Пути развития химии. Том 1. От первобытных времен до промышленной революции

Андреас Либавий (1540-1616).[59]

В XIII-XVIII вв. существовали довольно грубые оценки нагрева веществ. Так, Гебер различал три "степени тепла", Либавий — четыре "градуса тепла". Тела, нагретые до первого "градуса тепла", можно было держать рукой не испытывая неприятных ощущений. Тела, нагретые до второго "градуса тепла", причиняли раздражение, но не вызывали ожогов кожи. Третий "градус тепла" соответствовал температуре раскаленного железа, четвертый — еще более высокой. Лишь с изобретением термометра химиками были отвергнуты эти расплывчатые характеристики степени нагрева. Г. Бургаве одним из первых подчеркнул необходимость использования термометра при изучении химических процессов. После работ Бургаве стала ощущаться все большая необходимость точного определения температуры. В 1714 г. Фаренгейт использовал ртуть для заполнения термометров; он выделял шесть "степеней тепла", в соответствии с которыми построил многоградусную шкалу измерения температуры. Таким образом, несмотря на изобретение термометра, еще применялись различные условные характеристики химических процессов, хотя разработанные Фаренгейтом характеристики были более совершенными по сравнению с использовавшимися ранее Бургаве. На основе своей шкалы Фаренгейт определял точные температуры плавления и замерзания веществ.

Медная многоцелевая нагревательная печь с пятью разделительными насадками (пентатлум)

Плавление, кальцинирование, кристаллизация, возгонка, фильтрация и другие процессы, с давних пор применявшиеся в химических ремеслах, начали вовлекаться в орбиту экспериментов и сами становились предметом экспериментального исследования. Особенно это касается экспериментирования с малыми, а затем и мельчайшими количествами вещества.

'Звездная печь' для последовательной ступенчатой перегонки (ок. 1650 г.)

Перегонка — процесс, очень важный для развития химических ремесел и "пробирного искусства",- долгое время оставалась единственным и незаменимым методом исследования. Процессы перегонки применялись еще в древнейшие времена. Уже Аристотель как о хорошо известном факте сообщал о том, что морскую воду можно сделать пригодной для питья после ее испарения и конденсации. Аристотелю было известно, что "субстанции", состоящие из твердых и жидких частиц, можно разделить нагреванием, а затем образовавшийся пар сконденсировать.

С появлением огнестойких сосудов их стали использовать для выпаривания различных веществ; при этом наблюдали появление на крышках капель сконденсированного пара. В пробирном искусстве для перегонки применялись колбы и насадки — "шлемы" ("алембик"). Уже до начала нашей эры перегонные аппараты служили для многих целей (например, в них нагревали киноварь с железом и получали ртуть). Некоторые способы применения перегонки, в частности для получения терпентинового и розового масел, были известны задолго до XVIII-XIX вв.

Аппарат для перегонки, используемый при получении соляной кислоты из поваренной соли и серной кислоты (из работы И. Р. Глаубера, 1648 г.)

По свидетельству Синезия и Зосимы, в IV в. н. э. перегонные аппараты состояли из двух сосудов — "пузыря", т.е. основной колбы, и "шлема", от которого отходили одна или несколько труб к сосудам, принимающим отогнанную жидкость. Позже химики стали применять для перегонки реторту.

Несмотря на то что еще в глубокой древности пытались регулировать температуру химических процессов, аппараты для охлаждения были разработаны лишь через несколько веков после начала нашей эры, т. е. значительно позже, чем появились нагревательные устройства. Процессам искусственного охлаждения продуктов реакции стали уделять особое внимание лишь после того, как начали перегонять летучие жидкости. Первоначально Р. Луллий для охлаждения пара при перегонке ставил приемник в сосуд с холодной водой. Василий Валентин использовал бочонок, в который вливалась холодная вода, а нагревшаяся — вытекала наружу. Однако система противоточного охлаждения была изобретена И. Хр. Вайгелем лишь в конце XVIII в.

Оборудование для высокотемпературных процессов