Error: не определено #11234. Великие химики: краткая биография. Химии история Зарождение современной химии

Великие химики: краткая биография. Химии история Зарождение современной химии


Химия - наука, теснейшим образом связанная с физикой. Она рассматривает главным образом превращения веществ, изучает элементы (простейшие вещества, образуемые одинаковыми атомами) и сложные вещества, состоящие из молекул (сочетаний различных атомов).

Во второй половине XVIII и начале XIX века в работах ученых преобладало изучение и описание свойств химических элементов и их соединений. Кислородная теория Лавуазье (1743-1794) и атомная теория Дальтона (1766-1844) заложили основы теоретической химии. Открытия, вызванные атомно-молекулярным учением, начали играть существенную роль в производственной практике.

Атомистические представления о строении вещества породили много теоретических проблем. Необходимо было выяснить, что происходит с атомами, образующими молекулярные структуры? Сохраняют ли атомы свои свойства в составе молекул и как они взаимодействуют друг с другом? Действительно ли атом прост и неделим? Эти и другие вопросы необходимо было решить.

Без атомной теории нельзя было создать учение об ионах, а без понимания ионного состояния материи нельзя было разрабатывать теорию электролитической диссоциации, а без нее - понять истинный смысл аналитических реакций, а затем понять роль иона как комплексообразователя и т. д.

Разработка проблем органической химии привела к созданию учения о замещении, теории типов, учения о гомологии и валентности. Открытие изомерии выдвинуло важнейшую задачу - изучить зависимость физико-химических свойств соединений от их состава и строения. Исследования изомеров наглядно показали, что физические и химические свойства веществ зависят не только от расположения атомов в молекулах.

К середине XIX века на основе учения о химическом соединении и химических элементах, на базе атомно-молекулярной теории оказалось возможным создать теорию химического строения и открыть периодический закон химических элементов. Во второй половине XIX века происходит постепенное превращение химии из описательной науки, изучающей химические элементы, состав и свойства их соединений, в теоретическую науку, исследующую причины и механизм превращения веществ. Стало возможным управлять химическим процессом, преобразовывая вещества, природные и синтетические, в полезные продукты. К концу XIX века были получены и изучены десятки тысяч новых органических и неорганических веществ. Открыты фундаментальные законы и созданы обобщающие теории. Достижения химической науки внедрялись в промышленность. Были построены и хорошо оборудованы химические лаборатории и физико-химические институты.

Химия принадлежит к той категории наук, которые своими практическими успехами способствовали повышению благосостояния человечества. В настоящее время развитие химии имеет ряд характерных черт. Во-первых, это размывание границ между основными разделами химии. Например, ныне можно назвать тысячи соединений, которые нельзя однозначно причислить к органическим или неорганическим. Во-вторых, развитие исследований на стыке физики и химии породило большое число специфических работ, которые в итоге сформировались в самостоятельные научные дисциплины. Достаточно назвать, например, термохимию, электрохимию, радиохимию и т. д. В то же время «расщепление >> химии шло и по объектам исследования. На этом направлении возникли дисциплины, изучающие:

1) отдельные совокупности химических элементов (химия легких элементов, редкоземельных элементов).

2) отдельные элементы (например, химия фтора, фосфора и кремния).

3) отдельные классы соединений (химия гидридов, полупроводников).

4) химия особых групп соединений, куда относится элементарная и координационная химия.

В-третьих, для химии партнерами для интеграции явилась биология, геология, космология, что привело к рождению биохимии, геохимии и т. д. Произошел процесс «гибридизации».

Одной из важных задач современной химии является предсказание условий синтеза веществ с заранее заданными свойствами и определение их физических и химических параметров.

Охарактеризуем основные направления современной химии. Химию принято подразделять на пять разделов: неорганическая, органическая, физическая, аналитическая и химия высокомолекулярных соединений.

