eng
Содержание
Содержание
Предисловие 5
Введение 8
Раздел 1. Общие вопросы 12
Периодизация истории химического анализа
и аналитической химии как науки 12
К вопросу о методологии создания методов
количественного химического анализа 30
Увековеченные имена 35
Раздел 2. История аналитических методов и приборов 38
Вклад ученых СССР в развитие люминесцентного анализа 38
Начальный этап истории газовой хроматографии 52
Капиллярный изотахофорез как аналитический метод 79
История масс-спектрометрического метода языком
энциклопедии 82
История биохимических методов анализа в сверхкратком
изложении 84
О работах в СССР по жидкость-жидкостной экстракции 86
Страницы истории титриметрического анализа 94
Несколько строк об истории создания аналитических
приборов 98
Раздел 3. Российские ученые 102
Вклад российских химиков XIX века в аналитическую химию 102
Женщины в российской аналитической химии 111
Достижения ленинградских (петербургских) аналитиков 122
Советские аналитики, пострадавшие от политических
репрессий 124
Д. И. Менделеев и аналитическая химия 128
Н. А. Меншуткин 130
Н. С. Курнаков и аналитическая химия 132
А. П. Виноградов 138
Роль А. П. Виноградова в развитии аналитической химии 143
Из воспоминаний об А. П. Виноградове 150
И. П. Алимарин и коллективы, которыми он руководил 153
Из воспоминаний об И. П. Алимарине 182
М. Т. Козловский 187
Раздел 4. Зарубежные коллеги 191
Австрийская школа аналитической химии 191
Аналитическая химия в Швейцарии 193
Премии компании «Мерк» 195
Преемственность поколений.
Ученик сам становится учителем 196
Арнольд Бекман 198
Исаак Кольтгоф 200
Арчел Мартин 206
Дьёрдь Хевеши 208
Генри Фрайзер 210
Раздел 5. Разное 212
История Научного совета по аналитической химии 212
Династии аналитиков 228
Аналитики-ректоры 230
Химик-аналитик, ставший писателем 235
Петр 1 и химический анализ 236
Работы по истории на кафедре аналитической химии
МГУ им. М. В. Ломоносова 237
Глядя на старую фотографию (аналитический отдел
ГЕОХИ АН СССР в 1970-х годах) 242
Наукометрические данные российских аналитиков
по материалам сайта «Кто есть кто в российской науке» 247
Приложение
Звезды аналитического приборостроения 251
Предисловие
Журнал «Analytical Chemistry» в 1984 г. напечатал на своей обложке
свое образную «хроматограмму»: на шкале времени, на «линейке»,
охватывающей период с 1950 по 1983 гг., — «пики» открытий и но-
вовведений в аналитической химии. Начало 1950-х — газовая хро-
матография, конец 1970-х — высокоэффективная жидкостная,
1982–1983 гг. — лабораторные роботы и т. д. Чуть позднее Т. Браун в ре-
зультате анкетирования большого числа аналитиков составил список
крупнейших достижений в нашей науке за 50 лет — с 1935 по 1985 гг.
Список впечатлял: в нем комплексоны, атомно-абсорбционная спек-
трометрия, циклическая вольтамперометрия, проточно-инжекци-
онный анализ, лазерная спектроскопия и многое другое. Сколько
сделано за исторически короткий период!
В брошюре [1], опубликованной еще в 1991 г., мы пытались вскрыть
механизм рождения новых методов анализа, столкнувшись при этом
с весьма любопытными и поучительными фактами и, если угодно,
закономерностями. Эти факты и закономерности были намного бо-
лее обстоятельно рассмотрены в книге Ю. А. Золотова и В. И. Вер-
шинина «История и методология аналитической химии» [2] и осо-
бенно в статье [3] тех же авторов, которая, кстати, воспроизведена
в этой книге. Что еще было напечатано по истории аналитической
химии? Конечно, должны быть названы еще три книги: моногра-
фия Ф. Сабадвари и А. Робинсона «История аналитической химии»
[4], книга американских коллег «A History of Analytical Chemistry» [5]
под редакцией Лайтинена и Юинга и труд А. Х. Баталина [6]. Мож-
но упомянуть брошюру М. Г. Цюрупы [7]. Довольно полная сводка
публикаций по истории и методологии аналитической химии была
приведена в упомянутой книге Ю. А. Золотова и В. И. Вершинина [2].
В этой сводке был использован и перечень Л. Б. Павловой и А. Н. Ша-
мина [8].
В Москве в 1990 и 1999 гг. были проведены конференции по исто-
рии и методологии аналитической химии, часть материалов одной
из них была опубликована в «Журнале аналитической химии» [9].
В Вене в 1985 и 1989 гг. состоялись международные конференции
по философии и истории аналитической химии [10, 11].
Данная книга — сборник. Слово «очерки» в ее названии не пред-
полагает систематического изложения, внимание здесь уделено от-
дельным аспектам, отдельным людям. Важно подчеркнуть также, что
материалы книги в большинстве случаев не являются результатом
профессионального научного исследования историка — работы с ар-
хивами, многочисленными первоисточниками и т. д. И в этом смысле
они могут считаться вторичными. К сожалению, профессионально
историей аналитической химии занимаются немногие.
Помимо текстов, специально написанных для этой книги, в нее
включено много ранее публиковавшихся статей на рассматриваемую
тему. Некоторые из этих статей дополнены, откорректированы, осо-
временены, подчас имеют другие названия. Каждый раз все измене-
ния кратко оговариваются в подстрочных примечаниях.
Мои неизменные помощницы Ольга Игоревна Попова и Наталья
Владимировна Грачева провели большую работу по подготовке руко-
писи к печати. И я им искренне благодарен.
Литература
Золотов Ю. А., Апенова С. Э., Кара-Мурза 1. С. Г. Рождение и разви-
тие методов химического анализа. (Новое в жизни, науке и техни-
ке. Сер. «Химия»). М.: Знание, 1991. 32 с.
2. Золотов Ю. А., Вершинин В. И. История и методология аналити-
ческой химии. М.: ИЦ «Академия», 2007. 464 с.
3. Вершинин В. И., Золотов Ю. А. // Журн. аналит. химии, 2009.
Т. 64. № 8. С. 881–889.
4. Сабадвари Ф., Робинсон А. История аналитической химии / Пер.
с англ. М.: Мир, 1984. 304 с.
5. A History of Analytical Chemistry. Ed. by H. A. Laitinen and G. W. Ewing.
Washington: Amer. Chem. Soc., 1977. 258 pp.
6. Баталин Ф. Х. Аналитическая химия и пути ее развития. Исто-
рия возникновения и развития основных методов и направлений
аналитической химии. Тр. Оренбургск. сел.-хоз. ин-та, 1961. Т. 12.
388 с.
7. Цюрупа М. Г. Краткий очерк развития аналитической химии
до начала ХХ века. Ч. 1. Развитие аналитической химии до начала
ХХ века. М.: Изд-во МГУ, 1976. 41 с.
8. Павлова Л. Б., Шамин А. Н. // Журн. аналит. химии, 1992. Т. 47.
№ 1. С. 230–238.
9. Журнал аналитической химии, 2002. Т. 47. № 5. С. 5–238.
10. Fresenius Z. anal. Chem., 1987. B. 326. № 4.
11. Fresenius Z. anal. Chem., 1990. Vol. 337. № 2.
Ю. А. Золотов
Введение
В истории химической науки был период (конец XVII и весь XVIII в.),
когда почти вся эта наука, во всяком случае в ее экспериментальной
части, сводилась к аналитической химии. Это было время актив-
ного изучения (анализа) природных минеральных объектов, вре-
мя открытия большого числа химических элементов. В этот период
складывался качественный химический анализ (Бойль, Бергман),
начиналось формирование гравиметрического и титриметрическо-
го методов, хотя еще и не были установлены фундаментальные за-
коны — кратных соотношений, постоянства состава, послужившие
вскоре основой количественного химического анализа. Действитель-
но, такой анализ по-настоящему и в больших масштабах стал воз-
можным после основополагающих работ Дальтона, Пруста, Рихтера
и других творцов основных химических законов, введения понятия
о стехиометрии.
