Михаил Васильевич Ломоносов – изобретатель цветного стекла

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Архангельской области «Пинежский индустриальный техникум»

(ГБПОУ АО «Пинежский индустриальный техникум)

Номинация: «Гений М.В. Ломоносова сквозь века» (актуальность открытий русского академика М.В. Ломоносова в современной эпохе)

Тема: «Михаил Васильевич Ломоносов – изобретатель цветного стекла»

      Выполнила

                                   студент 4 курса 42 группы

                                                   профессия 43.01.09 Повар, кондитер 

                                                                              Брутова Линда Сергеевна

             Руководитель

                                             Маслова Наталья Владимировна

п. Пинега, 2020 г.

План

1. Введение

Актуальность. Михаил Васильевич Ломоносов – первый русский учёный-естествоиспытатель мирового масштаба, химик и физик. Он вошёл в науку как первый химик, который дал физической химии определение,  весьма близкое к современному, и предначертал обширную программу физико-химических исследований, заложил основы науки о стекле.

Астроном, приборостроитель, географ, металлург, геолог, поэт, утвердил основания современного русского литературного языка, художник, историк, поборник развития отечественного просвещения, науки и экономики. Разработал проект Московского университета, впоследствии названного в его честь. Открыл наличие атмосферы у планеты Венера. Действительный член Академии наук и художеств (адъюнкт физического класса с 1742 года, профессор химии с 1745 года) [6].

В процессе изучения дисциплины «Химия»  в разделе по силикатной промышленности, в котором рассказывается о производстве и видах стекла, я прочла следующую информацию: стеклоделие существует много веков.

В Древнем Египте оно возникло за 3000 лет до нашей эры. Цилиндр из стекла, который изготовлен в середине 3-го тысячелетия до нашей эры, найден в Тель-Асмаре близ Багдада. В России первый стекольный завод начал производить стекло в 1635 году. …. В первой в России химической лаборатории изготовил более 4000 опытных стёкол. Эти работы легли в основу заводских методов получения цветных стёкол. Из своего цветного стекла вместе с учениками выложил большую (42м2) мозаичную картину «Полтавская баталия».

Меня заинтересовала эта информация, и я решила подробнее изучить, что было сделано в области производства стекла. Так как и по сей день очень популярны изделия из цветного стекла.

Цель работы: доказать, что М.В. Ломоносов является основоположником физической химии, учения о цвете, науке о стекле.

Задачи:

1. выяснить, почему считают основоположником физической химии;

2. выявить его роль в становлении и развитии учения о цвете;

3. исследовать, каковы заслуги в развитии науки о стекле.

Объект исследования: области химии, физики.

Предмет исследования: учение о цвете, наука о стекле.

Методы исследования: изучение и анализ литературы, сбор и обработка материала, систематизация и обобщение.

2. Основная часть

1. Наука о стекле

Наука о стекле - один из наиболее важных разделов в естественнонаучном наследии Михаила Васильевича Ломоносова. Настоящая дисциплина, в современном понимании научно-исследовательских теории и практике, была основана именно им.

Данная наука родилась на стыке химии и физики, как область физико-химических исследований, то есть в пределах новой науки – физической химии. Подход, который свойственен деятельности учёного в исследованиях силикатов и, в частности стёкол, мало чем отличается от того, который имел место на протяжении более чем ста последовавших лет. Было проведено огромное количество исследований стёкол, он заложил основы производства цветных разновидностей этих материалов, им выработана методика варки смальт, которые получили применение в создании возрождённых им мозаик.

Как же начиналось создание науки о стекле? В своей химической лаборатории в годах впервые за всю историю науки читал курс физической химии студентам академического университета. Разрешение же на строительство этой лаборатории он смог получить только после трёхлетних усилий - это была первая научно-исследовательская и учебная лаборатория в России. «...без лаборатории принуждён только одним чтением химических книг и теориею довольствоваться, а практику почти вовсе оставить и для того от ней со временем отвыкнуть» - говорил [4].

В октябре 1748 года, когда лаборатория, наконец, была построена, и получила оборудование, изготовленное по чертежам и проектам самого учёного, начал проводить в ней экспериментальные исследования по химии и технологии силикатов, по обоснованию теории растворов, по обжигу металлов, а также осуществлял пробы руд. Здесь он провёл более 4-х тысяч опытов! Разрабатывая день за днём, месяц за месяцем технологию цветных стёкол - прозрачных и непрозрачных («глухих» - смальт). (На фотографии изображены образцы стекла, полученные в лаборатории). Эту методику он применил в промышленной варке цветного стекла и при создании изделий из него. Самым слабым местом в стекольном производстве того времени была крайняя скудость палитры исходного материала и, как следствие того – окраски выпускавшихся изделий: большая часть производившегося Санкт-Петербургским стеклянным заводом была бесцветна, и лишь малая – окрашена в синий и зелёный цвета.