Основными задачами неорганической химии являются: изучение строения соединений, установление связи строения со свойствами и реакционной способностью. Также разрабатываются методы синтеза и глубокой очистки веществ. Большое внимание уделяется кинетике и механизму неорганических реакций, их каталитическому ускорению и замедлению. Для синтезов все чаще применяют методы физического воздействия: сверхвысокие температуры и давления, ионизирующее излучение, ультразвук, магнитные поля. Многие процессы проходят в условиях горения или низкотемпературной плазмы. Химические реакции часто сочетают с получением волокнистых, слоистых и монокристаллических материалов, с изготовлением электронных схем.

Неорганические соединения применяются как конструкционные материалы для всех отраслей промышленности, включая космическую технику, как удобрение и кормовые добавки, ядерное и ракетное топливо, фармацевтические материалы.

Органическая химия - наиболее крупный раздел химической науки. Если число известных неорганических веществ насчитывает около 5 тыс., то еще в начале 80-х было известно более 4 млн органических веществ. Общепризнано огромное значение химии полимеров. Так, еще в 1910 году СВ. Лебедев разработал промышленный способ получения бутадиена, а из него каучука.

В 1936 году У. Карозерс синтезирует «найлон», открыв новый тип синтетических полимеров - полиамиды. В 1938 году Р. Планкет случайно открывает тефлон, создавший эпоху синтеза фторполимеров с уникальной термостабильностью, создаются «вечные» смазочные масла (пластмассы и эластомеры), широко используемые космической и реактивной техникой, химической и электротехнической промышленностью. Благодаря этим и многим другим открытиям из органической химии выросла химия высокомолекулярных соединений (или полимеров).

Начавшиеся в 30-40-е годы широкие исследования фосфорорганических соединений (А.Е. Арбузов) привели к открытию новых типов физиологически активных соединений - лекарственных препаратов, отравляющих веществ, средств защиты растений и др.

Химия красителей практически дала начало химической индустрии. Например, химия ароматических и гетероциклических соединений создала первую отрасль химической промышленности, продукция которой ныне превосходит 1 млрд тонн, и породила новые отрасли - производство душистых и лекарственных веществ.

Проникновение органической химии в смежные области - биохимию, биологию, медицину, сельское хозяйство - привело к изучению свойств, установлению структуры и синтезу витаминов, белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков, новых ростовых средств и средств борьбы с вредителями.

Ощутимые результаты дает применение математического моделирования. Если нахождение какого-либо фармацевтического препарата или инсектицида требовало синтеза 10-20 тыс. веществ, то с помощью математического моделирования выбор делается лишь в результате синтеза нескольких десятков соединений.

Роль органической химии в биохимии трудно переоценить. Так, в 1963 году В. Виньо синтезировал инсулин, также были синтезированы окситоцин (пептидный гормон), вазопрессин (гормон обладает антидиуретическим действием), брадикикин (обладает сосудорасширяющим действием). Разработаны полуавтоматические методы синтеза полипептидов (Р. Мерифилд, 1962).

Вершиной достижений органической химии в генной инженерии явился первый синтез активного гена (X. Корана, 1976). В 1977 году синтезирован ген, кодирующий синтез человеческого инсулина, а в 1978-м - ген сомато-статина (способен угнетать секрецию инсулина, пептидный гормон).

Физическая химия объясняет химические явления и устанавливает их общие закономерности. Физическая химия последних десятилетий характеризуется следующими чертами. В результате развития квантовой химии (использует идеи и методы квантовой физики для объяснения химических явлений) многие проблемы химического строения веществ и механизма реакций решаются на основании теоретических расчетов. Наряду с этим широко используются физические методы исследования - рентгеноструктурный анализ, дифракция электронов, спектроскопия, методы, основанные на применении изотопов и др.

Аналитическая химия рассматривает принципы и методы изучения химического состава вещества. Включает количественный и качественный анализ. Современные методы аналитической химии связаны с необходимостью получения полупроводниковых и других материалов высокой частоты. Для решения этих задач были разработаны чувствительные методы: активационный анализ, химико-спектральный анализ и др.

Активационный анализ основан на измерении энергии излучения и периодов полураспада радиоактивных изотопов, образующихся в исследуемом веществе при облучении его ядерными частицами.

