Реферат: Возникновение и развитие науки химии
НачалоС незапамятных времёнчеловек, сталкиваясь с различными явлениями природы, накапливая сведения о нихиоб окружающих его предметах, всё чаще использовал их себе на благо.Человекзаметил, что под действием огня однивещества (и сам жизнь) исчезают, а другие изменяют своисвойства.Например, обожжёная сырая глина приобретает прочность.Человек применилэто в своей практике, и родилось гончарное дело.Из руд научились выплавлятьметаллы, а сплавляя металлы-получать различные сплавы; так появилась металлургия.
Используя своинаблюдения и знания, человек научился создавать, и, создавая, познавал. Наукирождались и развивались параллельно с ремёслами и производствами.
Превращения веществ поддействием огня были первыми химическими реакциями, осуществлёнными человеком.Пообразному выражению советского историка Н.А.Фигуровского, костёр былсвоеобразной химической лабораторией.
Химические элементы древностиНекоторые металлы-золото, свинец, медь, железо-былиизвестны людям ещё при первобытно-общинном строе. Вначале эти металлы шли наизготовление украшений, и только позднее, примерно в конце каменного века (4-5тыс. лет до н. э.), из металлов стали делать орудия труда и оружие. Постепенноиз различных ремёсел стали возникать производства. Так уже во временарабовладельческого строя (4 тыс. лет до н. э.-V в. н. э.) cуществовали металлургия, крашение, изготовляласькерамика и т.д. С развитием этих производств значительно обоготились знания овеществах, их свойствах и превращениях. Уже за несколько тысяч летдо нашей эры в Древнем Египте умели выплавлять и использовать золото, медь,серебро, олово, свинец и ртуть. В стране священного Нила развивалосьпроизводство керамики и глазурей, стекла и фаянса. Использовали древниеегиптяне и различные краски: минеральные (охра, сурик, белила) и органические(индиго, пурпур, ализарин). Недаром знаменитый французский химик Мю Бертлосчитал, что само название науки химия произошло от древнеегипетского словахемы: так называли людей, населяющих “чёрные земли” (Египет), где были развитыремёсла. Однако гречекий алхимик Зосима(III-IVвв. н.э.) объяснил происхождения этого слова иначе: он считал химиейискусство делть серебро и золото (химиа-искусство плаки металлов).Изестны идругие толкования. До сих пор у учёных нет единого мнения на этот счёт.Химические ремёсла были развиты в 4-2 тысячелетии до н. э. И в странахМеждуречья на Ближнем Востоке (долины рек Тигра и Евфрата). В те временанароды, населывшие Междуречье, знали металлы (из свинца, например, отливалистатуэтки, культовые фигурки), широко использовали минеральные и органическиекрасители, умели изготовлять глазури, фаянс и т.д.Учёные-философы Древней Греции (VII-Vвв. до н. э.) пытались объяснить, каким образомосуществляются различные превращения, из чего и как произошли все вещества. Таквозникло учение о началах, стихиях (от стехейя-основа), или элементах(от латинского elementum-первооснова,первоначало), как их стали называть позже.ФалесМилетский считал, что мир — это единое целое, а всё, что происходит в природе,есть результат уплотнения или разряжения единой первоматерии, единого первоночала — воды. Анаксимен Милетский признавал первичной материей воздух, при охолждении исгущении которого образуется вода, а из неё затем при последующем уплотнении иохолождении возникает земля. Философ Ксенофан учил, что первичными началамиявляются вода и земля; материя не уничтожается и не возникает, мир существуетвечно.
В544-483 гг. до н. э. В городе Эфесе жил знаменитый философ Гераклит, которыйсчитал, что все «телам» природы присуще вечное движение. Естественно, чтопервоматерией при этом он признавал самое подвижное и зменчивое начало — огонь.Мир, по мнению Гераклита, не создан ни богами, ни людьми, «был, есть и будет вечно живым огнём»,который закономерно воспламеняется и так же закономерно угасает.
