Первая в мире научная химическая лаборатория
23 октября 1748 года при Академии Наук Российской Империи стараниями М.В.Ломоносова , на деньги казны была построена и открыта первая в мире химическая лаборатория, увы, практически не сохранившаяся до наших дней.
По просьбе ученого строительство лаборатории произведено близ дома, где в то время проживал Ломоносов, что позволило ему в дальнейшем проводить там лекции по химии и ставить опыты. Проект Химической лаборатории был разработан И.Л. Шумахером, который учел предложения Ломоносова. Он же составил смету на строительство в размере 1470 руб.90 коп. 3 августа здание было заложено, а 12 октября 1748 г. Ломоносов доносил в Академическую Канцелярию об окончании строительства.
Лаборатория представляла собой одноэтажное кирпичное здание с двухскатной крышей, покрытой черепицей. Две трубы возвышались над крышей; одна из них играла роль вентиляции и предназначалась для отвода продуктов горения лабораторных печей, другая - для отвода дыма из печи для отопления. Здание состояло из сводчатого помещения, где находились лабораторные печи, и двух небольших комнат, названных Ломоносовым «камерами». Одна из камер предназначалась «для взвешивания материй, разделения их и т. д.», Другая - «для посуды, которая не всегда в употреблении, кладовая для хранения». Чердак предназначался для хранения приборов и химической посуды.
Там была девять печей: плавильная, пробирная, вторая плавильная, перегонная, печь с сильным дутьем, финифтяная, обжигательная, печь для варки стекла и печь для дигерирования.
(Плавильная печь. Гравюра из книги Ломоносова “Первые основания металлургии”, 1763.)
Лаборатория занимала около 100 кв. м и состояла из трех помещений.
Самое большое - с "очагом" (кирпичным фундаментом с печами и вытяжкой), предназначалось для проведения опытов; второе - с камином и столом посередине - "учебная камора" - для чтения лекций студентам, а третье служило кладовой для материалов, реактивов, посуды.
Как известно, учёный действительно много лет посвятил созданию новых технологий, связанных с химией стекла, технологией изготовления стекла и фарфора. В этой первой в России научно-исследовательской и учебной лаборатории Михаил Ломоносов провёл более 4 тысяч опытов по химии и технологии силикатов, обжигу металлов, осуществлял пробы руд и экспериментировал с растворами. Именно в этой лаборатории им была разработана технология изготовления цветных стёкол, которая по своему новаторству и красоте выполненных Ломоносовым изделий (особенно мозаик), не перестаёт удивлять искусствоведов и даже современных мастеров стекольного дела.
Закупкой лабораторного оборудования из-за рубежа занимался сам Михаил Васильевич, часть оборудования сделана по его чертежам мастерами российских заводов. "В химических моих лекциях, которые я должен читать учащемуся юношеству, я считаю очень полезным присоединять, где возможно, к химическим опытам физические и сам постараюсь исполнить то, о чем говорил в похвальной химической речи на бывшем публичном собрании, которую сообщаю Вам переведенной на латинский язык студентом Яремским. Поэтому во всем курсе опытной химии, собранной моими трудами, надо: 1) определять удельный вес химических тел; 2) исследовать сцепление между частичками их: а) посредством ломания тел, б) сдавливанием, в) стачиванием на бруске, г) счетом капель жидкости; 3) описывать фигуры кристаллических тел; 4) подвергать тела действию Папиновой машины; 5) всюду наблюдать градусы теплоты; 6) исследовать тела, особенно металлы, долгим стиранием. Одним словом, испытывать все, что только можно измерять, взвешивать и определять вычислением".