Химико-спектральный анализ состоит в предварительном выделении определяемых элементов из пробы и в получении их концентрата, который анализируют методами эмиссионного спектрального анализа (метод элементного анализа по атомным спектрам испускания). Эти методы позволяют определить 10~7-10~8 % примесей.



Заложил основы квантовой теории. Клеменс Винклер и Р. Книтч разработали основы промышленного синтеза серной кислоты контактным способом.

1901 - Эжен Демарсе открыл редкоземельный элемент европий.

1903 - Михаил Степанович Цвет заложил основы метода адсорбционной хроматографии. Эмиль Фишер установил, что белки построены из альфа-аминокислот; осуществил первые синтезы пептидов.

1905 - Альфред Вернер предложил современный вариант (длиннопериодный) Периодической системы элементов.

1907 - Жорж Урбен открыл редкоземельный элемент лютеций, последний из стабильных редкоземельных элементов.

1908 - Вильгельм Оствальд (лауреат Нобелевской премии 1909 г.) разработал основы технологии производства азотной кислоты каталитическим окислением аммиака.

1909 - Серен Серенсен ввел водородный показатель кислотности среды - рН.
Ирвинг Ленгмюр (лауреат Нобелевской премии 1932 г.) разработал основы современного учения об адсорбции.

1910 - Сергей Васильевич Лебедев получил первый образец синтетического бутадиенового каучука.

1911 - Эрнест Резерфорд (лауреат Нобелевской премии 1908 г.) предложил ядерную (планетарную) модель атома.

1913 - Нильс Бор (лауреат Нобелевской премии 1922 г.) сформулировал основные постулаты квантовой теории атома, согласно которой электроны в атоме обладают определенной энергией и вследствие этого могут вращаться в электронной оболочке лишь на определенных энергетических уровнях.
Казимир Фаянс и Фредерик Содди (лауреат Нобелевской премии 1921 г.) сформулировали закон радиоактивных сдвигов (тем самым структура радиоактивных семейств была увязана со структурой Периодической системы элементов).
А. Ван ден Брук высказал предположение, что номер элемента в Периодической системе численно равен заряду его атома.

1914 - Р. Мейер предложил поместить все редкоземельные элементы в побочной подгруппе III группы Периодической системы.

1915 - И. Штарк ввел понятие "валентные электроны"

1916 - Вальтер Коссель и Гильберт Льюис разработали теорию атомной связи и ионной связи.
Николай Дмитриевич Зелинский сконструировал противогаз.

1919 - Эрнест Резерфорд (лауреат Нобелевской премии 1908 г.) осуществил первую ядерную реакцию искусственного превращения элементов.

1920 - Важнейшие исследования строения атома, приведшие к современным представлениям о модели атома. В этих исследованиях участвовали Луи Де Бройль (лауреат Нобелевской премии 1929 г.) (волновая природа электрона), Эрвин Шредингер (лауреат Нобелевской премии 1933 г.) (ввел основное уравнение квантовой механики), Вернер Гейзенберг (лауреат Нобелевской премии 1932 г.), Поль Дирак (лауреат Нобелевской премии 1933 г.).

1923 - Дьердь Хевеши и Д. Костер открыли гафний.
Йоханнес Бренстед предложил считать кислотами вещества, отдающие протоны, а основаниями - вещества, присоединяющие протоны.

1925 - Вольфганг Паули сформулировал принцип запрета.
Г. Уленбек и С. Гоудсмит ввели представление о спине электрона.

1931 - Эрих Хюккель заложил основы квантовой химии органических соединений. Сформулировал (4n + 2) - правило ароматической стабильности, устанавливающее принадлежность вещества к ароматическому ряду. Сергей Васильевич Лебедев решил проблемы промышленного получения синтетического каучука.

1932 - Дж. Чедвик (лауреат Нобелевской премии 1935 г.) открыл нейтрон.
Д. Д. Иваненко предложил протонно-нейтронную модель атомного ядра.
Лайнус Полинг (лауреат Нобелевской премии 1954 г.) количественно определил понятие электроотрицательности, предложил шкалу электроотрицательности и выразил зависимость между электротрицательностью и энергией химической связи.

