Е.В. Савинкина, Г.П. Логинова, С.С. Плоткин - История химии. Элективный курс (1118120), страница 35
Текст из файла (страница 35)
началось развитие метода синтеза минераловна основании учета природных условий. Так, в 1911 г. былиописаны первые эксперименты по синтезу алмазов из углерода,получающегося при термическом разложении углеводородов.Однако лишь в 1953-1954 гг. был осуществлен синтез алмазовв искусственных условиях (в Швеции и США) при давлении50 ГПа и температуре 2000 °С, то есть в условиях, близких ктем, которые существуют в глубинах земной коры. Сейчас вискусственных условиях получают многие другие минералы,например сапфиры, рубины, гранаты.В конце XIX в. были подмечены закономерности междураспространением и распределением элементов в земной коре и их положением в периодической системе элементовД.И.Менделеева. С начала XX в.
эти закономерности сталишироко использоваться в геологических и минералогическихисследованиях.В это же время химик, минералог и кристаллограф Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) развил представленияо новой науке — геохимии, «как науке об истории земныхатомов». Он не разделял точку зрения, что минералы естьнечто неизменное, часть установившейся «системы природы», асчитал, что в природе идет постепенное взаимное превращениеминералов, изменяющих свой состав и свойства под влияниемокружающей среды.Вернадский первым отметил роль живого вещества — всехрастительных я животных организмов и микроорганизмов наЗемле — в истории перемещения, концентрации и рассеянияхимических элементов. Он обратил внимание, что некоторыеорганизмы способны накапливать железо, кремний, кальций идругие- химические элементы и могут участвовать в образовании их месторождений, что микроорганизмы играют огромную178Часть 7.
Современная химия7.1.роль в разрушении горных пород. Вернадский утверждал, что«разгадка жизни не может быть получена только путем изучения живого организма. Для ее разрешения надо обратиться ик его первоисточнику — к земной коре». Изучая роль живыхорганизмов в жизни нашей планеты, Вернадский пришел квыводу, что весь атмосферный кислород — это продукт жизнедеятельности зеленых растений. Исследования ученых в области геологической деятельности живых организмов привелик возникновению новой науки — биогеохимии.Вернадский считал, что биосфера под влиянием достиженийнауки и развития промышленности постепенно переходит вноосферу (сферу разума).
При этом гармоничное взаимодействие природы и общества возможно лишь при тесной взаимосвязи законов природы с законами мышления и социальноэкономическими законами. Вернадский также уделял большоевнимание проблемам экологии.Вопросы1. Какие научные достижения предшествовали возникновению геохимии?2. Какие методы определения возраста минералов и горныхпород, их химического состава и свойств появились в XX в.?7.1.5. КосмохимияПочемуXXeJкосмохимиякакнаукасформироваласьлишьвНаряду с земным веществом внимание естествоиспытателейвсегда привлекало вещество космоса, попадавшее на Землюв виде метеоритов. Первые химические анализы метеоритных тел были выполнены в конце XVШ — начале XIX вв.Оказалось, что в состав метеоритов и земных тел входятодни и те же элементы.
С открытием спектрального анализастало возможно изучать состав удаленных космических тел, впервую очередь Солнца. Этим методом было изучено веществоСолнца и звезд, а также внешних слоев атмосферы планет.Именно на Солнце был открыт химический элемент гелий.Спектральный анализ показал, что Солнце состоит, в основном, из водорода и гелия. Открытие естественной и искусственной радиоактивности и элементарных частиц привело ксозданию в конце 30-х годов XX в.
теории ядерного горения в звездах, в результате которого выделяется огромноеВзаимосвязь химии с другими туками179количество энергии и образуются все химические элементы.Важным шагом к появлению этой теории стало открытие в1932 г. американским физикохимиком Гарольдом КлейтономЮри (1893-1981) тяжелого изотопа водорода — дейтерия, являющегося продуктом первой стадии превращения водорода взвездах. Открытие дейтерия было отмечено в 1934 г. Нобелевской премией.
