Е.В. Савинкина, Г.П. Логинова, С.С. Плоткин - История химии. Элективный курс (1118120), страница 7
Текст из файла (страница 7)
При преобладаниисилы сцепления над упругостью вещество переходит в твердое \состояние и выделяется, например, в виде осадка. В противоположном случае образуется газ. Жидкое состояние харак-1теризуется равновесием обеих сил. Бертолле утверждал, что«соединения, которые образуются в результате существованияпротивоположных сил, зависят, таким образом, не только отсродства, но и от пропорций, в которых находятся действующие вещества».1. Термин «стехиометрия» был введен Рихтером для описаниясоотношений химических элементов на основе законов, покоторым тела соединяются между собой. Что именно должны были измерять химики?2.
Сравните представления Бертолле о необратимости протекания обменных реакций с современной формулировкойправил Бертолле. Идентичны ли они?2.3.2. Закон постоянства составаКакие соединения подчиняются утверждению Бертолле отом, что состав соединений зависит от соотношенияреагентов? Какие не подчиняются?Полагая, что состав соединений зависит от условий ихполучения, Бертолле опирался, в основном, на исследованиекристаллизации солей из растворов и на развитые им теоретические положения о силах сродства. В отличие от него,другой французский химик Ж.
Пруст использовал результатысвоих экспериментов по исследованию состава многочисленныхприродных и синтетических веществ.В первой же работе «Исследование меди» (1799 г.), посвященной постоянству состава веществ, Пруст показал, что природный карбонат меди и карбонат меди, полученный химикамив лаборатории, имеют один и тот же состав и цвет, а также чтонет никакой разницы между природной и синтетической содой;ничем не различаются оксид меди, содержащийся в природноммалахите, и полученный искусственно.Пруст Ж о з е ф Луи (1754-1826) —французскийхимик.
Главным направлением работ был химический анализ. Результаты исследований способствовали утверждению закона постоянствасостава химических соединений, носящего егоимя (1799). В 1802 г. выделил из виноградасахар и указал на существование несколькихвидов Сахаров.38Часть 2. Становление химии как наукиМежду Бертолле и Прустом завязалась научная полемика,в которой каждый отстаивал свои взгляды. Пруст приводилв качестве аргументов результаты исследования сульфидовжелеза, оксидов олова и меди и других соединений, имеющихопределенный постоянный весовой состав.
Он установил, чтодля элементов, которые образуют друг с другом два и болеесоединений, переход от одного соединения к другому происходит не непрерывно, как предполагал Бертолле, а скачками.В результате многолетнего ( 1 8 0 1 - 1 8 0 8 ) спора Пруста с Бертолле был признан четко сформулированный Прустом закон постоянства состава химических соединений, согласно которомусостав соединений не зависит от внешних факторов (температуры, давления, соотношения реагентов). Он писал: «Соединение есть привилегированный продукт, которому природа далапостоянный состав... Никакой разницы мы не видим междуокисью железа южного полушария и северного...
Анализподтверждает эти факты на каждом шагу».Большинство химиков — современников Бертолле и Пруста— поддержали воззрения Пруста, тогда как позиция Бертолле была признана ошибочной. Однако и идеи Бертолле былине столь уж ошибочными: в XX в. были открыты многочисленные нестехиометрические соединения, названные бертоллидами.Вопросы1. Пруст установил, что олово образует два оксида, содержащих 20 и 2 8 % кислорода, медь — также два оксида, содержащих 25 и 1 8 % кислорода. Каковы современные химическиеформулы этих соединений?2. Как, используя представления Пруста, можно различитьиндивидуальные химические вещества и смеси?3. Как, в отличие от бертоллидов, называются соединения,подчиняющиеся закону постоянства состава, сформулированному Прустом?2.3*3.
Законы кратных и объемных отношенийКак по данным химического анализа можно рассчитатьотносительные атомные массы элементов?«Во всех химических исследованиях с полным основаниемсчитается важной задачей определение относительного веса2.3. Законы стехиометрии39простых веществ, составляющих сложное. К сожалению, исследователи ограничивались именно этим; в действительностиже из весов, пропорциональных массе атома, можно было бывывести относительные веса конечных частиц или атомов тел».Основываясь на этих рассуждениях, выдающийся английскийученый Д ж . Дальтон пришел к закону кратных отношений.Дальтон исходил из положения о корпускулярном строенииматерии.
Основываясь на представлениях Лавуазье о химических элементах, он полагал, что атомы каждого отдельного элемента одинаковы и характеризуются, помимо другихсвойств, определенным атомным весом. Дальтон считал, чтоможно говорить только об относительном атомном весе, таккак определить абсолютный вес атомов невозможно.
Он принялза единицу вес атома водорода—самого легкого из известныхэлементов. Тогда для экспериментального определения атомных весов других элементов необходимо определить состав ихводородных соединений.При определении атомных весов различных элементовДальтон использовал как аналитические данные многих другихэкспериментаторов, так и собственные исследования.