1933 - П. Блэкетт и Г. Оккиалини открыли позитрон.

1934 - Ирен и Жолио Кюри (лауреаты Нобелевской премии 1935 г.) открыли явление искусственной радиоактивности.

1937 - Карло Перриер и Эмилио Сегре открыли новый элемент - первый искусственно синтезированный элемент технеций с Z = 43.

1939 - Маргарет Перей открыла франций - элемент с Z = 87. Разработаны технологии промышленных производств искусственных волокон (найлон, перлон)

1940 - Д. Корсон, К. Маккензи, Э. Сегре синтезировали астат (Z = 85). Э. Макмиллан (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), Ф. Эйблсон синтезировали первый трансурановый элемент нептуний с Z = 93.
Гленн Сиборг, Э. Макмиллан (лауреаты Нобелевской премии 1951 г.), Дж. Кеннеди, А. Валь синтезировали плутоний с Z = 94 .

1944 - Гленн Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), Р. Джеймс, Альберт Гиорсо синтезировали кюрий с Z = 96.
Гленн Сиборг выдвинул актиноидную концепцию размещения трансурановых элементов в Периодической системе.

1945 - Гленн Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), Р. Джеймс, П. Морган, А. Гиорсо синтезировали америций с Z = 95.

1947 - Э. Чаргафф впервые получил чистые препараты ДНК.

1949 - Гленн Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), С. Томпсон, Альберт Гиорсо синтезировали берклий (Z = 97) и калифорний (Z = 98).

1951 - Лайнус Полинг (лауреат Нобелевской премии 1954 г.) разработал модель полипептидной спирали.
В.М. Клечковский сформулировал правило (n + l) - заполнения электронных оболочек и подоболочек атомов по мере роста Z.
Т. Кили, П. Посон синтезировали небензоидное ароматическое соединение "сэндвичевой" структуры - ферроцен (С 5 H 5) 2 Fe.

1952 - Гленн Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.), Альберт Гиорсо и др. открыли эйнштейний (Z = 99) и фермий (Z = 100).

1953 - Дж. Уотсон и Ф. Крик (лауреаты Нобелевской премии 1962 г.) предложили модель ДНК - двойную спираль из нитей полинуклеотидов, связанных водородными "мостиками".
А. Тодд и Д. Браун разработали схему строения РНК.

1954 - К. Циглер, Дж. Натт (лауреаты Нобелевской премии 1963 г.) открыли смешанные металлоорганические катализаторы для промышленного синтеза полимеров.

1955 - Гленн Сиборг (лауреат Нобелевской премии 1951 г.) и др. cинтезировали менделевий (Z = 101)
Н. Н. Семенов и С. Хиншельвуд (лауреаты Нобелевской премии 1962 г.) провели фундамендальные исследования механизма радикальных химических реакций.

1958 - А. Корнберг и С. Очоа открыли механизм биосинтеза РНК и ДНК (лауреаты Нобелевской премии 1959 г.).

1961 - Установлена новая Международная шкала атомных масс - за единицу принята 1/12 массы изотопа 12 С. Альберт Гиорсо, Т. Сиккеланд, А. Ларош, Р. Латимер синтезировали лоуренсий (Z = 103).

1962 - Получены первые соединения благородных газов.

1963 - Р. Меррифилд разработал твердофазный метод пептидного синтеза; осуществлен полный синтез инсулина - первый химический синтез белка.

1964 - 1984 - Георгий Николаевич Флеров с сотрудниками cинтезировал новые элементы - курчатовий (Z = 104) (1964) и нильсборий (Z = 105) (1970). Юрий Цолакович Оганесян с сотрудниками получили элементы с Z = 106 (1974), Z = 107 (1976), Z = 108 (1982), Z = 110 (1986). Петер Армбрустер с сотрудниками синтезировал элемент с Z = 109 (1984).

