Химия 18-19 веков

Химия 18-19 веков.

Теория  флогистона

 В первой половине 18 века была разработана  первая химическая теория, объяснившая процессы горения и разложения веществ - теория флогистона, предложенная немецким химиком Г. Э. Шталем. Она объясняла горючесть тел наличием в них некоего материального начала горючести — флогистона, и рассматривала горение как разложение. По мнению Шталя, флогистон - материальная субстанция, составная часть любого горючего тела. Он выделяется при горении или прокаливании веществ и, соединяясь с воздухом, образует пламя. Знаменитые химики того времени Михаил Ломоносов, Карл Шееле, Джозеф Пристли, Генри Кавендиш искали способы выделения флогистона из различных веществ, но так и не смогла его обнаружить.

Теория флогистона обобщила широкий круг фактов, касавшихся процессов  горения и обжига металлов, послужила  мощным стимулом для развития количественного  анализа сложных тел, без которого было бы абсолютно невозможным экспериментальное  подтверждение идей о химических элементах. Она стимулировала также  изучение газообразных продуктов горения  в частности и газов вообще; в результате появилась пневматическая химия, основоположниками которой  стали Дж. Блэк, Д. Резерфорд, Г. Кавендиш, Дж. Пристли и К. В. Шееле.

Теория флогистона была опровергнута работами французского химика Антуана Лавуазье который в 1775 году открыл кислород. Уголь, сгорая, соединяется с кислородом и переходит в диоксид углерода СО2. Этот же газ, а вовсе не флогистон, выделяется при прокаливании карбонатов кальция и магния.

Лавуазье

Процесс превращения химии  в науку завершился открытиями А. Л. Лавуазье. С создания им кислородной теории горения (1777) начался переломный этап в развитии химии, названный «химической революцией». Отказ от теории флогистона потребовал пересмотра всех основных принципов и понятий химии, изменения терминологии и номенклатуры веществ.

 В 1789 Лавуазье издал  свой знаменитый учебник «Элементарный курс химии», целиком основанный на кислородной теории горения и новой химической номенклатуре. Он привёл первый в истории новой химии список химических элементов (таблицу простых тел). Критерием определения элемента он избрал опыт, категорически отвергая любые неэмпирические рассуждения об атомах и молекулах.

Лавуазье сформулировал  закон сохранения массы, создал рациональную классификацию химических соединений, основанную, во-первых, на различии в  элементном составе соединений и, во-вторых, на характере их свойств.

.

Открытия в  области химии Джозефа Пристли.

Пристли по праву его можно  считать одним из основоположников современной химии. Его основные химические исследования были посвящены  изучению газов. В этой области ему  принадлежит ряд крупнейших открытий. В 1771 г. Пристли открыл фотосинтез, обнаружив, что воздух, испорченный горением или дыханием, становится вновь пригодным  для дыхания под действием  зеленых частей растений. В 1778 г. он доказал, что при фотосинтезе  растения поглощают углекислый газ  и вырабатывают кислород.

В 1772 г. Пристли, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, впервые  получил окись азота — «селитряный  воздух» — и нашёл, что окись  азота при соприкосновении с  воздухом буреет вследствие образования  двуокиси азота. Пользуясь для собирания  газов ртутной ванной, Пристли  в 1772—74 гг. впервые получил хлороводород — «соляно-кислый воздух» и аммиак — «щелочной воздух».

Вместе с другими учеными, такими, как Антуан Лавуазье, Генри  Кавендиш, Карл Шееле, он способствовал  утверждению представлений о  сложном составе воздуха. Пристли  принадлежит честь открытия в 1774 году кислорода. Нагревая окись ртути, он выделил кислород — «бесфлогистонный воздух». Кроме того, Пристли в 1775 г. получил в чистом виде фтористый  кремний, сернистый газ, а в 1799 г. окись углерода. Обогатив науку многими  новыми фактами, Пристли, однако, не смог правильно объяснить их и до конца  жизни оставался последователем ошибочной теории флогистона, отвергнутой  трудами Лавуазье, поэтому его  теоретические идеи не шли ни в  какое сравнение с описанными им остроумными и убедительными  экспериментами. Кроме химии, его  исследования относятся также и  к оптике. Пристли — автор книги  «История и современное состояние  открытий, относящихся к зрению, свету и цветам», опубликованной в 1772 г.

Таким образом, химическая революция окончательно придала химии вид самостоятельной науки, занимающейся экспериментальным изучением состава тел; она завершила период становления химии, ознаменовала собой полную рационализацию химии, окончательный отказ от алхимических представлений о природе вещества и его свойств

Период количественных законов.

С конца 18 до середины 19 века продолжался период количественных законов. Главным итогом развития химии в период количественных законов стало её превращение в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении. За открытым Лавуазье законом сохранения массы последовал целый ряд новых количественных закономерностей — стехиометрические законы. Это

 Закон эквивалентов (И. В. Рихтер)

Закон постоянства состава (Ж. Л. Пруст)

Закон кратных отношений (Дж. Дальтон)

Закон Авогадро и др.

Основываясь на законе кратных  отношений и законе постоянства  состава, Дж. Дальтон разработал свою атомную теорию (1808). Важнейшей характеристикой атома элемента Дальтон считал атомный вес. Проблема определения атомных весов на протяжении нескольких десятилетий являлась одной из важнейших теоретических проблем химии. Для визуализации своей теории Дальтон использовал собственную систему символов. Через некоторое время он опубликовал таблицу относительных атомных весов шести элементов — водорода, кислорода, азота, углерода, серы, фосфора, приняв массу водорода равной 1.

Пять основных положений теории Дальтона

1. Атомы любого элемента отличны от всех других, причем характерной чертой в данном случае является их относительная атомная масса
2. Все атомы данного элемента идентичны
3. Атомы различных элементов могут соединяться, образуя химические соединения, причем каждое соединение всегда имеет одинаковое соотношение атомов в своем составе
4. Атомы нельзя создать заново, разделить на более мелкие частицы, уничтожить путем каких-либо химических превращений. Любая химическая реакция просто изменяет порядок группировки атомов.
5. Химические элементы состоят из маленьких частиц, называемых атомами

Дальтон также предложил  «правило наибольшей простоты», которое, правда, не получило независимых подтверждений: когда атомы соединяются только в одном соотношении, это говорит  об образовании ими двойного соединения.

Несмотря на внутренние противоречия, лежащие в самом сердце концепции  Дальтона, некоторые ее принципы дожили до наших дней, хотя и с небольшими оговорками. Скажем, атомы действительно  не могут быть разделены на части, созданы или уничтожены, однако это  справедливо лишь для химических реакций. Дальтон также не знал о  существовании изотопов химических элементов, свойства которых порой  отличны от «классических». Несмотря на все эти недочеты, теория Дальтона (химическая атомитика) повлияла на будущее  развитие химии не меньше кислородной  теории Лавуазье.