1. Основные направления развития естественных наук в Новое Время (химия, биология, медицина) Химия

В рассматриваемый период утвердилась дисциплина химия — теоретическая и практическая. Трудно найти другую отрасль знания, где взаимосвязь и взаимообогащение теории и практики проявились бы с такой яркостью, как в химии, совершавшей в XIX в. свое поистине триумфальное шествие.

Новые химические представления окончательно восторжествовали в трудах А. Л. Лавуазье, Г. Монжа, К. Л. Бертолле, А. Ф. Фуркруа, Л, Б. Гитона-Морво, А. Г. Вандермонда и других учеников и сотрудников Лавуазье. Французские ученые разработали новую химическую номенклатуру, впервые ввели такие термины, как «кислород» и «водород». Научная химия могла получить законченное развитие лишь после победы учения о молекулярно-атомистическом строении вещества. Широкое развитие атомистическая теория строения вещества получила в трудах английского ученого Джона Дальтона (1766—1844). Дальтон подчеркивал, что атомы различных веществ должны обладать различным весом и что химические соединения образуются сочетаниями атомов в определенных численных соотношениях. Правда, попытки определения атомных весов некоторых веществ были у Дальтона мало удачными, но его идеи оказали мощное воздействие на развитие химии. Относительно точные данные об атомных весах 46 элементов, близкие к современным, были опубликованы в 1814— 1818 гг. шведским химиком Иёнсом Якобом Берцелиусом (1799—1848).

Атомистические воззрения Дальтона поддержал французский химик и физик Ж. К. Гей-Люссак (1778—1850), занимавшийся исследованием основных законов газового состояния. Дальтон и Люссак независимо друг от друга пришли к выводу об одинаковой расширяемости газов и паров при одинаковом повышении температуры.

В 1811 г. итальянский химик А. Авогадро (1776—1856) выдвинул мысль, что в равных объемах газов содержится одинаковое число молекул. В 1814 г. Ампер настоятельно рекомендовал различать молекулы и атомы вещества. Но эти передовые идеи не получили тогда признания.

Борьба за внедрение молекулярно-атомистических представлений в химии (в частности, в учении о газах) оживилась в 40—50-х годах. Французский химик Ш. Ф. Жерар (1816—1856) экспериментально подтвердил идеи Авогадро и Ампера. Независимо от Жерара к сходным выводам пришел и Клаузиус. Наконец, итальянский физик С. Канниццаро (1826—1910) сформулировал как закон положение о том, что в одинаковых условиях одинаковые объемы всех газов содержат одно и то же число молекул. Это дало возможность правильно определять число атомов, содержащихся в молекуле. Канниццаро принадлежит также способ написания химических формул.

В 20-х годах Ю. Либихом, Ф. Вёлером и другими исследователями было обнаружено существование веществ, имеющих одинаковый состав и молекулярный вес и тем не менее различных по своим химическим и физическим свойствам. Это явление по предложению Берцелиуса (в 1830 г.) было названо изомерией. В 1848 г. знаменитый французский исследователь Луи Пастер (1822—1895) пришел к выводу, что существуют химически идентичные органические вещества, различающиеся между собой физическими свойствами. Было установлено, что молекулы обладают структурой, имеющей три измерения.

Новую теорию строения вещества в конце 50-х — начале 60-х годов выдвинул русский ученый Александр Михайлович Бутлеров (1828—1886), давший вместе с тем и научное истолкование изомерии. «Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей (атомов.—Ред.), количеством их и химическим строением», — писал Бутлеров. Под химическим строением Бутлеров подразумевал все многообразие связей и взаимоотношений атомов внутри молекулы. Структурные формулы Бутлерова показали, как связаны между собой атомы в молекулах химических веществ. Структурная теория позволила классифицировать сотни тысяч сложнейших органических и неорганических соединений. Свою теорию Бутлеров блестяще подтвердил на практике, синтезировав по выведенным им структурным формулам ряд органических веществ.

В 1865 г. немецкий химик Ф. А. Кекуле (1829—1896) пришел к выводу, что молекулы органических веществ могут быть изображены как системы атомов в пространстве.

Опираясь на исследования Жерара и Канниццаро, английсюш химик Э. Франкленд (1825—1899) ввел в 1852 г. понятие валентности, т. е. свойства атомов различных химических элементов вступать в химическое соединение со строго определенным числом атомов водорода (валентность которого принималась за единицу) или другого одновалентного вещества.

Видное место в теоретической и прикладной химии заняло теперь изучение электрохимических явлений. В результате работ английского ученого X. Дэви были в 1807 г. получены свободный калий и натрий посредством электролиза едких щелочей, которые раньше считались неразложимыми. За два года до этого, в 1805 г., Теодор Гротгус (1785—1822) дал первую правильную теорию процесса разложения воды электрическим током. Большой вклад в электрохимию внес петербургский академик Б. С. Якоби. В конце 30-х годов он заложил основы гальванопластики и гальваностегии — технологических процессов, в результате которых с помощью электрического тока оказалось возможным получать точные копии рельефных изображений, а также покрывать изделия тонким слоем металла.

Прежде в химии долго сохранялось антинаучное, виталистическое воззрение, будто бы органические соединения являются лишь результатом жизнедеятельности организмов. В 1828 г. Ф. Вёлер (Германия) практически опроверг подобные представления, синтезировав из неорганических веществ мочевину. С этого времени возникает и делает быстрые успехи в теории и на практике синтетическая органическая химия (работы Ф. Вёлера, Ю. Либиха, Н. Н. Зинина, А. В. Гофмана, У. Г. Перкина, П. Э. М. Вертело и др.).

Крупнейшим событием в истории химии явилось открытие периодического закона химических элементов, сделанное в 1869 г. гениальным русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834-1907).

Открытие Менделеева оказало огромное влияние на все последующее развитие химии и физики. Периодическая система установила взаимосвязь между всеми элементами и открыла в дальнейшем широкие возможности для более глубокого познания строения материи. В частности, она сыграла важную роль в разгадке позднее обнаруженных явлений радиоактивности и в открытии изотопов.

Исходя из своей периодической системы, Менделеев предсказал свойства нескольких еще неизвестных в те годы элементов. Три элемента — галлий, скандий и германий открыты учеными в 70—80-х годах XIX в., причем их свойства оказались полностью соответствующими тому, что предвидел Менделеев.