Физико-химические опыты Ломоносова были задуманы на очень широких началах, по программе настолько всеобъемлющей, что и до сих пор она не исчерпана. Главное его внимание было обращено на то, что мы теперь зовем растворами, которые образуют вода и другие жидкости с солями и иными веществами. Опытной разработке свойств растворов он предпослал интересную статью о действии химических растворителей вообще (1745), где рассматривает самый механизм растворения, что ныне не представляет интереса; но важным фактом является то, что Ломоносов строго различает и отдельно расследует два случая растворимости: а) растворение, связанное с выделением теплоты, напр. металла в кислоте, т. е. являющееся по существу химическим взаимодействием (потому что из полученного раствора выделяется при выпаривании не взятый металл, но та соль его, которая образована данной кислотою); б) растворение, происходящее с поглощением теплоты, напр. соли в воде, причем не происходит химического изменения растворенного, а при выпаривании раствора кристаллизуется та же соль, которая была взята. Такое различие случаев растворения потом сделал А. Л. Лавуазье в 1789 г. Затем программа опытов предусматривала изучение продуктов кристаллизации растворов, - кристаллов различных солей. Для них должны были исследоваться растворимость в воде при разных температурах, удельный вес, твердость и некоторые другие свойства; вообще программы эти занимают несколько страниц. Сохранившиеся записи результатов показывают, что главное внимание было обращено Ломоносовым на определение растворимости солей при разных температурах, от 0 до 150° термометра Ломоносова (глава III), т. е. от 0 до 100° стоградусной шкалы. Эти опыты давали обыкновенно результаты более низкие, чем современные. Такие опыты затем делал Гей-Люссак в 1819 г., после него многие другие ученые.
Ломоносову приходилось в физико-химических опытах преодолевать громадные трудности - техника соответствующих определений была совершенно не выработана, он должен был изобретать и приборы для производства опытов, и сами методы исследования. Приборы изготовлялись крайне медленно, а методы исследования давали расходящиеся результаты. Поэтому здесь, как и в других областях научной работы Ломоносова, мы имеем очень ценные мысли, гениальные предвидения тех путей, по которым должно идти развитие науки; но практические осуществления этих мыслей и намерений не дают результатов за полным отсутствием необходимых для этого приборов, приспособлений и методов исследования. Мысли опережают практические возможности на полтора века.
Перечислим основные заслуги Ломоносова в химической науке в кратком изложении.
1) Большое значение имеет открытый им закон о сохранении материи, точнее - веса и движения. Обоснование этого закона впервые дано Ломоносовым в письме к Л.Эйлеру. Там он писал: “Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования и т.д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому им двинутому”. В работе “Об отношении количества материи и веса” (1758) и в “Рассуждении о твердости и жидкости тел” (1760) открытый Ломоносовым “всеобщий естественный закон” получил полное обоснование. Обе работы были опубликованы на латинском языке, и были известны за пределами России.
2) Является основоположником физической химии, разработчиком более совершенных для того времени способов весового анализа.
3) Дал ясное представление о химическом индивидууме, химически чистом веществе, так необходимом для получения повторяемых результатов опытов.
4) Ломоносов исследовал явления кристаллизации из растворов, зависимость растворимости от температуры и другие явления.
5) Теория возникновения металлов и минералов изложена в приближенном к современному пониманию Ломоносовым.
Ломоносов создал различные приборы (телескоп, вискозиметр, прибор для фильтрования под вакуумом, прибор для определения твердости, газовый барометр, пирометр, котел для исследования веществ при низком и высоком давлениях), достаточно точно градуировал термометры. Был создателем многих химических производств (неорганических пигментов, глазурей, прозрачного и непрозрачного цветного стекла, смальты, фарфора). Занимался анализом руд, солей и других продуктов. В труде "Первые основания металлургии, или рудных дел" (1763 г.) рассмотрел свойства различных металлов, дал их классификацию и описал способы получения. Наряду с другими работами по химии труд этот заложил основы русского химического языка. Исследовал свойства воздушных масс, описал теорию электричества и метеорологию, раскрыл загадку грозы и северного сияния; изучал астрономию, открыл атмосферу на Венере; составил "Полярную карту", разработал навигационные приборы , создал прообраз прибора ночного видения - "ночезрительная труба"; занимался изучением славянской истории, написал Первый том Российской истории, "Краткий летописец с родословием"; составил проект учреждения Московского университета, изготовил 40 мозаичных картин; ему принадлежат ряд исследований в области грамматики русского языка, риторики, литературы и поэзии.