История аналитической химии в первой половине XIX в. полна
крупных и не очень крупных достижений (Дэви, Берцелиус, Тенар,
Розе, Фрезениус и другие). Это систематический качественный ана-
лиз, установление атомных весов и др. Вторая половина XIX столетия — это спектральный анализ, окончательное оформление титриметрии, закон действия масс, первые синтетические органические реагенты, колориметрия, теоретические основы по Оствальду. В этот период появляются серьезные работы и в России, хотя отдельные успе-
хи были и раньше (Ловиц и др.).
Большая часть методов анализа, которыми мы широко пользу-
емся в настоящее время, создана в XX столетии. Среди них хрома-
тография, масс-спектрометрия, атомно-абсорбционный анализ,
ИК-спектроскопия, рентгеновские, радиоаналитические и биохи-
мические методы.
Создание принципиально нового и эффективного метода анали-
за — выдающееся достижение. В последние десятилетия упор стали
делать не столько на принципиальную новизну, сколько на значи-
мость, масштаб использования. Высшим актом признания в XX сто-
летии стало присуждение Нобелевских премий. Ряд работ в области
химического анализа отмечен этими премиями, притом не толь-
ко по химии. Следует вспомнить премию англичанина Ф. Астона
за развитие и использование масс-спектрометрии: эта премия в об-
ласти физики была присуждена в 1922 г. Прямо к аналитической хи-
мии относилась награда, которой был удостоен австрийский химик
Ф. Прегль; премия по химии была присуждена ему в 1923 г. за разра-
ботку методов микроанализа органических веществ. Шведский уче-
ный А. Тизелиус стал нобелевским лау-
реатом 1948 года, его работа называлась
≪Исследования в области электрофореза
и абсорбционного анализа≫. Создание
распределительной хроматографии отме-
чено в 1952 г. присуждением Нобелевской
премии в области химии ученым из Ве-
ликобритании А. Мартину и Р. Синджу.
Чехословацкий физикохимик Я. Гейров-
ский, создатель полярографии, полу-
чил премию по химии в 1959 г. Премия
в области физиологии и медицины была
присуждена за создание метода радио-
иммунного анализа (Розалин Ялоу, 1977).
В 2002 г. Дж. Фенн и К. Танака награжде-
ны премией за создание вариантов масс-
спектрометрического метода.
Ларошфуко писал: ≪Заслуги могут су-
ществовать и без признания, но не бывает
признания без хотя бы некоторых заслуг≫.
Французский мыслитель, безусловно,
прав, по крайней мере в первой части сво-
его афоризма: стольких открытий не за-
метили, не оценили, по крайней мере при
жизни творцов! Нобелевскую премию, на-
пример, должен был получить создатель
хроматографии М. С. Цвет, но он умер
в 1919 г., его метод оценили в полной мере
в 1930–1950 годах, а Нобелевские премии
присуждаются только здравствующим
ученым. Премии, наверное, заслуживало
и создание атомно-абсорбционного ана-
лиза.
Развитие аналитической химии
не сводится к созданию или совершен-
ствованию собственно методов анализа,
в перечень задач этой науки входит и мно-
гое другое. Это, скажем, разработка новых
общих подходов к анализу (идея скринин-
га проб, внелабораторный анализ, анализ
в потоке, дистанционный анализ, анализ
без разрушения образца, ультрамикро-
анализ и т. д.), обеспечение качества ана-
лиза (метрология, стандартные образцы),
методология создания приборов (блочно-
модульный принцип, автоматизация,
упрощение использования). По всем этим
и другим направлениям сделано очень
многое.
А есть еще решение конкретных за-
дач, связанных с конкретными объектами
анализа и конкретными аналитами. Как трудно вначале было опреде-
лять диоксины в биообъектах при их ничтожной концентрации, зная
об их высокой опасности для организмов! Все знают об определении
сахара в крови или нитратов в арбузах.
Изложение истории всегда субъективно, даже если перечисляют-
ся только факты: субъективизм проявляется в их отборе и акцентах
при их освещении. Исказить подлинную историю можно, ничего,
собственно, и не перевирая: о чем-то написали подробно, с внима-
нием, о другом упомянули вскользь, а значимость фактов может быть
обратно пропорциональна нашему к ним вниманию. Бенджамину
Франклину принадлежат слова: ≪Историки рассказывают не столько
о том, что было на самом деле, сколько о том, во что они поверили≫.
Тут уж никуда не денешься.
РАЗДЕЛ 1
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Периодизация истории химического
анализа и аналитической химии как науки
При периодизации истории химического анализа целесообразно учиты-
вать изменение приоритетности задач, объектов и методов анализа,
при периодизации аналитической химии как науки — изменение содер-
жания и уровня научных исследований, а также место аналитической
химии в системе наук. Обе периодизации взаимосвязаны, и границы пе-
риодов в них приблизительно совпадают. Это позволяет использовать
в учебных целях объединенную периодизацию.
При изучении любого процесса необходимо выявлять его основ-
ные стадии, это особенно важно при изучении исторических про-
цессов. Для истории каждой частной науки должны быть выбраны
подходящие критерии периодизации, выявлены отличия каждого
периода от других, предложены и обоснованы границы периодов.
Несомненно, любая периодизация условна и до некоторой степени
субъективна, поскольку число и границы периодов зависят от выбора
критериев периодизации. Поэтому для периодизации следует исполь-
зовать не внешние или произвольно выбранные, а наиболее харак-
терные, внутренне присущие изучаемому процессу отличительные
признаки [1]. Это относится и к истории аналитической химии (АХ).
Общепринятой периодизации истории АХ пока что не существует,
между тем она нужна для правильного понимания методологических проблем нашей науки, для прогнозирования перспектив и направле-
ний ее развития, для объективной оценки роли отдельных исследо-
вателей и научных школ. Такая периодизация обеспечивает возмож-
ность исторического и проблемного подходов в преподавании АХ,
что важно для подготовки компетентных, думающих специалистов-
аналитиков.
Обсуждая историческое развитие АХ как науки, надо учитывать
смежную (и еще менее изученную!) историю химического анализа
как вида профессиональной деятельности. Отметим, что ≪двойствен-
ность истории≫ характерна не только для нашей науки. Так, история
педагогики как науки близка, но не тождественна истории школьно-
го образования, а история теоретической медицины не тождествен-
на истории лечебного дела. Ту же двойственность отмечали и истори-
ки химии; причем, как писал А. Н. Шамин, методы анализа играют
важнейшую роль и для химии как системы знаний, и для химии как
области профессиональной деятельности [2]. Два взаимосвязанных
процесса — а) развитие химического анализа как области деятель-
ности и б) развитие аналитической химии как системы знаний и об-
ласти научных исследований — следует рассматривать совместно
и одновременно. Однако химический анализ имеет гораздо более
давнюю историю, чем наука ≪аналитическая химия≫. Критерии пе-
риодизации для них могут различаться. Очевидно, число периодов,
как и их хронологические границы, для рассматриваемых процессов
могут не совпадать.
В книге [3] мы предложили и применили некоторую обобщен-
ную периодизацию развития аналитической химии и химического
анализа (с. 10–14 книги [3]). Цель настоящей статьи — теоретическое
обоснование и детализация этой схемы.
Возможные подходы к периодизации. Рассматривая историю АХ,
некоторые авторы используют периодизацию, принятую для химии
в целом. В неявной форме этот подход реализовали Ф. Сабадвари
и А. Робинсон — авторы известной монографии [4]. Вслед за ними
такой подход применяли и авторы ряда учебников по аналитической
химии. Последовательность изложения в книге [4] примерно отвечаетпериодизации истории химии, предложенной еще Г. Копном и раз-
витой в 1950-е годы итальянским историком науки М. Джуа. Послед-
ний выделял предалхимический период (до IV в. н. э.), алхимический
период (IV–XV1 вв.), период объединения (XVI–XVIII вв.), период
количественных законов (первые 60 лет ХIХ в.) и современный пе-
риод (с 1870 г. до наших дней) [5]. Внутри периодов М. Джуа выделял
подпериоды, например в периоде объединения — эпоху флогистона.
