Е.В. Савинкина, Г.П. Логинова, С.С. Плоткин - История химии. Элективный курс (1118120), страница 5
Текст из файла (страница 5)
английский ботаник и х и м и к Стивен Гейлс ( 1 6 7 7 1761) изобрел «пневматическую ванну» (рис* 2.1). Это даловозможность проводить разнообразные эксперименты по получению и сбору газов и положило начало ш и р о к и м исследованиям в области пневматической химии, Гейле проводил количественные исследования явлений поглощения и выделения «воздуха» растениями, дыхания животных. Он ставил о п ы т ы поперегонке органических веществ, нагреванию оксидов свинца,Рис. 2.1. В пневматической ванне Гейлса сосуд, где образовывался газ,был отделен от сосуда-приемника этого газа. Устройство позволяло изолировать газы и герметизировать их.селитры и д р у г и х соединений, собирая образующийся «воздух»над водой.Трудности п р и собирании газов, хорошо растворимых в воде, были у с т р а н е н ы английским ученым Дж. Пристли, которыйстал использовать ртуть вместо применявшейся до этого воды.Пристли Джозеф (1733-1804) — английскийхимик и философ, один из основоположниковхимических исследований газов.
Занималсяизучением углекислого газа — «воздуха, испорченного горением или дыханием» и очищенного зелеными растениями. Открыл «дефлогистированный воздух» —кислород.26Часть 2. Становление химии как наукиБлэк Джозеф (1728-1799) — шотландский химик ифизик. Помимо фундаментальных исследований вобласти пневматической химии, внес существенный вклад в изучение тепловых явлений. $В 1754 г. шотландский исследователь Дж. Б л э к сумел собрать «лесной газ» и изучил его свойства, в частности, способность соединяться с прокаленным известняком и магнезией (тоесть с оксидами кальция и магния) с образованием исходныхвеществ.
На этом основании он назвал газ, известный сегоднякак диоксид углерода, «связанным воздухом».Английский химик Г. Кавендиш в 1766 г. установил, что привзаимодействии металлов с разбавленными кислотами выделяется «горючий воздух». Подобные реакции описали Р. Бойльв 1660г. и М.В.Ломоносов в 1745г.
Кавендиш первым охарактеризовал специфические свойства открытого им водорода:легче воздуха, не растворяется в воде и растворах щелочей, своздухом образует взрывчатую смесь, при горении на воздухепревращается в воду.Кавендиш Генри (1731-1810) — английскийфизик и химик.
Располагая большими материальными средствами, проводил исследованияв собственной лаборатории. Один из основателей «химии газов. Получил в чистом виде водород и углекислый газ, измерил их плотность»Определил состав воды.2.1. Первые научные представления в химии27Шееле Карл Вильгельм (1742-1786) — шведский химик. Разработал способы получения иизучил свойства многих простых веществ инеорганических соединений, выделил и описал свыше половины известных в то времяорганических соединений.В 1772 г.
шведский химик К. Шееле предложил несколькоспособов получения «огненного воздуха» — кислорода, используя разложение неорганических соединений (нитратов, оксидов). Однако результаты исследований Шееле были опубликованы лишь в 1777 г., после того, как Пристли, работаянезависимо от Шееле, получил тот же газ при разложенииоксида ртути. Пристли датировал свое открытие 1 августа1774 г., поэтому и считали, что он первым выделил кислород.Образование кислорода при разложении оксида ртути практически одновременно с Пристли наблюдал французский химикП.
Байен. Выделение «газа для дыхания» в некоторых химических процессах отмечали отдельные естествоиспытателизадолго до конца XVIII в. Однако они не могли это объяснить.В 1772 г. ученик Блэка, шотландский химик, ботаник и врачДаниэль Резерфорд (1749-1819) открыл азот. Из воздуха подстеклянным колпаком он удалил кислород с помощью горящейсвечи, углекислый газ — поглощением щелочью, и обнаружил,что в оставшемся «удушливом воздухе» горение прекращается,а мышь погибает.
В это же время в результате подобных опытов азот в воздухе обнаружили Пристли и Кавендиш, которыйодним из первых установил постоянство состава атмосферноговоздуха и процентное соотношение его составных частей. Почти одновременно с ними азот получил Шееле. Результаты егоисследований по вине издателя были опубликованы только в1777 г. Участие Шееле в открытии азота было доказано лишьчерез столетие, когда были расшифрованы его лабораторныететради.28Часть 2. Становление химии как науки2,2. Первые химические теории29Представления о газах как об индивидуальных веществах иоб их составе оставались неясными вплоть до конца XVIII в.,но никто из исследователей уже не сомневался, что их следуетотличать от атмосферного воздуха, родоначальника всех газов.Вопросы1.
Почему самые распространенные газы (диоксид углерода,азот, кислород, водород) были открыты лишь в Х У Ш в., а нераньше?2. Почему некоторые газы, например кислород и азот, былиоткрыты практически одновременно сразу несколькими химиками?3. Что мешало химикам, впервые выделившим кислород, правильно истолковать его роль в явлениях горения и дыхания?2.2. Первые химические теорииПочему в химии не удалось создать ни одной научнойтеории на основе только качественных представлений?Долгое время физика ограничивалась механикой, и основными методами ее исследований были количественные методы;в это же время в химии для описания объектов и явленийиспользовались только качественные характеристики.