(По материалам книги Б.Н. Меншуткина "Жизнеописание Михаила Васильевича Ломоносова",
полезная ссылка с литературой: http://museum.lomic.ru/_library/)
По просьбе ученого строительство лаборатории произведено близ дома, где в то время проживал Ломоносов, что позволило ему в дальнейшем проводить там лекции по химии и ставить опыты. Проект Химической лаборатории был разработан И.Л. Шумахером, который учел предложения Ломоносова. Он же составил смету на строительство в размере 1470 руб.90 коп. 3 августа здание было заложено, а 12 октября 1748 г. Ломоносов доносил в Академическую Канцелярию об окончании строительства.
Лаборатория представляла собой одноэтажное кирпичное здание с двухскатной крышей, покрытой черепицей. Две трубы возвышались над крышей; одна из них играла роль вентиляции и предназначалась для отвода продуктов горения лабораторных печей, другая - для отвода дыма из печи для отопления. Здание состояло из сводчатого помещения, где находились лабораторные печи, и двух небольших комнат, названных Ломоносовым «камерами». Одна из камер предназначалась «для взвешивания материй, разделения их и т. д.», Другая - «для посуды, которая не всегда в употреблении, кладовая для хранения». Чердак предназначался для хранения приборов и химической посуды.
Там была девять печей: плавильная, пробирная, вторая плавильная, перегонная, печь с сильным дутьем, финифтяная, обжигательная, печь для варки стекла и печь для дигерирования.
(Плавильная печь. Гравюра из книги Ломоносова “Первые основания металлургии”, 1763.)
Лаборатория занимала около 100 кв. м и состояла из трех помещений.
Самое большое - с "очагом" (кирпичным фундаментом с печами и вытяжкой), предназначалось для проведения опытов; второе - с камином и столом посередине - "учебная камора" - для чтения лекций студентам, а третье служило кладовой для материалов, реактивов, посуды.
Как известно, учёный действительно много лет посвятил созданию новых технологий, связанных с химией стекла, технологией изготовления стекла и фарфора. В этой первой в России научно-исследовательской и учебной лаборатории Михаил Ломоносов провёл более 4 тысяч опытов по химии и технологии силикатов, обжигу металлов, осуществлял пробы руд и экспериментировал с растворами. Именно в этой лаборатории им была разработана технология изготовления цветных стёкол, которая по своему новаторству и красоте выполненных Ломоносовым изделий (особенно мозаик), не перестаёт удивлять искусствоведов и даже современных мастеров стекольного дела.
Закупкой лабораторного оборудования из-за рубежа занимался сам Михаил Васильевич, часть оборудования сделана по его чертежам мастерами российских заводов. "В химических моих лекциях, которые я должен читать учащемуся юношеству, я считаю очень полезным присоединять, где возможно, к химическим опытам физические и сам постараюсь исполнить то, о чем говорил в похвальной химической речи на бывшем публичном собрании, которую сообщаю Вам переведенной на латинский язык студентом Яремским. Поэтому во всем курсе опытной химии, собранной моими трудами, надо: 1) определять удельный вес химических тел; 2) исследовать сцепление между частичками их: а) посредством ломания тел, б) сдавливанием, в) стачиванием на бруске, г) счетом капель жидкости; 3) описывать фигуры кристаллических тел; 4) подвергать тела действию Папиновой машины; 5) всюду наблюдать градусы теплоты; 6) исследовать тела, особенно металлы, долгим стиранием. Одним словом, испытывать все, что только можно измерять, взвешивать и определять вычислением".
