История химии с древнейших времен до конца XX века

И. Я. МИТТОВА, А. М. САМОЙЛОВ

ИСТОРИЯ ХИМИИ
С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН
ДО КОНЦА XX ВЕКА

Том 2

Допущено Учебно-методическим объединением по классическому
университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов
высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки ВПО 020100 –
Химия (специальность 020201 – Фундаментальная и прикладная химия)

2012

И. Я. Миттова, А. М. Самойлов
История химии с древнейших времен до конца ХХ века: Учебное
пособие. В 2 т. Т. 2 / И. Я. Миттова, А.М. Самойлов – Долгопрудный:
Издательский Дом «Интеллект», 2012. – 624 с.: цв. вкл.
ISBN 9785915591157

В учебном пособии в углубленном изложении представлены основные темы
лекционного курса «История и методология химии». Авторы рассматривают эволюцию химических знаний с древнейших времен до наших дней.
Второй том пособия посвящен анализу наиболее значимых открытий и инноваций в области теоретической и прикладной химии, которыми столь богат
современный период ее истории. В создании исторической картины становления важнейших дисциплин: физической химии и аналитической химии, а также фундаментальных концепций – учения о сложном строении атома и теории
химической связи – использован преимущественно логический подход. Одной
из центральных тем второго тома является анализ истории открытия Периодического закона Д. И. Менделеева. Авторы сочли необходимым представить развернутую картину становления химии в России, обозначив при этом ту особую
роль, которую сыграл М. В. Ломоносов в эволюции отечественной науки и образования.
Издание содержит большое количество иллюстраций, способствующих более наглядной реконструкции описываемых событий, а также краткие биографические данные наиболее видных ученыххимиков.
Для преподавателей, студентов и аспирантов химических факультетов классических университетов, а также для широкого круга читателей, интересующихся проблемами истории химии.

ISBN 9785915591157
                                © 2011, И. Я. Миттова, А.М. Самойлов
                                © 2012, ООО Издательский Дом «Интеллект»,
                                    оригиналмакет, оформление

УДК 54(091+075.8)
ББК 2.24г+2.24я73
М67
Рецензенты:
кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии
Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
Т. В. Богатова
заслуженный деятель науки РФ, доктор химических наук,
профессор кафедры химии
Тамбовского государственного технического университета
В. И. Вигдорович,
заслуженный деятель науки РФ, доктор химических наук, профессор кафедры
аналитической химии Воронежского государственного университета
В. А. Шапошник

М67

УДК 54(091+075.8)
ББК 2.24г+2.24я73

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОТ  АВТОРОВ ...............................................................................................................9

ГЛАВА 1. ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ХИМИИ В РОССИИ 
К КОНЦУ XIX ВЕКА .................................................................................................11
1.1. Зарождение химии в России .....................................................................11
1.1.1. Возникновение химических ремесел ..............................................11
1.1.2. Химические ремесла Древней Руси.................................................17
1.1.3. Возрождение и развитие химических ремесел в Московском 
государстве в XIV–XVI вв. .........................................................................31
1.1.4. Развитие прикладной химии в России XVII в. ...............................41
1.2. Зарождение химической науки в Московском государстве ...................47
1.3. Становление российской химической науки в XVIII веке .....................51
1.4. М. В. Ломоносов – основоположник научной химии в России ............55
1.4.1. Путь М. В. Ломоносова в российскую науку  .................................55
1.4.2. Химическая лаборатория М. В. Ломоносова  .................................60
1.4.3. Атомно-корпускулярное учение М. В. Ломоносова .......................64
1.4.4. М. В. Ломоносов и закон сохранения массы вещества ..................65
1.4.5. М. В. Ломоносов: цели и задачи физической химии .....................68
1.4.6. Роль М. В. Ломоносова в развитии прикладной химии .................71
1.4.7. М. В. Ломоносов и система образования в России ........................73
1.4.8. Роль М. В. Ломоносова в становлении науки и культуры 
Российского государства .............................................................................77
1.5. Химия в России второй половины XVIII – середины XIX вв.  .............79
1.5.1. Развитие металлургической химии и пробирного искусства  .......79
1.5.2. Создание Горного училища ..............................................................84
1.5.3. Просветительская деятельность русских химиков. Распространение научных химических знаний ....................................................86
1.5.4. Изменения в российской системе образования и науки 
на рубеже XVIII–XIX вв.  ...........................................................................87
1.5.5. Распространение новых химических теорий в России ..................89
1.6. Химия  в  России  в  40-х – 50-х  годах  XIX века ...................................94
1.7. Зарождение Казанской химической школы  ..........................................100
1.8. Развитие химии в России во второй половине XIX в.  .........................104
1.8.1. Создание Русского химического общества ...................................106
1.8.2. Съезды русских естествоиспытателей и врачей  ..........................109
1.9. Краткие биографические данные ученых .............................................112

