Початок
З незапам'ятних часів людина, стикаючись з різними явищами природи, накопичуючи відомості про них і про оточуючих його предмети, усе частіше використовував їх собі на благо. Людина зауважив, що під дією вогню одні речовини (і сам життя) зникають, а інші змінюють свої властивості. Наприклад, обпалена сира глина набуває міцність. Людина застосував це у своїй практиці, і народилося гончарна справа. З руд навчилися виплавляти метали, а сплавляючи метали-отримувати різні сплави; так з'явилася металургія.
Використовуючи свої спостереження і знання, людина навчилася створювати, і, створюючи, пізнавав. Науки народжувалися і розвивалися паралельно з ремеслами і виробництвами.
Перетворення речовин під дією вогню були першими хімічними реакціями, здійсненими людиною. За образним висловом радянського історика М. А. Фігуровського, багаття був своєрідною хімічною лабораторією.
Хімічні елементи давнини
Деякі метали-золото, свинець, мідь, залізо-були відомі людям ще при первісно-общинному ладі. Спочатку ці метали йшли на виготовлення прикрас, і тільки пізніше, приблизно в кінці кам'яного віку (4-5 тис. років до н. Е..), З металів стали робити знаряддя праці та зброя. Поступово з різних ремесел стали виникати виробництва. Так вже за часів рабовласницького ладу (4 тис. років до н. Е..-V ст. Н. Е..) Cуществовалі металургія, фарбування, виготовлялася кераміка і т. д. З розвитком цих виробництв значно обоготілісь знання про речовини, їх властивості та перетвореннях .
Вже за кілька тисяч років до нашої ери в Стародавньому Єгипті вміли виплавляти й використовувати золото, мідь, срібло, олово, свинець і ртуть. У країні священного Нілу розвивалося виробництво кераміки та глазурей, скла та фаянсу. Використовували древні єгиптяни і різні фарби: мінеральні (охра, сурик, білила) і органічні (індиго, пурпур, алізарин). Недарма знаменитий французький хімік Мю Бертло вважав, що сама назва науки хімія походить від староєгипетського слова хеми: так називали людей, що населяють "чорні землі" (Єгипет), де були розвинуті ремесла. Однак Гречека алхімік Зосима (III-IVвв. н. Е..) Пояснив походження цього слова інакше: він вважав хімією мистецтво Делта срібло і золото (хіміа-мистецтво Плаки металів). Ізестни і інші тлумачення. До цих пір у вчених немає єдиної думки на цей рахунок.
Хімічні ремесла були розвинені в 4-2 тисячолітті до н. е.. І в країнах Межиріччя на Близькому Сході (долини річок Тигру і Євфрату). У ті часи народи, населенню Межиріччя, знали метали (зі свинцю, наприклад, відливали статуетки, культові фігурки), широко використовували мінеральні та органічні барвники, вміли виготовляти глазурі, фаянс і т. д.
Вчені-філософи Стародавньої Греції (VII-Vвв. до н. Е..) Намагалися пояснити, яким чином здійснюються різні перетворення, з чого і як відбулися всі речовини. Так виникло вчення про початки, стихій (від стехейя-основа), іліелементах (від латинського elementum-першооснова, першооснова), як їх стали називати пізніше.
Фалес Мілетський вважав, що світ - це єдине ціле, а все, що відбувається в природі, є результат ущільнення іліразряженія єдиної первоматерии, єдиного первоночала - води. Анаксимен Мілетський визнавав первинною матерією повітря, при охолжденіі і згущенні якого утворюється вода, а з неї потім при подальшому ущільненні і охоложденіі виникає земля. Філософ Ксенофан вчив, що первинними началами є вода і земля; матерія не знищується і не виникає, світ існує вічно.
У 544-483 рр.. до н. е.. У місті Ефесі жив знаменитий філософ Геракліт, який вважав, що всі «тілам» природи притаманне вічний рух. Природно, що первоматерии при цьому він визнавав саме рухоме та зменчівое початок - вогонь. Світ, на думку Геракліта, не створено жодного богами, ні людьми, «був, є і буде вічно живим вогнем», який закономірно запалюється і так само закономірно згасає.