1974 - А.С. Хохлов установил последовательность аминокислот в антибиотике актиноксантине.

1975 - И.В. Березин открыл явление биоэлектрокатализа. Д. Демарто получил соединение со связью ксенон - азот: FeXeN(SO 2 F) 2 .

1975-1980 - Р.З. Сагдеев и его сотрудники установили влияние магнитных полей на химические процессы.

1976 - Дж. Вейн обнаружил новый простагландин - простациклин и установил его химическую структуру.

1977-1980 - У. Гилберт предложил метод расшифровки первичной структуры ДНК, базирующийся на принципе локализации оснований по величине фрагментов ДНК. Е.А. Шилов осуществил исследование фотокаталитического получения водорода и кислорода из воды. Получены первые "органические металлы" - полиацетилен (Х. Ширакава), полипиррол (А. Диас).

1978-1980 - М. В. Алфимов создал теоретические основы бессеребряных фотографических процессов.

1980-1990 - начало применения методов супрамолекулярной химии - синтеза различных продуктов с использованием макроциклических соединений типа краун-эфиров и криптандов. Разработка методов получения "органических металлов" - производных тетратиофульвалена, металлофталоцианинов и др.

1984 - С. Ханнессиан синтезировал новый эффективный антибиотик квантамицин. Одновременно и независимо немецкими (Дармштадт, Г. Мюнценберг с сотр.) и российскими учеными (Дубна, Ю.Ц. Оганесян с сотр.) получен 108-й элемент.

1985 - Х. Крото, Р. Смолли открыли фуллерен C 60 - новую модификацию углерода. 1986 - К. Беднорц и А. Мюллер получили образцы сверхпроводящей (при 90 K) керамики на основе оксидов бария, меди и иттрия. С. Сатпази и Р. Диш доказали устойчивость фуллерена C 60 .

1987 - Впервые получен оксид железа(VIII) при анодном растворении железа (В. И. Спицын и сотрудники). К. Гу с сотрудниками получили модифицированный куприт лантана LaCu 2 O 4 , сверхпроводящий при 93 K. Немецкими учеными (Дармштадт, Г. Мюнценберг с сотр.) получен 109-й элемент.

1991 - Синтез соединений, родственных фуллерену - углеродных нанотрубок.

1996 - 1997 - Разработка метода молекулярного наслаивания для прецизионного синтеза твердых веществ регулярного строения. Получение лиотропных и термотропных жидкокристаллических полимеров.

1999 - Первый органический лазер на основе производных тетрацена. Синтез и начало исследования протония (атома, состоящего из протона и антипротона).

1990-2000 - Получение путем ядерного синтеза химических элементов с номерами 110, 111, 112, 114 и 116. Химический синтез белков и нуклеотидов методами генной инженерии.

Россия - страна с богатой историей. Многие знатные личности-первооткрыватели прославили своими достижениями большую державу. Одними из таковых являются великие русские химики.

Химией сегодня называют одну из наук естествознания, которая изучает внутренние составы и строение материй, разложения и изменений веществ, закономерность образований новых частиц и их изменений.

Русские химики, прославившие страну

Если говорить об истории химической науки, то нельзя не вспомнить величайших людей, определенно заслуживающих всеобщего внимания. Список известных личностей возглавляют великие русские химики:

  1. Михаил Васильевич Ломоносов.
  2. Дмитрий Иванович Менделеев.
  3. Александр Михайлович Бутлеров.
  4. Сергей Васильевич Лебедев.
  5. Владимир Васильевич Марковников.
  6. Николай Николаевич Семёнов.
  7. Игорь Васильевич Курчатов.
  8. Николай Николаевич Зинин.
  9. Александр Николаевич Несмиянов.

И многие другие.

Ломоносов Михаил Васильевич

Русские ученые химики не смогли бы работать в условиях отсутствия работ Ломоносова. Михаил Васильевич был родом из деревни Мишанинская (Санкт-Петербург). Родился будущий ученый в ноябре 1711 года. Ломоносов - химик-основатель, давший химии верное определение, ученый-естествоиспытатель с большой буквы, мировой физик и знаменитый энциклопедист.

