Анализ состояния российской химической науки второй половина XVIII в. не обнаруживает адептов великих предначертаний М.В. Ломоносова в области обоснования физической химии как единой естественнонаучной системы. Закономерно такой процесс требовал интеграции химических знаний, между тем как после смерти великого русского ученого самопроизвольно начался противоположный процесс — дифференциации химии, который значительно углубился к концу столетия. После смерти М.В. Ломоносова в Химической лаборатории Петербургской Академии наук радикально изменилось направление исследований. Вместо физико-химических исследований в лаборатории стало преобладать химико-аналитическое изучение минералов, руд и других полезных ископаемых российских недр, что имело первостепенное значение для развития отечественной промышленности{137}. П.И. Вальден охарактеризовал этот период в развитии отечественной химии такими словами: «Вопросы чистой науки не стояли на первом месте: не материя по себе, а материя, встречаемая в России, составляла главную задачу исследования»{138}.
Вступление на российский престол императрицы Екатерины II подавляющее большинство историков расценивает как начало в нашем Отечестве эпохи просвещенного абсолютизма. Этот исторический этап в Российском государстве приобрел весьма своеобразные черты, привнесенные как особенностями национальной истории, так и незаурядной и противоречивой личностью самой императрицы. Екатерина II, являясь автором знаменитого «Наказа» об образовании, всячески позиционировала себя поборницей просвещения русского народа. Она состояла в переписке с виднейшими представителями европейского Просвещения — Д. Дидро, Вольтером, К.А. Гельвецием, изучала «Мысли о воспитании» Дж. Локка. В целом идеология российского Просвещения, опираясь, прежде всего, на значимость общественного воспитания, отстаивала мысль о величии России. Система образования была призвана служить не отдельно взятому человеку, а воспитывать верных слуг государства{139}.
В феодально-чиновничьей стране, где имущественное и социальное положение государственного служащего регламентировалось «Табелью о рангах», даже самые именитые ученые не были удостоены присвоения им какого-либо из 14 классов, определяющих их общественный статус. Современник М.В. Ломоносова историк Г.Ф. Миллер полагал, что это является главной причиной, объясняющей, почему дворянские дети не стремились приобщиться к научной деятельности.
Состояние дел в российской науке можно понять из содержания отчета княгини Екатерины Романовны Дашковой, назначенной в 1783 г. директором Академии наук: «…химическая лаборатория едва заслуживала сие название, ибо она не только недостаточно была необходима нужными для опыта принадлежностями, но и самая печь вместо химической сделана была хлебная»{140}. В том же отчете говорилось, что иноземные академики и профессора свои обязанности исполняют без особого рвения.
На рубеже XVIII–XIX вв. в России существовал по сути лишь единственный Московский университет, поскольку Академический университет в С.-Петербурге был очень своеобразным учебным заведением. Он имел иную структуру и задачи, нежели известные европейские университеты с освященными веками традициями{141}. Для большинства академиков чтение лекций было явно нежелательным дополнением к их основной работе. Не в последнюю очередь это было связано и с отсутствием достаточно подготовленных студентов.
Вектор направления развития горного дела и металлургии, заданный в конце XVII — начале XVIII вв., привел к поистине удивительным результатам. В 1783–1791 гг. в России было вновь создано 16 горно-металлургических и металлообрабатывающих заводов. Объем производимой продукции не только полностью удовлетворял внутренние потребности, но и позволил перейти к продаже железа и чугуна на экспорт. Например, в 1782 г. суммарная продажа за рубеж продукции черной металлургии из России составила 3840000 пудов{142}.
Процесс подъема отечественной металлургии сопровождался интенсификацией исследований в области прикладной химии. Во второй половине XVIII столетия в России были организованы новые химические лаборатории. Одной из них была лаборатория при Берг-коллегии (см. т. 2, глава 1, п. 1.3), предназначенная для анализа руд и обучения металлургов. Аналогичная лаборатория была создана также и при Петербургском монетном дворе.
Ярким примером научной и организационной деятельности, направленной на решение химико-технологических, прикладных задач того времени, можно считать карьеру Ивана Андреевича Шлаттера, ставшего в итоге крупным специалистом по горному делу и монетному искусству.