Інший давньогрецький філософ, Емпедокл, спостерігаючи горіння дерева, відзначав, що спочатку утворюється дим (повітря потім полум'я (вогонь) і врешті-решт залишається зола (земля). Якщо біля полум'я буде знаходиться холодна поверхня, то на ній осідають пари води. Таким чином , горіння є розкладання палаючого речовини на чотири елементи: повітря, вогонь, воду і землю. На підставі такого висновку Емпедокл перший створив вчення про чотири засадах («коріння») природи: «Спочатку послухай, що чотири корн всього), існуючого - Вогонь, і Вода, і Земля, і безмежна височінь Ефіру. . . З них все, що було, і все те, що буде ». Ці «початку» вічні і незмінність.
Анаксагор з міста Клазомен в Малій Азії першим висловив припущення, що всі речовини складаються з незліченної кількості первинних почав матерії - «насіння речей». Матерії властиві протилежні якості: світло і темрява, теплота і холод, сухість і вологість. Тільки сукупність цих якостей, узята в різних співвідношеннях, обумовлює утворення таких почав, як земля, і ефір.
Тут необхідно зазначити, що тоді ж, поряд з вченням про «стихіях», розвивалися й інші уявлення про будову матерії-атомістичні. Найяскравішою постаттю древньої Греції і всього античного світу був Арістотель (384-322 рр.. До н. Е..). Він як і Епмпедокл, визнавав, що у світі існують четиреосновних «початку» - «стихії» (вони ж «елементи», іноді «принципи» або «первинна матерія»). Під стихіями Аристотель розумів «пределние частини», на які розкладаються всі тіла. Ці частини не діляться далі і відрізняються один від одного «з вигляду». До стихіям він відносив воду, землю, вогонь і повітря; кожна зі стихій балу носієм двох властивостей з чотирьох - вологості і сухості, тепла та холоду: повітря тепле і вологе, вогонь сухий і теплий, земля суха і холодна, вода холодна і волога.
Крім цих чотирьох елементів Аристотель ввів п'ятий, який назвав «сутність». У середні століття алхіміки стали іменувати цей елемент «квінтесенцією» (від латинського quintaessentia-п'ята сутність), «філософським каменем», «елексіром життя», «великим магістер», «червоної тинктури», «універсалом», «медикаментом». Таємничому п'ятого елументу приписували свверх'естественние властивості.
Навчання Аристотеля про взаємне перетворення елементів і про п'яту суті лягло згодом в основу уявлень про трансмутації, в тому числі і про отримання золота із неблагородних металів. І першими стали застосовувати вчення Аристотеля алхіміки.
Таємниці "трансмутації"
У 321 р. До н. е.. в дельті Нілу було закладено нове місто - Олександрія, названий так на честь завойовника Олександра Макендонского. Маючи вигідне географічне положення, місто стало одним з найбільших торговельних і ремісничих центрів. Там була заснована перша в історії академія-спеціальна установа, де займалися різними дослідженнями і навчали відомим на той час наукам.
До завоевніе Єгипту жерці, знали хімічні операції (отримання сплавів, змішення, імітація дорогоцінних металів, виділення фарб і т. д.), тримали їх у великій таємниці й передавали тільки обраним учням, а самі операції проводили в храмах, сопровждая їх пишними местіческімі церемоніями . Після покаренія цієї країни багато таємниць жерців стали відомі давньогрецьким вченим, які вважали, що імітація дорогоцінних металів є справжнє «перетворення» одних речовин в інші, відповідне законам природи. Словом, в елліністичному Єгипті відбулося з'єднання уявлень античних філософів і традиційної обрядовості жерців - те, що згодом було названоалхіміей.
Близько 640 р. н. е.. Єгипет захопили араби, а вже на початку VIIIв. їх влада була встановлена на величезній території - від Гібралтару до Індії. Науково-практичні знання та культура, засвоєні арабами в підкорених країнах (і особливо в Єгипті), до XII в. досягли Європи. У цьому велику роль зіграла торгівля між державами арабського Сходу та європейськими країнами. Хімічні знання, що прийшли до Європи від арабів, стали називати арабським словом «алхімія».
Що ж це були за знання? Зачатки алхімічних поглядів зустрічалися у багатьох народів. У Iв. н. е.. древнерімскійврач іестествоіспитатель Діоскорид написав першу хімічну енциклопедію, в якій були викладені способи приготування вапняної води, мідного купоросу, білила та деяких інших речовин. У Китаї алхімі Вей Поян (IIв.) описує рецепт отримання "пігулок безсмертя". До Хун (281 - 361) також дає рецепти виготовлення "пігулки довголіття" і штучного золота. Пошуки таких рецептів були поширені в елліністичному Єгипті. Від тих часів збереглися два папірусу, що відносяться до IIIвеку, - «Лейденський папірус X» і «Стокгольмський папірус». У першому міститься близько ста рецептів імітації золота, а в другому, крім того, описується підробка перлів та фарбування пурпуром.