Основываясь на данных о содержании различных изотопов кислорода в морских раковинах, Юри показал,как изменялась температура древних океанов. В 1950 г. в еголаборатории был проведен опыт, в котором при пропусканииэлектрического разряда через смесь аммиака с метаном образовывались аминокислоты, что доказывало возможность ихсинтеза в атмосфере.В 20-х годах XX в. были впервые сформулированы закономерности распределения элементов в метеоритном веществе, а позже, в 50-х годах Юри показал возможность интерпретации данных по химическому составу планет на основепредставлений об их «холодном» происхождении из пылевогооблака. В 1956 г.
советский геохимик Александр Павлович Виноградов (1895-1975) сделал вывод, что в ходе формированияпланет Солнечной системы происходило выделение жидких игазообразных веществ, что привело к образованию их наружных оболочек: литосферы, гидросферы и атмосферы.Виноградов изучал также содержание и роль микроэлементов в живых организмах, а также воздействие микроорганизмов на отдельные минералы. Он развил биогеохимическиеметоды поиска полезных ископаемых. Виноградов создал новое направление — геохимию изотопов. Совместно со своимисотрудниками определил абсолютный возраст Земли.Развитие космонавтики открыло новые возможности непосредственного изучения внеземного вещества.
Так, было установлено широкое распространение базальтовых пород на поверхности Луны, Венеры и Марса, непосредственно определенсостав атмосферы Венеры и Марса. Подтвердились высказанные ранее идеи о единстве вещества Солнечной системы, происхождении планет из твердых частиц пылевого облака, роливулканической деятельности в формировании оболочек планет.Вопросы1. Какими методами можно подтвердить правильность теориио возникновении всех химических элементов из водорода?2. Каковы перспективы развития космохимии?180Часть 7.Современная химия7.2.7.2.
Новые направления в химииЧемобусловленопоявлениеновыхнаправленийвхимии?Еще Леонардо да Винчи отмечал: «Там, где природа перестает творить свои собственные объекты, за дело берется человек,который создает, используя природные материалы и при помощи природы, бесчисленное множество новых объектов». Всовременной химии, основанной на новейших методах иссле*дования и синтеза веществ, в наибольшей степени проявилсятворческий характер этой науки.7.2.1.
Физические методы в х и м и иКакие методыфизическим?исследованиявеществаможноотнестикДля исследования вещества (особенно его структуры и динамики превращения) сегодня недостаточно лишь качественныхи количественных химических методов. В XX в. в химиюпроникли разнообразные физические методы, связанные с воздействием на химическое вещество электромагнитным излучением разной частоты или пучками ускоренных элементарныхчастиц.
Информация извлекается из характеристик излучения,прошедшего через вещество или отраженного им, или жевторичного излучения, испускаемого образцом.Спектральные методы в химии появились еще в XIX в.В 1859-1860 гг. Р. Бунзен и Г. Кирхгоф разработали методспектрального анализа. Сначала для исследований использовались лишь видимая и ультрафиолетовая части электромагнитного спектра, отвечающие квантовым переходам внешнихэлектронов атомов. Затем границы начали расширяться в сторону как более низких, так и более высоких частот.В 1881 г. в химии был впервые применен метод инфракрасной спектроскопии. Инфракрасная область электромагнитногоспектра соответствует колебаниям атомов в молекуле или кри-;сталле.
Так как частоты этих колебаний зависят от взаимногорасположения атомов, метод позволяет делать выводы о строении вещества.1После открытия В. Рентгеном в 1895 г, новых лучей, полу -*чивших его имя, рентгеновское излучение также стало использоваться для исследования химических веществ. В 1912 г. а~глийский физик Уильям Генри Брэгг (1862-1942) скоиструировал рентгеновский спектрометр и исследовал кристаллическиструктуры многих неорганических веществ. Тем самым он заложил основы рентгеноспектрального и рентгеноструктурногоНовые направления в химия181анализа. Вместе со своим сыном, физиком Уильямом Лоуренсом Брэггом (1890-1971) он исследовал твердые хлориды калияи натрия, флюорит, сульфиды цинка и железа, алмаз, графит,медь.
На основании этих работ было показано, что в кристаллах неорганических соединений нет обособленных группатомов, которые можно было бы считать молекулами. Такойвывод б ы л неожиданным, так как химики до этого считали,что любое сложное тело построено из молекул. Представления У . Г . Б р э г г а легли в основу создания новых принципов,на которых базируется современная химия твердого тела. Заисследование структуры кристаллов с помощью рентгеновскихлучей о т е ц и сын Брэгги были удостоены в 1915 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