Другойдревнегреческий философ, Эмпедокл, наблюдая горение дерева, отмечал, чтосначала образуется дым (воздух затем пламя (огонь) и в конце концов остаётсязола (земля). Если около пламени будетнаходится холодная поверхность, то на ней осаждаются пары воды. Таким образом,горение есть разложение горящего вещества на четыре элемента: воздух, огонь, воду и землю. На основании такоговывода Эмпедокл первый создал учение о четырёх началах («корнях») природы:«Сначала выслушай, что четыре корн всего), существующего – Огонь, и Вода, и Земля, и безграничная высь Эфира…Из них всё, что было, и всё то, чтобудет». Эти «начала» вечны и неизмены.
Анаксагориз города Клазомена в Малой Азии первым высказал предположение, что всевещества состоят из бесчисленного количества первичных начал материи — «семянвещей». Материи свойственны противоположные качества: свет и тьма, теплота ихолод, сухость и влажность. Только совокупность этих качеств, взятая вразличных соотношениях, обуславливает образования таких начал, как земля иэфир.
Здесь необходимо отметить, что тогда же, наряду с учениемо «стихиях», развивались и другии представления о строенииматерии-атомистические. Ярчайшей фигурой древней Греции и всего античного мирабыл Аристотель (384-322 гг. до н.э.). Он как и Эпмпедокл, признавал, что в миресуществуют четыре основных «начала» — «стихии»(они же «элементы», иногда «принципы» или «первичная материя»). Под стихиямиАристотель понимал «пределные части», на которые разлагаются все тела. Эти частине делятся дальше и отличаются друг отдруга «по виду». К стихиям он относил воду, землю, огонь и воздух; каждая из стихийбала носителем двух свойств из четырёх – влажности и сухости, тепла и холода:воздух тёплый и влажный, огонь сухой и тёплый, земля сухая и холодная, водахолодная и влажная.
Помимо этих четырёх элементов Аристотель ввёл пятый, который назвал«сущность». В средние века алхимики сталиименовать этот элемент «квинтэссенцией»(от латинскогоquinta essentia-пятая сущность), «философским камнем», «элексиромжизни», «великим магистерием», «красной тинктурой», «универсалом»,«медикаментом». Таинственному пятому элументу приписывали свверхъестественныесвойства.
Учения Аристотеля о взаимном превращении элементов ио пятой сущности легло впоследствии в основу представлений о трансмутации, втом числе и о получении золота из неблагородных металлов. И первыми сталиприменять учение аристотеля алхимики.
Тайны«трансмутации»
В 321 г. До н.э. в дельте Нила был заложен новыйгород — Александрия, названный так в честь завоевателя АлександраМакендонского. Имея выгодное географическое положение, город стал одним изкрупнейших торговых и ремесленных центров. Там была основана первая в историиакадемия- специальное учреждение, где занимались различными исследованиями иобучали известным в то время наукам.
До завоевние Египта жрецы, знавшие химическиеоперации (получение сплавов, амальгамирование, имитация драгоценных металлов, выделение красок и т.д.), держали их вглубочайшей тайне и передавали только избранным ученикам, а сами операциипроводили в храмах, сопровждая их пышными местическими церемониями. Послепокарения этой страны многие тайны жрецов стали известны древнегреческимучёным, которые считали, что имитация драгоценных металлов есть настоящее«превращение» одних веществ в другие, соответствующее законам природы. Словом,в эллинистическом Египте произошло соединение представлений античных философови традиционной обрядности жрецов — то, что впоследствии было названоалхимией.
Около 640 г. н. э. Египет захватили арабы, а уже вначале VIIIв. их власть установилась на огромной территории – отГибралтара до Индии. Научно-практические знания и культура, усвоенные арабами впокорённых странах (и особенно в Египте), к XIIв. достигли Европы. В этом большую роль сыгралаторговля между государствами арабского Востока и европейскими странами.Химические знания, пришедшие в Европу от арабов, стали называть арабским словом«алхимия».
Что же это были за знания?Зачатки алхимических взглядов встречались у многихнародов.ВIв.н. э.древнеримский врач и естествоиспытательДиоскорид написал первую химическую энциклопедию, в которой были изложеныспособы приготовления известковой воды, медного купороса, белил и некоторыхдругих веществ. В Китае алхими Вей Поян (II в.) описывает рецептполучения “пилюль бессмертия”. Ко Хун (281- 361) также даёт рецептыизготовления “пилюль долголетя” и искусственного золота. Поиски таких рецептовбыли распространены в эллинистическом Египте. От тех времён сохранилось двапапируса, относящихся к III веку, — «Лейденский папирусX» и«Стокгольмский папирус». В первом содержится около ста рецептов имитациизолота, а во втором, кроме того, описывается подделка жемчуга и крашениепурпуром.