Соответственно в книге [4] выделены разделы ≪Начало анализа≫,
≪Алхимия≫, ≪Аналитическая химия до 1700 г.≫, ≪Теория флогистона≫,
≪Эпоха Берцелиуса≫ и др.
С нашей точки зрения, использование общехимической пе-
риодизации было бы логичным, если бы аналитическая химия по-
прежнему оставалась главной составляющей единой химической
науки, как это было во времена Лавуазье и Берцелиуса. Необратимая
дифференциация химической науки, начавшаяся в середине XIX в.,
требует иного подхода; тем более что современная аналитика вообще
вышла за пределы химии, приобрела междисциплинарный харак-
тер. Как писал сам М. Джуа, ≪в современный период отдельные вет-
ви химии приобрели признаки независимых наук. Вот почему перед
историком стоит проблема отделения их истории от общей истории
химии≫ [5, с. 18]. Неслучайно, что схема [5] теперь используется оте-
чественными историками химии (Ю. И. Соловьев, Д. Н. Трифонов,
А. Н. Шамин и др.) лишь для описания начальных этапов ее развития
[6, 7]. Начиная с XX века эти авторы рассматривают лишь развитие
отдельных химических наук, прежде всего физической и органиче-
ской химии 18]. К сожалению, история аналитической химии в кни-
гах перечисленных авторов не обсуждается.
Предлагались и принципиально иные критерии. Так, Ю. А. Кляч-
ко обратил внимание на изменение роли АХ внутри химической нау-
ки. По его мнению, на первом этапе своего развития (от Бойля до Кан-
ниццаро) аналитика была основной формой развития общей химии,
на втором (от Фрезениуса до Цвета) — технической наукой, обеспечи-
вающей развитие других химических наук, на третьем (от Кольтгофа
до наших дней) — самостоятельной физико-химической наукой [16].
Сходные идеи в те же годы развивал Ю. А. Золотов, используя бо-
лее общие критерии: он рассматривал не только изменение роли АХ
по отношению к другим химическим наукам, но и изменение места
АХ в общей системе наук [17]. Это позволило выделить еще один пе-
риод в развитии аналитики. А именно период превращения этой нау-
ки в междисциплинарную (≪не только химическую≫). Такое превра-
щение, характерное для последних десятилетий XX века, происходит
путем творческого развития аналитиками идей и методов, первона-
чально возникших в рамках физики, биологии, метрологии и других
смежных наук. Изменение места АХ в системе наук и постепенное из-
менение ее методологии отмечали и ведущие аналитики европейских
стран (Г. Малисса, Р. Белчер, Э. Пунгор).
Таким образом, анализ работ наших предшественников ведет
к следующим выводам.
• Систематические исследования по периодизации истории АХ
пока что не проводились. Нередко историю развития хими-
ческого анализа и историю аналитической химии как науки
не разделяют или даже путают, что затрудняет периодизацию
обоих процессов. Другие препятствия — попытки свести об-
щую историю анализа к истории отдельных его методов или
к истории его развития в отдельных странах.
• Обоснованными представляются схемы, предложенные
А. Х. Баталиным, А. М. Цукерманом и Ю. А. Клячко. Однако
ни число периодов, ни их временные границы в этих схемах
не совпадают. В основе каждой из схем лежит единственный
критерий (приоритетность той или иной группы методов, сте-
пень теоретического обобщения, место АХ в системе химиче-
ских наук). Вероятно, одновременное использование ряда кри-
териев позволило бы прийти к более обоснованным выводам.
• Некоторые важные факторы в качестве критериев периодиза-
ции пока что не применялись. Так, при периодизации истории
химического анализа не учитывались приоритетность разных
объектов и видов анализа, метрологические характеристи-
ки типичных для своего времени методик анализа (пределыобнаружения, уровень погрешностей и т. п.), а также распро-
страненность разных методов в аналитических лаборатори-
ях. Соответствующая статистика вполне доступна начиная
с XX века. Примером могут быть работы [18, 19]. При периоди-
зации истории АХ как науки не учитывался характер ее взаи-
мосвязи с аналитической службой, недостаточно использова-
лись наукометрические данные.
Развитие химического анализа. По нашему мнению, для периоди-
зации истории химического анализа надо найти ответы на следую-
щие вопросы:
Какие проблемы общества 1. приводили к необходимости реше-
ния химико-аналитических задач? Какие именно задачи ре-
шали аналитики?
2. Какие виды анализа были наиболее характерны для каждого
периода, какие объекты преимущественно изучались анали-
тиками, какие компоненты при этом определялись?
3. Какие методы преимущественно использовали на практике
для решения химико-аналитических задач?
4. Какие характеристики (по чувствительности, точности и т. п.)
имели лучшие для своего времени методики анализа?
Несомненно, третий фактор — наиболее очевидный критерий
периодизации (табл. 1), но необходимо учитывать и другие (табл. 2).
С учетом совокупности перечисленных критериев в истории химиче-
ского анализа можно выделить четыре основных периода:
1. Период создания и преимущественного использования ме-
тодов ≪пробирного искусства≫ (испытание огнем, купелирование,
применение паяльной трубки и т. п.). Эти методы описаны и систе-
матизированы в трудах Бирингуччо, Агриколы, Эркера. Кроме того,
с незапамятных времен важную роль играли органолептические ме-
тоды распознавания веществ. Отметим, что качественные реакции
в растворах и простейшие физические методы анализа также были
известны с глубокой древности, но их применение даже в XVII веке
было эпизодическим (Либавий, Тахений).
2. Период освоения и преимущественного использования клас-
сических химических методов анализа (качественные реакции в рас-
творах, весовой и объемный анализ). Правда, методы, основанные
на высокотемпературных процессах, до конца XVIII в. оставались, как
и в Cредневековье, общепринятыми способами анализа руд и других
минералов. Некоторые методы этого типа (анализ с помощью паяль-
ной трубки) широко применялись в лабораториях даже в XIX в. Од-
нако в результате исследований Бойля, Маргграфа и Бергмана реак-
ции в растворах уже в середине XVIII в. рассматривались как более
универсальный и надежный, хотя и более трудоемкий, способ обна-
ружения и определения веществ. Об этом писали М. В. Ломоносов, А. Л. Лавуазье, В. Лампадиус и другие авторы (см. [3]). Р. Бойль ввел
в употребление сам термин ≪химический анализ≫, обосновал необхо-
димость решения ряда химико-аналитических задач (например, изу-
чение и сопоставление состава минеральных вод разного типа) и внес
свой вклад в развитие классических методов анализа. Поэтому, в от-
личие от А. Х. Баталина, границей между первым и вторым периодами
мы считаем 60-е годы XVII в., когда появились основные труды Бойля,
а не конец XVIII в., когда реакции в растворах в значительной степени
вытеснили появившееся еще в древности ≪пробирное искусство≫.
3. Период освоения инструментальных методов (спектральный
анализ, электрохимические методы, спектрофотометрия и др.). В это
время (конец XIX и большая часть XX века) ≪классические≫ методы ана-
лиза применялись чаще, чем инструментальные; теоретические осно-
вы химических методов интенсивно развивались, ежегодно появлялось
множество новых методик, улучшались показатели точности, чув-
ствительности и т. п. Но основы ≪классических≫ химических методов
сложились еще в 1850–1860-е годы (обобщающие работы Фрезениуса,
Мора и др.), а в дальнейшем принципиальных новшеств в этой области
было немного. Новые методы и методики создавались (аналитиками-
исследователями) преимущественно в области инструментальных
методов. Поэтому границей между вторым и третьим периодами мы
считаем 1860–1870-е годы, ознаменованные появлением электрогра-
виметрии (Гиббс, 1864), созданием качественного спектрального ана-
лиза (Бунзен, Кирхгоф, 1859–1862) и спектрофотометрии (Фирордт,
1870–1875). Вскоре эти, а затем и другие инструментальные методы
стали осваивать контрольно-аналитические лаборатории. На протя-
жении третьего периода роль инструментальных методов неуклонно
возрастала. Одновременно снижались пределы обнаружения.