Возможную причину особого интереса к стеклу высказывает, отмечая, что большинство исследователей склоняется к мнению об увиденных в 1746 году итальянских мозаичных картинах, которые возбудили в нём желание, во что бы то ни стало воспроизвести их. Другое мнение о природе этого интереса указывает: к решению задачи по изготовлению цветных стёкол его побудили увиденные в 1734 году в Киеве мозаики, однако напоминает, что сама эта поездка – факт недостоверный.

Но последовательно привлечение к промышленному стеклоделию развивалось следующим образом. В 1751 году Стеклянный завод обратился в Академию наук через Канцелярию от строений с просьбой передать результат научных работ по цветному стеклу знаменитого, «обретающегося при Академии наук советника и профессора господина Ломоносова». Это поручение Академия передала , и он соглашается «сие искусство открыть присяжному честному человеку, который мог бы притом понять химические процессы, которые по сему делу знать необходимо нужно» [2].

Во времена во всём мире искусство производства стекла, основываясь исключительно на эмпирических данных, находилось в руках научно необразованных практиков, так называемых «арканистов», то есть «знатоков тайн». Формально рудименты алхимических принципов ещё главенствовали в практике, развивавшейся под покровительством вольфовских метафизических концепций о духообразных флюидах и прочих «чудищах», по словам . И его заявление о необходимости знания химии для варки стекла звучало ересью, но он в своём мнении уже не был одинок – создатель отечественного фарфора ёв, уже известный нам однокашник , пишет: «…дело порцелина (фарфора) химию за основание и за главнейшаго своего предводителя имеет». Считая вздорными требования к научной подготовке ученика, чиновники, тем не менее, не решаются противоречить строптивому профессору и отсылают в его распоряжение грамотного человека в лице «архитектурного ученика» Петра Дружинина, и чиновничество уже боится открыто возражать против авторитетного мнения. И, неслучайно, именует «великим сподвижником Великого Петра» [3].

В четырёхлетних фундаментальных научных исследованиях по химии стекла, проводившихся, можно выделить три крупных этапа:

1 этап - расширение ассортимента исходных материалов.

 В доломоносовский период при варке стёкол применялось не более полутора десятков компонентов шихты: стеклообразующие материалы: песок, щелочи (зола растений), селитра, известь, свинцовый сурик, бура; красители: «магнезия пьемонтская» (с включением марганца), медная окалина, железная окалина (крокус, железная руда), сера (сульфиды), уголь, «сафра» (кобальтовая руда), хлорное золото; глушители: окись, олова, костяная мука. Первой и основной, на начальном этапе, была потребность расширения этого набора реактивов  в такой степени, в которой позволяло это сделать современное ему состояние химической промышленности и горного дела. Учёный всеми доступными путями, иногда преодолевая большие трудности, приобретал различные искусственные и минеральные вещества, подготавливая их к предстоящим экспериментам, обрабатывая, очищая от примесей. К началу работ имел в своём распоряжении около 60-ти различных материалов.

2 этап - получение сравнительно чистых разных минеральных красителей посредством химической обработки природных и искусственных соединений.

3 этап - изучение действия красителей на стекло. Ломоносовым явления окрашивания стекла подразумевает влияние на него таких факторов:

•  происхождение и природа красителя;
•  способ приготовления красителя;
•  состояние, в котором вводится краситель;
•  концентрации самого красителя и каждого его компонента, входящего в состав стекла.

В данном случае с особой ясностью сказались качества учёного как систематизатора. Работы проводились на чрезвычайно высоком методическом уровне: для каждого из вышеозначенных факторов производилась большая самостоятельная серия опытов.

Итак, в результате деятельности в области создания науки о стекле было сделано следующее:

1. Правильно были организованы опытные плавки, точно подобраны размеры тиглей; современные тигли для подобных работ примерно таких же размеров.

2. Строго соблюдалось единообразие условий опытов. При изучении

качественного влияния какого-либо одного фактора, соблюдались все меры, чтобы действие остальных технологических параметров эксперимента оставалось постоянным.

3. Соблюдение строгой количественной дозировки компонентов - новость для того времени.

4. Навешивание с достаточной точностью, до 1 грана (0,0625 г).

5. Образцы хранились в системе в специальных пронумерованных ящиках. Учитывая наличие тысяч таких эталонов, можно понять, что это соблюдение настоящего условия требовало корректности и аккуратности.

6. Лабораторный журнал вёлся с педантической точностью, в большинстве случаев собственноручно самим , который заносил в него все наблюдения, факты и выводы.

7. Впервые очень чётко был сформулирован вопрос о влиянии состава стекла на его свойства. Сейчас целесообразность такой постановки исследования очевидна, но в то время это было новаторством, и теоретическая часть интересовала учёного не меньше, чем поиск красителей для производственного стеклоделия, он пишет: «…прилагаю я возможное старание, чтобы делать стёкла разных цветов, которые бы помянутым художествам голи и в том имею нарочитые прогрессы. При всех сих практических опытах записываю и те обстоятельства, которые надлежат до химических теорий»[2].

Идеи науки о стекле, учения о цвете были воплощены в жизнь при создании стекольной фабрики.