Греческий алхимик Зосима – автор многих научныхсочинений, в том числе и алхимических («Имут», где говорится о происхожденииалхимии;» О хорошем качестве и составе вод», где описывается получение живительнойводы). Его считают одним из основателей алхимии.
Среди арабских алхимиков одним из виднейших былпринц Калида ибн Казид (ок. 660-704), проведший большую часть жизни в Египте. Онприказал перевести на арабский язык все известные алхимические сочинения.
Но истиным «царём науки» арабы называли великогоучёного Джабира ибн Гайяна (ок. 721-815), известного в Европе под именемГебер.Знакомый с учениями древних, он стал последователем Аристотеля, взглядыкоторого на элементы-качества были переосмыслены арабами.
Гайян считал, что металлы состоят из двух основныхчастей (элементов): серы, являющейся носителем горючести и изменчивости, иртути – «души» металлов, носителя металличности (блеска, твёрдости, плавкости),а основными химическими процессами являются горение и плавление. Самыми благородными металламиявляются золото и серебро, в состав которы входят сера и ртуть в наичистейшимвиде и в самой оптимальной пропорции. Разнообразие последних зависит отколичесвенного соотношения серы и ртути и от примесей. Но в природе этот процесс соединения идёт очень медленно, и,чтобы ускорить его, надо добавить «медикамент» (особый препарат), тогдапревращение займёт около 40 дней; если же использовать «элексир», то весьпроцесс получения золота займёт всего 1 час!
Изучал Гайян и свойства, а также способыприготовления многих солей: купоросов, квасцов, селитры и др.; знал получениекислот: азотной, серной, уксусной; при проведении опытов прибегал к перегонке,обжигу, возгонке, кристаллизации. Он считал, что практика и опыты для алхимиковимеют первоступенную важность, без них успех невозможен. Труды Гайяна («Книгасемидесяти», «Книга ядов», «сумма совершенств», «Книга о печах») изучалосьмного веков.
Учеником прославленного Гебера считал себякрупнейщий арабский алхимик Абу Бакр Мухаммед ибн Закарийа ар-Рази (865-925),автор «Книги тайн» и «Книги тайны тайн». Он первый провёл классификациюизвестных в то время веществ, разделив их на три класса: землистые(минеральные), растительные и животные.
Ар-Рази признавал трансмутацию неблагородныхметаллов в благородные, признавал элементы металлов – серу и ртуть, но, неограничеваясь этим, ввёл дополнительный третий – элемент «соляной природы»,являющийся носителем твёрдости и растворимости. Это учение о трёх элементах(сера, ртуть, соль) широко распространилось среди европейских алхимиков.
Восприняв представление античных атомистов ар-Разиприменил их к учению Аристотеля, считая, что вещества состоят из неделимыхэлементов-частиц (атомов, по-современному) и пустоту; сами элементы вечны,неделимы и имеют определённые размер. Свойства же вещесвт зависят от размероватомов и расстояний между ними (пустот). Так, земля и вода состоят из атомовбольших размеров, а пустоты в них меньше, и поэтому они движутся вниз; огонь ивоздух, наоборот, движутся вверх, так как их атомы меньше, а пустоты в нихбольше.
Как и Гайян, ар-Рази считал, что целью алхимиидолжно быть познание свойств веществ, освоение всевозможных операций надними, изготовление различных аппаратов для осуществления этих операций.В этой практической, а не отвлеченно-мистической направленности как раз ивыразилась специфика учения арабских алхимиков.
Идея превращения неблагородных металлов вблагородные нашла много приверженцев в Заподной Европе. И вот за толстымистенами, в сырых подвалах, в уединённых кельях пытаются ускорить процесс«совершенствования» металлов. Неблагородные металлы расплавляют, смешивают другс другом, окрашивают, закапывают в землю, но тщетно! Почему же не получаетсязолото?
Возможно, этот процесс сверхъестественный? Надметаллами произносятся заклинания; на полу, на стенах изображаются магическиеформулы… и опять неудача.