4. Современный период, характеризующийся постепенной за-
меной химических методов инструментальными, а также развитием
метрологических и хемометрических аспектов анализа. Границей
между третьим и четвертым периодами можно считать 1970-е годы,
что подтверждается статистическими данными, например приведен-
ными в табл. 3. Именно в этот период не только в исследовательских, но и в лучших контрольно-аналитических лабораториях на первый
план вышли новые инструментальные методы (хроматография,
спектроскопия в рентгеновской области, масс-спектрометрия др.).
Оговоримся, что при подобных сопоставлениях надо опираться
на статистические данные наиболее развитых стран и в меньшей сте-
пени — на отечественные лаборатории. Последние (не по своей вине!)
существенно запаздывают в развитии [20].
Современный период в истории анализа характеризуется усиле-
нием внимания к биообъектам, к метрологическому обеспечению
анализа. Широко используются математические (хемометрические)
алгоритмы и средства вычислительной техники (компьютеризация
анализа). Еще одна отличительная черта современного периода —
появление приборов нового типа, которые не просто измеряют сами
аналитические сигналы, а выдают пользователю перечни компо-
нентов пробы, опознанных по этим сигналам, и/или вычисленные
по ним содержания соответствующих веществ.
Заметим, что внутри некоторых предлагаемых нами периодов мож-
но выделять подпериоды. Так, первый период можно разделить на до-
алхимический, алхимический и ятрохимический подпериоды. С дру-
гой стороны, рассматривая роль разных методов, третий и четвертый
периоды в истории анализа, вероятно, можно интерпретировать как
два подпериода внутри одного периода — освоения и преимуществен-
ного положения инструментальных методов. Однако учет всей сово-
купности критериев периодизации (табл. 2) приводит к выводу, что
современный период принципиально отличается от предыдущего.
Приоритетные задачи, решаемые аналитиками-практиками, так-
же менялись в приблизительном соответствии с приведенной выше
периодизацией. Например, для первого периода была характерна
задача распознавания веществ и проверки их качества. Глобальная
задача выявления и исследования составных частей всех природ-
ных веществ была осознана в XVIII веке. После ее решения, в конце
XIX века, приоритетной задачей стало создание системы аналитиче-
ского контроля промышленного производства*. К концу третьего периода во всех промышленно развитых странах вышеуказанная за-
дача была в основном решена. Сложились и неформальные объеди-
нения контрольно-аналитических лабораторий (аналитическая
служба). Начиная с 1970-х годов внимание аналитиков-практиков
стало смещаться в сторону экологического мониторинга и медико-
биологических проблем.
Приоритетным видом химического анализа и во втором, и в тре-
тьем периоде его истории был элементный анализ неорганических
веществ. Лишь в самом конце XX века (начало четвертого периода)
аналитическое сообщество осознало, что основное внимание теперь
должно уделяться органическим веществам и биообъектам, преи-
мущественно в аспекте молекулярного и структурно-группового
анализа.
Предложенная схема исторического развития химического ана-
лиза существенно отличается от схемы развития химической науки
по М. Джуа. Но эти схемы взаимосвязаны: так, достижения в обла-
сти гравиметрического анализа (конец ХVIII и начало XIX вв.) были
необходимым условием создания количественных химических зако нов, а использование последних аналитиками в свою очередь приве-
ло к дальнейшему повышению точности гравиметрии.
Периодизация истории АХ как науки. Мы полагаем, что при перио-
дизации истории АХ надо учитывать следующие критерии:
Основная тематика научных ис 1. следований в тот или иной пе-
риод.
2. Приоритетные уровни исследований.
3. Способы организации исследований, формы объединения
ученых.
4. Взаимосвязи с другими науками, место аналитики в системе
наук.
5. Характер взаимосвязей науки с практикой анализа.
В истории аналитической химии как науки периоды легче всего
выделить по приоритетной тематике исследований. Можно рассмо-
треть и место аналитической химии в системе наук (табл. 4). До кон-
ца XVII века такой науки (в современном смысле этого слова) еще
не было, складывались лишь предпосылки для ее возникновения.
В частности, накапливались эмпирические знания о характерных
свойствах индивидуальных веществ (Джабир ибн Хайан) и мето-
дах испытания веществ (Плиний, Витрувий, Псевдо-Гебер). Еще в
рамках греческой натурфилософии возникла гениальная догадка:
все вещества имеют некоторый состав и структуру, разные вещества
различаются по своему составу, причем в неизменных условиях со-
став веществ относительно постоянен и может быть каким-то обра-
зом познан (Эмпедокл и др.). Появились такие базовые для будущей
науки ≪аналитическая химия≫ понятия, как ≪качество≫ и ≪количе-
ство≫, ≪анализ≫ и ≪синтез≫, ≪смесь≫ и ≪соединение≫ (Аристотель).
Еще в эпоху Возрождения были созданы первые прописи методик
анализа (Бирингуччо, Агрикола) и даже общие рекомендации по по-
вышению точности результатов. Так, Эркер в 1574 г. рекомендовал
всегда проводить холостой опыт и всегда усреднять результаты по-
вторных измерений (анализов) [21]. Таким образом, период до кон-
ца XVII в. нельзя считать ≪ненаучным≫, это предыстория научной
аналитики.
Понятно, что наука, которая рассматривает теоретические аспек-
ты химического анализа, систематизирует и развивает его мето-
ды, должна сложиться позже, чем химический анализ как таковой.
Но когда именно это произошло? Если рассматривать историю ана-
литической химии с учетом известных признаков самостоятельности
частных наук [22], можно прийти к выводу, что период формирования
науки об анализе довольно длителен: с конца XVII до конца XIX века
(от Р. Бойля до В. Оствальда). Этот период можно разделить на три
подпериода:
возникновение аналитической • химии (конец XVII — начало
XVIII вв.),
• превращение аналитической химии в особую отрасль химиче-
ской науки (конец XVIII — середина XIX вв.),
• систематизация накопленных знаний (вторая половина
XIX в.).
Возникновение аналитической химии как науки связывают с ра-
ботами Р. Бойля, поскольку он сформулировал ее задачи (термин
≪аналитическая химия≫ Бойль не использовал), определил ряд ба-
зовых понятий (≪химический анализ≫, ≪элемент≫ и др.), целенаправ-
ленно разрабатывал, оптимизировал и изучал некоторые методики
качественного и гравиметрического анализа, а также предложил
новые способы химико-аналитических исследований. Можно ука-
зать следующие новшества: систематическое взвешивание пробы
и реагентов, разделение компонентов пробы вплоть до индивидуаль-
ных веществ, применение специальных реагентов и посуды, коллек-
тивное выполнение предварительно планируемых экспериментов,
публикация результатов в виде научных докладов, статей и книг.
Последующие подпериоды также были ознаменованы важными до-
стижениями, основное — систематизация эмпирических знаний
об элементном составе важнейших веществ, о методах и методиках
их анализа (Бергман, Лавуазье, Берцелиус и особенно Фрезениус).
Новый период развития нашей науки, начавшийся в 1890-е гг.
в результате работ В. Оствальда и его школы, соответствует форми-
рованию теоретических основ отдельных методов анализа. В первую
очередь — химических методов, научное обоснование которых стало
возможно на основе достижений прежде всего физической химии.
Аналитика в этот период выступала в качестве одной из химических
наук, причем ее развитие несколько замедлилось. В этот период она
нередко рассматривалась как наука, второстепенная по отношению
к другим наукам, ≪обслуживающая≫ их.
Для современного периода, начавшегося в 1970–1980-е годы, ха-
рактерно быстрое развитие математического аппарата аналитиче-
ской химии, сближение нашей науки с метрологией, усиление связей
с аналитической службой и, наконец, постепенный, еще далеко не за-
вершенный процесс создания общей теории анализа. Современный
период иногда считают ренессансом фундаментальной аналитики
именно в качестве междисциплинарной науки.
Использование дополнительных критериев, например учета спо-
соба проведения научных исследований (табл. 5), подтверждает из-
ложенную схему. Отметим, что историческое развитие нашей науки
характеризуется изменением относительной роли исследований раз-
ного уровня, причем значимость общеаналитических исследований
постепенно увеличивалась, о чем свидетельствуют и наукометриче-
ские данные. Интересно, что переходы от одного периода в истории
АХ к другому, как правило, сопровождались ≪переоценкой ценно-
стей≫ в ходе крупномасштабных и плодотворных дискуссий мето-
дологического характера [23]. Это согласуется с мнением известно-
го историка М. В. Нечкиной, считавшей, что периодизация историинауки определяется не только изменением проблематики исследова-
ний, но и сменой концепций и методологии этих исследований (цит.