Использование количественных методов исследования, и, в первуюочередь, взвешивания, стало первым шагом к зарождениюнаучной химии.2.2.1. Теория флогистонаКакие приборы, помимо весов, можно было использоватьдля проведения измерений в химии в XVII в,?До середины X V H в. естествоиспытатели не уделяли должного внимания химическому анализу, ограничиваясь л и ш ь пробирным анализом металлов и некоторых соединений. РобертБойль, который, по его собственным словам, смотрел на химию«не как врач, не как алхимик, а как должен смотреть на неефилософ», не только систематически использовал некоторыереакции для распознавания веществ, но и занимался количественным изучением химических реакций.
Под влияниемШталь Георг Эрнст (1659-1734) — немецкийхимик и медик, с л у ж и л врачом короля Пруссии. В течение 22-летней преподавательской деятельности подготовил много учеников, ставших в дальнейшем пропагандистамисозданной им теории флогистона.алхимических традиций Бойль исследовал явления горения,обжига металлов и дыхания. Он заметил, что при горенииорганических веществ всегда образуется вода. Кроме того,пользуясь весами, он показал, что при обжиге металлов происходит увеличение веса. Это явление навело его на мысльо существовании «огненных частиц», что, видимо, помешалоосознать участие в процессах окисления определенного компонента воздуха. С мнением Бойля не были согласны другиеисследователи, в том числе М.В.Ломоносов, которые предполагали существование «воздушных частиц».На границе ХУП и ХУШ вв.
появилась первая научнаяхимическая теория — теория флогистона. Немецкий химик иврач Иоганн Иоахим Бехер (1635-1682) обратил внимание наизменение веса металлов и других веществ при прокаливании.В книге «Подземная физика», опубликованной в 1669г., онвысказал мысль, что все минеральные тела (в том числе металлы) состоят из трех «земель»: стеклующейся, горючей (илижирной) и летучей (или ртутной).
Бехер пришел к выводу,что металлы при обжиге и горючие тела при горении теряют«горючую землю».Взгляды Бехера послужили основой для создания теориифлогистона, основные положения которой были сформулированы немецким ученым Г. Э. Шталем. Теорию флогистона использовали д л я объяснения процессов горения и окисления. Согласно этой теории, во всех веществах содержится флогистон(от греч. «флогистос» — воспламеняемый, горючий), которыйони теряют при горении и обжиге. Например, металл припрокаливании отдает флогистон, превращаясь в оксид, а при30Часть 2. Становление химии как наукидобавлении к руде флогистона из угля получается неокисленное вещество — металл.
Поскольку при окислении веществамасса продукта больше массы окисляемого вещества, флоги>стону стали приписывать «отрицательный вес»* Считалось, чтофлогистон является вещественным, лишь когда он находитсяв сочетании с другими веществами в сложных телах, а при.нагревании этих тел он проявляется в виде огня. Многиехимики пытались выделить свободный флогистон.Приверженцы теории флогистона называли оксиды металлов элементами, рассматривая их как металлы, лишенныефлогистона. Металлы же, напротив, считали соединениямиэлементов (оксидов металлов) с флогистоном. Таким образом,реакция окисления отвечает потере флогистона, а реакциявосстановления — его приобретению.
Простота этой теории облегчала преподавание химии в университетах, что немалоспособствовало ее распространению.Вопросы1. Чем можно объяснить большую популярность теории фло*гистона?2. Как теория флогистона повлияла на дальнейшее развитиехимии?3. Проанализируйте взгляды Р. Бойля. Что в них было правильно, а что ошибочно?2.2.2. Кислородная теорияЧто объединяет процессы прокаливания металлов, горенияи дыхания?С течением времени теория флогистона все чаще сталаподвергаться критике в связи с экспериментальными данными о количественных соотношениях веществ, вступающих вхимические реакции.
Химики стали обращать внимание нароль воздуха в процессах прокаливания металлов, горения идыхания.Выдающиеся ученые X V I H B . М.В.ЛОМОНОСОВ И А.Л.Лавуазье начинали свою научную деятельность в период расцвета теории флогистона. Поэтому неудивительно, что однойиз задач, которую они перед собой ставили, было выяснениеприроды и исследование свойств этой загадочной теплотворнойматерии.2.2. Первые химические теория31Ломоносов принимал флогистон не в качестве невесомойжидкости или какого-то тонкого газа с отрицательной массой, а как материальное тело. Он отождествлял флогистонс водородом, указывая, что «при растворении какого-либонеблагородного металла, особенно железа, в кислотных спиртах из отверстия склянки вырывается горючий пар, которыйпредставляет собой не что иное, как флогистон».
В 1756г.Ломоносов повторил опыты Р. Бойля по прокаливанию металлов, однако, в отличие от него, проводил их в «запаянныхнакрепко стеклянных сосудах». Он пришел к выводу, что«славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущениявнешнего воздуха вес сожженного металла остается в одноймере».Эти опыты дали первое неоспоримое экспериментальноеподтверждение не только роли воздуха в процессах горения,но и сохранения массы веществ в химических реакциях.
Наоснове своих опытов Ломоносов пришел к таким выводам: «Всеперемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, чтосколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупитсяк другому, так, ежели убудет несколько материи, то умножитсяв другом месте».Один из основоположников классической химии, опирающейся на строгие количественные методы исследования, Лавуазье первым показал, что масса продуктов горения серыи фосфора больше массы сгоревших веществ, и что объемвоздуха, в котором горел фосфор, уменьшается на 1/5 часть.Нагревая ртуть с определенным объемом воздуха, Лавуазьеполучил «ртутную окалину» (оксид ртути) и «удушливый воздух» (азот), непригодный для горения и дыхания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
