Переворот хімічної науки «Революція в хімії», виготовлена ​​Лавуазьє

Великих успіхів у виділенні газів та вивченні їх властивостей досяг Джозеф Прістлі - протестантський священик, який займався хімією. Поблизу Лідса (Англія), де він служив, знаходився броварня, звідки можна було отримувати у великих кількостях «пов'язане повітря» (тепер ми знаємо, що це був діоксид вуглецю) для проведення дослідів. Прістлі виявив, що гази можуть розчинятися у воді, і спробував збирати їх над водою, а над ртуттю. Так він зумів зібрати та вивчити оксид азоту, аміак, хлороводень, діоксид сірки (звичайно, це їх сучасні назви). У 1774 Прістлі зробив найважливіше своє відкриття: він виділив газ, в якому речовини горіли особливо яскраво. Будучи прихильником теорії флогістону, він назвав цей газ "дефлогістованим повітрям". Газ, відкритий Прістлі, здавався антиподом «флогістованого повітря» (азоту), виділеного в 1772 англійським хіміком Даніелом Резерфордом (1749-1819). У «флогістованому повітрі» миші вмирали, а в «дефлогістованому» були дуже активними. (Слід зазначити, що властивості газу, виділеного Прістлі, ще в 1771 описав шведський хімік Карл Вільгельм Шееле, але його повідомлення з недбалості видавця з'явилося в пресі лише в 1777.) Великий французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє відразу ж оцінив значення відкриття Прістлі. У 1775 він підготував статтю, де стверджував, що повітря не проста речовина, а суміш двох газів, один з них - «дефлогістоване повітря» Прістлі, який з'єднується з палаючими або іржавіючими предметами, переходить із руд у деревне вугілля і є необхідним для життя. Лавуазьє назвав його oxygen, кисень, тобто. «що породжує кислоти». Другий удар по теорії елементів-стихій було завдано після того, як з'ясувалося, що вода - це теж не проста речовина, а продукт з'єднання двох газів: кисню та водню. Всі ці відкриття та теорії, покінчивши з таємничими «стихіями», спричинили раціоналізацію хімії. На перший план вийшли ті речовини, які можна зважити або кількість яких можна виміряти якимось іншим способом. Протягом 80-х 18 в. Лавуазьє у співпраці з іншими французькими хіміками - Антуаном Франсуа де Фуркруа (1755-1809), Гітоном де Морво (1737-1816) та Клодом Луї Бертолле - розробив логічну систему хімічної номенклатури; в ній було описано понад 30 простих речовин із зазначенням їх властивостей. Ця праця, Метод хімічної номенклатури, була опублікована в 1787 році.

Переворот у теоретичних поглядах хіміків, що стався наприкінці 18 ст. в результаті швидкого накопичення експериментального матеріалу в умовах панування теорії флогістона (хоча і незалежно від неї) зазвичай називають «хімічною революцією».

Інформація про хімію

Вільштеттер (Willstatter), Ріхард

Німецький хімік Ріхард Мартін Вільштеттер народився в Карлсруе, у родині торговця тканинами Макса Вільштеттера та Софії (Ульман) Вільштеттер. Він закінчив школу в Карлсруе і реальну гімназію в Нюрнберзі, де показав себе настільки здатним.

Тиселіус (Tiselius), Арне Вільгельм Каурін

Шведський біохімік Арне Вільгельм Каурін Тиселіус (Тізеліус) народився в Стокгольмі, в родині Ганса Абрахама Йісона Тиселіуса, службовця страхової компанії, та дочки норвезького священика Рози (Каурін) Тиселіус. Коли 1906 р. батько...

Pt - Платина

ПЛАТИНА (лат. Platinum), Pt, хімічний елемент VIII групи періодичної системи, атомний номер 78, атомна маса 195,08 відноситься до платинових металів. Властивості: густина 21,45 г/см3, tпл 1769 °С. Назва: від іспанського...

Значення кисневої теорії виявилося значно більшим, ніж просто пояснення явищ горіння та дихання. Відмова від теорії флогістону зажадав перегляду всіх основних принципів та понять хімії, зміни термінології та номенклатури речовин. Тому зі створення кисневої теорії почався переломний етап у розвитку хімії, названий "хімічною революцією".

У 1785-1787 р.р. чотири видатні французькі хіміки - Антуан Лоран Лавуазьє, Клод Луї Бертолле, Луї Бернар Гітон де Морво та Антуан Франсуа де Фуркруа, - за дорученням Паризької академії наук розробили нову систему хімічної номенклатури. Логіка нової номенклатури передбачала побудову назви речовини за назвами тих елементів, у тому числі речовина складається. Основні засади цієї номенклатури використовуються до теперішнього часу.