ГЛАВА 2. ОТКРЫТИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА ...118
2.1. Основные этапы открытия химических элементов ..............................118
2.2. Первые  попытки  классификации  химических элементов ................120
2.3. Открытие Периодического закона Д. И. Менделеевым .......................132

2.3.1. На пути к Периодическому закону ................................................132
2.3.2. Хроника и методология великого открытия..................................139
2.3.3. Исправление величин атомных масс элементов ...........................151
2.4. Спор о приоритете открытия Периодического закона .........................153
2.5. Триумф Периодического закона .............................................................155
2.5.1. Новые методы изучения элементов ...............................................155
2.5.2. Открытие элементов, предсказанных Д. И. Менделеевым ..........156
2.6. Видоизменение Периодической таблицы ..............................................160
2.6.1. Открытие редкоземельных металлов .............................................160
2.6.2. Открытие благородных газов .........................................................163
2.7. Три этапа в развитии Периодического закона.......................................172
2.8. Краткие биографические данные ученых .............................................174

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКАЯ  ХИМИЯ – СТАНОВЛЕНИЕ  И  РАЗВИТИЕ ...........181
3.1. Физикализация химии .............................................................................181
3.2. Кинетическая теория теплоты. Законы газового состояния ................185
3.2.1. Зарождение кинетической теории теплоты ..................................185
3.2.2. Рождение терминов .........................................................................187
3.2.3. История термометра ........................................................................188
3.2.4. Первые представления о теплоте тела ...........................................191
3.2.5. Законы для идеальных газов...........................................................192
3.2.6.  Описание реальных газов ..............................................................198
3.3. Термохимия.  Закон Гесса .......................................................................201
3.3.1. Возникновение термохимии ...........................................................201
3.3.2. Становление термохимии как самостоятельной науки ................203
3.3.3. Принцип максимальной работы .....................................................204
3.4. Химическая термодинамика ...................................................................208
3.4.1.  Зарождение термодинамики. С. Карно и его последователи .....209
3.4.2. Энергия: эволюция понятия ...........................................................211
3.4.3.  Первое начало термодинамики .....................................................212
3.4.4.  Второе начало термодинамики. Энтропия ...................................217
3.4.5.  Начало развития химической термодинамики .............................219
3.4.6.  Третье начало термодинамики ......................................................222
3.5. Физико-химический анализ ....................................................................225
3.6. Учение о скорости химических реакций. Химическое равновесие ....229
3.7. Учение о катализе ....................................................................................237
3.8. Теория  разбавленных  растворов ..........................................................242
3.8.1. Осмотическая теория  разбавленных  растворов ..........................244
3.8.2. Химическая теория растворов Д. И. Менделеева .........................247
3.9. Теория  электролитической диссоциации (ионизации) .......................250
3.10. Проблема сильных электролитов .........................................................256
3.11. Становление и развитие электрохимии ...............................................258
3.12. Краткие  биографические  данные  ученых ........................................267

ГЛАВА 4. ИСТОРИЯ  ЗАРОЖДЕНИЯ  И  СТАНОВЛЕНИЯ 
АНАЛИТИЧЕСКОЙ  ХИМИИ ................................................................................279
4.1. Искусство химического эксперимента ..................................................279
4.2. Истоки аналитической химии в древности ...........................................280
4.3. Оснащение первых химических лабораторий ......................................285
4.3.1. Оборудование для высокотемпературных процессов ..................285
4.3.2.  Анализ газообразных веществ ......................................................290
4.4. Качественный анализ неорганических веществ ...................................293
4.5. Количественный анализ неорганических веществ ...............................301
4.5.1. Гравиметрия (весовой анализ)........................................................302
4.5.2. Титриметрия (объемный, или волюмометрический анализ)   .....303
4.6.  Количественный анализ органических веществ  .................................305
4.7.  Инструментальные методы анализа .....................................................309
4.8. Развитие теоретических основ аналитической химии .........................321
4.9. Краткие биографические данные ученых .............................................324