А может быть, вся суть заключается в пятом элемнте–«квинта эссенции», получившем множество различных возвышенных и таинственных имён?Только он один мог превратить любой металл в золото, дать чловеку вечную жизньи молодость. Теперь усилия алхимиков сосредотачиваются на получениифилософского камня. Были созданы сотни зашифрованных рецептов, большинство изкоторых до сих пор не удалось разгадать, не говоря уже об эксперементальнойпроверке.
Шли годы… Алхимики продолжали своипоиски.Крупнейшим алхимиком средневековья можно назвать Альберта фон Больштедта(1193-1280). Обладая поразительной работоспособностью, жаждой знаний и будучипрекрасным оратором, он стал знаменитым среди своих современников, которыеназывали его «универсальным доктором»,Альбертом Великим. Отказавшись в 1265 г. от епископства, фон Больштедт удалилсяв монастырь и посвятил оставшиеся годы жизни науке. Им было написано огромноечисло трактатов по различным отраслям знаниий, в том числе и по алхимии-«Пятькниг о металлах и менералах», «Книга об алхимии».
Альберт Великий полагал, что трансмутация металловзаключается в происходит вида и плотности. Изменение же свойств металловпроисходит под действием мышьяка (окрашивает металлы в жёлтый цвет) и воды(сжимаясь и уплотняясь, она увеличивает плотностьплотность металлов). Описываяпроведение алхимических операций, он приводит ряд правил, которым надоследовать в работе: хранить молчание, скрываться от глаз людских, соблюдатьвремя и т.д.
В XVIв. особойпопулярностью пользовались сочинения Василия Валентина («могущественный царь»):«О тайной философии», «О великом камне древних мудрецов», «Триумфальнаяколесница антимония». Правда, все попытки установить подлинное имя автора неудались; видимо, под этим псевдонимом писал неизвестный алхимик, возможно, неодин.
Признавая трансмутацию металлов и начала алхимиков,Василий Валентин особо подчеркивал, что алхимические элементы металлов не имеютничего общего с реальными элементами того же названия:
«Все, писавшие о семенах металлов, согласны в том,что сера представляет мужское семя металлов, а ртуть- женское семя; но этонужно понимать разумом и не принимать за семена металлов обыкновенную серу иобыкновенную ртуть, потому что обыкновенная ртуть, будучи сама металлом, неможет быть семенем металлов». Также не могут быть «семенем» металловобыкновенная сера и соль. Последняя, по его мнению, характеризует способностьметаллов растворяться в кислотах.
В алхимических изысканиях Василия Валентина ужечувствует большая практическая направленность. Так, он первым упоминает осоляной кислоте («соляном спирте»), предлагает способ получения её изповаренной соли и железного купороса, описывает её действие на металлы инекоторые оксиды. Сурьме и её соединениям посвящено сочинение «Триумфальнаяколесница антимония».
Но не все средневековые учёные принимали основныетеоретические положения алхимиков. И одним из таких учёных был Авиценна. Этимлатинским именем называли знаменитого арабского философа и врача абу Алиал-Хусейна ибн Сину (980-1037), таджика по национальности, родившегося недалекоот Бухары. Он создал около 300 трудов, и некоторые из них («Медицинский канон»,«Книга исцеления», «Книга знаний») пользуются известностьюи в настоящие время.Им описана почти тысяча различных веществ, среди которых были металлы, Авиценнасчитал серу и ртуть, но отрицал возможность превращения одного металла вдругой, поскольку полагал, что для этого нет путей.
Не верил в трансмутацию и алхимичесике началавеличайший итальянский учёный и художник Леонардо да Винчи (1452-1519),поставивший своей целью «постичь происхождение многочисленных созданийприроды». Он опирался на эксперимент, который он считал посредником «междуискусной природой и родом человечиским» и который «должно производитьмногократно, чтобы какое-нибудь случайное обстоятельство не повлияло бы на егорезультаты».
Леонардо да Винчи признавал практическую алхимию,которая могла приносить пользу, но резко выступал против тех алхимиков, которыеставили своей целью получение золота; он считал, что человек не может создаватьпростые вещества, а тем более превращать их одно в другое, да и ртуть не можетбыть общим «семенем» металлов, поскольку «природа разнообразит семенасоответсвенно различию вещей».