Грецький алхімік Зосима - автор багатьох наукових творів, у тому числі і алхімічних («імуть», де йдеться про походження алхімії; »Про хорошій якості і склад вод», де описується отримання цілющої води). Його вважають одним із засновників алхімії.
Серед арабських алхіміків одним з найвизначніших був принц Каліда ібн Казід (бл. 660-704), який провів більшу частину життя в Єгипті. Він наказав перевести на арабську мову всі відомі алхімічні твори.
Але справжнім «царем науки» араби називали великого вченого Джабіра ібн Гайя (бл. 721-815), відомого в Європі під ім'ям Гебер. Знайомий з навчаннями древніх, він став послідовником Аристотеля, погляди якого на елементи-якості були переосмислені арабами.
Гайя вважав, що метали складаються з двох основних частин (елементів): сірки, що є носієм горючості і мінливості, і ртуті - «душі» металів, носія металевості (блиску, твердості, плавкості), а основними хімічними процесами є горіння та плавлення. Найблагороднішими металами є золото і срібло, до складу яких входить сірка і ртуть у наічістейшім вигляді і в самій оптимальної пропорції. Різноманітність останніх залежить від колічесвенного співвідношення сірки і ртуті і від домішок. Але в природі цей процес з'єднання йде дуже повільно, і, щоб прискорити його, треба додати «медикамент» (особливий препарат), тоді перетворення займе близько 40 днів, якщо ж використовувати «еліксир», то весь процес отримання золота займе всього 1 година!
Вивчав Гайя та властивості, а також способи приготування багатьох солей: купоросу, квасцов, селітри та ін; знав отримання кислот: азотної, сірчаної, оцтової, при проведенні дослідів вдавався до перегонки, випалу, сублімації, кристалізації. Він вважав, що практика і досліди для алхіміків мають первоступенную важливість, без них успіх неможливий. Праці Гайя («Книга сімдесяти», «Книга отрут», «сума досконалостей», «Книга про печі») вивчався багато століть.
Учнем прославленого Гебер вважав себе крупнейщій арабський алхімік Абу Бакр Мухаммед ібн Закарійа ар-Разі (865-925), автор «Книги таємниць» та «Книги таємниці таємниць». Він перший провів класифікацію відомих у той час речовин, розділивши їх на три класи: землисті (мінеральні), рослинні і тваринні.
Ар-Разі визнавав трансмутацію неблагородних металів у благородні, визнавав елементи металів - сірку і ртуть, але, не огранічеваясь цим, ввів додатковий третій - елемент «соляний природи», що є носієм твердості і розчинності. Це вчення про трьох елементах (сірка, ртуть, сіль) широко поширилося серед європейських алхіміків.
Сприйнявши уявлення античних атомістів ар-Разі застосував їх до вчення Арістотеля, вважаючи, що речовини складаються з неподільних елементів-частинок (атомів, по-сучасному) і порожнечу; самі елементи вічні, неподільні і мають певні розмір. Властивості ж вещесвт залежать від розмірів атомів і відстаней між ними (пустот). Так, земля і вода складаються з атомів великих розмірів, а порожнечі в них менше, і тому вони рухаються вниз; вогонь і повітря, навпаки, рухаються вгору, так як їх атоми менше, а порожнечі в них більше.
Як і Гайя, ар-Разі вважав, що метою алхімії має битьпознаніе властивостей речовин, освоєння всіляких операцій над ними, виготовлення різних апаратів для здійснення етіхоперацій. У цей практичний, а не абстрактно-містичної спрямованості як раз і висловилася специфіка навчання арабських алхіміків.
Ідея перетворення неблагородних металів у благородні знайшла багато прихильників в Західно Європі. І ось за товстими стінами, в сирих підвалах, у відокремлених келіях намагаються прискорити процес «вдосконалення» металів. Неблагородні метали розплавляють, змішують один з одним, фарбують, закопують в землю, але марно! Чому ж не виходить золото?
Можливо, цей процес надприродний? Над металами вимовляються заклинання; на підлозі, на стінах зображуються магічні формули. . . і знову невдача.
А може бути, вся суть полягає в п'ятому елемнти - «квінта есенції», що отримав безліч різних піднесених і таємничих імен? Тільки він один міг перетворити будь-який метал на золото, дати чловека вічне життя і молодість. Тепер зусилля алхіміків зосереджуються на отриманні філософського каменю. Були створені сотні зашифрованих рецептів, більшість з яких до цих пір не вдалося розгадати, не кажучи вже про експерементальної перевірки.