Начав с должности простого пробирера при Берг-коллегии, он закончил ее в чине действительного статского советника, возглавлявшего это государственное учреждение. Во время службы при Петербургском монетном дворе И.А. Шлаттер разработал технологию производства латуни и сухой метод разделения серебра и золота. Вершиной его научной деятельности стало опубликованное в 1760 г. «Обстоятельное наставление рудному делу …», сосредоточившее в себе обширный комплекс сведений из области горно-металлургической техники того времени. В отличие от «Первых оснований металлургии, или Рудных дел» М.В. Ломоносова книга Шлаттера не содержала ни существенных обобщений, ни изложения новых теоретических воззрений. Однако несомненным достоинством «Обстоятельного наставления» явилось описание новинок рудничного и заводского оборудования, которые еще не применялись в России. Именно в этой книге впервые на русском языке было приведено описание «огнем действующих» паровых машин, «которые с начала сего века от Англичан изысканы и во многих местах в употребление … введены»{143}. Эти описания ранних конструкций паровых машин (см. т. 1, глава 6, п. 6.5) помогли русскому умельцу-самородку Ивану Ивановичу Ползунову изобрести универсальный паровой двигатель. Судьей и главным экспертом проекта огнедействующей заводской машины, представленной первым русским теплотехником, стал И.А. Шлаттер.
Книга Шлаттера «Обстоятельное наставление» сыграла важную роль при подготовке специалистов по горному делу, которых в 60–70-х гг. XVIII в. выпускал Московский университет преимущественно для Уральского горно-металлургического округа. C целью повышения эффективности уральских заводов в университете было налажено преподавание минералогии, а также металлургической и пробирной химии.
Иван Андреевич Шлаттер (1708–1768)
В 1758–1770 гг. кафедру химии[7] в Московском университете возглавлял выходец из Германии профессор И. X. Керштенс. Он читал лекции по общей и частной химии, в которой знакомил студентов с химическими операциями, а также рудокопную и пробирную химию. Практические занятия по металлургической химии и пробирному анализу немецкий профессор проводил в химической лаборатории университета, построенной в 1758 г.{144}. Опись имущества химической лаборатории, относящаяся к 1770 г., указывала, что в ней имелось два отдела — пробирного анализа и фармацевтической химии{145}.
В 1761 г., после М.В. Ломоносова кафедру химии Петербургской Академии наук принял академик Иоганн Готлиб Леман, который получил известность как минералог и химик. В 1766 г. Леман впервые описал сибирскую красную свинцовую руду (крокоит, PbCrO4) и опубликовал несколько статей по химической технологии добывания квасцов, очистке поваренной соли и др. И.Г. Леман больше получил известность как преподаватель и популяризатор химических знаний: он читал лекции по химии и минералогии для студентов академического университета. В 1772 г. вышел перевод книги Лемана «Пробирное искусство», представляющей собой учебник аналитической химии с уклоном в горное дело. И.Г. Леман был одним из инициаторов создания в России Горного кадетского корпуса (Горного училища). Его жизнь трагически оборвалась в лаборатории во время эксперимента.
После смерти И.Г. Лемана химической лабораторией Петербургской Академии наук в 1770–1779 гг. заведовал Эрик Густав Лаксман, известный в России специалист в области химии и экономики. Долгие годы своей жизни академик Лаксман провел в Сибири, где изучал влияние низких температур на поведение соляных растворов. Важнейшим достижением Э.Г. Лаксмана является разработка нового способа производства стекла с применением обезвоженной глауберовой соли вместо поташа. Ученый был одним из первых, кто не мог «взирать с холодной кровью на истребление лесов». Вместо поташа, содержавшегося в древесной золе, Лаксман предложил использовать в производстве стекла Na2SO4∙10H2O, получаемый из рапы сибирских соляных озер. Поначалу известные европейские химики выступили против этого предложения, считая, что все соли, содержащие «купоросную кислоту»[8], неприменимы для стеклоделия. В течение 1764–1781 гг. многочисленными экспериментами Лаксман подтвердил свою правоту. В 1784 г. в Тальцинске, неподалеку от Иркутска, был заложен стекольный завод, основанный на новой технологии, разработанной Э.Г. Лаксманом.