Научные работы Михаила Васильевича Ломоносова в середине 17-го века были близки к современной программе химико-физических исследований. Ученый вывел теорию молекулярно-кинетического тепла, которая во многом превосходила тогдашние представления о структуре материи. Ломоносов сформулировал много фундаментальных законов, среди которых был закон о термодинамике. Ученый основал науку о стекле. Михаил Васильевич первым открыл тот факт, что у планеты Венеры есть атмосфера. Он стал профессором химии в 1745 году, через три года, после того как получил аналоничное звание в физической науке.

Дмитрий Иванович Менделеев

Выдающийся химик и физик, русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев родился в конце февраля 1834 года в городе Тобольске. Первый русский химик был семнадцатым ребенком в семействе Ивана Павловича Менделеева - директора училищ и гимназий Тобольского края. До сих пор сохранилась метрическая книга с записью о рождении Дмитрия Менделеева, где на старинной странице значатся имена ученого и его родителей.

Менделеева называли самым гениальным химиком 19-го столетия, и это было верное определение. Дмитрий Иванович - автор важных открытий в химии, метеорологии, метрологии, физике. Менделеев занимался исследованиями изоморфизма. В 1860 году ученый открыл критическую температуру (кипения) для всех видов жидкостей.

В 1861 году ученый издал книгу “Органическая химия”. Он исследовал газы и выводил правильные формулы. Менделеев сконструировал пикнометр. Великий химик стал автором многих работ по метрологии. Он занимался исследованиями угля, нефти, разработал системы для орошения землеугодий.

Именно Менделеев открыл одну из главных природных аксиом - периодический закон химических элементов. Им мы пользуемся и теперь. Он дал характеристики всем химическим элементам, теоретически определив их свойства, состав, размеры и вес.

Александр Михайлович Бутлеров

Родился А. М. Бутлеров в сентябре 1828 года в городе Чистополе (Казанская губерния). В 1844 году стал студентом Казанского университета, факультета естественных наук, по окончании которого был оставлен там для получения профессорского звания. Бутлеров интересовался химией и создал теорию химического строения органических веществ. Основатель школы “Русских химиков”.

Марковников Владимир Васильевич

В список “русские химики” без сомнений входит еще один известный ученый. Владимир Васильевич Марковников, уроженец Нижегородской губернии, появился на свет 25 декабря 1837 года. Ученый-химик в области органических соединений и автор теории строения нефти и химического строения материи в общем. Его труды сыграли важную роль в развитии науки. Марковников заложил принципы органической химии. Он проводил много исследований на молекулярном уровне, устанавливая определенные закономерности. Впоследствии эти правила получили названия в честь их автора.

В конце 60-х годов 18-го века Владимир Васильевич защитил диссертацию о взаимном воздействии атомов в химических соединениях. Вскоре после этого ученый синтезировал все изомеры глутаровой кислоты, а потом - циклобутандикарбоновой кислоты. Марковников открыл нафтены (класс органических соединений) в 1883 году.

За свои открытия был награжден золотой медалью в Париже.

Сергей Васильевич Лебедев

С. В. Лебедев родился в ноябре 1902 года в Нижнем Новгороде. Образование будущий ученый-химик получил в Варшавской гимназии. В 1895 году поступил на физико-математический факультет Петербургского университета.

В начале 20-х годов 19-го века советом народного хозяйства был объявлен международный конкурс на выработку синтетического каучука. Предлагалось не только найти альтернативный способ его изготовления, но и предоставить результат работы - 2 кг готового синтетического материала. Сырье для производственного процесса также должно было быть дешевым. Каучук требовалось получить высокого качества, не хуже натурального, но дешевле последнего.

Стоит ли говорить, что Лебедев принял участие в конкурсе, в котором стал победителем? Он разработал специальный химический состав каучука, доступного и дешевого для всех, завоевав себе звание великого ученого.