Междурезультатами различных экспериментов нередко наблюдалисьбольшие расхождения. Кроме того, для многих соединенийне было известно истинное соотношение количества атомовобразующих их элементов. Поэтому атомные веса Дальтонавесьма существенно отличаются от современных значений.Таблица 1Относительные атомные массы некоторых элементовСовременноезначениеЭлементПо Дальтону(1810 г.)Водород11,008Кислород716,000514,007АзотУглерод5,412,011Сера1332,066Фосфор930,974Золото60196,97Ртуть84 или 168200,59Медь2563,54628 или 5655,847Железо402.3. Законы стехиометрииЧасть 2.
Становление химии как наукиДальтон Джон (1766-1844), английский химик и физик, создатель химической атомистики. Обнаружил у себя цветовой дефект зрения (так называемый «дальтонизм»). Проводил наблюдения и эксперименты по преломлению света, изучал природутеплоты, создал теорию испарения и смешения газов. В 1802 г.
открыл один из основных законов газового состояния: при повышении температуры и постоянном давленииобъем всех газов увеличивается одинаково.Выдвинул и обосновал основные положенияатомно-молекулярного учения. Первым определил элемент как совокупность атомов одного вида. Показал, что атомы разных элементов различаются по массе, не изменяются в химических превращениях, а только перегруппировываются. Автор одного из фундаментальныхзаконов химии — закона кратных отношений (1803).
Труд «Новая системахимической философии» получил всемирную известность.AzoteOxyRCU HydrogenIronMercuryПротив атомистической гипотезы Дальтона выступил английский химик Уильям Волластон (1766-1828). Вместо представления об атомах он предложил использовать представления об эквивалентах, которые можно было определить по данным химических анализов. Он хотел заменить гипотетичностьположений атомистической теории обоснованностью более точных законов эквивалентов. Волластон рассчитал эквиваленты(по существу, те же атомные веса Дальтона), приняв за основуотносительную атомную массу кислорода, которой было данозначение 10.
Несмотря на то, что полученные значения оказались довольно близки к тем, которые предложил Дальтон(при соответствующем пересчете), Волластон полагал, что ихне следует приравнивать к атомным весам, и игнорировалатомные отношения в соединениях.Nickel© © © ©Cobalt ManganeseArsenic.I JmcМаклер •A IWytcsIlOSplwrUSSulphur10TinLead0 0Uranium Tungsten© © © 0SlmntitcsCulilSulphurous oxide1(Sulphur dioxide)Walci0OI'luliniiSlvcr© 0 ©ZincBismuth© 0Antimony§'llianiuniCeriumPotashSodaSibYllriiiCltirincZirnme© @®© © © <QD (D)Aluiniiu© © © G © 0Sull^5K?PdSulphuric aridOCDO,Carbonic acid(Carbon dioxide)Carbonic oxide(СаНкш monoxide)Такое расхождение невозможно объяснить лишь ошибками эксперимента.
Оно вызвано предположением, что атомыстремятся к соединению в соотношении 1: 1, и лишь в томслучае, когда одно из реагирующих веществ имеется в избытке, атомы соединяются в отношениях, кратных их числу. Эти представления нашли отражение в схематическомизображении соединений, где для обозначения отдельных атомов элементов и их числа Дальтон ввел условные символы(рис. 23).•ФООCarbon41•Оo#oUlelianl gasCarburctteri hydrogei(Kthyleiic)©•Sulphate of alumineMuriatic acid •(Hydrochloric acid)Oxymurialiracnl(Chlorine)0 %Sugar (- Alcohol +ribon»cH(Methane)0 « 0Hydrate of potashХимические символы Дальтона (1810)Рис.
2.3. Для обозначения атомов элементов Дальтон использовал кружки, заключавшие первые буквы названия элемента или произвольныерисунки (крест, черта, точка и т. д.).42Часть 2.Становление химии как науки2,3. Законы стехиометрииГей-Люссак Ж о з е ф Л у и ( 1 7 7 8 - 1 8 5 0 ) — французский химик и физик. Открыл закон теплового расширения газов. В 1808 г. пришелк выводу, что взаимодействующие газы соединяются друг с другом в простых кратныхобъемных отношениях. Разработал химический способ получения калия и натрия.С 1805 г. французский химик и физик Ж.
Л. Гей-Люссакстал проводить систематические измерения объемов различных газов и продуктов их взаимодействия. На основанииполученных результатов в 1808 г. Гей-Люссак сформулировалзакон объемных отношений: объемы газов, реагирующих другс другом или образующихся в результате химических реакций,соотносятся как небольшие целые числа.
Он установил, что2 объема водорода соединяются с 1 объемом кислорода, и приэтом образуется два объема водяного пара.Дальтон выступил против открытого Гей-Люссаком законаобъемных отношений, так как считал, что он противоречит егогипотезе.
По его мнению, при соединении одного объема водорода и одного объема хлора должен образоваться один объемхлороводорода, а не два, как следовало из опытов Гей-Люссака.В свою очередь, Гей-Люссак относился довольно скептически квозможности определять атомные веса элементов.Вопросы1. Исходя из атомных весов элементов, приведенных Дальтоном, определите, какой состав он приписывал водороднымсоединениям неметаллов?2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