Йшли роки. . . Алхіміки продовжували свої пошуки. Найбільшим алхіміком середньовіччя можна назвати Альберта фон Больштедт (1193-1280). Володіючи вражаючою працездатністю, жагою знань і будучи прекрасним оратором, він став знаменитим серед своїх сучасників, які називали його «універсальним лікарем», Альбертом Великим. Відмовившись в 1265 р. від єпископства, фон Больштедт пішов у монастир і присвятив решту життя життя науці. Їм було написано величезну кількість трактатів по різних галузях знань, у тому числі і по алхімії-«П'ять книг про метали і менералах», «Книга про алхімію».
Альберт Великий вважав, що трансмутація металів полягає в відбувається виду і щільності. Зміна ж властивостей металів відбувається під дією миш'яку (забарвлює метали в жовтий колір) і води (стискаючись і ущільнюючись, вона збільшує плотностьплотность металів). Описуючи проведення алхімічних операцій, він наводить ряд правил, яких треба дотримуватися в роботі: зберігати мовчання, ховатися від очей людських, дотримуватися часу і т. д.
У XVIв. особливою популярністю користувалися твори Василя Валентина («могутній цар»): «Про таємну філософії», «Про великого камені стародавніх мудреців», «Тріумфальна колісниця антимонія». Правда, всі спроби встановити справжнє ім'я автора не вдалися; мабуть, під цим псевдонімом писав невідомий алхімік, можливо, не один.
Визнаючи трансмутацію металів і почала алхіміків, Василь Валентин особливо підкреслював, що алхімічні елементи металів не мають нічого спільного з реальними елементами тієї ж назви:
«Все, що писали про насіння металів, згодні в тому, що сірка представляє чоловіче насіння металів, а ртуть-жіноче насіння; але це потрібно розуміти розумом і не приймати за насіння металів звичайну сірку і звичайну ртуть, тому що звичайна ртуть, будучи сама металом , не може бути насінням металів ». Також не можуть бути «насінням» металів звичайна сірка і сіль. Остання, на його думку, характеризує здатність металів розчинятися в кислотах.
В алхімічних вишукуваннях Василя Валентина вже відчуває велика практична спрямованість. Так, він першим згадує про соляній кислоті («соляному спирті»), пропонує спосіб отримання її з повареної солі і залізного купоросу, описує її дію на метали і деякі оксиди. Сурмі і її сполук присвячено твір «Тріумфальна колісниця антимонія».
Але не всі середньовічні вчені приймали основні теоретичні положення алхіміків. І одним з таких учених був Авіценна. Цим латинським іменем називали знаменитого арабського філософа і лікаря абу Алі ал-Хусейна ібн Сину (980-1037), таджика за національністю, який народився неподалік від Бухари. Він створив близько 300 праць, і деякі з них («Медичний канон», «Книга зцілення», «Книга знань») користуються ізвестностьюі в теперішній час. Їм описана майже тисяча різних речовин, серед яких були метали, Авіценна вважав сірку і ртуть, але заперечував можливість перетворення одного металу в іншій, оскільки вважав, що для цього немає шляхів.
Не вірив у трансмутацію і алхімічесіке початку найбільший італійський вчений і художник Леонардо да Вінчі (1452-1519), який поставив собі за мету «осягнути походження численних створінь природи». Він спирався на експеримент, який він вважав посередником «між майстерною природою і родом человечіскіх» і який «має виробляти багато разів, щоб яке-небудь випадкове обставина не вплинуло б на його результати».
Леонардо да Вінчі визнавав практичну алхімію, яка могла приносити користь, але різко виступав проти тих алхіміків, які ставили за мету отримання золота, він вважав, що людина не може створювати прості речовини, а тим більше перетворювати їх одне в інше, та й ртуть не може бути загальним «насінням» металів, оскільки «природа різноманітить насіння відповідно відмінності речей».
У пошуках умов для здійснення таємничої трансмутації алхіміки розробили такі важливі методи очищення речовин, як фільтрація, сублімація, дистиляція, кристалізація. Для проведення експериментів вони створили спеціальні апарати-водяну баню, перегінний куб, ретори, печі для нагріванія колб, ними були відкриті сірчана, соляна і азотна кислоти, багато солі, етиловий спирт, вивчені багато реакцій (взаємодія металів з сіркою, випал, окислення та т. д.).