по [24]).
Взаимосвязь и возможность объединения двух периодизаций. Опи-
санные выше схемы исторического развития химического анализа
как вида профессиональной деятельности (объектная периодиза-
ция) и аналитической химии как науки (субъектная периодизация)
во многом близки. Несмотря на иные критерии, хронологические
границы периодов в этих схемах примерно совпадают (ср. табл. 1
и табл. 4). Небольшое расхождение наблюдается лишь для границы
между 2-м и 3-м периодами. Третий период в истории химического
анализа начался в 1860–1870-х годах; в это время классические методы
были уже созданы, систематизированы и широко применялись в ла-
бораториях, возникли и первые ≪инструментальные≫ методы (Бун-
зен, Фирордт и другие). А третий этап в развитии нашей науки начал-
ся значительно позднее! Кажется, что знаменитая книга Оствальда
≪Научные основания аналитической химии≫ (1893), ознаменовавшая
начало нового периода в истории АХ, запоздала примерно на 30 лет.
Журнал «Analytical Chemistry» в 1984 г. напечатал на своей обложке
свое образную «хроматограмму»: на шкале времени, на «линейке»,
охватывающей период с 1950 по 1983 гг., — «пики» открытий и но-
вовведений в аналитической химии. Начало 1950-х — газовая хро-
матография, конец 1970-х — высокоэффективная жидкостная,
1982–1983 гг. — лабораторные роботы и т. д. Чуть позднее Т. Браун в ре-
зультате анкетирования большого числа аналитиков составил список
крупнейших достижений в нашей науке за 50 лет — с 1935 по 1985 гг.
Список впечатлял: в нем комплексоны, атомно-абсорбционная спек-
трометрия, циклическая вольтамперометрия, проточно-инжекци-
онный анализ, лазерная спектроскопия и многое другое. Сколько
сделано за исторически короткий период!
В брошюре [1], опубликованной еще в 1991 г., мы пытались вскрыть
механизм рождения новых методов анализа, столкнувшись при этом
с весьма любопытными и поучительными фактами и, если угодно,
закономерностями. Эти факты и закономерности были намного бо-
лее обстоятельно рассмотрены в книге Ю. А. Золотова и В. И. Вер-
шинина «История и методология аналитической химии» [2] и осо-
бенно в статье [3] тех же авторов, которая, кстати, воспроизведена
в этой книге. Что еще было напечатано по истории аналитической
химии? Конечно, должны быть названы еще три книги: моногра-
фия Ф. Сабадвари и А. Робинсона «История аналитической химии»
[4], книга американских коллег «A History of Analytical Chemistry» [5]
под редакцией Лайтинена и Юинга и труд А. Х. Баталина [6]. Мож-
но упомянуть брошюру М. Г. Цюрупы [7]. Довольно полная сводка
публикаций по истории и методологии аналитической химии была
приведена в упомянутой книге Ю. А. Золотова и В. И. Вершинина [2].
В этой сводке был использован и перечень Л. Б. Павловой и А. Н. Ша-
мина [8].
В Москве в 1990 и 1999 гг. были проведены конференции по исто-
рии и методологии аналитической химии, часть материалов одной
из них была опубликована в «Журнале аналитической химии» [9].
В Вене в 1985 и 1989 гг. состоялись международные конференции
по философии и истории аналитической химии [10, 11].
Данная книга — сборник. Слово «очерки» в ее названии не пред-
полагает систематического изложения, внимание здесь уделено от-
дельным аспектам, отдельным людям. Важно подчеркнуть также, что
материалы книги в большинстве случаев не являются результатом
профессионального научного исследования историка — работы с ар-
хивами, многочисленными первоисточниками и т. д. И в этом смысле
они могут считаться вторичными. К сожалению, профессионально
историей аналитической химии занимаются немногие.
Помимо текстов, специально написанных для этой книги, в нее
включено много ранее публиковавшихся статей на рассматриваемую
тему. Некоторые из этих статей дополнены, откорректированы, осо-
временены, подчас имеют другие названия. Каждый раз все измене-
ния кратко оговариваются в подстрочных примечаниях.
Мои неизменные помощницы Ольга Игоревна Попова и Наталья
Владимировна Грачева провели большую работу по подготовке руко-
писи к печати. И я им искренне благодарен.
Литература
Золотов Ю. А., Апенова С. Э., Кара-Мурза 1. С. Г. Рождение и разви-
тие методов химического анализа. (Новое в жизни, науке и техни-
ке. Сер. «Химия»). М.: Знание, 1991. 32 с.
2. Золотов Ю. А., Вершинин В. И. История и методология аналити-
ческой химии. М.: ИЦ «Академия», 2007. 464 с.
3. Вершинин В. И., Золотов Ю. А. // Журн. аналит. химии, 2009.
Т. 64. № 8. С. 881–889.
4. Сабадвари Ф., Робинсон А. История аналитической химии / Пер.
с англ. М.: Мир, 1984. 304 с.
5. A History of Analytical Chemistry. Ed. by H. A. Laitinen and G. W. Ewing.
Washington: Amer. Chem. Soc., 1977. 258 pp.
6. Баталин Ф. Х. Аналитическая химия и пути ее развития. Исто-
рия возникновения и развития основных методов и направлений
аналитической химии. Тр. Оренбургск. сел.-хоз. ин-та, 1961. Т. 12.
388 с.
7. Цюрупа М. Г. Краткий очерк развития аналитической химии
до начала ХХ века. Ч. 1. Развитие аналитической химии до начала
ХХ века. М.: Изд-во МГУ, 1976. 41 с.
8. Павлова Л. Б., Шамин А. Н. // Журн. аналит. химии, 1992. Т. 47.
№ 1. С. 230–238.
9. Журнал аналитической химии, 2002. Т. 47. № 5. С. 5–238.
10. Fresenius Z. anal. Chem., 1987. B. 326. № 4.
11. Fresenius Z. anal. Chem., 1990. Vol. 337. № 2.
Ю. А. Золотов
Введение
В истории химической науки был период (конец XVII и весь XVIII в.),
когда почти вся эта наука, во всяком случае в ее экспериментальной
части, сводилась к аналитической химии. Это было время актив-
ного изучения (анализа) природных минеральных объектов, вре-
мя открытия большого числа химических элементов. В этот период
складывался качественный химический анализ (Бойль, Бергман),
начиналось формирование гравиметрического и титриметрическо-
го методов, хотя еще и не были установлены фундаментальные за-
коны — кратных соотношений, постоянства состава, послужившие
вскоре основой количественного химического анализа. Действитель-
но, такой анализ по-настоящему и в больших масштабах стал воз-
можным после основополагающих работ Дальтона, Пруста, Рихтера
и других творцов основных химических законов, введения понятия
о стехиометрии.
История аналитической химии в первой половине XIX в. полна
крупных и не очень крупных достижений (Дэви, Берцелиус, Тенар,
Розе, Фрезениус и другие). Это систематический качественный ана-
лиз, установление атомных весов и др. Вторая половина XIX столетия — это спектральный анализ, окончательное оформление титриметрии, закон действия масс, первые синтетические органические реагенты, колориметрия, теоретические основы по Оствальду. В этот период появляются серьезные работы и в России, хотя отдельные успе-
хи были и раньше (Ловиц и др.).
Большая часть методов анализа, которыми мы широко пользу-
емся в настоящее время, создана в XX столетии. Среди них хрома-
тография, масс-спектрометрия, атомно-абсорбционный анализ,
ИК-спектроскопия, рентгеновские, радиоаналитические и биохи-
мические методы.
