В каких только областях знаний не вел он исследований! Математика, физика, химия, астрономия, география, геология, металлургия, литература, поэзия и многие, многие другие отрасли знаний были далеко продвинуты вперед благодаря его трудам. Ломоносовым было намечено огромное поле деятельности для будущих поколений ученых.

Все ближе к истине

Ломоносов был материалистом. А это значит, что ему были чужды идеи и теории, в которых объяснение явлений природы связывалось с действием таинственных, сверхъестественных сил. Ломоносов утверждал, что материя является основой всего существующего, а идеи — это отражение в нашем сознании окружающей действительности.

Для своих исследований превращения веществ Ломоносов использовал весы. Да, да, простые, но точные весы, которые и поныне являются одним из основных приборов в арсенале средств исследований современного химика. Именно весы, ясный ум и материалистическое мировоззрение позволили Ломоносову неопровержимо доказать, что никакого флогистона нет и не может быть. Он установил, что все ошибки, связанные с теорией флогистона, объяснялись тем, что пользовавшиеся до него весами ученые не принимали во внимание всех условий опыта. Весы, учет всех обстоятельств опыта и умение правильно понимать природу превращения веществ позволили Ломоносову сформулировать основной закон природы:

«...все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте...»

Материя и ее движение, учил Ломоносов, не уничтожаются и не сотворяются. В 40-х годах XVIII в. он разработал атомистическую теорию строения вещества. Наметки этой теории, ее первоначальные разработки были изложены им еще значительно раньше, например в работе «Элементы математической химии» и в диссертации «О нечувствительных частицах тел».

Ломоносов подтвердил и развил учение древних атомистов. В основу атомно-молекулярной теории строения вещества легло положение о существовании «корпускул» (молекул), которые состоят из «элементов» (или «нечувствительных физических частичек» — атомов). Ломоносов писал, что «корпускулы сущности сложные, не доступные сами по себе наблюдению», т. е. настолько малые, что совершенно «ускользают от взора».

Все движение материи сводится к движению атомов и является причиной всех изменений, происходящих в природе. Отсюда, учил Ломоносов, и тепло — следствие движения атомов. Да, только движения атомов, а не присутствия флогистона. Именно так мы и представляем сейчас нагревание и остывание тела. Движение атомов в веществе и определяет степень нагрева или температуру тела.

На основе этой теории Ломоносовым также было предсказано существование самой низкой температуры — абсолютного нуля. При абсолютном нуле, объяснял Ломоносов, тепловое движение «нечувствительных частичек» в веществе совсем прекращается. Это объяснение остается правильным и в настоящее время.

Так трудами Ломоносова была заложена прочная основа для дальнейшего познания тайн атома; начался новый период атомистики — химической атомистики, пришедшей на смену механической атомистике. Химическая атомистика уже способна была решать задачи, связанные с выяснением химического состава веществ. А это значит, что химики на основании своих опытов стали впервые обнаруживать закономерности в поведении атомов, которым они приписывали определенные свойства. Установление одной из таких закономерностей и положило начало следующему этапу в биографии атома.

1802 год

Учитель математики

Время шло. Все больше и больше наука накапливала фактов о строении вещества. Уже было ясно, атомы являются кирпичиками мироздания.

Были установлены точные закономерности в превращениях веществ, открыты многие химические элементы. Неясным оставался только механизм взаимодействия между собой атомов этих элементов. Как .комбинируются простейшие частички вещества?

В конце XVIII и в начале XIX вв. в английском городе Манчестере жил скромный учитель математики Джон Дальтон. Это был ученый-самоучка, никакого образования он не получил. Средства к существованию доставляли ему частные уроки по математике и химии. Он считался хорошим учителем, и к нему обращались богатые родители с просьбой подготовить их детей по математике. Платили за уроки неплохо, и у Дальтона было время и возможность заняться наукой.

Он читал научную литературу, выписывал книги. И очень заинтересовался атомно-молекулярной теорией строения вещества, которая начала распространяться в то время.

На свои средства Дальтон оборудовал в своем доме химическую лабораторию, стал производить опыты, задумываться над причинами и механизмом превращения веществ. И постепенно в его сознании начала складываться новая теория — теория химического взаимодействия атомов.

Правильный вывод

Дальтон решил не пользоваться словом «корпускула». Он вернулся к старому названию простейшей частицы вещества, так как считал, что слово «атом» лучше всего подчеркивает элементарность этой частицы. По мнению Дальтона, атомы представляют собой упругие (в обычном состоянии вещества) неподвижные шарики.

Далее, Дальтон пришел к выводу, что в природе существуют простые вещества— элементы — и сложные из этих элементов.

Английский физик и химик Джон Дальтон

Каждый элемент состоит из атомов, характерных только для данного элемента, со строго определенными свойствами. Атомы разных элементов, соединяясь между собой при химических реакциях в строго определенном порядке, образуют более сложные, составные вещества.

Таков смысл теории Дальтона, которую он выработал в 1802 г. В своих основных положениях это была правильная теория. Именно так мы и представляем сейчас образование сложных веществ из простых элементов.

Основным выводом из теории Дальтона был закон кратных отношений. Что это значит? Это значит, что атомы веществ образуют более сложное вещество только в простейшей пропорции. Другими словами, в химических реакциях могут соединяться только целые атомы, но ни в коем случае не части их. Дальтон впервые ввел в практику новое понятие — атомный вес элемента (не вес атома, а именно атомный вес—это разные понятия), поясним, что это такое. Во времена Дальтона было хорошо известно, что атомы настолько малы, что взвесить их нельзя. Даже в наше время самыми точными и чувствительными весами невозможно взвесить атом. Но зато можно ввести понятие относительного веса. Скажем, принять вес атома водорода за единицу, а веса атомов других элементов считать по отношению к атому водорода. Дальтон так и сделал.

Следует отметить, что Дальтон больше всего интересовался газами, проводя с ними много опытов. Он брал газы водород и хлор и получал из них новое вещество — хлористый водород. Дальтон установил, что хлористый водород получается из одной весовой части водорода и приблизительно 35 весовых частей хлора. И сделал совершенно правильный вывод, что атомный вес хлора приблизительно равен 35 атомным весам водорода.

Но все-таки он ошибался

Дальтон продолжал опыты с газами. Теперь он взял водород и кислород и нашел, что вода получается из одной весовой части водорода и восьми весовых частей кислорода. Исходя из своей теории, ученый пришел к выводу, что раз для образования воды на одну часть водорода требуется восемь частей кислорода, то атомный вес кислорода должен быть равен восьми.