Михаил Ломоносов: Раскин Н. М.: В.И. Клементьев - ученик и лаборант М. В. Ломоносова. Глава V

В. И. Климентьев по окончании слушания курса и практических работ выполнил в лаборатории Ломоносова свою первую научную работу на тему Об увеличении веса, приобретаемого некоторыми металлами после осаждения. Это была первая в истории науки диссертационная работа по химии, вся построенная на количественных определениях.

Надо прежде всего отметить, что труд Климентьева принадлежит к тому крайне небольшому научному наследию, которое дошло до нас от более чем четырехлетних физико-химических исследований, выполненных как самим Ломоносовым, так и его учениками. К этим исследовательским работам, как мы знаем, привлекались не только лаборанты Ломоносова, но и студенты. Необходимо также указать, что работа Климентьева является пока единственной известной нам работой по химии, выполненной под руководством М. В. Ломоносова.

26 апреля 1754 г. эта диссертация была представлена им в Конференцию Академии, и 10 октября 1754 г. Конференция Академии Наук одобрила ее¹.

Диссертация В. И. Климентьева представляет большой интерес, и не только потому, что она является ценным свидетельством педагогической деятельности Ломоносова, но и потому, что она посвящена одному из самых важных вопросов физической химии Ломоносова, вопросу, который самым непосредственным, самым тесным образом был связан как с работами Ломоносова по стеклоделию, так и с его новыми теоретическими воззрениями.

Ломоносов внес большой и оригинальный вклад в развитие химии и технологии силикатов. Его по праву считают основоположником русской силикатной науки. ²

В своей лаборатории М. В. Ломоносов провел огромное число опытов по разработке новой технологии цветного стекла. Эти работы и легли в основу его теоретических воззрений в области стеклоделия. О своих опытах в этой области он писал: Сделал больше четырех тысяч опытов, коих не токмо рецепты сочинял, но и материалы своими руками по большей части развешивал и в печь ставил, несмотря на бывшую тогда жестокую ножную болезнь. ³

С 1749 г. по 1752 г. длилась работа Ломоносова, посвященная изучению роли отдельных окислов в стеклах, а также определению химико-технологических условий получения цветных стекол. Большой материал для всестороннего суждения об этой заботе дает дошедший до нас лаоораторныи журнал М. В. Ломоносова. ⁴

Одной из самых первых задач, с которой встретился М. В. Ломоносов при проведении своей работы по изготовлению цветных стекол, было получение новых красящих окислов. Это было сложной проблемой в то время, так как набор веществ для окрашивания стекла в XVIII в. был весьма невелик. В своей работе Ломоносов не ограничивался только уже известными красителями, поступавшими в лабораторию в готовом виде, но настойчиво и упорно занимался получением различных осадков, которые он использовал в качестве новых красителей для своих экспериментальных шихт. Ярким образцом его экспериментальной работы в этом направлении как указывает М. А. Безбородое служит первая серия опытов из 74 номеров, внесенная в его лабораторный журнал. Почти все эти опыты получения осадков сводятся к осаждению гидроокисей металлов щелочами. Полученные окрашенные осадки применялись для изготовления цветного стекла. Как показывает изучение этой серии опытов, Ломоносов применял различные химические элементы всегда в нескольких соединениях, учитывая все условия изготовления красителей. Это позволяло получать много окрашенных осадков различных оттенков. Только благодаря этой исследовательской работе Ломоносову удалось получить богатейший набор цветных стекол для своих мозаик.

