Зарождение современной химии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области «Электростальский техникум отраслевых технологий»

Зарождение современной химии

г. Электросталь

2015

Зарождение современной химии

Конец средних веков отмечается постепенным отходом от оккультизма, спадом интереса к алхимии и распространением механистического взгляда на устройство природы. Учёные XVII века обратились вновь к поискам главных начал окружающего мира. Химия превращалась в науку, которой, как и любой другой науке, необходимы первоосновы. Ирландский ученый Роберт Бойль не принимал утверждения древних философов, считавших, что элементы мироздания можно установить умозрительно. Он уточнил утверждения Аристотеля, что: «Элемент – это вещество, которое при химическом превращении всегда увеличивает свой вес». Критикуя алхимиков за бесплодные поиски химического способа превращения в золото менее ценных металлов, Роберт Бойль в 1661 году выпускает труд «Скептический химик», состоящий из шести книг. В тоже время Бойль проводит множество опытов в своей лаборатории; подмечает изменение цвета растворов, подкрашивая их цветочным пигментом; использует воздушный насос при исследовании процессов горения и дыхания. Экспериментируя над мышами и птицами, лишёнными воздуха, который он откачивал из-под колпака, учёный видит, что они начинают задыхаться. Значит, делает вывод Бойль - для процессов горения и дыхания нужен не только воздух, но и какой-то газ, который входит в его состав. Однако на тот момент наблюдательному учёному не хватает экспериментального мастерства, чтобы выделить этот «газ жизни». Проводя опыты по определению упругости воздуха, при помощи U-образной трубки, Бойль формулирует закон об обратной пропорциональности объема и давления воздуха. Необходимо было обладать невообразимо огромной научной эрудицией, чтобы отвергнуть мысль не только о каком-либо главном и единственном элементе на Земле, но и предложенное ещё во времена древних греков представление о классических четырёх началах – огне, воде, земле, воздухе – как о первичных и главных химических элементах.

Но не все учёные того времени разделяли эту точку зрения. Например, голландский учёный Ян Баптист ван Гельмонт, который искусно применял химические вещества для врачевания, был прекрасным практиком и экспериментатором, но неудачным теоретиком. Гельмонт считал, что главным химическим элементом на Земле является вода. Свои заключения ван Гельмонт строил на основе анализа проведённых им опытов и наблюдений. Ученый сделал вывод, что при сгорании «растительных и животных тел» выделялась вода. Он не смог предположить, что вода на самом деле не элемент, а химическое соединение, образованное двумя составляющими – кислородом и водородом. Придерживаясь своих научных обобщений, Бойль писал:«Основных химических элементов существует столько, сколько их будет открыто в ходе опытных исследований!» В 1668 году Роберт Бойль становится деятельным членом только что организованного Лондонского королевского общества, а в 1680 году избирается его президентом.

А на другой стороне пролива Ла-Манш в 1789 году во Франции победившая революция уничтожает все королевские учреждения и так ненавистную народу «компанию откупов». Король отдавал на откуп доверенным лицам получение налогов с населения. Большая часть налогов уходила в казну, но немалые остатки доставались откупщикам. И, когда в 1794 году республиканский суд рассматривал дело королевских откупщиков, то среди подсудимых, приговорённых к смертной казни на гильотине был и выдающийся химик Франции Антуан Лоран Лавуазье.

Лавуазье не был богачом. И только доходы от участия в компании откупов позволили ему в 1775 году организовать в помещении Парижского Арсенала крупнейшую в стране лабораторию, которая являлась научным центром Парижа и где еженедельно проходила демонстрация опытов для самых разнообразных посетителей. Кроме того, руководителю лаборатории было поручено управлять пороховыми заводами страны. Благодаря деятельности Лавуазье, производительность этих заводов увеличилась в два раза.

Лавуазье был учёным, которые относились к «скептическим химикам» и который доказал, что с нагреваемыми веществами соединяется часть воздуха – газ кислород. Кислород также необходим и живым веществам для дыхания. Поэтому учёный назвал его «жизненный воздух». Это, наверное, и было самым важным в научном наследии Лавуазье, потому что учёные того времени не могли правильно объяснить процессы горения и окисления. Они считали, что в Природе существует особая огненная материя, невидимое эфирное вещество – флогистон. Если вещество загорается, то флогистон покидает его и вес вещества уменьшается. После опытов проведенных Лавуазье с прокаливанием оксида ртути, флогистон навсегда покинул химию, и тем самым Лавуазье «…впервые поставил на ноги химию, которая в своей флогистонной форме стояла на голове».

А что же Россия? Какое место она занимает в истории становления химии?