В поисках условий для осуществления таинственнойтрансмутации алхимики разработали такие важные методы очистки веществ, какфильтрация, возгонка, дистилляция, кристаллизация. Для проведения эксперементовони создали специальные аппараты-водяную баню, перегонный куб, реторы, печи длянагривания колб; ими были открыты серная, соляная и азотная кислоты, многиесоли, этиловый спирт, изучены многие реакции (взаимодействие металлов с серой,обжиг, окисление и т.д.).
Но чтобы превратить алхимичесике учение в положениянаучной хими, необходимо было «очистить» его от мистических наслоений, поставитьна подлинную экспериментальную основу, детально исследовать состав веществ.Начало этому сложному и длительному процессу положили иатрохимики(от иатрос– врач) и представители технической химии.
Развитие иатрохимии, металлургии, красильного дела,изготовление глазурей и т.д., усовершенствование химической аппаратуры – всёэто способствовало тому, что эксперемент посте-пенно становится основнымкритерием истинности теоретичесих положений. Практика же, в свою очередь, немогла развиваться без теоретических представлений, которые должны были нетолько объяснить, но и предсказывать свойства веществ и условия проведе-нияхимических процессов.Учёные отказались от традиционных «начал» алхимиков иобратились к материалистическим представле-ниям древних о строении материи.
От алхимии кнаучной химии.
Новому пониманию предмета химического познанияспособст-вовало возраждение античного атомизма.Здесь важную роль сыграли трудыфранцузского мыслителя П.Гассенди. Он не только воскресил атомистическуютеорию, но, по словам Дж. Бернала, превратил её «в учение, куда вошло всё тоновое в физике, что было найдено в эпоху Возраждения». Для обнаружения частиц,не видимых простым глазом, Гассенди использовал энгиоскоп(микроскоп); из этого он делал вывдо, что еслиможно обнаружить столь мелкие частицы, то могут существовать и совсеммельчайшие, которые удастся увидеть впоследствии.
Он считал, что Бог создал определённое исло атомов,отличаю-щихся друг от друга формой, величиной и весом.всё в мире состоит изних. Как из кирпича, брёвен и досок можно построить огромное числоразнообразных зданий, так и из нескольких десятков видов ато-мов природа создаётвеликое множество тел. Соединяясь, атомы дают более крупные образования –«молекулы». Последние в свою очередь, объединяясь друг с другом, становятсяболее крупными и «доступными для ощущения». Тем самым Гассенди первым ввёл вхимию понятие молекула(от латинского moles– с уменьшительным суффиксом cula).
И вместе с тем П.Гассенди, как и Р. Декарт, разделялзаблужде-ния науки своего времени. Он признавал божественное происхождениеатомов, признавал, что существуют особые атомы за-паха, вкуса, тепла и холода.
Развитию корпускулярной теории способствовал великийанглийский учёный Исаак Ньютон (1643-1727), занимавшийся и вопросами химии. Онимел хорошо оборудованную химическую лабораторию, среди его трудов естьсочинение «О природе кислот» (1710). Ньютон считал, что корпускулы созданыБогом, что они неде-лимы, тверды и неуничтожимы. Соединение корпускулпроисходит за счёт притяжения, а не за счёт крючков, зазубрин и т.д.Такоепритя-жение и определяет «химическое действие»; распад существующих веществ напервичные частицы и образование из них других сочета-ний обусловливаютпоявления новых веществ.
Корпускулярное учение нашло свое завершение в трудахзнаменитого английского учёного Роберта Бойля.
Ему от отца в наследство два имения, в одном изкоторых (Стальбридж) он поселился.Там Бойль собрал богатую библеотеку иоборудовал прекрасную лабораторию, где работал со своими помощниками. Молодойучёный разработал основы анализа ( отанализис – разложение) «мокрым путём»,т.е. анализ в растворах. Он ввёл индикаторы (настой лакмуса, цветов фиалок, атакже лакмусовые бумажки) для распознания кислот и щелочей; соляную кислоту иеё соли с помощью нитрата серебра, соли серной кислоты – с помощью извести ит.д. Эти приёмы используются и сейчас.