Создание принципиально нового и эффективного метода анали-
за — выдающееся достижение. В последние десятилетия упор стали
делать не столько на принципиальную новизну, сколько на значи-
мость, масштаб использования. Высшим актом признания в XX сто-
летии стало присуждение Нобелевских премий. Ряд работ в области
химического анализа отмечен этими премиями, притом не толь-
ко по химии. Следует вспомнить премию англичанина Ф. Астона
за развитие и использование масс-спектрометрии: эта премия в об-
ласти физики была присуждена в 1922 г. Прямо к аналитической хи-
мии относилась награда, которой был удостоен австрийский химик
Ф. Прегль; премия по химии была присуждена ему в 1923 г. за разра-
ботку методов микроанализа органических веществ. Шведский уче-
ный А. Тизелиус стал нобелевским лау-
реатом 1948 года, его работа называлась
≪Исследования в области электрофореза
и абсорбционного анализа≫. Создание
распределительной хроматографии отме-
чено в 1952 г. присуждением Нобелевской
премии в области химии ученым из Ве-
ликобритании А. Мартину и Р. Синджу.
Чехословацкий физикохимик Я. Гейров-
ский, создатель полярографии, полу-
чил премию по химии в 1959 г. Премия
в области физиологии и медицины была
присуждена за создание метода радио-
иммунного анализа (Розалин Ялоу, 1977).
В 2002 г. Дж. Фенн и К. Танака награжде-
ны премией за создание вариантов масс-
спектрометрического метода.
Ларошфуко писал: ≪Заслуги могут су-
ществовать и без признания, но не бывает
признания без хотя бы некоторых заслуг≫.
Французский мыслитель, безусловно,
прав, по крайней мере в первой части сво-
его афоризма: стольких открытий не за-
метили, не оценили, по крайней мере при
жизни творцов! Нобелевскую премию, на-
пример, должен был получить создатель
хроматографии М. С. Цвет, но он умер
в 1919 г., его метод оценили в полной мере
в 1930–1950 годах, а Нобелевские премии
присуждаются только здравствующим
ученым. Премии, наверное, заслуживало
и создание атомно-абсорбционного ана-
лиза.
Развитие аналитической химии
не сводится к созданию или совершен-
ствованию собственно методов анализа,
в перечень задач этой науки входит и мно-
гое другое. Это, скажем, разработка новых
общих подходов к анализу (идея скринин-
га проб, внелабораторный анализ, анализ
в потоке, дистанционный анализ, анализ
без разрушения образца, ультрамикро-
анализ и т. д.), обеспечение качества ана-
лиза (метрология, стандартные образцы),
методология создания приборов (блочно-
модульный принцип, автоматизация,
упрощение использования). По всем этим
и другим направлениям сделано очень
многое.
А есть еще решение конкретных за-
дач, связанных с конкретными объектами
анализа и конкретными аналитами. Как трудно вначале было опреде-
лять диоксины в биообъектах при их ничтожной концентрации, зная
об их высокой опасности для организмов! Все знают об определении
сахара в крови или нитратов в арбузах.
Изложение истории всегда субъективно, даже если перечисляют-
ся только факты: субъективизм проявляется в их отборе и акцентах
при их освещении. Исказить подлинную историю можно, ничего,
собственно, и не перевирая: о чем-то написали подробно, с внима-
нием, о другом упомянули вскользь, а значимость фактов может быть
обратно пропорциональна нашему к ним вниманию. Бенджамину
Франклину принадлежат слова: ≪Историки рассказывают не столько
о том, что было на самом деле, сколько о том, во что они поверили≫.
Тут уж никуда не денешься.
РАЗДЕЛ 1
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Периодизация истории химического
анализа и аналитической химии как науки
При периодизации истории химического анализа целесообразно учиты-
вать изменение приоритетности задач, объектов и методов анализа,
при периодизации аналитической химии как науки — изменение содер-
жания и уровня научных исследований, а также место аналитической
химии в системе наук. Обе периодизации взаимосвязаны, и границы пе-
риодов в них приблизительно совпадают. Это позволяет использовать
в учебных целях объединенную периодизацию.
При изучении любого процесса необходимо выявлять его основ-
ные стадии, это особенно важно при изучении исторических про-
цессов. Для истории каждой частной науки должны быть выбраны
подходящие критерии периодизации, выявлены отличия каждого
периода от других, предложены и обоснованы границы периодов.
Несомненно, любая периодизация условна и до некоторой степени
субъективна, поскольку число и границы периодов зависят от выбора
критериев периодизации. Поэтому для периодизации следует исполь-
зовать не внешние или произвольно выбранные, а наиболее харак-
терные, внутренне присущие изучаемому процессу отличительные
признаки [1]. Это относится и к истории аналитической химии (АХ).
Общепринятой периодизации истории АХ пока что не существует,
между тем она нужна для правильного понимания методологических проблем нашей науки, для прогнозирования перспектив и направле-
ний ее развития, для объективной оценки роли отдельных исследо-
вателей и научных школ. Такая периодизация обеспечивает возмож-
ность исторического и проблемного подходов в преподавании АХ,
что важно для подготовки компетентных, думающих специалистов-
аналитиков.
Обсуждая историческое развитие АХ как науки, надо учитывать
смежную (и еще менее изученную!) историю химического анализа
как вида профессиональной деятельности. Отметим, что ≪двойствен-
ность истории≫ характерна не только для нашей науки. Так, история
педагогики как науки близка, но не тождественна истории школьно-
го образования, а история теоретической медицины не тождествен-
на истории лечебного дела. Ту же двойственность отмечали и истори-
ки химии; причем, как писал А. Н. Шамин, методы анализа играют
важнейшую роль и для химии как системы знаний, и для химии как
области профессиональной деятельности [2]. Два взаимосвязанных
процесса — а) развитие химического анализа как области деятель-
ности и б) развитие аналитической химии как системы знаний и об-
ласти научных исследований — следует рассматривать совместно
и одновременно. Однако химический анализ имеет гораздо более
давнюю историю, чем наука ≪аналитическая химия≫. Критерии пе-
риодизации для них могут различаться. Очевидно, число периодов,
как и их хронологические границы, для рассматриваемых процессов
могут не совпадать.
В книге [3] мы предложили и применили некоторую обобщен-
ную периодизацию развития аналитической химии и химического
анализа (с. 10–14 книги [3]). Цель настоящей статьи — теоретическое
обоснование и детализация этой схемы.
Возможные подходы к периодизации. Рассматривая историю АХ,
некоторые авторы используют периодизацию, принятую для химии
в целом. В неявной форме этот подход реализовали Ф. Сабадвари
и А. Робинсон — авторы известной монографии [4]. Вслед за ними
такой подход применяли и авторы ряда учебников по аналитической
химии. Последовательность изложения в книге [4] примерно отвечаетпериодизации истории химии, предложенной еще Г. Копном и раз-
витой в 1950-е годы итальянским историком науки М. Джуа. Послед-
ний выделял предалхимический период (до IV в. н. э.), алхимический
период (IV–XV1 вв.), период объединения (XVI–XVIII вв.), период
количественных законов (первые 60 лет ХIХ в.) и современный пе-
риод (с 1870 г. до наших дней) [5]. Внутри периодов М. Джуа выделял
подпериоды, например в периоде объединения — эпоху флогистона.
Соответственно в книге [4] выделены разделы ≪Начало анализа≫,
≪Алхимия≫, ≪Аналитическая химия до 1700 г.≫, ≪Теория флогистона≫,
≪Эпоха Берцелиуса≫ и др.
С нашей точки зрения, использование общехимической пе-
риодизации было бы логичным, если бы аналитическая химия по-
прежнему оставалась главной составляющей единой химической
науки, как это было во времена Лавуазье и Берцелиуса. Необратимая
дифференциация химической науки, начавшаяся в середине XIX в.,
требует иного подхода; тем более что современная аналитика вообще
вышла за пределы химии, приобрела междисциплинарный харак-
тер. Как писал сам М. Джуа, ≪в современный период отдельные вет-
ви химии приобрели признаки независимых наук. Вот почему перед
историком стоит проблема отделения их истории от общей истории
химии≫ [5, с. 18]. Неслучайно, что схема [5] теперь используется оте-
чественными историками химии (Ю. И. Соловьев, Д. Н. Трифонов,
А. Н. Шамин и др.) лишь для описания начальных этапов ее развития
[6, 7]. Начиная с XX века эти авторы рассматривают лишь развитие
отдельных химических наук, прежде всего физической и органиче-
ской химии 18]. К сожалению, история аналитической химии в кни-
гах перечисленных авторов не обсуждается.
