Т. Е. Ловиц (русский физико-химик)


Среди преемников Михаила Васильевича Ломоносова по кафедре химии российской Академии наук наиболее выдающимся в XVIII в. был Товий Егорович Ловиц. Его работы заложили основы нескольких важных разделов физической химии, причем некоторые из них, подобно работам Ломоносова, намного опередили современную ему науку.

Как это не раз случалось с работами русских ученых, работы Ловица в течение многих десятилетий упорно замалчивались учеными Западной Европы, и ряд открытий, сделанных Ловицем, без достаточных к тому оснований приписывали другим. Исправляя историческую несправедливость, мы в настоящее время с полным основанием можем назвать Ловица одним из основоположников физической химии.

Придворный аптекарь

Отец химика, Георг Мориц Ловиц (1722—1774) начал свою карьеру с рисовальщика карт в Нюренберге. Заинтересовавшись после затмения 1748 г. астрономией, он целиком посвятил себя этой науке и уже в 1754 г. был помощником знаменитого геттингенского астронома То-биаса Мейера. В 1767 г. Ловиц переехал вместе с сыном, родившимся в 1757 г., в Петербург, куда он был приглашен профессором астрономии и членом российской Академии наук.

В Петербурге молодой Ловиц окончил гимназию при Академии наук. В 1769 г. он участвовал в возглавлявшейся его отцом астрономической экспедиции к Каспийскому морю. Во время путешествия члены экспедиции попали в 1774 г. в плен к одному из отрядов Пугачева. Отец Ловица, принятый, вероятно, за офицера правительственных войск, жестоко подавлявших в то время восстание, был повешен. Остальным членам экспедиции, в том числе и молодому Ловицу, удалось спастись бегством и в 1775 г. вернуться в Петербург.

В 1776 г. Ловиц поступил на работу в придворную «Главную императорскую аптеку», откуда, приобретя интерес к занятиям химией, отправился в 1780 г. для завершения образования в Геттингенский университет. Окончив его в 1783 г., Ловиц в следующем году возвратился в Россию, где опять поступил в придворную аптеку сначала на должность помощника, а затем аптекаря.

В лаборатории этой аптеки Ловиц уже через год сделал свое первое открытие, доставившее ему почетное место в истории химической науки. Он открыл в июне 1785 г. явление адсорбции растворенных веществ древесным углем.

Флогистон и адсорбция углем

Толчком к этому открытию послужила необходимость найти способ очистки виннокаменной кислоты, которую Ловицу приходилось в больших количествах получать в аптеке для медицинских целей. При выпаривании растворов кислоты почти всегда наблюдалось потемнение даже если выпаривание производилось со всеми предосторожностями, на медленном огне. «Это потемнение мне особенно неприятно,— писал Ловиц,— и я ничего так сильно не желаю, как найти средство избежать этого неприятного явления, являющегося следствием легкого разрушения этой кислоты». И Ловиц нашел такое средство, причем особенно интересным является тот факт, что свое открытие он совершил, исходя из теории флогистона.

Теория флогистона была основнымным фундаментом химии на протяжении второй половины XVII и всего XVIII вв. (до Лавуазье). По этой теории, разработанной, главным образом, Шталем (1660—1734), свойства веществ — горючесть или негорючесть, изменяемость при химических реакциях и т. д.— определяются наличием или отсутствием, большим или меньшим содержанием в них особого горючего начала, названного Шталем «флогистоном», или «горючим» (как называли его русские ученые XVIII в., в том числе и Ловиц). Всякое тело, способное гореть, — учила флогистонная теория, — содержит флогистон, который во время горения выделяется, причем остается зола, уже не обладающая свойством горючести. Чем больше в теле флогистона, тем большую способность к горению оно проявляет. С точки зрения этой теории металл представляет собой сложное тело, состоящее из металлической «извести» и флогистона; при сгорании флогистон улетучивается, и остается металлическая «известь», или окалина. Уголь также является сложным телом, распадающимся при горении на флогистон и золу, и т. д.

Теория флогистона, кажущаяся нам теперь нелепой и искусственной, в свое время сыграла большую положительную роль в развитии химии. Она впервые дала возможность истолковать все явления, известные в то время химикам, с единой точки зрения, охватить и систематизировать все открываемые факты. «Химия эмансипировалась от алхимии только благодаря теории флогистона» (Энгельс). На основе флогистонной теории был совершен ряд выдающихся открытий, которые в дальнейшем подготовили падение этой теории и замену ее более совершенной кислородной теорией горения, созданной Лавуазье.

