного анализа. Осаждением он называл «отделение одного из двух тел, находящихся между собою в соединении, через присовокупление третьего…» Подобно Ломоносову, он различает «осаждающие» и «осаждаемые» и подробно излагает основные принципы осаждения. Для того, чтобы достигнуть полноты осаждения, необходимо: 1) чтобы раствор был «насыщен и чист»; 2) «чтобы осаждающего тела приливать помалу» и 3) «при каждом подливании давать делающейся мутности устанавливаться, дабы не приливать оного в излишестве, которое осадку может паки растворить; дать отстояться, а потом осадку отделить».
Ученый уделяет внимание осаждению металлов из солей. Он знал, что медь может вытеснять из раствора золото, серебро и платину, что олово осаждает платину, серебро, ртуть и висмут, но не выделяет кобальта, железа, никеля и меди, что цинк осаждает золото, серебро, ртуть, свинец, висмут, медь, мышьяк, железо, кобальт и олово. Он имел ясное представление о так называемом ряде напряжения металлов, учение о котором получило развитие лишь во второй четверти XIX в. в работах Фишера и во II пол. XIX в. в работах Н. Н. Бекетова.
Независимо от Бергмана, на основании работ Ломоносова, Севергин ввёл в практику качественного анализа осаждение гидроокисей металлов щелочами. «Металлы, — пишет он, — осаждаются из кислот от щелочных солей и земель». Например, едкие щёлочи осаждают гидроокиси меди, железа, висмута, олова, цинка и т. п., а аммиак даёт растворимые комплексы с медью и никелем. Следовательно, именно Севергин впервые начал применять щёлочи в качестве группового реактива. Он также знал, что растворимые сульфиды являются реактивами на тяжёлые металлы и хорошо знал свойства сульфидов последних. Однако Севергин ещё не предлагал воспользоваться растворимыми сульфидами или сероводородом в качестве групповых реактивов.
Учение Севергина о реактивах
Исключительный интерес представляет учение Севергина о реактивах. Подобно Ломоносову, он считает реактивом такое вещество, которое при взаимодействии с другим веществом производит легко обнаруживаемое изменение. В качестве реактивов Севергин предлагает большое число веществ: щёлочи, аммиак, поташ, «щёлочи берлинской сини», известковую воду, горькую соль, ляпис, сулему, свинцовый сахар, белый мышьяк, мышьяковую, молибденовую, серную, соляную, борную, плавиковую, хромную и другие кислоты; ряд органических реактивов: лакмусовую бумагу, куркумовую бумагу, уксусную, сахарную, винно-каменную, лимонную, чернильную, яблочную, муравьиную, жирную, синильную и другие кислоты. Таким образом, Севергин значительно раньше иностранных учёных начал применять органические реактивы в неорганическом анализе, и поэтому должен быть признан основоположником этого нового направления аналитической химии.
Севергин предлагает ряд чувствительных реактивов для качественного определения металлов и неметаллов. Медь он предлагает открывать действием аммиака, железо — раствором чернильных орешков и «кровяным щёлоком», свинец — серой, кобальт — образованием окрашенных корольков, марганец — окислением селитрой в «хамелеон», поташ (т. е. калий) — виннокаменной кислотой, соду — растиранием с нашатырём, из которого «выгоняется летучая щёлочь», поваренную соль — ляписом, известь — действием кислоты и т. д.
Севергин разработал стройную систему систематического хода качественного анализа, основанную на отделении металлов от неметаллов различными реактивами.
Вопросы количественного анализа Севергин разработал преимущественно в применении к пробирному искусству. И в этой области анализа он опередил свой век, применяя прокаливание и взвешивание осадков и «эвдиометр» для анализа газов.
Ознакомление с работами Севергина в области аналитической химии ясно показывает, что в его лице Россия имела крупнейшего учёного, достойного продолжателя великих работ Ломоносова. Севергин на много лет раньше Розе, Берцелиуса и Фрезениуса разработал основные моменты химического анализа и тем самым завершил, начатое Ломоносовым, — создание новой отрасли химии — аналитической химии. К сожалению, аналитические работы Севергина мало известны нашим химикам.
