Химия — просто

Возможно, «чёрная полоса» в судьбе Майера так бы и продолжалась, если бы его идеи не начали постепенно проникать в научный мир. Практически в то же самое время учёные всерьёз заинтересовались и опытами Джоуля. В 1847 году знаменитый немецкий физик Герман Гельмгольц сформулировал закон «сохранения энергии», придав ему математическое выражение, и на целом ряде примеров продемонстрировал применение данного закона в самых различных областях физики. Благодаря этому обстоятельству Майер получил признание уже при жизни, а правительство даже наградило его дворянским званием.

Герман Гельмгольц

Гениальные рассуждения немецкого врача и блестящие опыты английского пивовара положили начало чрезвычайно важному принципу, позволившему объединить все отрасли физики с химией. И этим объединяющим понятием стало понятие «энергия».

Научный мир принял за основу, что все явления (физические и химические) представляют собой превращения энергии из одного вида в другой. Соответственно, были выделены следующие виды энергий:

механическая энергия (энергия положения, энергия движения, энергия формы),

тепловая энергия,

лучистая энергия,

электрическая энергия,

магнитная энергия,

химическая энергия,

духовная энергия.

Глава 7. Мал, да удал. Атом

Итак, теперь нам с тобой известны три ступени развития химии. Для закрепления материала напомню о них коротко, пунктирно. На первой ступени наука довольствуется сбором фактов, а её представители занимаются наблюдениями и записью результатов. Проще говоря, первая ступень — это период наблюдения, он характерен для древних народов и алхимиков.

Введение понятия «флогистон» подняло химию на вторую ступень развития: наступил период систематики, когда учёные озаботились созданием системы химических тел на основе их происхождения. Усовершенствовать химическую систематику помогла теория горения Лавуазье.

Вместе с тем благодаря открытию общих законов природы — закона сохранения массы и закона сохранения энергии — в химии произошёл серьёзный переворот, и наука поднялась на третью ступень развития: из описательной превратилась в рациональную.

Следующий вопрос, назревший в области химии, был сформулирован так: из чего состоит окружающая нас материя? Нет — нет, речь в данном случае шла не о химическом составе материи, а о том, как выглядит и что собой представляет самая маленькая частица, из которой состоят все окружающие нас предметы? И существует ли такая частица вообще?

Для наглядности обратимся к примерам. Итак, если мы взглянем на спил дерева, то увидим кольца. Если положим под микроскоп камень, то увидим отдельные кусочки, спаянные стекловидной массой. Если приглядимся к разрезу металлического рельса, то различим отдельные кристаллики, из которых и состоит этот кажущийся нам однородным предмет. Если же посмотрим на каплю чистой воды, то даже при увеличении мы не сможем выделить в ней отдельные частицы.

И здесь нам опять придётся вернуться на первую ступень развития химии — чтобы проследить за развитием человеческой мысли в данном вопросе.

Предположение, что все тела состоят из отдельных мелких частичек, между которыми имеются промежутки, первым высказал древнегреческий философ Демокрит (460–370 гг. до н. э.). Эти малые частички он назвал «атомами». В переводе с древнегреческого языка слово «атом» означает «неделимый». А гипотеза, основывающаяся на существовании этих частиц и рассматривающая их свойства, называется «атомистической гипотезой».

Демокрит

Так можно ли разделить неделимый «атом»? Если отклониться от современного понимания сущности атома, то мысленно мы можем, конечно, его разделить. А вот на практике каждая такая попытка ограничивалась техническими возможностями, имевшимися в распоряжении учёных на конкретный момент времени. Впрочем, в XVIII веке такой задачи перед ними ещё и не стояло. Важнее было понять, какова же самая маленькая существующая частичка?

Решающим моментом в данном вопросе является предположение, что любое вещество построено из отдельных частиц. Но здесь возникает очередной вопрос (его, кстати, очень часто задают современные школьники): для чего нам это знание может пригодиться и какую конкретную пользу оно может принести?

Чтобы положить конец беспредметному словоблудию, давай рассмотрим конкретные примеры. Всем нам прекрасно известно, что большинство тел при нагревании расширяются, а при охлаждении, наоборот, сжимаются. Если допустить, что эти тела состоят из сплошного, монолитного вещества, вывод напросится один: объём этих тел должен оставаться неизменным. Но мы-то ведь знаем, что это не так! Мы ведь видим на практике совершенно обратное!