Под влиянием работ Торчелли по изучению атмосферногодавления Бойль занялся исследованием свойств воздуха. Он брал трубки U-образной формы с разной длиной колен. Короткое былозапаяно, а длинное открыто. Заливая в последнее ртуть, Бойль «запирал» вкоротком колене. Если изменять количество ртути в длинном колене, то изменяетсяобъём воздуха в коротком. Так была установлена закономерность: объём газаобратно пропорционален его давлению (1662). Позднее эту закономерность наблюдалфранцузский учёный Э. Мариотт. Сейчас первый газовый закон именуется законом Бойля- Мариотта.
А за год до открытия газового закона Бойльопубликовал книгу «Химик-скептик», в которой изложил свои взглядыБойль считаетхимию самостоятельной наукой, а не подспорьем алхимии и медици-ны. Всетела, пишет он, состоят из движущихся частиц, обладающих разной величиной иформой, а элементами, подчёркивает Бойль, не могут быть ни «начала» Аристотеля,ни «начала» алхимиков. Это «определённые, первоначальные и простые, вполненесмешанные тела, которые не составлены друг из друга, но представляют собой тесоставные части, из которых составлены все так называемые смешанные тела икоторые они в конце концов могут быть разложены».
Таким образом, элементы, по Бойлю, это вещества,которые нельзя разложить (т.е. простые вещества), они состоят из однород- ных корпускул. Таковы золото, серебро,олово, свинец. Другие, например киноварь, разлогающуюся на ртуть и серу, онотносил к сложным веществам. В свою очередь, серу, ртут, которые не удалосьразложить, следовал отнести к элемениам. А скольок в природе элементов? На этотдрудный вопрос ответ мог дать только опыт. Нельзя так же утверждать, считалБойль, что известные в то время простые вещества обязательно должны бытьэлемментами — возможно, со временем и они будут разложены (что и произошло сводой и «землями»- оксидами щелочноземельных металлов).
Ему удалось в корпускулярной теории строения веществобъе-динить два подхода – учение об элементах и атомистические представления.«Бойль делает из химии науку»,-писал Ф. Энгельс.
Революция в химии
Центральная проблема химии XVIIIв. – проблема горения. Вопрос состоял вследующим: что случается с горючими веществами, когда они сгорают воздухе? Дляобъяснения процессов горения И. Бехером и его учеником Г.Э.Шталем былапредложена теория флоги-стона. Флогистон – это некоторая невесомая субстанция,которую содержат все горючие телаи которую они утрачивают при горении.Тела,содержащие большое количество флогистона, горят хорошо; тела, которые незагораются, являются дефлогистированны-ми. Эта теория позволяла объяснитьмногие химические процессы и предсказыватьновые химические явления. В течениипочти всего XVIIIв. она прочно удерживаласвои позиции, пока Лавуазье в конце XVIIIв. неразработал кислородную теорию горения.
Разрабатывая теорию горения, Лавуазье отмечал, чтопри горении «постоянно наблюдается четыре явления»: выделяются свет и тепло;горение осуществляется только в «чистом воздухе» (кислороде); все веществаувеличываются на столько, на сколько уменьшается вес воздуха; при горениинеметаллов образуются кислоты (кислотные оксиды), при обжиге металлов — металлические извести (оксиды металлов). Лавуазье использовал опыт Шееле,Пристли, благодаря чему ему удалось ясно и доступно объяснить процесс горения.Было доказано, что «флогистон Шталя – воображаемое вещество», а «явлениягорения и обжига объясняются гораздо проще и легче без флогистона, чем с егопомощью», как писал Лавуазье.
Проводя различные опыты с азотной, серной ифосфорной кислотами, Лавуазье пришёл к выводу, что «кислоты отличаются одна отдругой лишь основанием, соединнёный с воздухом». Другими словами, «чистыйвоздух» обусловливает кислые свойства этих вещесвт, а поэтому учёный назвал егокислородом (оксигениум, от оксюс- кислый игеннао- рождаю).После того как был установленсостав воды, Лавуазье окончательно убедился в исключительной роли кислорода.
В «начальном курсе химии»(1789)Лавуазье, опираясь нановые теории и применяя разработанную им (соместно с другимиучёными) номенклатуру, систематизировал накопленные ктому времени химические знани; в нём он излагает кислородную теорию горения.
Вначале даётся описание различных агрегатныхсостояний веществ. В твёрдом веществе молекулы удерживаются друг около другасилами притяжения, которые больше сил отталкивания. В жидкости молекулынаходятся на таком расстоянии друг от друга, когда силы притяжения иотталкивания равны, а атмосферное давление препятствует превращению жидкости вгаз. В газообразном же состоянии преобладают силы отталкивания.