На основе теории флогистона было сделано и открытие Ловица. Он рассуждал следующим образом.

Виннокаменная кислота, как всякое органическое вещество, способна гореть и, следовательно, содержит в себе флогистон. Но флогистон целиком выделяется из тела только при помощи сгорания, при легком же нагревании (как это имеет место в случае выпаривания раствора кислоты) выделяется лишь избыточная часть флогистона, наиболее слабо связанная с чистой кислотой. Этот-то выделившийся избыток флогистона и вызывает загрязнение раствора.

«Я пришел к заключению,— писал Ловиц,— что коричневый цвет нашей жидкости происходит от горючего (флогистона), образовавшегося вследствие легкого распада этой кислоты на ее составные части из освободившихся маслянистых частей и находящегося лишь в слабой связи с чистой кислотой, как излишнего по отношению к последним».

Избавить раствор от примеси флогистона можно добавлением веществ, которые способны жадно поглощать его. «Это горючее, — писал далее Ловиц,— как только встретило бы вещество, с которым могло бы вследствие большего сродства образовать более тесное соединение, очень легко совершенно отделилось бы от чистой кислоты». Какое же вещество обладает необходимым свойством? «Свойство угля не отдавать в закрытом доступу свободного воздуха сосуде своего горючего (флогистона) даже при самой высокой температуре заставило меня предположить, что столь сильно удерживая последнее, уголь мог бы быть в состоянии притягивать к себе еще большие количества горючего, с которым бы ему пришлось притти в соприкосновение». Поэтому, если в загрязненный раствор добавить уголь, последний извлечет избыточный флогистон, и тем самым раствор очистится. Ловиц произвел соответствующий опыт и открыл адсорбцию растворенных веществ древесным углем.

Явление адсорбции

Будучи настоящим ученым, Ловиц не успокоился, открыв единичный факт. Он сейчас же постарался обобщить свое открытие и произвел многочисленные опыты, подробно изучая различные случаи применения угля в качестве адсорбирующего агента. Прежде всего он исследовал действие угольного порошка на различные загрязненные жидкости. Он нашел, .что уголь очищает всевозможные грязные («коричневые») растворы солей, проясняет цвет меда, сиропа и других соков, обесцвечивает растворы красящих веществ. Далее Ловиц изучил действие угля на различные вещества, обладающие запахом. Оказалось, что уголь лишает простую водку. запаха и вкуса сивушного масла, очищает застоявшуюся («гнилую») дурно пахнущую воду, делая ее пригодной для питья. Ловиц испробовал действие угольного порошка на чеснок и даже на клопов, найдя, что уголь лишает их противного запаха.

Наконец, Ловиц открыл и антисептическое действие угля. Уголь предохраняет мясо от гниения, он может быть применен против «зубного мяса», а если натирать им зубы и затем полоскать их, то уничтожается скверный запах изо рта. Уголь обладает антисептическим действием и при приеме внутрь.

Вскоре открытие Ловица получило и практическое применение. В 1794 г. он сообщил об использовании угольного порошка в русском морском флоте для очистки испорченной воды во время морских походов. Этот способ был описан им еще в 1790 г. в работе «Указание нового способа сделать годной для питья воду во время морских путешествий». Кроме того, на русских водочных заводах был применен разработанный Ловицем метод очистки винного спирта-сырца. Открытие Ловица произвело большое впечатление на ученые круги. Многие крупные иностранные ученые повторяли его опыты и пытались объяснить адсорбирующее действие угля. Открытие Ловица имеет колоссальное значение и в наше время. Уголь, соответствующим образом обработанный (активированный), находит широкое промышленное и оборонное применение, а учение об адсорбции является большой и важной главой современной физической химии.

Явления кристаллизации

Научная и практическая деятельность Ловица не осталась незамеченной. В 1786 г. он был избран членом Вольного экономического общества, а в 1788 г. — членом-корреспондентом Академии наук, еще через два года — адъюнктом химии Академии наук и, наконец, в 1793 г. получил звание ординарного академика.