2. От стекла к мозаике

«Профессор химии и советник начал изготовлять удивительный запас окрашенных стеклянных сплавов всех оттенков, какие только можно придумать, резать их на мелкие и мельчайшие кубы, призмы и цилиндры, и сперва удачно выполнил в мозаике образ Божьей матери с несравненного оригинала Солимены, в два фута высотой и полтора шириной. За этот удачный опыт он заслужил честь всемилостивейшего одобрения Ея императорского величества и большое вознаграждение. А Её величество отвела этой картине место среди икон в своих апартаментах»[2].

Недостаток в заказах не мог не тревожить учёного. Осенью 1757 года подает на имя Елизаветы прошение об обеспечении фабрики государственными заказами. Оно было одобрено, поддержано Сенатом и в качестве рекомендации разослано по различным ведомствам – однако, никто не спешил заказывать мозаики. Вообще, в стране было не до лишних трат – Россия вступила в семилетнюю войну, огромную армию надо было содержать за границами государства, оплачивая все ее расходы. Тем временем подходил срок возврата займа в 4000 рублей, и дали понять, что в отсрочке платежа будет отказано.

Нужен был крупный проект, способный спасти предприятие. И этим проектом стала серия мозаик, прославляющая жизненный путь Петра Великого, предложенная для украшения изуродованного пожаром Петропавловского собора. Она состояла из 17 мозаичных картин, изображающих основные события жизни Петра I:

1. "Начатие службы великого государя"

2. "Избавление от стрельцов"

3. "История строения начинающегося флота"

4. "Сообщение с иностранными"

5. "История отъезда государева в чужие края"

6. "Зачатие и строение Санкт-Петербурга, Кронштадта и Петергофа"

7. "Левенгауптская баталия" (битва при Лесной 15 сентября 1708 года, названная Ломоносовым по имени разбитого шведского генерала Левенгаупта)

8."Полтавская баталия"

9. "Учреждение Правительствующего Сената"

10."Турецкая акция" (Прутский поход 1711 года)

11."Ангутская баталия" (битва при Гангуте 27 июля 1714 года)

12."Правление четырех флотов"

13."Баталия со Штейном" (то есть победа 30 января 1713 года над

главнокомандующим шведской армией Штейнбоком в северной Германии)

14. "Заключение мира со шведами"

15. "Учреждение Святейшего Синода"

16. "Взятие Дербента"

17."Погребение государево"

Закончить эту мозаичную панораму обязался в течение шести лет. Проект был представлен Сенату 30 января 1758 г. – через четыре дня после отказа Мануфактур-коллегии отсрочить возврат займа. Сенат проект одобрил, и начался тяжелый путь по коридорам российской власти, год спустя все-таки добился от Сената отсрочки долга, и лишь 14 июня 1761 г. Сенат окончательно утвердил проект и смету в суммерубля 10 копеек, а также определил выдать , 6000 рублей в счет сметной суммы.

Только теперь получил возможность расплатиться с Мануфактур-конторой и начать, наконец, работу над созданием мозаичной панорамы жизни и дел Петра I. После этого было положено выдавать порублей 68 копеек ежегодно. Впрочем, эта годовая сумма была выдана ему полностью только однажды - в 1763 году [1], [5].

3. Заключение

В заключение работы можно сделать следующие выводы. Михаил Васильевич Ломоносов:

- первый химик, который дал физической химии определение, весьма близкое к современному, предначертал обширную программу физико-химических исследований;

- разработал и внедрил в лабораторную практику подлинно научную методику экспериментального исследования стекла с соблюдением строгого постоянства условий опытов, с точным учётом наблюдаемых явлений, с систематизированным хранением образцов и с ведением лабораторного журнала;

- провёл первое, строго научное исследование действия на стекло разнообразных минеральных красителей и заложил начала методики изучения влияния состава стекла на его свойства;

- разработал рецептуру многочисленных цветных стёкол при крайне ограниченном количестве известных в то время минеральных красителей с применением самых передовых методов химико-лабораторного экспериментирования;

- разработал богатейшую палитру мозаичных смальт;

- осуществил внедрение методики варки цветных стёкол в производство, в результате чего отечественные стекольные заводы начали выпускать разнообразные по цвету художественные изделия; - предложил технологию постройки стекольной фабрики, передовой по оборудованию и методам работы, предназначенной для производства различных художественных изделий из цветного стекла.

Таким образом, я постаралась доказать, что Михаил Васильевич Ломоносов – основоположник физической химии, учения о цвете, науки о стекле.

4. Список использованной литературы

1. Ломоносов: Всероссийский человек. – М.: Молодая гвардия, 2010

2. Михаил Ломоносов. М.: Вече, 2011. Серия "Великие исторические персоны"

3.Электронная научная библиотека «Ломоносов» // Фундаментальная электронная библиотека «Русская литература и фольклор» (ФЭБ). – Сочинения Ломоносова и работы о нём

4.Интернет-сайт. Википедия, свободная библиотека. . Биография. Творчество

5.Летопись жизни и творчества . М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1961

6. Федоров Васильевич Ломоносов. М.: Наука, 1986