Але щоб перетворити алхімічесіке вчення в положення наукової хі, необхідно було «очистити» його від містичних нашарувань, поставити на справжню експериментальну основу, детально дослідити склад речовин. Початок цього складного і тривалого процесу поклали іатрохімікі (від іатрос-лікар) і представники технічної хімії.
Розвиток іатрохіміі, металургії, фарбувального справи, виготовлення глазурі і т. д., удосконалення хімічної апаратури - все це сприяло тому, що експерименти пості-пінно стає основним критерієм істинності теоретічес положень. Практика ж, у свою чергу, не могла розвиватися без теоретичних уявлень, які повинні були не тільки пояснити, а й передбачати властивості речовин і умови прове-вання хімічних процесів. Вчені відмовилися від традиційних «почав» алхіміків і звернулися до матеріалістичних представле-вам древніх про будову матерії.
Від алхімії до наукової хімії.
Нового розуміння предмета хімічного пізнання способст-вовало возраждение античного атомізму. Тут важливу роль відіграли праці французького мислителя П. Гассенді. Він не тільки воскресив атомістичну теорію, але, за словами Дж. Бернал, перетворив її «на вчення, куди увійшло все те нове у фізиці, що було знайдено в епоху Возражденія». Для виявлення частинок, не видимих простим оком, Гассенді іспользоваленгіоскоп (мікроскоп); з цього він робив вивдо, що якщо можна виявити настільки дрібні частинки, то можуть існувати й зовсім дрібні, які вдасться побачити згодом.
Він вважав, що Бог створив певне ісло атомів, відрізняю-трудящих один від одного формою, величиною і вагою. все в світі складається з них. Як з цегли, колод і дощок можна побудувати величезну кількість різноманітних будівель, так і з кількох десятків видів атомів природа створює безліч тел. З'єднуючись, атоми дають більші утворення - «молекули». Останні в свою чергу, об'єднуючись один з одним, стають більшими і «доступними для відчуття». Тим самим Гассенді першим ввів у хімію поняття молекула (від латинського moles-з зменшувальним суфіксом cula).
І разом з тим П. Гассенді, як і Р. Декарт, поділяв оману ня науки свого часу. Він визнавав божественне походження атомів, визнавав, що існують особливі атоми за-паху, смаку, тепла і холоду.
Розвитку корпускулярної теорії сприяв великий англійський учений Ісаак Ньютон (1643-1727), який займався і питаннями хімії. Він мав добре обладнану хімічну лабораторію, серед його праць є твір «Про природу кислот» (1710). Ньютон вважав, що корпускули створені Богом, що вони неде-Ліми, тверді й незнищенні. З'єднання корпускул відбувається за рахунок тяжіння, а не за рахунок гачків, щербин і т. д. Таке припливу-ються і визначає «хімічну дію»; розпад існуючих речовин на первинні частинки і утворення з них інших сполучення-ний зумовлюють появи нових речовин.
Корпускулярне вчення знайшло своє завершення в працях знаменитого англійського вченого Роберта Бойля.
Йому від батька в спадщину два маєтки, в одному з яких (Стальбрідж) він оселився. Там Бойль зібрав багату біблеотек і обладнав прекрасну лабораторію, де працював зі своїми помічниками. Молодий учений розробив основи аналізу (від аналізіс - розкладання) «мокрим шляхом», тобто аналіз в розчинах. Він ввів індикатори (настій лакмусу, квітів фіалок, а також лакмусові папірці) для розпізнання кислот і лугів; соляну кислоту та її солі за допомогою нітрату срібла, солі сірчаної кислоти - за допомогою вапна і т. д. Ці прийоми використовуються і зараз.
Під впливом робіт Торчелло з вивчення атмосферного тиску Бойль зайнявся дослідженням властивостей повітря. Він брав трубки U-подібної форми з різною довжиною колін. Коротке було запаяні, а довге відкрито. Заливаючи останнім ртуть, Бойль «замикав» в короткому коліні. Якщо змінювати кількість ртуті в довгому коліні, то змінюється об'єм повітря в короткому. Так була встановлена закономірність: обсяг газу обернено пропорційний його тиску (1662). Пізніше цю закономірність спостерігав французький вчений Е. Маріотт. Зараз перший газовий закон іменується законом Бойля-Маріотта.