Предлагались и принципиально иные критерии. Так, Ю. А. Кляч-
ко обратил внимание на изменение роли АХ внутри химической нау-
ки. По его мнению, на первом этапе своего развития (от Бойля до Кан-
ниццаро) аналитика была основной формой развития общей химии,
на втором (от Фрезениуса до Цвета) — технической наукой, обеспечи-
вающей развитие других химических наук, на третьем (от Кольтгофа
до наших дней) — самостоятельной физико-химической наукой [16].
Сходные идеи в те же годы развивал Ю. А. Золотов, используя бо-
лее общие критерии: он рассматривал не только изменение роли АХ
по отношению к другим химическим наукам, но и изменение места
АХ в общей системе наук [17]. Это позволило выделить еще один пе-
риод в развитии аналитики. А именно период превращения этой нау-
ки в междисциплинарную (≪не только химическую≫). Такое превра-
щение, характерное для последних десятилетий XX века, происходит
путем творческого развития аналитиками идей и методов, первона-
чально возникших в рамках физики, биологии, метрологии и других
смежных наук. Изменение места АХ в системе наук и постепенное из-
менение ее методологии отмечали и ведущие аналитики европейских
стран (Г. Малисса, Р. Белчер, Э. Пунгор).
Таким образом, анализ работ наших предшественников ведет
к следующим выводам.
• Систематические исследования по периодизации истории АХ
пока что не проводились. Нередко историю развития хими-
ческого анализа и историю аналитической химии как науки
не разделяют или даже путают, что затрудняет периодизацию
обоих процессов. Другие препятствия — попытки свести об-
щую историю анализа к истории отдельных его методов или
к истории его развития в отдельных странах.
• Обоснованными представляются схемы, предложенные
А. Х. Баталиным, А. М. Цукерманом и Ю. А. Клячко. Однако
ни число периодов, ни их временные границы в этих схемах
не совпадают. В основе каждой из схем лежит единственный
критерий (приоритетность той или иной группы методов, сте-
пень теоретического обобщения, место АХ в системе химиче-
ских наук). Вероятно, одновременное использование ряда кри-
териев позволило бы прийти к более обоснованным выводам.
• Некоторые важные факторы в качестве критериев периодиза-
ции пока что не применялись. Так, при периодизации истории
химического анализа не учитывались приоритетность разных
объектов и видов анализа, метрологические характеристи-
ки типичных для своего времени методик анализа (пределыобнаружения, уровень погрешностей и т. п.), а также распро-
страненность разных методов в аналитических лаборатори-
ях. Соответствующая статистика вполне доступна начиная
с XX века. Примером могут быть работы [18, 19]. При периоди-
зации истории АХ как науки не учитывался характер ее взаи-
мосвязи с аналитической службой, недостаточно использова-
лись наукометрические данные.
Развитие химического анализа. По нашему мнению, для периоди-
зации истории химического анализа надо найти ответы на следую-
щие вопросы:
Какие проблемы общества 1. приводили к необходимости реше-
ния химико-аналитических задач? Какие именно задачи ре-
шали аналитики?
2. Какие виды анализа были наиболее характерны для каждого
периода, какие объекты преимущественно изучались анали-
тиками, какие компоненты при этом определялись?
3. Какие методы преимущественно использовали на практике
для решения химико-аналитических задач?
4. Какие характеристики (по чувствительности, точности и т. п.)
имели лучшие для своего времени методики анализа?
Несомненно, третий фактор — наиболее очевидный критерий
периодизации (табл. 1), но необходимо учитывать и другие (табл. 2).
С учетом совокупности перечисленных критериев в истории химиче-
ского анализа можно выделить четыре основных периода:
1. Период создания и преимущественного использования ме-
тодов ≪пробирного искусства≫ (испытание огнем, купелирование,
применение паяльной трубки и т. п.). Эти методы описаны и систе-
матизированы в трудах Бирингуччо, Агриколы, Эркера. Кроме того,
с незапамятных времен важную роль играли органолептические ме-
тоды распознавания веществ. Отметим, что качественные реакции
в растворах и простейшие физические методы анализа также были
известны с глубокой древности, но их применение даже в XVII веке
было эпизодическим (Либавий, Тахений).
2. Период освоения и преимущественного использования клас-
сических химических методов анализа (качественные реакции в рас-
творах, весовой и объемный анализ). Правда, методы, основанные
на высокотемпературных процессах, до конца XVIII в. оставались, как
и в Cредневековье, общепринятыми способами анализа руд и других
минералов. Некоторые методы этого типа (анализ с помощью паяль-
ной трубки) широко применялись в лабораториях даже в XIX в. Од-
нако в результате исследований Бойля, Маргграфа и Бергмана реак-
ции в растворах уже в середине XVIII в. рассматривались как более
универсальный и надежный, хотя и более трудоемкий, способ обна-
ружения и определения веществ. Об этом писали М. В. Ломоносов, А. Л. Лавуазье, В. Лампадиус и другие авторы (см. [3]). Р. Бойль ввел
в употребление сам термин ≪химический анализ≫, обосновал необхо-
димость решения ряда химико-аналитических задач (например, изу-
чение и сопоставление состава минеральных вод разного типа) и внес
свой вклад в развитие классических методов анализа. Поэтому, в от-
личие от А. Х. Баталина, границей между первым и вторым периодами
мы считаем 60-е годы XVII в., когда появились основные труды Бойля,
а не конец XVIII в., когда реакции в растворах в значительной степени
вытеснили появившееся еще в древности ≪пробирное искусство≫.
3. Период освоения инструментальных методов (спектральный
анализ, электрохимические методы, спектрофотометрия и др.). В это
время (конец XIX и большая часть XX века) ≪классические≫ методы ана-
лиза применялись чаще, чем инструментальные; теоретические осно-
вы химических методов интенсивно развивались, ежегодно появлялось
множество новых методик, улучшались показатели точности, чув-
ствительности и т. п. Но основы ≪классических≫ химических методов
сложились еще в 1850–1860-е годы (обобщающие работы Фрезениуса,
Мора и др.), а в дальнейшем принципиальных новшеств в этой области
было немного. Новые методы и методики создавались (аналитиками-
исследователями) преимущественно в области инструментальных
методов. Поэтому границей между вторым и третьим периодами мы
считаем 1860–1870-е годы, ознаменованные появлением электрогра-
виметрии (Гиббс, 1864), созданием качественного спектрального ана-
лиза (Бунзен, Кирхгоф, 1859–1862) и спектрофотометрии (Фирордт,
1870–1875). Вскоре эти, а затем и другие инструментальные методы
стали осваивать контрольно-аналитические лаборатории. На протя-
жении третьего периода роль инструментальных методов неуклонно
возрастала. Одновременно снижались пределы обнаружения.
4. Современный период, характеризующийся постепенной за-
меной химических методов инструментальными, а также развитием
метрологических и хемометрических аспектов анализа. Границей
между третьим и четвертым периодами можно считать 1970-е годы,
что подтверждается статистическими данными, например приведен-
ными в табл. 3. Именно в этот период не только в исследовательских, но и в лучших контрольно-аналитических лабораториях на первый
план вышли новые инструментальные методы (хроматография,
спектроскопия в рентгеновской области, масс-спектрометрия др.).
Оговоримся, что при подобных сопоставлениях надо опираться
на статистические данные наиболее развитых стран и в меньшей сте-
пени — на отечественные лаборатории. Последние (не по своей вине!)
существенно запаздывают в развитии [20].
Современный период в истории анализа характеризуется усиле-
нием внимания к биообъектам, к метрологическому обеспечению
анализа. Широко используются математические (хемометрические)
алгоритмы и средства вычислительной техники (компьютеризация
анализа). Еще одна отличительная черта современного периода —
появление приборов нового типа, которые не просто измеряют сами
аналитические сигналы, а выдают пользователю перечни компо-
нентов пробы, опознанных по этим сигналам, и/или вычисленные
по ним содержания соответствующих веществ.
