Герман Иванович Гесс

Детство, университет и первые исследования

Герман Иванович Гесс родился 26 июля (7 августа) 1802 года в Женеве. Его отец был художником. В начале XIX века семья переселилась в Российскую империю, и дальнейшая учёба будущего учёного проходила в Дерпте. После школьного образования он поступил на медицинский факультет Дерптского университета.

В университете Гесс изучал не только медицину, но и химию, физику, минералогию. Среди его наставников был химик Готфрид Озанн. В 1825 году Гесс закончил университет, защитив работу, связанную с химическим исследованием минеральных вод. Затем он познакомился с научной работой Йёнса Якоба Берцелиуса в Стокгольме. Для молодого исследователя это была возможность освоить аналитические приёмы и точные количественные методы, которые впоследствии стали основой его собственных опытов.

В первой половине XIX века химия всё чаще строилась на измерениях масс и количественном учёте продуктов реакций. Гесс развивал эту линию исследований: для него было важно выяснить не только, какие вещества превращаются друг в друга, но и сколько энергии выделяется или поглощается в ходе процесса.

Иркутск: медицина, воды и минералы

В 1826 году Гесс отправился в Иркутск, где работал врачом. Пребывание в Сибири позволило одновременно заняться естественно-научными исследованиями. Он анализировал минеральные воды, соляные источники и природные вещества Прибайкалья, изучал особенности местных минералов. Такие исследования соединяли интересы медицины, геологии и практического хозяйства.

В работе с природной солью он занимался вопросами очистки и кристаллизации. Состав исходного сырья мог значительно различаться, поэтому методы получения более чистого вещества имели прикладное значение. Полученные результаты Гесс представлял научному сообществу, а материалы сибирских наблюдений использовал в дальнейшей деятельности.

В 1828 году его избрали адъюнктом Петербургской академии наук. В 1829 году Гесс переехал в Петербург и сосредоточился на химической работе. Связь полевых наблюдений с лабораторным анализом оставалась характерной чертой его исследований.

Петербургская лаборатория и химический анализ

В Петербурге Гесс продолжил изучение веществ неорганической и органической природы. Он участвовал в организации академических химических исследований, преподавал в технических учебных заведениях и занимался подготовкой химических специалистов. Его работы охватывали минералы, соли, соединения металлов, природные углеводороды и способы количественного анализа.

В 1830-е годы Гесс исследовал минералы и участвовал в описании новых минеральных видов, в том числе соединений, содержащих редкие металлы. С его именем связано изучение уваровита, зелёного минерала группы гранатов. Впоследствии в его честь назвали минерал гессит — теллурид серебра. Эти исследования были частью становления систематической минералогии, для которой решающее значение имело точное установление химического состава.

Гесс также изучал свойства тонкораздробленной платины и её способность ускорять взаимодействие газов. В подобных опытах проявлялось явление катализа — изменение скорости химической реакции под действием вещества, не расходуемого так же, как исходные реагенты. В работах о природной нефти он исследовал различные группы составляющих её углеводородов. Все эти направления требовали тщательной подготовки образцов и воспроизводимых измерений.

Закон Гесса и развитие термохимии

Главным научным результатом Гесса стал сформулированный в 1840 году закон постоянства суммы тепловых эффектов. Он установил, что тепловой эффект химического превращения определяется начальным и конечным состояниями системы, а не набором промежуточных стадий. Если одно и то же вещество можно получить несколькими путями, сумма тепловых эффектов отдельных реакций будет одинаковой при одинаковых начальных и конечных условиях.

Это положение открыло возможность рассчитывать теплоту сложных превращений по данным о более простых реакциях. Например, если прямое измерение теплового эффекта неудобно, можно составить последовательность промежуточных процессов, измерить их и сложить результаты с учётом направления каждой реакции. Такой подход лёг в основу термохимических расчётов, используемых и в современной физической химии.

Проводя исследования, Гесс уделял большое внимание точности наблюдений и условиям проведения реакций. Он сравнивал тепловые эффекты растворения, образования соединений и других процессов. В 1842 году сформулировал также закон термонейтральности при смешении растворов некоторых солей. Впоследствии выяснилось, что этот вывод применим лишь при определённых условиях и не является всеобщим законом для любых растворов. Различие между широко применимым законом постоянства суммы тепловых эффектов и более ограниченным выводом о растворах принципиально для оценки его результатов.

Учебники, русская терминология и практические измерения

Гесс был деятельным преподавателем и стремился сделать химические знания доступными студентам на русском языке. Его учебник «Основания чистой химии», первое издание которого вышло в 1831 году, многократно переиздавался. В нём систематически излагались химические понятия и экспериментальные сведения. Гесс участвовал и в формировании русской химической номенклатуры: в 1835 году вместе с другими химиками вырабатывал правила наименования веществ, необходимых для единообразного научного общения и преподавания.

Помимо теоретических работ он занимался спиртометрией — определением концентрации спирта в водных растворах. В 1840-е годы Гесс разработал и уточнял измерительные приёмы, приборы и таблицы, позволяющие получать сопоставимые результаты. Такая работа была важна для контроля производства и торговли спиртом и для государственных расчётов. Точность практических измерений здесь опиралась на тот же подход, что и в его научных опытах.

Гесс умер в Петербурге в 1850 году. Его имя сохранилось прежде всего в названии термохимического закона, который применяется при расчётах энергетических эффектов реакций. Не менее существенным было сочетание фундаментальных измерений, химического анализа природных материалов и развития преподавания химии.