А за рік до відкриття газового закону Бойль опублікував книгу «Хімік-скептик», в якій виклав свої взглядиБойль вважає хімію самостійною наукою, а не підмогою алхімії і медици-ни. Всі тіла, пише він, складаються з часток, що рухаються, що володіють різною величиною і формою, а елементами, підкреслює Бойль, не можуть бути ні «початку» Аристотеля, ні «початку» алхіміків. Це «певні, початкові і прості, цілком незмішані тіла, які не складені один з одного, але являють собою ті складові частини, з яких складені всі так звані змішані тіла і які вони, зрештою, можуть бути розкладені».
Таким чином, елементи, по Бойлю, це речовини, які не можна розкласти (тобто прості речовини), вони складаються з однорідних корпускул. Такі золото, срібло, олово, свинець. Інші, наприклад кіновар, що розкладається на ртуть і сірку, він відносив до складних речовин. У свою чергу, сірку, ртуті, які не вдалося розкласти, слідував віднести до елементів. А скільки в природі елементів? На цей важкий питання відповідь могла дати лише досвід. Не можна так само стверджувати, вважав Бойль, що відомі на той час прості речовини обов'язково повинні бути елементами - можливо, з часом і вони будуть розкладені (що й відбулося з водою і «землями» - оксидами лужноземельних металів).
Йому вдалося в корпускулярної теорії будови речовин об'єднати два підходи - вчення про елементи і атомістичні уявлення. «Бойль робить з хімії науку»,-писав Ф. Енгельс.
Революція в хімії
Центральна проблема хімії XVIIIст. - Проблема горіння. Питання стало таким: що трапляється з горючими речовинами, коли вони згоряють повітрі? Для пояснення процесів горіння І. Бехером і його учнем Г. Е. Шталем була запропонована теорія флогістону. Флогістон - це деяка невагома субстанція, яку містять всі горючі тіла яких вони втрачають при горінні. Тіла, що містять велику кількість флогістону, горять добре; тіла, які не горять, є дефлогістрованим. Ця теорія дозволяла пояснити багато хімічні процеси і передбачати нові хімічні явища. Протягом майже всього XVIIIст. вона міцно утримувала свої позиції, поки Лавуазьє в кінці XVIIIст. не розробив кисневу теорію горіння.
Розробляючи теорію горіння, Лавуазьє відзначав, що при горінні «постійно спостерігається чотири явища»: виділяються світло й тепло; горіння здійснюється тільки в «чистому повітрі» (кисні); всі речовини збільшуються на стільки, на скільки зменшується вага повітря; при горінні неметалів утворюються кислоти (кислотні оксиди), при випалюванні металів - металеві вапна (оксиди металів). Лавуазьє використовував досвід Шеєле, Прістлі, завдяки чому йому вдалося ясно і доступно пояснити процес горіння. Було доведено, що «флогістон Шталя - уявне речовина», а «явища горіння і випалу пояснюються набагато простіше і легше без флогістону, ніж з його допомогою», як писав Лавуазьє.
Проводячи різні досліди з азотною, сірчаною і фосфорної кислоти, Лавуазьє прийшов до висновку, що «кислоти відрізняються одна від одної лише підставою, соедіннений з повітрям». Іншими словами, «чисте повітря» обумовлює кислі властивості цих вещесвт, а тому вчений назвав його киснем (оксігеніум, від оксюс-кислий ігеннао-народжую). Після того як було встановлено склад води, Лавуазьє остаточно переконався у виключній ролі кисню.
У «початковому курсі хімії» (1789) Лавуазьє, спираючись на нові теорії та застосовуючи розроблену ним (соместного з другіміученимі) номенклатуру, систематизував накопичені на той час хімічні знані, в ньому він викладає кисневу теорію горіння.
Спочатку дається опис різних агрегатних станів речовин. У твердій речовині молекули утримуються одна біля одної силами тяжіння, які більше сил відштовхування. У рідині молекули знаходяться на такій відстані один від одного, коли сили тяжіння і відштовхування рівні, а атмосферний тиск перешкоджає перетворенню рідини в газ. У газоподібному ж стані переважають сили відштовхування.
Лавуазьє дає визначення елементу і наводить таблицю та класифікацію простих речовин. Він зазначає, що уявлення про три або чотири елементи, з яких нібито складаються всі тіла природи, що перейшло до нас від грецьких філософів ». Під елементами Лавуазьє розумів речовини, які не розкладаються «ніяким чином». Всі прості речовини були їм розділені на чотири групи: 1. ) Речовини, що відносяться до трьох царствах природи (мінерали, рослини, тварини) - світло, телород, кисень, азот, водень, 2. ) Неметалеві речовини, що окислюються і дають кислоти, - сірка, фосфор, вуглець, радикали муріевий (хлор), плавиковий (фтор), і борної (бор); 3. ) Металеві речовини, що окислюються і дають кислоти, - сурма, срібло, миш'як, вісмут, кобальт, мідь, залізо, марганець, ртуть, молібден, нікель, золото, платина, свинець, вольфрам, цинк, 4. ) Солеобразующіе землисті речовини: вапно, магнезія. Барит глинозем, кремнезем.