Лавуазье даёт определение элемента и приводиттаблицу и классификацию простых веществ. Он отмечает, что представление о трёх или четырёх элементх, из которыхякобы состоят все тела природы, перешедшего к нам от греческих философов». Подэлементами Лавуазье понимал вещества, которые не разлагаются «никаким образом».Все простые вещества были им разделены на четыре группы: 1.) вещества,относящиеся к трём царствам природы (минералы, растения, животные)- свет,телород, кислород, азот, водород; 2.) неметаллические вещества, окисляющиеся идающие кислоты, — сера, фосфор, углерод, радикалы муриевый (хлор), плавиковый(фтор), и борной (бор); 3.) металлические вещества, окисляющиеся и дающиекислоты, — сурьма, серебро, мышьяк, висмут, кобальт, медь, железо, марганец,ртуть, молебденникель, золото, платина, свинец, вольфрам, цинк; 4.)солеобразующие землистые вещества: известь, магнезия. Барит глинозём,кремнезём.
Таким образом, Лаваузье осуществил научную революциюв химии: он превратил химию из совокупности множества не связан-ных друг сдругом рецептов, подлежавших изучению один за одним, в общую теорию,основываясь на которой можно было не только объяснить все известные явления, нои предсказывать новые.
Победа атомно-молекулярного учения.
Следующий важный шаг в развитиинаучной химии былсделан Дж.Дальтоном, ткачом и школьным учителем из Манчестера.Уже первыенаучные сообщения молодого учителя привлекли внимание некоторых физиков ихимиков, среди которых у Дальтона появились друзья. В 1793 г., вышла в светнаучная работа Дальтона «Метеорологические наблюдения и опыты».
Анализируя результаты своих метеорологическихнаблюдений, Дельтон пришёл к выводу, что причиной испарения воды являетсятеплота, а сам процесс есть переход частичек из жидкого состояния вгазообразное. Это был первый шаг на пути к созданию системы химическойатомистики.
В 1801г.Дальтон установил закон парицальных давлений газов:
Давлениесмеси газов, не взаимодействующих друг с другом, равно сумме их парицальныхдавлений (Iзакон Дальтона).
Два года спустя, продолжая опыты, английский учёныйобнаружил, что растворимость в жидкости каждого газа из смеси при постояннойтемпературе прямо пропорциональна его парциальному давлению над жидкостью и независет от общего давления смеси и от наличия в смеси других газов. Каждый газрастворяется таким образом, как если бы он один занимал данный объём (IIзакон).
Пытаясь определить «число простых элементарныхчастиц», образуя сложную частицу, Дальтон рассуждал так: если при взаимодействиидвух веществ получается одно соединение, то оно бинарно; если образуются двасоединения, то одно бинарное, а другое тройное, т.е. состоят сответственно издвух и из трёх атомов, и т.д.
Применяя эти правила, Дальтон приходит к заключению,что вода- бинарное соединение водорода и кислорода, вес которых относятся примернокак 1:7. Дальтон считал, что молекула воды состоит из одного атома водорода иодного атома кислорода, т.е. формула её НО. По данным Ж.Гей-Люссака иА.Гумбольдта (1805), вода содержит 12,6% водорода и 87,4% кислорода, а так какДальтон принял атомный вес водорода за единицу, атомный вес кислорода онопределил равным примерно семи.
В 1808 г. Дальтон постулировал закон простых кратных отношений:
Сели два каких-либо элеента образуют друг с другомнесколько химических соеденений, то количества одного из элементов,приходящиеся в этих соединениях на одинаковое количество другого элемента,находятся между собой в простых кратных отношениях, т.е. относятся друг к другукак небольшие целые числа.
Занятия метеоролигией привели Дальтона к размышлениюо строении атмосферы, о том, почему она представляет собой «массу явнооднородную». Изучая физические свойства газов, Дальтон принял, что они состоятиз атомов; для объяснения же диффузии газов он предположид, что их атомы имеютразличные размеры.
Впервые об атомистической теории Дальтон говорит влекции «Об абсорбации газов водой и другими жидкостями», которую он прочитал 20октября 1803 г. в литературно-философском обществе Манчестера.