Верный своему принципу единства теории и практики, Ломоносов сделал попытку всестороннего изучения операции осаждения. Созданная им систематика химических операций была построена на совершенно новых основаниях. В основу ее Ломоносов положил не внешние признаки сходства или общность средств воздействия что делали другие химики XVIII в. , а признаки изменений, совершающихся с составными частями тел. Под последними Ломоносов понимал, по сути дела, атомы или группы атомов, из которых слагается смешанное тело. Давая описание химических операций, Ломоносов всегда стремился указать какие изменения с составными частями тел совершаются в той или иной операции. Он указывал, что при химических операциях: 1 соединяют отдельные составные части в смешанное тело, 2 разделяют смешанное тело на составные части 3 одновременно делают и то и другое, 4 изменяют отношения количества составных частей или наконец 5 перемещают расположение частичек в смешении. Здесь Ломоносов предвосхитил все возможные типы реакций, как мы их сейчас понимаем. Все хические операции делились им на шесть больших групп каждая из которых в свою очередь делилась на ряд отдельных, частных операций. Одна из этих шести главных групп была названа им осаждением (praecipitalio). В эту группу Ломоносов включал несколько операций. Как всегда он дал объяснение совершающегося процесса осаждения, а затем приводил перечень частных химических операций этой группы. Он писал: Осаждение происходит тогда, когда разнородные тела, помещенные вместе, так взаимодействуют, что одно отнимает у другого одну из его составных частей и присоединяет ее к себе, выделив остальное. ⁵ Это широкое понятие, осаждения у Ломоносова совпадает собственно с современным понятием реакции двойного обмена. Ломоносов, характеризуя химический процесс операций осаждения, говорил, что эти операции одновременно соединяют отдельные составные части в смешанное тело и разделяют смешанное тело на составные части. В рассматриваемую группу Ломоносов включал ряд операций, в которых обнаруживался далеко идущий химический процесс. В нее включалось собственно осаждение, как писал Ломоносов, выделение тела, растворенного в жидкости по прибавлении другого, из растворителя в виде порошка. ⁶

Как мы знаем, этой операцией Ломоносов очень широко пользовался при получении окрашенных осадков. Хорошо знакомый с качественной стороной дела, он поручил Климентьеву дать количественную характеристику этого процесса.

Представленная Климентьевым работа является важнейшим источником для изучения исследовательской работы, проводившейся в лаборатории Ломоносова.

Уже с первых строк выступают в этой работе положения, которые мы тщетно искали бы в работах химиков других школ этого времени. В § 1 Климентьев говорит о необходимости точного указания меры и веса, что единственно может, как он пишет, обеспечить повторение этих опытов; говорит Климентьев и о необходимости применения положений математики и физики в химических изысканиях. Характерным является и его замечание о том, что в числе важных дел нашего времени находятся. . . и химико-физические опыты, из которых установленным в науке путем выводятся различные удивительные явления, чрезвычайно полезные и удобные в удовлетворении жизненных нужд. . . . Наука, по мысли Климентьева, должна помочь решению насущных задач практики. Требования жизни были хорошо известны в лаборатории М. В. Ломоносова.

пытаясь выяснить воззрения выдающихся химиков на эту операцию, констатирует, что такие известные ученые, как Р. Бойль и Г. Бургове, обошли молчаянием причины осаждения, а другие Фрейд и Штиль дали явно недостаточное объяснение его. А между тем, пишет далее Климентьев, осадки часто. . . употребляются и в искусстве и в жизни. В лаборатории Ломоносова не боялись браться за решение вопросов, на которые химическая наука того времени еще не дала ответа. Необходимо отметить еще один момент, характерный для этой работы: Климентьев наблюдавший производство большого числа опытов по осаждению Лаборатории Ломоносова, решает ограничить себя В §5 своей работы он писал-. . операция эта (т. е осаждение - Н Р.) настолько обширна, что и всей жизни человечской едва ли хватило бы для ее выведывания

Поэтому он ставит перед собой задачу изучения осадков, получаемых только из двух металлов меди и железа.

Интересно указание Климентьева, что он пользовался самыми чистыми препаратами, обращал внимание на чистоту посуды и проводил свои опыты по нескольку раз для проверки.