Опыты Лаксмана по применению сульфата натрия для изготовления стекла были тесным образом связаны с его экспериментами по синтезу соды Na2CO3. В конце XVIII в. производство этой соли также приобрело очень важное значение, поскольку природной соды не хватало для обеспечения постоянно возрастающих нужд в производстве стекла, текстиля и моющих средств (см. т. 1, глава 7, п. 7.4.3). Лаксман пытался наладить производство соды восстановлением Na2SO4 с помощью древесного угля при высоких температурах.
В 1778–1793 гг. в различных академических изданиях были опубликованы статьи академика И.Г. Георги, который занимал кафедру химии Петербургской Академии наук после Э.Г. Лаксмана. Его работы, посвященные химическому анализу солей, мраморов, колчеданов, горючих сланцев, невской воды, являются типичным примером исследований, отвечающих непосредственным практическим запросам того времени.
Необходимо отметить, что на общем фоне тематики химических изысканий в России конца XVIII в. несколько особняком стоят исследования, выполненные Т.Е. Ловицем. Товий Егорович Ловиц начал свою деятельность в химии в качестве ученика аптекаря. После окончания академической гимназии и двухлетней заграничной командировки в 1790 г. он был избран адъюнктом Петербургской Академии наук. C 1784 г. Т.Е. Ловиц выполнял работы по приготовлению фармацевтических препаратов. Чтобы устранить потемнение растворов при выпаривании, он применил прокаленный древесный уголь, что привело его к фундаментальному открытию адсорбционных свойств угля. Являясь убежденным сторонником теории флогистона (см. т. 1, глава 6, п. 6.5), Т.Е. Ловиц стал искать такое вещество, которое было бы способно притягивать к себе флогистон и вместе с тем не взаимодействовало бы с кислотами и не растворялось в них. В результате многих попыток найти такой реагент, его выбор пал на древесный уголь. В данном случае изначально ошибочная теоретическая концепция сыграла свою положительную роль. «Я с великим удовольствием, — писал Ловиц в 1789 г., — увидел недавно …, что открытое мной в 1785 г. свойство углей притягивать флогистон мокрым путем дало толчок к исследованиям и других свойств этого тела, до сих пор оставлявшегося химиками в пренебрежении»{146}.
Т.Е. Ловиц, продолжая исследования по изучению адсорбционных свойств древесного угля, пришел к заключению, что с его помощью можно очищать питьевую воду от разных растворенных примесей и «гнилую воду делать опять к питию удобною»{147}.
В отличие от западноевропейских ученых, которые считали, что адсорбционные свойства древесного угля имеют механическую природу, Ловиц настаивал, что эти свойства обязаны «скорее химическому, чем механическому действию». «Когда же речь идет об устранении цвета или запаха прозрачных растворов, — подчеркивал Т.Е. Ловиц, — уголь действует не механической, а химической силой»{148}.
Вывод ученого подтвердился последующими работами, посвященными изучению адсорбционных явлений.
Еще одним направлением исследовательской деятельности Ловица явилась серия работ по кристаллизации и искусственному холоду. Можно сказать, что эти эксперименты были выполнены в рамках широкой программы физико-химических исследований, провозглашенной М.В. Ломоносовым. Смешав 3 части снега и 4 части CaCl2∙6Н2O, ученому удалось понизить температуру смеси до -50 °С. Серия работ по кристаллизации солей при низких температурах открыла новую страницу в химии. На основе изучения кристаллов определенной формы, свойственных различным солям, Ловиц показал, что не только химический, но и кристаллографический путь изучения этих веществ способен обогатить научные представления о составе и строении солей. Использование низких температур позволило ученому также получить концентрированную «ледяную» уксусную кислоту.
В последнее десятилетие XVIII в. Т.Е. Ловиц занимался усовершенствованием методов химического анализа. Им был разработан метод отделения хлорида бария от аналогичных солей стронция и кальция при помощи абсолютного спирта, а также предложен способ растворения силикатов в крепких растворах едкого кали. Определенные заслуги имеет Ловиц и в области органической химии. Он выделил виноградный сахар в кристаллическом состоянии, получил абсолютированный спирт и уксусно-этиловый эфир. Изучая физико-химические свойства различных веществ, впервые применил постоянство температуры плавления как критерий проверки их чистоты.