Дальтон строго разграничивал понятия «атом» и«молекула», хотя последнюю и назвал «сложным», или «составным атомом»; он толькоподчёркивал, что эти частицы являются пределом химической делимостисоответствующих веществ.
Какаими же свойствамиобладыют атомы? Во-первых, онинеде-лимыи неизменны. Во-вторых, атомы одного и того же вещества абсолютноодинаковы по форме, весу и другим свойствам.В-третьих, различные атомысоединяются между собой в различных отношениях; в-четвёртых, атомы разныхвеществ имеют неодинако- вый атомный вес.
В 1804 г. состоялась встреча Дальтона с известныманглийским химиком и историком химии Т.Томсоном. Тот был восхищён теориейДальтона и в 1807 г. изложил её в третьем издании своей популярной книги «Новаясистема химии». Благодаря этому атомистическая теория увидела свет раньше, чемона была опубликована самим автором.
Джон Дальтон является создателем химическойатомистики; он впервые, использует представления об атомах, объяснил состав различныххимических веществ, определил их относительные и молекулярные веса.
И тем не менеев начале XIXв. атомно-молекулярное учение в химии с трудомпробивало себе дорогу. Понадобилось ещё полстоле- тия для его окончательнойпобеды. На этом пути был сформулирован ряд количественных законов (законпостоянных отношений Пруста, закон объёмных отношений Гей-Люссака, законАвагадро, согласно которому при одинаковых условиях одинаковые объёмы всех газовсодержат одно и то же число молекул), которые получали объяснения с позицийатомно-молекулярных представлений. Для эксперимента-льного обоснованияатомистики и её внедрения в химию много уси- лий приложил Й.Б.Берцелиус. Окончательнуюпобеду атомно-моле- кулярное учение (и опирающиеся на него способы определенияатомных и молекулярных весов) одержало на 1-м Международном конгрессе химиков(1860).
В 50-70-е гг.XIX в. на основе учения о валентности и химической связибыла разработана теория химическогостроения (А.М. Бутлеров, 1861), котораяобусловила огромный успех органического синтеза и возникновение новых отраслейхим. промышлености (производство красителей, медикаментов, нефтепереработка идр.), а в теоретическом плане открыла путь построению теории пространственногостроения органических соединений- стереохимии (Дж.Г. Вант-Гофф, 1874). Вовторой половине XIXв. складываютсяфизическая химия, химическая кинетика- учение о скоростях хим. реакций, теорияэлетролитичес- кой диссоциации, химичуская термодинамика. Таким образом, вхимим XIXв. сложился новый общий теоретический подход-определение свойств хим. веществ в зависимости не только от состава, но и отструктуры.
Развитие атомно-молекулярного учения привело к идеео слож- ном строении не только молекулы, но и атома. В начале XIXв. эту мысль высказал английский учёный У.Праут,исходя из результатов измерений, показавших, что атомные веса элементов кратныатомному весу водорода.На основе этого Праут предложил гипотезу, согласно которойатомы всех элементов состоят из атомов водорода. Новый толчок для развития идеио сложном строении атома дало великое открытие Д.И.Менделеевым (1869)периодической системы элементов.
Менделеев написал блестящий учебник органическойхимии- первый в России, за который ему была присуждена Большая Демидовская премияАкадемии наук.
Прочитав в 1867-1868 гг. курс лекций понеорганической химии, Менделеев убедился в необходимости создания отечесвенно-го«руководства к химии». Он приступает к написаию учебника «Основы химии».Этоттруд был призван «познакомить публику и учащихся» с достижениями химии, еёприменением в технике, сельском хозействе и т.д.Затруднения встретились принаписании второй части учебника, где предполагалось поместить материал охимических элементах. В какой последовательности излагать его? А что, еслисопоставить группы сходных элементов? Перепробовав несколько вариантов,Менделеев заметил, что элементы можно располагать в порядке возрастания атомныхвесов и тогда… Торгда оказывалось, что в каждой колонке свойства элементовпостепенно менялись сверху вниз! Это была первая таблица, озаглавленная «Опытсистем элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». ДмитрийИванович понимал, что таблица отражает принцип переодичности, определённыйзакон природы, который устанавливаеттесную связь между химическими элементами.
В июне 1871 г. Менделеев закон