ГЛАВА 5. ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ УЧЕНИЯ О СЛОЖНОМ 
СТРОЕНИИ АТОМА ................................................................................................329
5.1. Эволюция атомизма: от Демокрита до Дальтона..................................329
5.2. Естественнонаучные открытия, результаты которых легли в основу 
создания теории сложного строения атома ..................................................331
5.2.1. Открытие катодных лучей ..............................................................331
5.2.2. Открытие электрона ........................................................................332
5.2.3. Фотоэлектрический эффект ............................................................334
5.2.4. Рентгеновское излучение ................................................................336
5.2.5. Открытие естественной радиоактивности ....................................337
5.2.6. Открытие протона и нейтрона........................................................340
5.3. Первые модели сложного строения атома .............................................342
5.3.1. Постоянная М. Планка ....................................................................342
5.3.2. Элементарная квантовая теория света А. Эйнштейна .................348
5.3.3. Статическая модель строения атома Дж. Дж. Томсона................350
5.3.4. Опыт Резерфорда. Планетарная модель атома  ............................350
5.3.5. Закон Мозли .....................................................................................352
5.3.6. Постулаты Нильса Бора. Модель атома водорода ........................354
5.4. Зарождение и становление квантовой механики ..................................360
5.5. Краткие биографические данные ученых .............................................367

ГЛАВА 6. ХИМИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ......................................374
6.1. Зарождение радиохимии .........................................................................374
6.2. Период полураспада  ...............................................................................377
6.3. Изотопы  ...................................................................................................382
6.4. Радиоактивные превращения .................................................................384
6.5. Искусственная радиоактивность ............................................................386

6.6. Синтез трансурановых элементов ..........................................................389
6.7. Создание ядерного оружия .....................................................................390
6.8. Краткие биографические данные ученых .............................................396

ГЛАВА 7. ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ВАЛЕНТНОСТИ 
И ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ .......................................................................................400
7.1. Валентность и химическая связь............................................................400
7.2. Первые представления о валентности химических элементов ...........401
7.2.1. Теория «соединительной силы» Э. Франкленда ..........................401
7.2.2. Теория атомности Ф. А. Кекуле .....................................................404
7.2.3. Теория валентности в исследованиях российских химиков........406
7.2.4. История возникновения термина «валентность» .........................410
7.3. Учение о валентности в свете Периодического закона ........................412
7.3.1. Теория «парциальных валентностей» ...........................................412
7.3.2. Координационная теория Альфреда Вернера ...............................414
7.3.3. Первые электронные теории валентности  ...................................418
7.4. Классические теории химической связи  ..............................................420
7.4.1. Теория ковалентной связи...............................................................420
7.4.2. Теория ионной связи .......................................................................423
7. 5. Квантово-химические представления о химической связи  ...............425
7.5.1. Метод валентных связей (МВС) .....................................................426
7.5.2. Метод молекулярных орбиталей (ММО) ......................................435
7.5.3. Квантовая химия и строение твердого тела ..................................439
7.6. Краткие биографические данные ученых .............................................445

ГЛАВА 8. ХIХ–XX СТОЛЕТИЯ: ХИМИЯ  В  ДЕЙСТВИИ .................................452
8.1. Промышленная революция  ....................................................................452
8.2. Успехи прикладной неорганической химии в XIX столетии  .............454
8.2.1. Модернизация черной металлургии ..............................................454
8.2.2. Развитие российской черной металлургии в XIX столетии ........458
8.2.3. Производство специальных сталей ................................................461
8.2.4. Электрохимические процессы .......................................................466
8.2.5. Производство серной кислоты .......................................................471
8.2.6. Получение соды. Метод Сольве .....................................................476
8.2.7. Минеральные удобрения. Синтез аммиака ...................................480
8.2.8. Новые строительные материалы ....................................................484
8.2.9. Спички  и  зажигалки  .....................................................................488
8.2.10. Изобретение фотографии  .............................................................494
8.3. Синтетическая органическая химия в XIX столетии  ..........................499
8.3.1. Взрывчатые вещества и бездымный порох ...................................499
8.3.2. Синтетические красители ...............................................................511
8.3.3. Переработка нефти ..........................................................................514
8.3.4. Пластмассы и каучук .......................................................................522

8.3.5. Искусственные ткани ......................................................................533
8.4. XX век: синтетическая органическая химия и тайны живой природы ..... 539
8.4.1. Белки, нуклеиновые кислоты и биологически 
активные вещества  ...................................................................................540
8.4.2. Лекарственные препараты ..............................................................558
8.5. XX век: новые фундаментальные теории  .............................................564
8.5.1. Термодинамика необратимых процессов ......................................564
8.5.2. Химия твердого тела .......................................................................567
8.5.3. Супрамолекулярная химия .............................................................569
8.6. Новые функциональные материалы ......................................................573
8.6.1. Химия полупроводников .................................................................574
8.6.2. Химия наноматериалов ...................................................................581
8.7. Краткие биографические данные ученых .............................................588