Таким чином, Лаваузье здійснив наукову революцію в хімії: він перетворив хімію із сукупності безлічі не пов'язаних один з одним рецептів, що підлягали вивченню один за одним, у загальну теорію, грунтуючись на якій можна було не тільки пояснити всі відомі явища, але й передбачати нові.
Перемога атомно-молекулярного вчення.
Наступний важливий крок у розвитку наукової хімії був зроблений Дж. Дальтон, ткачем і шкільним вчителем з Манчестера. Вже перші наукові повідомлення молодого вчителя привернули увагу деяких фізиків і хіміків, серед яких у Дальтона з'явилися друзі. У 1793 р., вийшла у світ наукова робота Дальтона «Метеорологічні спостереження і досліди».
Аналізуючи результати своїх метеорологічних спостережень, Дельтон прийшов до висновку, що причиною випаровування води є теплота, а сам процес є перехід частинок з рідкого стану в газоподібний. Це був перший крок на шляху до створення системи хімічної атомістики.
У 1801г. Дальтон встановив закон парціальних тисків газів:
Тиск суміші газів, які не взаємодіють один з одним, дорівнює сумі їх парціальних тисків (I закон Дальтона).
Два роки по тому, продовжуючи досліди, англійський учений виявив, що розчинність в рідині кожного газу з суміші при постійній температурі прямо пропорційна його парціальному тиску над рідиною і не залежить від загального тиску суміші і від наявності в суміші інших газів. Кожний газ розчиняється таким чином, як якщо б він один займав даний обсяг (II закон).
Намагаючись визначити «число простих елементарних частинок", утворивши складну частку, Дальтон міркував так: якщо при взаємодії двох речовин виходить одне з'єднання, то воно бінарно; якщо утворюються дві сполуки, то одне бінарне, а інше потрійне, тобто складаються сответственно з двох і з трьох атомів, і т. д.
Застосовуючи ці правила, Дальтон приходить до висновку, що вода-бінарна сполука водню і кисню, вага яких відносяться приблизно як 1:7. Дальтон вважав, що молекула води складається з одного атома водню і одного атома кисню, тобто формула її АЛЕ. За даними Ж. Гей-Люссака і А. Гумбольдта (1805), вода містить 12, 6% водню і 87, 4% кисню, а тому що Дальтон прийняв атомна вага водню за одиницю, атомна вага кисню він визначив рівним приблизно семи.
У 1808 р. Дальтон постулював закон простих кратних відносин:
Сіли два яких-небудь елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, то кількості одного з елементів, що припадають у цих з'єднаннях на однакову кількість іншого елемента, перебувають між собою в простих кратних відносинах, тобто ставляться один до одного як невеликі цілі числа .
Заняття метеорологією призвели Дальтона до роздумів про будову атмосфери, про те, чому вона являє собою «масу явно однорідну». Вивчаючи фізичні властивості газів, Дальтон прийняв, що вони складаються з атомів; для пояснення ж дифузії газів він припустив, що їх атоми мають різні розміри.
Вперше про атомістичну теорію Дальтон говорить в лекції «Про абсорбації газів водою та іншими рідинами», яку він прочитав 20 жовтня 1803 в літературно-філософському суспільстві Манчестера.
Дальтон суворо розмежовував поняття «атом» і «молекула», хоча останню і назвав «складним», або «складовим атомом»; він тільки підкреслював, що ці частки є межею хімічної подільності відповідних речовин.
Якими ж властивостями володіють атоми? По-перше, вони неподільні і незмінні. По-друге, атоми одного і того ж речовини абсолютно однакові за формою, вагою та іншими властивостями. По-третє, різні атоми з'єднуються між собою в різних відносинах, по-четверте, атоми різних речовин мають неоднаковий атомний вагу.
У 1804 р. відбулася зустріч Дальтона з відомим англійським хіміком і істориком хімії Т. Томсоном. Той був захоплений теорією Дальтона і в 1807 р. виклав її в третьому виданні своєї популярної книги «Нова система хімії». Завдяки цьому атомістична теорія побачила світ раніше, ніж вона була опублікована самим автором.