История химии, как науки связана в России с именем Михаила Васильевича Ломоносова. Благодаря настойчивости ученого, с которой он на протяжении семи лет обращался к высочайшим властям, подавая прошение за прошением об организации лаборатории, в 1748 году, впервые, в России начала свою работу научная лаборатория, в которой появились первые удачные образцы керамики и цветного стекла. Ломоносов убеждает власти основать при лаборатории завод или фабрику. Отныне развитие промышленности стало определяться успехами науки. Неутомимый практик, которому были присущи разнообразные научные интересы, Ломоносов в этом же году формулирует единый закон вечности материи и её движения. Первая часть этого закона входит в химию, как закон сохранения массы вещества.

В 1756 году М.В. Ломоносов проводит эксперименты по нагреванию металлов в запаянных стеклянных сосудах. Произведя взвешивание, он подмечает, что «без пропущения внешнего воздуха вес сожжённого металла остаётся в одной мере». Так появляется великий закон, с которого начинается эпоха великих открытий.

Благодаря таким гениальным, образованнейшим людям, пытливым исследователям и развивалась наука. Весь ум, все силы души вкладывали они в развитие химии. Их жизнь – это труд и снова труд, берущий все силы человека, все его духовные устремления, всю душу и все сердце. Он вдохновлял на научный подвиг и приносил величайшую радость творчества.

Среди многих тружеников науки выделяется имя выдающегося ученого, чьи труды являются исходным пунктом творческой деятельности новых поколений. Во всех книгах общехимического содержания почетное место занимают труды Дмитрия Ивановича Менделеева, без них развитие современной химической науки просто немыслимо.

Д.И. Менделеев – яркий и редкий пример соединения в одном лице прилежного, пытливого исследователя и неутомимого практика.

Творческая деятельность этого выдающегося деятеля науки разнообразна, но в ней выделяется труд, наиболее ярко характеризующий Д.И. Менделеева, как ученого. Это – открытие периодического закона химических элементов в 1869 году, в котором он определил зависимость физических и химических свойств элементов от величины веса их атомов и повторяемость свойств элементов по мере увеличения атомной массы через строго определенные периоды, содержащие 2, 8, 18, 32 элемента каждый. Ученый расположил три известных элемента не в тех клетках таблицы, которые «полагались» им по атомному весу, определенному в те годы, а по их свойствам и предсказал химические и физические свойства трех, еще не открытых элементов!

В 1871 году Менделеев существенно уточнил атомные массы трети
известных элементов. Никто из современников ученого не мог на основании имеющихся данных получить подобные результаты. Более того, они даже ставили под сомнение закономерный характер периодического изменения свойств элементов. Но Менделеев был твердо уверен, что он открыл закон Природы.
Уже в работе 1869 года обнаружилось стремление Д.И. Менделеева прогнозировать дальнейшее направление изучения периодичности. Он писал: «Должно ожидать открытий еще многих неизвестных тел, например сходных с алюминием или кремнием с атомной массой».

В 1886 году немецкий профессор Клеменс Александр Винклер открыл германий, свойства которого прекрасно совпадали со свойствами предсказанного Менделеевым элемента. Это открытие, а также открытие галлия в 1875 году и стало подтверждением периодического закона.

Менделеев говорил, что «имел величайшую радость видеть все три открытыми и получившими свои имена от тех стран, где найдены редкие минералы, их содержащие, и где сделано их открытие: галлия, скандия и германия». Коллеги ученого утверждали, что он знал все о новых химических элементах, все, кроме названия!

В 1890 году закон получил всеобщее признание. В начале ХХ столетия новые знания о структуре атома уточнили периодический закон и позволили глубже понять его. С открытием закона химическая теория получила относительное завершение.

Говоря о творчестве Менделеева, нельзя не признать значения периодического закона, в создании которого с таким блеском и глубиной проявились сила его гениального ума, опыт и разносторонняя эрудиция. Знание периодического закона, надстроенное и развившееся, образовало прочный фундамент всего современного учения о веществе. Без него немыслимо было бы развитие в ХХ веке ядерной физики и астрофизики, химии и геохимии, химических технологий, а также многих других направлений в науке о веществе.

Атомная физика подтвердила открытия Менделеева – «физико-химические характеристики элементов определяются их атомным весом, который отражает различие в структуре атомов».

Ученые, получившие новый элемент, имеют право дать ему свое название. Американские исследователи, открывшие в 1955 году новый элемент № 101, назвали его менделевием – в честь великого русского химика, который первым использовал периодическую систему для предсказания химических свойств неоткрытых элементов.

Будут рождаться и умирать новые теории, блестящие обобщения. Современные представления будут сменять наши уже устаревшие понятия об атоме и электроне. Величайшие открытия и эксперименты будут опровергать прошлые, и открывать на сегодня невероятные по новизне и широте просторы, - все это будет приходить и уходить. Периодический закон всегда останется исходной точкой для тысяч новых химических и физических исследований во всей современной химии.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/141642-zarozhdenie-sovremennoj-himii