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ......................................................................609

Эту книгу авторы посвящают 300-летию 
великого русского ученого и просветителя 
Михаила Васильевича Ломоносова

Ежели ты хорошее сделаешь с трудом, труд 
минется, а хорошее останется, а ежели сделаешь что худое с услаждением, услаждение 
минется, а худое останется

Михаил Васильевич Ломоносов

ОТ  АВТОРОВ

…Изучение естественных наук, широкое распространение  научной методологии помогут в конце концов  человечеству при решении важных общественных  и политических вопросов.
Лайнус Полинг

Авторы искренне надеются, что с этим изданием первыми познакомятся те читатели, которых заинтересовало содержание предыдущего тома «История химии с 
древнейших времен до конца XX века».
Во втором томе главным образом представлен обзор самого насыщенного открытиями периода истории химии – с середины XVIII века и до конца XX столетия. По сравнению с предыдущим томом, авторы изменили стиль изложения 
материала, отдав предпочтение логико-историческому подходу в анализе описываемых событий. Это обусловлено в первую очередь тем, что самая важная особенность описываемого исторического периода заключается в формировании 
самостоятельных отраслей химической науки на основе единого теоретического 
фундамента (атомно-молекулярное учение) и количественного подхода к проведению экспериментальных исследований. Центральные главы пособия посвящены рассмотрению эволюции фундаментальных учений химической науки – Периодического закона Д. И. Менделеева, теоретических концепций физической и 
аналитической химии, представлений о сложном строении атома, а также теории 
валентности и химической связи. 
Авторы стремились показать, что развитие химии как отрасли современного 
естествознания, с одной стороны, нередко опиралось на достижения физики, биологии, медицины и философии, а с другой стороны, побуждало эти науки к созданию оригинальных методов и подходов в изучении и объяснении свойств новых 
веществ и материалов, созданных химиками. Необходимым также представляется 
осмысление вклада выдающихся ученых-химиков в развитие и становление различных разделов и отраслей этой науки. 
Работая над книгой, авторы обстоятельно изучили последние публикации отечественных и зарубежных специалистов, работающих в области истории науки. 
При этом мы считаем вполне правомерным, что в нашем учебном пособии приведены различные, порой противоречащие друг другу, факты и суждения. Все это 
призвано вызвать у студентов и аспирантов неподдельный интерес к изучению 
эволюции научных знаний, сформировать неформальное отношение к этому, без 
преувеличения, грандиозному, а иногда и трагическому процессу.

В первой главе книги авторы постарались воссоздать картину становления и 
развития химии в нашем Отечестве. Авторы считают вполне обоснованным такой 
подход к анализу развития химии в России, когда структурно выделен именно 
период зарождения отечественной науки. Большое внимание уделено описанию 
предыстории развития химии в России, которая в работах других авторов зачастую отображена довольно фрагментарно. Приводимый нами анализ развития 
химических ремесел в нашей стране необходим, поскольку он логически обусловливает факт зарождения в России научной химии. Авторы также стремились 
показать роль М. В. Ломоносова в процессе становления не только химической 
науки, но и всей системы образования в нашем государстве. 
Создавая истинную картину эволюции теоретических концепций химии и ее 
достижений в прикладной сфере, авторы руководствовались желанием адекватно 
и беспристрастно оценить вклад российских ученых в мировую науку, который 
неявно замалчивается в работах иностранных историографов. Это особенно важно для студентов с учетом существующих разночтений в учебной литературе по 
истории химии в целом.
Заключительная часть книги посвящена анализу достижений химической науки и технологии, которые имели решающее значение для развития человеческой 
цивилизации на протяжении двух последних столетий. Мы постарались продемонстрировать диалектический подход к описанию этих открытий, акцентируя 
внимание читателей на преемственности химической науки, а также важной роли 
ведущих ученых и созданных ими научных школ. 
Авторы благодарят магистрантов химического факультета Воронежского государственного университета Ракитина Владимира, Татохина Павла и Цуканову 
Ольгу за помощь, оказанную при подготовке восьмой главы этого издания.

Все замечания и пожелания по поводу данной книги авторы просят присылать 
по адресу: 
Химический факультет, Воронежский государственный университет, Университетская пл., 1. 394006, г. Воронеж.
E-mail: samoylov@chem.vsu.ru

Доктор химических наук, профессор И. Я. Миттова,
доктор химических наук, профессор А. М. Самойлов

От  авторов