Забытые пионеры атомистики: кто отделил атомы от молекул

Опровергнув миф о том, что Резерфорд единолично открыл атомное ядро, переходим к другой интересной истории. Оказывается, задолго до того, как в Европе начали размышлять о строении атома, в России существовала мощная научная традиция атомистических представлений.

Ломоносов

Отделил атомы от молекул

Корпускулярно-кинетическая теория Михаила Ломоносова опередила свое время более чем на столетие. В 1741 году в работе «Элементы математической химии» он заложил основы того, что мы называем атомно-молекулярным учением.

Ломоносов разграничивал две ступени в строении вещества: элементы (в современном понимании — ​атомы) и корпускулы (молекулы). Он утверждал, что все вещества состоят из мельчайших «нечувствительных» частичек, физически неделимых и обладающих способностью взаимного сцепления. Но самое поразительное — ​Ломоносов не просто постулировал существование атомов, он описывал их как динамические системы.

В своих теоретических представлениях Ломоносов исходил из следующих главных концепций: атомно-молекулярной теории строения вещества, кинетической теории материи и принципа сохранения вещества и движения. Он предполагал, что корпускулы находятся в непрерывном движении и это движение определяет свойства веществ.

Весной 1739 года Ломоносов представил «Физическую диссертацию о различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул», в которой рассматривались вопросы строения материи и намечались контуры новой корпускулярной физики и химии. Это за 69 лет до того, как Джон Дальтон сформулировал атомную теорию, которую западная наука считает началом современной атомистики!

Менделеев

Выстроил по порядку

17 февраля 1869 года в набор была сдана рукопись «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» — ​первый вариант Периодической системы элементов Дмитрия Менделеева. Значение его открытия выходило далеко за рамки простой классификации. К середине XIX века были открыты 63 химических элемента, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. Именно Менделеев увидел глубинную зависимость атомного веса и свойств элементов, что стало основой для понимания структуры атомов.

В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов. Получается, Менделеев интуитивно нащупал эту связь за полвека до того, как ее существование было экспериментально доказано.

Гениальный ученый был убежден, что есть неизвестные еще элементы, и предсказал их свойства по пропускам в периодической системе. Атомы он рассматривал не как неделимые шарики, а как сложные системы, структура которых определяет их химические свойства.

Бутлеров

Структурировал в пространстве

Александр Бутлеров выдвинул в 1861 году теорию химического строения органических соединений, в основе которой лежала идея, что свойства молекул определяются свойствами атомов, их числом и порядком соединения согласно валентности. Это был прорыв: до Бутлерова химики знали состав веществ, но не понимали, как атомы расположены в пространстве.

Однако важнее было другое: в молекулах существует взаимное влияние атомов — ​как связанных, так и непосредственно не связанных друг с другом. Это означает, что атомы не просто кирпичики, из которых строятся молекулы, а участники сложной системы взаимодействий. Бутлеров впервые показал, что атомы обладают внутренней активностью, влияют на другие атомы, изменяют свои свойства под влиянием окружения, и первым, еще в 1864 году, объяснил явление изомерии — ​существование веществ одинакового состава, но с разными свойствами. Это было прямым доказательством того, что свойства вещества зависят не только от того, какие атомы в него входят, но и от того, как они расположены. Представление о пространственной архитектуре молекул стало основой понимания трехмерной структуры атомов.

Время признания

Посмотрим на хронологию.

• 1741 год. Теория корпускулярной материи Ломоносова.
• 1748 год. Кинетическая теория газов Ломоносова.
• 1861 год. Теория химического строения Бутлерова.
• 1869 год. Периодический закон Менделеева.
• 1897 год. Открытие электрона Томсоном.
• 1911 год. Планетарная модель атома Резерфорда.

Возникает закономерный вопрос: почему эти выдающиеся достижения русской науки так мало известны в контексте истории атомистики? Ответ лежит в плоскости научной политики и языкового барьера. Во-первых, большинство работ Ломоносова были написаны на латыни и русском языке, что ограничивало их распространение в Западной Европе. Во-вторых, научные центры в то время находились в Лондоне, Париже, Берлине — ​именно оттуда транслировались официальные версии научных открытий. В-третьих, сама логика развития науки требовала сначала экспериментального подтверждения теоретических предположений. Поэтому внимание историков науки концентрировалось на тех, кто получил первые экспериментальные доказательства атомного строения материи, а не на тех, кто это строение теоретически предсказал.

Русская наука не просто внесла вклад — ​она заложила теоретическую основу понимания строения материи. Концептуальный каркас всей современной атомистики создали Ломоносов, Менделеев, Бутлеров. В пантеоне научных героев к их именам нужно приписать «пионер атомистики». И повторим простую вещь: великие открытия не делаются в одиночку и за одну ночь. Они вырастают из многовековых традиций научной мысли, ​и традиция русской атомистики была одной из самых мощных и плодотворных в истории человечества.