У 1789 р. Лавуазьє видав свій знаменитий підручник "Елементарний курс хімії", заснований на кисневій теорії горіння і новій хімічній номенклатурі. Поява цього курсу власне й ознаменувало, на думку Лавуазьє, хімічну революцію (1789 - рік початку Французької революції, однією з жертв якої стане 1794 р. та Лавуазьє). У " Елементарному курсі хімії " Лавуазьє навів перший історії нової хімії список хімічних елементів (таблицю простих тіл), поділених кілька типів

нефлогістонний кисневий горіння лавуазьє

Рис.3.

Щодо земель Лавуазьє на підставі їх абсолютної інертності до кисню висловлював припущення про те, що землі є оксидами невідомих елементів, що згодом повністю підтвердилося. Особливу групу для земель у своїй таблиці елементів Лавуазьє виділив, оскільки суворо дотримувався визначення елемента, даного Бойлем: "Якщо ми... зв'яжемо з назвою елементів... уявлення про останню межу, що досягається аналізом, то всі речовини, які ми ще не змогли ніяким способом розкласти, є для нас елементами. …Ми не можемо запевняти, що наше сьогодні простим є таким насправді». Дану концепцію елементів прийнято називати емпірико-аналітичною, оскільки Лавуазьє вибрав критерієм визначення елемента досвід і лише досвід, категорично відкидаючи будь-які неемпіричні міркування про атоми і молекули, існування яких неможливо підтвердити досвідченим шляхом. Цю концепцію Лавуазьє гранично ясно сформулював у передмові до свого підручника: "Я не вважав за можливе ухилитися від вимог суворого закону - не укладати нічого понад те, що дає безпосередньо досвід і не намагатися нагальними висновками заповнювати мовчання фактів".

Створена Лавуазьє раціональна класифікація хімічних сполук ґрунтувалася, по-перше, на відмінності в елементному складі сполук і, по-друге, характері їх властивостей (кислоти, основи, солі, солеутворюючі речовини, органічні речовини). При цьому, як і Бойль, Лавуазьє вважає, що властивості речовини визначаються його складом. Залежність властивостей речовини від складу, описана Лавуазьє, є закономірністю, що відображає взаємозв'язок між якісними і кількісними характеристиками речовини.

Найважливішим результатом досліджень Лавуазьє стало формулювання ним закону збереження маси. Проаналізувавши результати власних досліджень кількісного складу речовин і співвідношення мас реагентів і продуктів реакції, а також результати подібних досліджень інших вчених, Лавуазьє показав, що у всіх випадках маса речовин у ході хімічних реакцій не змінюється: "Можна прийняти принцип, що у будь-якій операції кількість матерії однаково до і після досвіду, що якість і кількість почав залишаються тими самими. Слід зазначити, що Лавуазьє вивів закон збереження маси знов-таки виключно з експериментальних даних, не використовуючи будь-яких теоретичних передумов, не заснованих на досвіді.

Хімічна революція завершила період становлення хімії; вона ознаменувала собою повну раціоналізацію хімії, остаточну відмову від застарілих натурфілософських та алхімічних уявлень про природу речовини та її властивостей. Після хімічної революції хімія набула період кількісних законів, у якому було створено і розвинуто нову концепцію хімічного елемента - атомно-теоретична.

Нарис загальної історії хімії [Від найдавніших часів до початку XIX ст.] Фігуровський Микола Олександрович

«ХІМІЧНА РЕВОЛЮЦІЯ»

«ХІМІЧНА РЕВОЛЮЦІЯ»

Випустивши «Початковий курс хімії», Лавуазьє вважав, що тим самим повністю завершив «хімічну революцію». Він мав відомі підстави для такої впевненості, тим більше, що він один, без союзників, вів протягом ряду років полеміку з авторитетними представниками флогістичної хімії, витримуючи їхні нападки. Щоправда, вже у вісімдесятих роках деякі видні вчені Франції, які працювали головним чином разом із Лавуазьє, співчували кисневій теорії та новим ідеям у хімії. Лавуазьє писав: «Хімікі… легко побачать, що… я користувався майже своїми власними дослідами. Якщо місцями і може статися, що я наводжу, не вказуючи джерела, досліди чи погляди Бертолле, Фуркруа, Лапласа, Монжа і взагалі тих, хто прийняв ті самі принципи, що і я, то це наслідок нашого спілкування, взаємного обміну думками, спостереженнями, поглядами, завдяки чому ми встановилася відома спільність поглядів, коли він часто самим важко було розібратися, кому що, власне, належить» (63).