Заметим, что внутри некоторых предлагаемых нами периодов мож-
но выделять подпериоды. Так, первый период можно разделить на до-
алхимический, алхимический и ятрохимический подпериоды. С дру-
гой стороны, рассматривая роль разных методов, третий и четвертый
периоды в истории анализа, вероятно, можно интерпретировать как
два подпериода внутри одного периода — освоения и преимуществен-
ного положения инструментальных методов. Однако учет всей сово-
купности критериев периодизации (табл. 2) приводит к выводу, что
современный период принципиально отличается от предыдущего.
Приоритетные задачи, решаемые аналитиками-практиками, так-
же менялись в приблизительном соответствии с приведенной выше
периодизацией. Например, для первого периода была характерна
задача распознавания веществ и проверки их качества. Глобальная
задача выявления и исследования составных частей всех природ-
ных веществ была осознана в XVIII веке. После ее решения, в конце
XIX века, приоритетной задачей стало создание системы аналитиче-
ского контроля промышленного производства*. К концу третьего периода во всех промышленно развитых странах вышеуказанная за-
дача была в основном решена. Сложились и неформальные объеди-
нения контрольно-аналитических лабораторий (аналитическая
служба). Начиная с 1970-х годов внимание аналитиков-практиков
стало смещаться в сторону экологического мониторинга и медико-
биологических проблем.
Приоритетным видом химического анализа и во втором, и в тре-
тьем периоде его истории был элементный анализ неорганических
веществ. Лишь в самом конце XX века (начало четвертого периода)
аналитическое сообщество осознало, что основное внимание теперь
должно уделяться органическим веществам и биообъектам, преи-
мущественно в аспекте молекулярного и структурно-группового
анализа.
Предложенная схема исторического развития химического ана-
лиза существенно отличается от схемы развития химической науки
по М. Джуа. Но эти схемы взаимосвязаны: так, достижения в обла-
сти гравиметрического анализа (конец ХVIII и начало XIX вв.) были
необходимым условием создания количественных химических зако нов, а использование последних аналитиками в свою очередь приве-
ло к дальнейшему повышению точности гравиметрии.
Периодизация истории АХ как науки. Мы полагаем, что при перио-
дизации истории АХ надо учитывать следующие критерии:
Основная тематика научных ис 1. следований в тот или иной пе-
риод.
2. Приоритетные уровни исследований.
3. Способы организации исследований, формы объединения
ученых.
4. Взаимосвязи с другими науками, место аналитики в системе
наук.
5. Характер взаимосвязей науки с практикой анализа.
В истории аналитической химии как науки периоды легче всего
выделить по приоритетной тематике исследований. Можно рассмо-
треть и место аналитической химии в системе наук (табл. 4). До кон-
ца XVII века такой науки (в современном смысле этого слова) еще
не было, складывались лишь предпосылки для ее возникновения.
В частности, накапливались эмпирические знания о характерных
свойствах индивидуальных веществ (Джабир ибн Хайан) и мето-
дах испытания веществ (Плиний, Витрувий, Псевдо-Гебер). Еще в
рамках греческой натурфилософии возникла гениальная догадка:
все вещества имеют некоторый состав и структуру, разные вещества
различаются по своему составу, причем в неизменных условиях со-
став веществ относительно постоянен и может быть каким-то обра-
зом познан (Эмпедокл и др.). Появились такие базовые для будущей
науки ≪аналитическая химия≫ понятия, как ≪качество≫ и ≪количе-
ство≫, ≪анализ≫ и ≪синтез≫, ≪смесь≫ и ≪соединение≫ (Аристотель).
Еще в эпоху Возрождения были созданы первые прописи методик
анализа (Бирингуччо, Агрикола) и даже общие рекомендации по по-
вышению точности результатов. Так, Эркер в 1574 г. рекомендовал
всегда проводить холостой опыт и всегда усреднять результаты по-
вторных измерений (анализов) [21]. Таким образом, период до кон-
ца XVII в. нельзя считать ≪ненаучным≫, это предыстория научной
аналитики.
Понятно, что наука, которая рассматривает теоретические аспек-
ты химического анализа, систематизирует и развивает его мето-
ды, должна сложиться позже, чем химический анализ как таковой.
Но когда именно это произошло? Если рассматривать историю ана-
литической химии с учетом известных признаков самостоятельности
частных наук [22], можно прийти к выводу, что период формирования
науки об анализе довольно длителен: с конца XVII до конца XIX века
(от Р. Бойля до В. Оствальда). Этот период можно разделить на три
подпериода:
возникновение аналитической • химии (конец XVII — начало
XVIII вв.),
• превращение аналитической химии в особую отрасль химиче-
ской науки (конец XVIII — середина XIX вв.),
• систематизация накопленных знаний (вторая половина
XIX в.).
Возникновение аналитической химии как науки связывают с ра-
ботами Р. Бойля, поскольку он сформулировал ее задачи (термин
≪аналитическая химия≫ Бойль не использовал), определил ряд ба-
зовых понятий (≪химический анализ≫, ≪элемент≫ и др.), целенаправ-
ленно разрабатывал, оптимизировал и изучал некоторые методики
качественного и гравиметрического анализа, а также предложил
новые способы химико-аналитических исследований. Можно ука-
зать следующие новшества: систематическое взвешивание пробы
и реагентов, разделение компонентов пробы вплоть до индивидуаль-
ных веществ, применение специальных реагентов и посуды, коллек-
тивное выполнение предварительно планируемых экспериментов,
публикация результатов в виде научных докладов, статей и книг.
Последующие подпериоды также были ознаменованы важными до-
стижениями, основное — систематизация эмпирических знаний
об элементном составе важнейших веществ, о методах и методиках
их анализа (Бергман, Лавуазье, Берцелиус и особенно Фрезениус).
Новый период развития нашей науки, начавшийся в 1890-е гг.
в результате работ В. Оствальда и его школы, соответствует форми-
рованию теоретических основ отдельных методов анализа. В первую
очередь — химических методов, научное обоснование которых стало
возможно на основе достижений прежде всего физической химии.
Аналитика в этот период выступала в качестве одной из химических
наук, причем ее развитие несколько замедлилось. В этот период она
нередко рассматривалась как наука, второстепенная по отношению
к другим наукам, ≪обслуживающая≫ их.
Для современного периода, начавшегося в 1970–1980-е годы, ха-
рактерно быстрое развитие математического аппарата аналитиче-
ской химии, сближение нашей науки с метрологией, усиление связей
с аналитической службой и, наконец, постепенный, еще далеко не за-
вершенный процесс создания общей теории анализа. Современный
период иногда считают ренессансом фундаментальной аналитики
именно в качестве междисциплинарной науки.
Использование дополнительных критериев, например учета спо-
соба проведения научных исследований (табл. 5), подтверждает из-
ложенную схему. Отметим, что историческое развитие нашей науки
характеризуется изменением относительной роли исследований раз-
ного уровня, причем значимость общеаналитических исследований
постепенно увеличивалась, о чем свидетельствуют и наукометриче-
ские данные. Интересно, что переходы от одного периода в истории
АХ к другому, как правило, сопровождались ≪переоценкой ценно-
стей≫ в ходе крупномасштабных и плодотворных дискуссий мето-
дологического характера [23]. Это согласуется с мнением известно-
го историка М. В. Нечкиной, считавшей, что периодизация историинауки определяется не только изменением проблематики исследова-
ний, но и сменой концепций и методологии этих исследований (цит.
по [24]).
Взаимосвязь и возможность объединения двух периодизаций. Опи-
санные выше схемы исторического развития химического анализа
как вида профессиональной деятельности (объектная периодиза-
ция) и аналитической химии как науки (субъектная периодизация)
во многом близки. Несмотря на иные критерии, хронологические
границы периодов в этих схемах примерно совпадают (ср. табл. 1
и табл. 4). Небольшое расхождение наблюдается лишь для границы
между 2-м и 3-м периодами. Третий период в истории химического
анализа начался в 1860–1870-х годах; в это время классические методы
были уже созданы, систематизированы и широко применялись в ла-
бораториях, возникли и первые ≪инструментальные≫ методы (Бун-
зен, Фирордт и другие). А третий этап в развитии нашей науки начал-
ся значительно позднее! Кажется, что знаменитая книга Оствальда
≪Научные основания аналитической химии≫ (1893), ознаменовавшая
начало нового периода в истории АХ, запоздала примерно на 30 лет.