Джон Дальтон є творцем хімічної атомістики; він вперше, використовує уявлення про атоми, пояснив складу різних хімічних речовин, визначив їх відносні та молекулярні ваги.
І тим не менше на початку XIX ст. атомно-молекулярне вчення в хімії насилу пробивало собі дорогу. Знадобилося ще півстоліття для його остаточної перемоги. На цьому шляху було сформульовано ряд кількісних законів (закон постійних відносин Пруста, закон об'ємних відносин Гей-Люссака, закон Авагадро, згідно з яким при однакових умовах однакові обсяги всіх газів містять одне і те ж число молекул), які отримували пояснення з позицій атомно-молекулярних уявлень. Для експериментального обгрунтування атомістики та її впровадження в хімію багато зусиль доклав Й. Б. Берцеліус. Остаточну перемогу атомно-молекулярне вчення (і спираються на нього способи визначення атомних і молекулярних ваг) здобуло на 1-му Міжнародному конгресі хіміків (1860).
У 50-70-і рр.. XIX ст. на основі вчення про валентності і хімічного зв'язку була розроблена теорія хімічної будови (А. М. Бутлеров, 1861), яка зумовила величезний успіх органічного синтезу і виникнення нових галузей хім. промисловості (виробництво барвників, медикаментів, нафтопереробка та ін), а в теоретичному плані відкрила шлях побудови теорії просторової будови органічних сполук-стереохімії (Дж. Г. Вант-Гофф, 1874). У другій половині XIX ст. складаються фізична хімія, хімічна кінетика-вчення про швидкостях хім. реакцій, теорія електролітичної дисоціації, хімічна термодинаміка. Таким чином, в хімії XIX ст. склався новий загальний теоретичний підхід-визначення властивостей хім. речовин в залежності не тільки від складу, але й від структури.
Розвиток атомно-молекулярного вчення призвело до ідеї про складне будові не тільки молекули, але й атома. На початку XIX ст. цю думку висловив англійський учений У. Праут, виходячи з результатів вимірювань, що показали, що атомні ваги елементів кратні атомній вазі водню. На основі цього Праут запропонував гіпотезу, згідно якої атоми всіх елементів складаються з атомів водню. Новий поштовх для розвитку ідеї про складне будову атома дало велике відкриття Д. І. Менделєєвим (1869) періодичної системи елементів.
Менделєєв написав блискучий підручник органічної хімії-перший в Росії, за який йому було присуджено Велика Демидівська премія Академії наук.
Прочитавши в 1867-1868 рр.. курс лекцій з неорганічної хімії, Менделєєв переконався у необхідності створення вітчизняного «керівництва до хімії». Він приступає до написання підручника «Основи хімії». Ця праця була покликаний «познайомити публіку і учнів» з досягненнями хімії, її застосуванням у техніці, сільському господарстві і т. д. Труднощі зустрілися при написанні другої частини підручника, де передбачалося помістити матеріал про хімічні елементи. У якій послідовності викладати його? А що, якщо зіставити групи подібних елементів? Перепробувавши кілька варіантів, Менделєєв помітив, що елементи можна розташовувати в порядку зростання атомної ваги і тоді. . . Тоді чинився, що в кожній колонці властивості елементів поступово змінювалися зверху вниз! Це була перша таблиця, озаглавлена «Досвід систем елементів, заснований на їхній атомній вазі і хімічній подібності». Дмитро Іванович розумів, що таблиця відображає принцип ПЕРЕОДИЧНОСТІ, певний закон природи, який встановлює тісний зв'язок між хімічними елементами.
У червні 1871 р. Менделєєв закінчив статтю «Періодична законність хімічних елементів», у якій дав формулювання періодичного закону:
«Властивості елементів, а тому і властивості утворених ними простих і складних тіл, які складаються в періодичній залежності від їх атомної ваги».
Висновок
У минулому столітті спеціально підкреслювалося, що «хімія займається не тілами, а речовинами» (Д. І. Менделєєв), то тепер ми є свідками того, як об'єктом все більш пильної уваги вчених-хіміків стають саме реальні макротела-ті самі суміші, розчини , сплави, гази, з якими вони безпосередньо мають справу в лабораторії та на виробництві. За словами К. Маркса, прогрес хімії «не тільки примножує кількість корисних речовин, але і число корисних застосувань вже відомих речовин».
Список літератури
1. Б. М. Конарєв «Допитливим про хімію. Неорганічна хімія ».
2. В. М. Найдиш «Концепції сучасного природознавства» (Навчальний посібник).