Большой интерес представляет и сама техника химического эксперимента, как она описана в работе В. И. Климентьева. В этом отношении работа Климентьева является важным источником для изучения техники химического эксперимента в Ломоносовской лаборатории. Тщательное взвешивание с точностью до одного грана 0. 062 грамма всех препаратов, входящих в реакцию, а также полученных веществ, тщательнейшее наблюдение всех изменений, происходящих во время хода реакции в этом отношении Климентьев был незаурядно зорким исследователем; широкое применение органолептических методов анализа постоянное изучение изменений цвета, вкуса и т. д. ; систематическое пользование цветными индикаторами реакции на щелочь и кислоту с фиалковым сиропом, наконец, постоянное применение микроскопа для изучения полученные осадков таков далеко не полный перечень приемов и методов, применявшихся в лаборатории Ломоносова для изучения осаждений. Если добавить к этому, что Климентьев обращал большое внимание на время протекания реакций хотя и не фиксировал его, нам станет понятной постановка научного эксперимента В. И. Климентьевым. Она принципиально отличалась от постановки экспериментов в лабораториях других химиков XVIII в.

К сожалению, это стремление не могло быть полностью реализовано при уровне развития тогдашней науки и лабораторной техники.

Сущность опытов В. И. Климентьева, как отмечал Б. Н. Меншуткин, ⁷ состояла в том, что он растворял медь или железа в различных кислотах азотной, серной, соляной, а затем действовал на такой раствор щелочными растворами. Набор щелочей, находившихся в распоряжении Климентьева, был следующим: 1 постоянная щелочь, или щелок, полученный из древесной золы, который содержал в себе, главным образом, поташ, т. е. углекислый калий; 2 летучая щелочь, или нечистый водный раствор аммиака.

Действуя постоянной щелочью, он нейтрализовал избыток кислоты полученного раствора, при этом в результате взаимодействия кислоты с поташом выделялся углекислый газ. Это явление Климентьев называл вскипанием. Результатом реакции являлось образование калиевой соли соответствующей кислоты. После этого поташ и едкое кали действовали на соль металла, содержавшуюся в растворе. При этом образовывался нерастворимый осадок, состоявший из смеси гидрата окиси металла и основной углекислой соли.

В случае, когда Климентьев действовал летучей щелочью, т. е. раствором аммиака, реакция шла следующим образом: образовывалась соль аммония с свободной кислотой раствора металла. При летучих кислотах азотной и соляной над сосудом образовывался белый дым аммониевой соли. Выпавший осадок представлял гидрат окиси металла.

представлявшего смесь гидрата окиси металла и примесей солей калия или аммония. Затем Климентьев дважды обрабатывал осадок водой, при этом отделял соль от гидрата окиси металла. Отделение было только частичным, так как фиалковый сироп который делался розовым от кислоты и зеленым от щелочи показывал щелочную реакцию.

Характерной чертой работы В. И. Климентьева, как мы указывали, являлось стремление не допускать потерь при производстве опытов. Во всех опытах, проведенных исследователем, отчетливо видна поставленная им цель: определить вес осадка, , полученного в результате реакции осаждения из точно взятого количества металла. Хотя недостаточная чистота получавшихся соединений гидроокисей и основных солей и неполное их высушивание не позволяют теперь точно вывести весовые соотношения между исходными и конечными продуктами реакции-все же работу Климентьева надо рассматривать как исследование, в котором намечался подход к установлению этих соотношений, что было выполнено много десятилетий спустя в работах Дж. Дальтона, Берцелиуса и других химиков начала XIX в.

Эти опыты Климентьева, несомненно, были тесно связаны с экспериментальной работой М. В. Ломоносова и показывают, что он стремился к глубокому пониманию существа химических процессов и точно и правильно наблюдал происходящие явления.

Раскин Н. М.: В.И. Клементьев - ученик и лаборант М. В. Ломоносова Глава V

Раскин Н. М.: В.И. Клементьев - ученик и лаборант М. В. Ломоносова
Глава V