Люди всегда мечтали научиться превращать по своему желанию одни вещества в другие. Когда-то алхимики тратили всю жизнь на поиски «философского камня» — чудодейственного средства, с помощью которого можно из неблагородных металлов получить золото, а заодно совершить другие удивительные превращения. Например, вырастить к колбе гомункулуса — маленького, но мудрого человечка.
Даже великий Исаак Ньютон долгие годы потратил на алхимические опыты, отравляя свой организм различными ядовитыми веществами…
Тысячелетний опыт алхимиков показал, что возможны не любые превращения веществ. Например, никто и никогда не смог из железа сделать медь, а из угля — серу.
Примерно в XVIII веке у учёных сложилось убеждение в том, что существуют так называемые простые вещества (их называли также элементами), которые друг в друга не превращаются. А в XX веке, когда стало понятно, как устроены атомы, это убеждение получило теоретическое объяснение.
Но прежде должно было возникнуть и оформиться само понятие элемента. Слово это — латинское (elementum), его нередко использовали римские авторы (Цицерон, Овидий, Гораций), причём во многом в том же смысле, что и мы сейчас, — как часть чего-то, например речи.
Близким по смыслу в латинском языке было слово principium в значении «составная часть», «начало».
В 1726 году была издана на латыни работа Ньютона «Математические начала натуральной философии».
В древности было распространено изречение: «Как слова состоят из букв, так и тела — из элементов». Возможно, и само слово elementum происходит от названия последовательного ряда согласных латинских букв 1, m, n (el — em — en), буквы t и типичного латинского окончания — um. Современное понятие «элемент» появилось в XVII веке.
Английский учёный Роберт Бойль (1627-1691), именем которого назван один из газовых законов, определял элементы не рассуждениями, а чисто практически. По Бойлю, существуют вещества, которые невозможно разложить на более простые даже самым сильным прокаливанием.
Значит, они являются элементами. К простым веществам Бойль относил, например, воду, которую никто не мог разложить на какие-нибудь составные части.
Другие же вещества разлагаются под действием кислот или при сильном нагреве.
Значит, эти вещества являются сложными и состоят из разных элементов. Таким образом, Бойль разрушил идущую от Античности картину мира, состоящего всего из нескольких «начал».
Взамен он дал множество элементов — простых тел, числа которых никто не знал и, казалось, никогда не узнает. Это дало повод современникам критиковать воззрения Бойля.
Но Бойль пошёл ещё дальше: превращение сложных веществ в простые он объяснил разделением мельчайших частиц — атомов, а образование сложных веществ из простых — соединением разного типа атомов. Например, при прокаливании красного пигмента киновари (это соединение ртути с серой — сульфид ртути) образуются пары ртути, которые при охлаждении конденсируются в жидкую ртуть.
Если же растереть ртуть с порошком серы, а потом нагреть полученное вещество до 350 °С, снова образуется красный порошок киновари. Значит, в состав киновари входят атомы простых веществ — ртути и серы.
Современный химик записал бы это очень просто: HgS = Hg + S — разложение соединения ртути (символ Hg) и серы (символ S). Это соединение называется сульфидом ртути.
А соединение этих элементов записывается в виде уравнения Hg + S = HgS. Весьма близки к теории Бойля были взгляды Михаила Васильевича Ломоносова (1711 — 1765), который в 1741 году в своей незаконченной диссертации «Элементы математической химии» сформулировал основную идею «корпускулярной теории» простых и сложных (как тогда говорили, «смешанных») тел. Ломоносов считал, что «корпускула» (слово происходит от лат. corpusculum — «маленькое тело, тельце») представляет собой «собрание элементов», то есть атомов.
С другой стороны, в таблице простых тел Лавуазье не было хлора, который тогда относили к сложным веществам.
Потребовалось ещё несколько десятилетий работы химиков разных стран, чтобы окончательно разобраться с тем, что же такое простое вещество, сложное вещество, химический элемент.
А также попытаться установить, сколько всего существует в природе элементов.