Проте офіційне визнання названого у цьому уривку вчення кисневої теорії відбулося лише 1785–1786 рр., саме: 6 серпня 1785 р. Бертолле першим заявив про своє визнання принципів нової хімії. Через рік, у червні 1786 р., його приклад наслідував Фуркруа, а в 1787 р. - Гітон де Морво, який приїхав до Парижа з Діжона. Таким чином, Лавуазьє, говорячи про однодумність з ним деяких хіміків, мабуть, мав на увазі спільну роботу з ними щодо створення нової хімічної номенклатури.

У союзі з цими видними хіміками, а також деякими фізиками та математиками, Лавуазьє продовжував боротьбу з теорією флогістону значно ефективніше. У 1787 р. в Англії вийшла книга видного хіміка-флогістика Річарда Кірвана (1733-1812) "Нарис про флогістон і про конституцію кислот" (64). У цьому творі Кірван виступив проти основних положень кисневої теорії та відстоював флогістичні погляди, ґрунтуючись на визнанні водню як флогістон. Лавуазьє та його союзники дуже дотепно відобразили ці нападки. Книга Кірвана була перекладена (Марією Лавуазьє) французькою мовою (66) і видана, причому наприкінці були прикладені спростування флогістичних доктрин, написані Лавуазьє, Бертолле, де Морво, Фуркруа та Монжем.

Кірван, однак, здався не одразу. Тільки 1796 р. він склав зброю.

Оплотом флогістиків у Франції ще залишався «Фізичний журнал» («Journal de Physique»), що видавався Ламетрі (1743-1817) - французьким дослідником і фізиком. Щоб протидіяти впливу цього журналу, Лавуазьє разом зі своїми однодумцями започаткував журнал «Аннали хімії» («Annales de Chimie»), який почав виходити з квітня 1789 року.

У боротьбі за нову хімію Лавуазьє та його прихильники прагнули не прогаяти жодної істотної деталі, яка могла хоча б якоюсь мірою виявитися опорною точкою прихильників теорії флогістону. До книги «Метод хімічної номенклатури», про яку вже говорилося вище, був доданий мемуар Гассенфратца та Аді, присвячений хімічним символам та позначенням речовин. Нові символи мали лише дуже віддалену подібність із колишніми, що залишилися у спадок від алхімічного періоду, але вони вигідно відрізнялися від них, оскільки являли собою систему позначень. Тому зупинимося на них кількома словами.

Гасседфратц і Аде розробки системи символічних позначень речовин виходили з двох принципів. Вони запропонували ввести як спільні для кожного класу речовин символи у вигляді простих геометричних фігур. По-друге, вони застосували літерні позначення, що містяться всередині таких геометричних фігур як символи окремих представників того чи іншого класу сполук, а також прямі лінії, проведені в різних напрямках, для позначення «істинних елементів» - світла, теплороду, а також елементарних газів - кисню, азоту та водню.

Для позначення металів Гассенфратц і Аде прийняли як символ класу гурток, всередині якого містилася перша літера (іноді дві літери, причому друга мала - «консонант») французької назви металу.

…. Займисті речовини позначалися півкухом у різних положеннях. Радикали кислот мали загальний знак - квадрат. Радикали основ (лужні окисли) позначалися трикутниками, зображеними кутами вгору, землі - трикутниками, поставленими кутом вниз. Хімічні сполуки, наприклад солі, зображалися як знаків, радикалів кислот і радикалів основ, поставлених разом…. Принципи позначення Гассенфратца та Аде надалі були використані Берцеліусом для розробки системи хімічної символіки, яка в основному збереглася і в сучасній хімії.

За такого систематичного підходу та всебічної аргументації головних положень нової хімії з боку Лавуазьє та його найближчих співробітників та прихильників нові ідеї, природно, набули швидкого поширення в Європі. На бік Лавуазьє швидко перейшли: в Англії – Дж. Блек, у Німеччині, на батьківщині теорії флогістона, – М. Г. Клапрот. Останній 1792 р. публічно продемонстрував на засіданні Берлінської академії наук найголовніші досліди Лавуазьє, у результаті як сам Клапрот, і вся академія визнали справедливість теорії Лавуазьє.

Лише один Прістлей не хотів визнавати нове вчення і залишився ревним флогістиком до кінця життя. За словами Кюв'є, «він, не падаючи духом і не відступаючи, бачив, як наймайстерніші бійці старої теорії переходять на бік її ворогів. І коли Кірван вже після всіх змінив флогістону, Прістлей залишився один на полі битви і послав новий виклик своїм противникам у мемуарі, адресованому їм до перших французьких хіміків» (66).