Физико-химические опыты Ломоносова были задуманы на очень широких началах, по программе настолько всеобъемлющей, что и до сих пор она не исчерпана. Главное его внимание было обращено на то, что мы теперь зовем растворами, которые образуют вода и другие жидкости с солями и иными веществами. Опытной разработке свойств растворов он предпослал интересную статью о действии химических растворителей вообще (1745), где рассматривает самый механизм растворения, что ныне не представляет интереса; но важным фактом является то, что Ломоносов строго различает и отдельно расследует два случая растворимости: а) растворение, связанное с выделением теплоты, напр. металла в кислоте, т. е. являющееся по существу химическим взаимодействием (потому что из полученного раствора выделяется при выпаривании не взятый металл, но та соль его, которая образована данной кислотою); б) растворение, происходящее с поглощением теплоты, напр. соли в воде, причем не происходит химического изменения растворенного, а при выпаривании раствора кристаллизуется та же соль, которая была взята. Такое различие случаев растворения потом сделал А. Л. Лавуазье в 1789 г. Затем программа опытов предусматривала изучение продуктов кристаллизации растворов, - кристаллов различных солей. Для них должны были исследоваться растворимость в воде при разных температурах, удельный вес, твердость и некоторые другие свойства; вообще программы эти занимают несколько страниц. Сохранившиеся записи результатов показывают, что главное внимание было обращено Ломоносовым на определение растворимости солей при разных температурах, от 0 до 150° термометра Ломоносова (глава III), т. е. от 0 до 100° стоградусной шкалы. Эти опыты давали обыкновенно результаты более низкие, чем современные. Такие опыты затем делал Гей-Люссак в 1819 г., после него многие другие ученые.
Ломоносову приходилось в физико-химических опытах преодолевать громадные трудности - техника соответствующих определений была совершенно не выработана, он должен был изобретать и приборы для производства опытов, и сами методы исследования. Приборы изготовлялись крайне медленно, а методы исследования давали расходящиеся результаты. Поэтому здесь, как и в других областях научной работы Ломоносова, мы имеем очень ценные мысли, гениальные предвидения тех путей, по которым должно идти развитие науки; но практические осуществления этих мыслей и намерений не дают результатов за полным отсутствием необходимых для этого приборов, приспособлений и методов исследования. Мысли опережают практические возможности на полтора века.
Перечислим основные заслуги Ломоносова в химической науке в кратком изложении.
1) Большое значение имеет открытый им закон о сохранении материи, точнее - веса и движения. Обоснование этого закона впервые дано Ломоносовым в письме к Л.Эйлеру. Там он писал: “Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования и т.д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому им двинутому”. В работе “Об отношении количества материи и веса” (1758) и в “Рассуждении о твердости и жидкости тел” (1760) открытый Ломоносовым “всеобщий естественный закон” получил полное обоснование. Обе работы были опубликованы на латинском языке, и были известны за пределами России.
2) Является основоположником физической химии, разработчиком более совершенных для того времени способов весового анализа.
3) Дал ясное представление о химическом индивидууме, химически чистом веществе, так необходимом для получения повторяемых результатов опытов.
4) Ломоносов исследовал явления кристаллизации из растворов, зависимость растворимости от температуры и другие явления.
5) Теория возникновения металлов и минералов изложена в приближенном к современному пониманию Ломоносовым.
Ломоносов создал различные приборы (телескоп, вискозиметр, прибор для фильтрования под вакуумом, прибор для определения твердости, газовый барометр, пирометр, котел для исследования веществ при низком и высоком давлениях), достаточно точно градуировал термометры. Был создателем многих химических производств (неорганических пигментов, глазурей, прозрачного и непрозрачного цветного стекла, смальты, фарфора). Занимался анализом руд, солей и других продуктов. В труде "Первые основания металлургии, или рудных дел" (1763 г.) рассмотрел свойства различных металлов, дал их классификацию и описал способы получения. Наряду с другими работами по химии труд этот заложил основы русского химического языка. Исследовал свойства воздушных масс, описал теорию электричества и метеорологию, раскрыл загадку грозы и северного сияния; изучал астрономию, открыл атмосферу на Венере; составил "Полярную карту", разработал навигационные приборы , создал прообраз прибора ночного видения - "ночезрительная труба"; занимался изучением славянской истории, написал Первый том Российской истории, "Краткий летописец с родословием"; составил проект учреждения Московского университета, изготовил 40 мозаичных картин; ему принадлежат ряд исследований в области грамматики русского языка, риторики, литературы и поэзии.
(По материалам книги Б.Н. Меншуткина "Жизнеописание Михаила Васильевича Ломоносова",
полезная ссылка с литературой: http://museum.lomic.ru/_library/)