В 1742 г., вскоре после возвращения из-за границы, М.В. Ломоносов обратился в Канцелярию Академии наук с просьбой организовать химическую лабораторию. Однако это обращение осталось безрезультатным. Через год он написал повторное прошение, которое также было оставлено без внимания «за неимением при Академии денег». Полученные отказы не повлияли на стремление молодого ученого к достижению поставленной цели. В мае 1743 г. он вновь обращается с прошением о постройке лаборатории. При этом он писал: «… Академии наук довольно известно, что химические эксперименты к исследованию натуральных вещей и к приращению художеств весьма нужны и полезны и что другие Академии чрез Химию прежде неслыханных натуральных действ находят в пользу физики и художеств, и тем получают себе не меньше пользы и славы, нежели от других высоких наук»{107}.
Прошение М.В. Ломоносова об учреждении химической лаборатории.
Музей М.В. Ломоносова. С.-Петербург
К прошению был приложен подробный проект программы долгосрочных работ. Этот документ имеет большое историческое значение. Его анализ позволяет увидеть стремление М.В. Ломоносова к фундаментальным исследованиям, успех которых был способен поднять состояние химической науки в России выше мирового уровня тех дней. Русский ученый обозначил в своей программе наиболее актуальные проблемы того времени. Перед химией была поставлена задача получения чистых реактивов, анализа соединений с целью выделения составляющих их простых веществ с последующим синтезом сложных реагентов из образовавших их более простых компонентов. Другими словами, молодой российский академик ставил задачу изучения состава химических соединений не только методом анализа, но и синтеза. Кроме того, М.В. Ломоносов планировал получение новых веществ не только с целью проведения фундаментальных исследований, но и для решения задач прикладной химии. Новым подходом к решению поставленных задач явилось использование физических методов при изучении свойств химических соединений и преимущественное проведение исследований, нацеленных на получение количественных результатов.
Таким образом, задолго до А.Л. Лавуазье (см. т. 1, глава 6, п. 6.7), М.В. Ломоносов осознал важность и необходимость применения количественного подхода при изучении химических процессов.
В 1745 г. после присуждения звания профессора русский ученый вновь со всей остротой поднял перед Конференцией Академии вопрос о создании химической лаборатории. Долгие старания молодого профессора увенчались успехом: в 1746 г. Сенат вынес указ о постройке Химической лаборатории по авторскому проекту Ломоносова.
Химическая лаборатория М.В. Ломоносова в Петербургской Академии наук (реконструкция)
В 1748 г. на Васильевском острове завершилось строительство учрежденной по его инициативе первой в России научной Химической лаборатории. Помещение состояло из трех комнат. Самая большая из них была предназначена для проведения химических исследований. В центре помещения был устроен каменный помост под навесом с вытяжкой. Здесь находились печи, дистилляционные аппараты и другие приборы (см. цветные иллюстрации к данной главе). Одна из смежных комнат служила рабочим кабинетом М.В. Ломоносова. В ней были размещены весы, термометры, микроскоп, воздушный насос и другие точные приборы.
В этом помещении академик читал лекции студентам университета, производил описание проведенных экспериментов. Третья комната служила складом материалов и реактивов. Для своего времени Химическая лаборатория Ломоносова была образцовой и по замыслу ее предназначения превосходила многие аналогичные заведения Западной Европы{108}. В ней можно было не только проводить анализ и испытания металлов и руд, но и осуществлять фундаментальные физико-химические исследования. Следует сказать, что в лаборатории было проведено свыше 4000 различных экспериментов!
Если до 1748 г. Ломоносов занимался преимущественно физическими исследованиями, то с открытием Химической лаборатории Петербургской Академии наук в период 1748–1757 гг. его научные интересы были связаны главным образом с решением теоретических и экспериментальных вопросов химии.
Под руководством М.В. Ломоносова в Химической лаборатории выполнялась широкая программа экспериментальных исследований. Одной из первостепенных проблем химии того времени русский ученый считал изучение состава различных веществ. «Отсюда задача химии — исследовать как состав доступных чувствам тел, так и то, из чего впервые образуются составные тела, — именно начала»{109}. Чтобы осуществить задуманное, М.В. Ломоносов разработал точные методы взвешивания, стал применять объемные методы количественного анализа. Своей широтой поражает спектр объектов химических исследований, проводимых великим русским ученым. М.В. Ломоносов изучал газообразное, жидкое и твердое состояние вещества. В результате работы с газообразными веществами ему удалось достаточно точно рассчитать значения термических коэффициентов расширения реальных газов.
М.В. Ломоносов стал в России зачинателем применения физических и математических методов при выполнении химических экспериментов. Он запланировал проведение развернутых физико-химических исследований солей и их растворов. Достаточно большую часть этих работ ему удалось осуществить. Изучая растворимость солей при разных температурах, он обнаружил факты уменьшения температуры раствора в процессе растворения солей и понижения точки замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем. М.В. Ломоносов установил различие между процессами растворения металлов в кислоте, сопровождающимися химическими превращениями, и процессами растворения солей в воде, протекающими без химических изменений растворяемых веществ. Им был разработан, создан и внедрен в методику лабораторных исследований целый ряд приборов: вискозиметр, прибор для фильтрования под вакуумом, прибор для определения твердости, газовый барометр, пирометр, сосуд для изучения веществ при низком и высоком давлении.