Отже, киснева теорія Лавуазьє та розвинена на її основі нова хімія здобули повну перемогу. Однак ця перемога не означала, що «хімічна революція» справді закінчилася з появою «Початкового курсу хімії» Лавуазьє. Звичайно, якщо дивитися на це питання лише формально і вважати революцією лише сам факт заміни однієї панівної в науці теорії іншою, то така революція в хімії справді відбулася у вісімдесятих роках вісімнадцятого століття. Однак, як правильно зауважує Б. Н. Меншуткін, «в історичній перспективі хімічна революція не є настільки повною і закінченою, як її зображував А. Лавуазьє» (67).

Справді, сутність хімічної революції полягала у заміні флогістона його антиподом - киснем - у поясненнях різних процесів. Сенс перевороту, який стався в хімії наприкінці XVIII ст., полягав передусім у запереченні реакційних навчань, що залишилися у спадок від алхіміків та іатрохіміків, у заміні цих навчань раціональними, заснованими на досвідчених фактах та даних поясненнями хімічних явищ.

На час Лавуазьє в хімії ще збереглося як у відкритій, так і в завуальованій формі вчення про чотири стихії Аристотеля і три засади алхіміків. Ми бачили, що багато попередників і сучасників Лавуазьє у своїх навчаннях про «початки», що становлять складні речовини, просто комбінували елементи Аристотеля з елементами алхіміків. Таким шляхом вони намагалися усунути протиріччя між старими вченнями про початки тіл та нові дані, отримані хіміками-аналітиками в результаті вивчення складу солей і мінералів. Від Лавуазьє був потрібен рішучий крок до повної відмови від таких традиційних уявлень, заміни елементів-якостей дійсними елементами тіл.

Лавуазьє зробив цей крок дуже нерішуче, краще сказати, він зробив лише півкроку, зарезервувавши можливість відступу на старі позиції. Так, відкинувши флогістон, він не наважився відмовитися від невагомих флюїдів взагалі, залишивши світло і теплород (завуальований «вогонь» Аристотеля) як основні «справжні» елементарні речовини. Далі, спростувавши флогістичне вчення про складність складу металів і кислотоутворюючих речовин, таких, як сірка, фосфор та інші, він не наважився віднести їх до «справжніх» елементів і вважав їх лише «простими тілами». Як він розумів ці “прості тіла”, ми вже бачили. "Безперечно настане день, - писав він, - коли ці речовини, які є для нас простими, будуть розкладені".

Причини такої непослідовності Лавуазьє, безсумнівно, слід шукати в ігноруванні їм атомно-молекулярного вчення і наслідків, що випливають з нього. Лавуазьє нерідко застосовував у творах термін «молекула» для позначення первинних частинок, складових тіла. Більше того, він, безперечно, знав про атомно-молекулярні вчення. Однак він не був атомістом. Саме тому він не помічав і не намагався пояснювати правильні вагові та об'ємні відносини між речовинами, що становлять складні тіла, встановлені як ним самим, так і його сучасниками. Цікаво відзначити, що через багато років після смерті Лавуазьє його старий соратник і однодумець К. Л. Бертолле у своїй полеміці з Прустом про сталість складу складних з'єднань намагався навіть відстоювати ідею про нескінченну подільність матерії, в дусі первісних уявлень Р. Декарта.

Ігнорування Лавуазьє вчення про атомно-молекулярну структуру речовин призвело його також до крайнього гіпертрофування ролі кисню в хімічних процесах. Кисню Лавуазьє надавав таке ж значення в хімічних процесах, яке надавали флогістону послідовники теорії флогістону. Перебільшення ролі кисню в хімії Лавуазьє не можна не розглядати як наслідок його тяжіння до традиційних прийомів, які застосовували флогістики при поясненні фактів та явищ.

Лавуазьє, звичайно, не можна звинувачувати в тому, що він чогось не зробив чи недоробив. Йому належить велика і безперечна заслуга повалення теорії флогістону та заміни її кисневою теорією. Саме в цьому сенсі можна говорити про «щасливу революцію в галузі пневматичної хімії», головним діячем якої і був Лавуазьє. На підставі кисневої теорії Лавуазьє розробив деякі важливі підстави та положення нової хімії, зокрема вчення про прості тіла, вчення про окислення та відновлення, вчення про механізм дихання, нову номенклатуру хімічних сполук тощо.

Однак справжня хімічна революція була лише розпочата Лавуазьє. Ця революція була блискуче продовжена та розвинена наступними поколіннями хіміків та завершена впровадженням у хімію атомно-молекулярного вчення.