Правильное по существу определение понятия «элемент», данное Бойлем, ни у него самого, ни у его современников не нашло логического развития. Оставалось неясным, какие же вещества следует считать истинными элементами тел. Вот почему химики не могли, да и не хотели расстаться со старыми представлениями об элементах и занимались поисками путей подтверждения этих учений, имея в своем распоряжении лишь единственное средство для разложения тел: «универсальный анализатор» — огонь.
Убеждение в том, что при горении и прокаливании тела разлагаются на более простые составные части по сравнению с самим прокаливаемым телом, едва ли можно ставить в вину химикам того времени. Они повседневно наблюдали такое разложение, получая в остатке землю (золу) и, в виде летучих продуктов, воду и некоторые воздухообразные вещества, еще неясной в то время природы. Естественно, что и кальцинацию металлов они рассматривали как частный случай горения с образованием в остатке той же земли («извести»). Подтверждение того, что при прокаливании металл разлагается на составные части, они видели и в образовании дыма, например в случае кальцинации сурьмы посредством зажигательного стекла и нечистых металлов. Никого из них не смущало то, что в результате кальцинации металлы значительно увеличиваются в весе. Этот факт рассматривался как второстепенное, побочное явление, не имеющее большого значения при трактовке процессов кальцинации как разложения металла. Любое объяснение этого факта казалось приемлемым, лишь бы оно не противоречило основной концепции. Бойль дал одно из таких объяснений, допустив, что при кальцинации металлов к ним присоединяется огненная материя. И его точка зрения без критики была принята большинством химиков.
В такой обстановке протекала деятельность основателя теории флогистона Г. Э. Шталя. Разработанная им система взглядов, основанная на сложившихся к концу XVII в. представлениях о составных частях тел и явлениях горения, а также явлениях кальцинации металлов, получила вскоре полное и безраздельное признание химиков и на многие десятилетия утвердилась в качестве теоретической основы химии.
Георг ЭрнстШталь (72) (1659–1734) в молодости изучал медицину в Иенском университете, по окончании которого, получив ученую степень в 1683 г., вел здесь же преподавательскую работу в качестве приват-доцента. В 1687 г. он был приглашен на должность лейб-медика к герцогу Саксен-Веймарскому, а в 1693 г. переехал в Галле во вновь основанный университет в качестве второго ординарного профессора медицины и химии (первым профессором был Ф. Гоффман, о котором будет сказано ниже). В течение 22-летней профессорской деятельности в Галле Шталь подготовил много учеников, некоторые из которых впоследствии стали видными учеными. Все они были горячими поклонниками и последователями нового флогистического учения и широко пропагандировали его в своих сочинениях. В 1716 г. Шталь переехал в Берлин, стал членом Прусской академии наук и королевским лейб-медиком. В берлинский период своей деятельности он опубликовал свои важнейшие сочинения по химии и, в частности, известный курс «Основания догматической и экспериментальной химии» (73).
Теоретические воззрения Шталя окончательно сложились в берлинский период его жизни. В начале своей деятельности в Иене Шталь был близок к алхимии. Познакомившись с сочинениями Бехера, он стал горячим последователем его учений. Взгляды Шталя по вопросу об элементарных составных частях тел в этот период в общем отражали господствовавшие в то время представления. Он делил все тела на простые, которые он называл принципами, или началами, и сложные. Эти последние он в свою очередь делил по степени сложности на «смешанные» и «составные» тела. Кроме того, он выделял в особый класс сложные составные тела, которые называл «агрегатами».
В качестве главных составных частей сложных тел Шталь принимал элементы алхимиков, а с другой стороны, он считал началами тел и последние составные части, которые могут быть выделены из сложного тела в результате разложения. Те из них, о которых ничего достоверно не было известно, он называл «физическими началами», остальные же — «химическими началами». Последние он именовал по-разному, однако в соответствии с элементами алхимиков — ртутью и солью. Так, он употреблял термины «сухая землистость», «воспламеняемое летучее» и «летучий флюид», или соль, «масло», «спирт» и т. д.
В сочинениях, которые Шталь опубликовал в конце XVII в., его взгляды о составных частях сложных тел получили некоторое развитие в связи с объяснением им явлений горения и в особенности явления кальцинации металлов. Еще в Иене Шталь начал исследования, связанные, по-видимому, с рационализацией доменного процесса и металлообрабатывающих производств. Мастеровые обратили его внимание на явление, причинявшее им много неприятностей. Впоследствии Шталь писал об этом следующее: «Кузнецы, медники, литейщики колоколов и пуговичные мастера жаловались на то, что из несовершенных металлов в процессе прокаливания их на воздухе выгорает некоторая часть; металлы при этом распадаются, превращаясь как бы в золу… Почему это происходит, что это за явление, как оно протекает, что именно уходит из металла и, равным образом, как следует поступить, чтобы этого не происходило, или каким образом восстановить потери, — это неизвестно даже таким опытным мастерам» (74).
Несомненно, именно в связи с этой проблемой, Шталь уже в своей «Зимотехнии» (75), вышедшей первым изданием в 1697 г., делает упор на особую роль в процессах горения той «составной части» металлов и горючих тел вообще, которая обусловливает их горючесть. Выясняя природу этой «составной части» горючих тел, он обсуждает, в частности, вопрос о составе серы, которую он относил, как и Лемери и другие химики того времени, к сложным телам. В том же году Шталь (76) описывает следующий, по его выражению, «новый эксперимент синтеза» серы. Он нейтрализовал серную кислоту поташом и прокалил получившуюся при этом соль (сульфат калия) с углем, в результате чего образовалась «серная печень», т. е. смесь сульфидов калия. Из раствора этой серной печени действием кислот он получил серу. На основании этого опыта Шталь заключил, что сера состоит из кислой части, т. е. серной кислоты, и из другой части — «горючего начала», которое содержится в угле.
Здесь же Шталь высказывает мнение, широко развитое им в дальнейших сочинениях, что «горючее начало», содержащееся в угле и жирных веществах, входит также в состав неблагородных металлов. Это следует из того факта, что в присутствии угля и маслянистых субстанций металлы восстанавливаются из «известей» при нагревании. Таким образом, металлы помимо землистой составной части содержат это «начало горючести», и именно это «начало» сообщает металлам их металлические свойства. Для обозначения этого принципа горючести Шталь употребляет термин «флогистон» (от греческих — «огонь» и — «горючий») и пишет это слово по-гречески.
В 1703 г. Шталь переиздал книгу Бехера «Подземная физика». В специальном приложении к этой книге, озаглавленном «Специмен Бехера» («Specimen Becherianum») (77), Шталь вновь развивает взгляды о составных частях металлов и о «начале горючести». Он особо подчеркивает, что эти представления принадлежат собственно не ему, а Бехеру: «Becheriana sunt quae profero», т. е. «то, что я излагаю, принадлежит Бехеру» (78). Однако они довольно значительно отличаются от бехеровских. Действительно, в отличие от Бехера и других своих предшественников, полагавших, что все горючие тела содержат сернистые или жирные составные части, или terra pinguis, придающие им способность гореть, Шталь имеет в виду некий абстрактный «принцип горючести» и поэтому вводит для него специальное название — «флогистон» (79), с целью устранить путаницу в обозначениях.