Уже через несколько лет после открытия явлений адсорбции Ловиц выступил в качестве пионера и в другой области — в области явлений кристаллизации. Разрабатывая способ получения чистой концентрированной уксусной кислоты и изучая ее свойства, он в 1788 г. открыл безводную кристаллическую уксусную кислоту, назвав ее «ледяной уксусной кислотой» (это название сохранилось и до сих пор). Подробно исследуя условия кристаллизации «ледяного уксуса», Ловиц обнаружил такие явления, как пересыщение и переохлаждение растворов, прививка и выращивание кристаллов и т. д.

Ловиц расширил свои исследования, перейдя от уксусной кислоты к другим объектам. В 1792 г., используя зимние морозы, он впервые получил поваренную соль с кристаллизационной водой (так называемый дигидрат NaCl + 2Н2O), кристаллические едкий натр и едкое кали и подробно изучил их свойства. Он определил зависимость между температурой и количеством связанной в кристаллах воды, а также между количеством воды и формой кристаллов.

Тогда же Ловиц высказал мысль о применении многократной кристаллизации для полной очистки веществ от примесей. В настоящее время этот способ широко применяется в научной и производственной практике.

Необходимо отметить, что замечательные открытия Ловица в области явлений кристаллизации, которая и до сих пор является предметом внимательного изучения, изложенные им еще в 1794 г. в статье «Заметки о кристаллизации солей и сообщение о надежном средстве получения правильных кристаллов», впоследствии приписывались различным иностранным ученым. Так, способ прививки кристаллов приписывался Леблану (1802), открытие пересыщенных растворов — Гей-Люссаку (1813), разработка метода медленной кристаллизации — Клеману и Дезорму (1814) и т. д.

Искусственный холод. Микрохимический анализ

Получив в 1792 г. кристаллы едкого кали, Ловиц заметил, что растворение их в воде «вызывает очень чувствительный холод». Он исследовал это явление и открыл искусственные охладительные смеси, широко применяемые теперь в лабораторной и заводской работе. Он же предложил и первые рецепты охладительных смесей, в основном сохранившиеся и до нашего времени. Так, он нашел, что смесь из 3 частей снега и 4 частей кристаллического хлористого кальция (CaCl2 + H2O) дает понижение температуры до —50°, а в 1878 г. — через 80 лет после Ловица — было определено, что смесь из 2,8 частей снега и 4 частей той же соли дает понижение температуры до —54,9° (почти полное совпадение). Однако и эти открытия, привлекшие в свое время большое внимание западноевропейских ученых, были в дальнейшем приписаны другим, а имя Ловица уже в 1852 г. не было упомянуто в немецких учебниках химии и физики.

Аналитическая химия, основы которой разрабатывались во времена Ловица, также обязана ему несколькими открытиями.

Ловиц нашел способ отделения бария от стронция и кальция (1795), способ растворения природных силикатов (разработанный им при изучении русских минералов и природных продуктов) и некоторые другие.

В 1798 г.. занимаясь изучением кристаллизации растворов солей, Ловиц применил микроскоп и пришел к выводу, что микроскопическое исследование формы кристаллов может быть использовано для быстрого и точного анализа солей. Тем самым он положил начало весьма ценному микрохимическому анализу, получившему широкое распространение лишь через 100 лет после Ловица.

Кроме упомянутых выше обширных исследований, Ловиц сделал ряд других открытий. Например, обнаруженное им свойство многоосновных кислот давать два ряда солей — кислые и нейтральные (1789) — всего через 4 года после его смерти было применено Волластоном для экспериментального подтверждения атомной теории (1808). Далее, впервые полученные в 1793 г. Ловицем действием хлора на уксусную кислоту хлоруксусные кислоты, в дальнейшем вторично «открытые» иностранными учеными Дюма (1830) и Лебланом (1844), впоследствии сыграли большую роль в разработке теории органической химии. Наконец, даже пути искусственного получения сахаристого вещества были намечены Ловицем примерно за 100 лет до практического осуществления этого синтеза.

За что бы ни брался этот блестящий экспериментатор и тонкий наблюдатель, он всюду умел находить самое важное и самое интересное. И всегда оказывался в состоянии должным образом оценить и изучить вновь открытое Им явление.

***

Товий Егорович Ловиц умер 26 ноября 1804 г. в Петербурге. Имя его навсегда сохранится в истории химической науки.

Борисов И. Б.
"Наука и Жизнь", №04/1939 г.
02.04.2009

Поделиться мнением о статье