Николай Николаевич Семёнов

Николай Семенов родился в 1896 году в г. Саратове в семье Елены и Николая Семеновых. В 1913 году Николай поступил в Петербургский университет на физико-математическую кафедру, где под наставлением известного российского физика Иоффе Абрама стал лучшим студентом на потоке.

Николай Николаевич Семенов занимался изучением электрических полей. Он проводил исследования по прохождению электротока через газы, на основе чего была разработана теория теплового пробоя диэлектрика. Позже он выдвинул теорию о тепловом взрыве и горении газовых смесей. Согласно данному правилу, тепло, выделяемое при химической реакции, при соблюдении некоторых условий может привести к взрыву.

Николай Николаевич Зинин

25 августа 1812 года в городе Шуши (Нагорный Карабах) родился Николай Зинин, будущий химик-органик. Николай Николаевич закончил физико-математический факультет в Петербургском университете. Стал первым президентом в русском химическом обществе. которая была подорвана 12 августа 1953 г. После этого последовала разработка термоядерной взрывчатки РДС-202, мощность которой составила 52 000 кт.

Курчатов являлся одним из основоположников применения в мирных целях ядерной энергии.

Известные русские химики тогда и сейчас

Современная химия не стоит на месте. Ученые со всего мира трудятся над новыми открытиями ежедневно. Но не стоит забывать, что важные основы этой науки были заложены еще в 17-19-м веках. Выдающиеся русские химики стали важными звеньями в последующей цепочке развития химических наук. Не все современники используют в своих исследованиях, к примеру, закономерности Марковникова. Но давно открытой таблицей Менделеева, принципами органической химии, условиями критической температуры жидкостей и прочим мы пользуемся до сих пор. Русские химики прошлых лет оставили важный след в мировой истории, и этот факт неоспорим.

Химия древности.

Химия, наука о составе веществ и их превращениях, начинается с открытия человеком способности огня изменять природные материалы. По-видимому, люди умели выплавлять медь и бронзу, обжигать глиняные изделия, получать стекло еще за 4000 лет до н.э. К 7 в. до н.э. Египет и Месопотамия стали центрами производства красителей; там же получали в чистом виде золото, серебро и другие металлы. Примерно с 1500 до 350 до н.э. для производства красителей использовали перегонку, а металлы выплавляли из руд, смешивая их с древесным углем и продувая через горящую смесь воздух. Самим процедурам превращения природных материалов придавали мистический смысл.

Греческая натурфилософия.

Эти мифологические идеи проникли в Грецию через Фалеса Милетского , который возводил все многообразие явлений и вещей к единой первостихии – воде. Однако греческих философов интересовали не способы получения веществ и их практическое использование, а главным образом суть происходящих в мире процессов. Так, древнегреческий философ Анаксимен утверждал, что первооснова Вселенной – воздух: при разрежении воздух превращается в огонь, а по мере сгущения становится водой, затем землей и, наконец, камнем. Гераклит Эфесский пытался объяснить явления природы, постулируя в качестве первоэлемента огонь.

Четыре первоэлемента.

Эти представления были объединены в натурфилософии Эмпедокла из Агригента – создателя теории четырех начал мироздания. В различных вариантах его теория властвовала над умами людей более двух тысячелетий. Согласно Эмпедоклу, все материальные объекты образуются при соединении вечных и неизменных элементов-стихий – воды, воздуха, земли и огня – под действием космических сил любви (притяжения) и ненависти (отталкивания). Теорию элементов Эмпедокла приняли и развили сначала Платон , уточнивший, что нематериальные силы добра и зла могут превращать эти элементы один в другой, а затем Аристотель .

Согласно Аристотелю, элементы-стихии – это не материальные субстанции, а носители определенных качеств – тепла, холода, сухости и влажности. Этот взгляд трансформировался в идею четырех «соков» Галена и господствовал в науке вплоть до 17 в. Другим важным вопросом, занимавшим греческих натурфилософов, был вопрос о делимости материи. Родоначальниками концепции, получившей впоследствии название «атомистической», были Левкипп , его ученик Демокрит и Эпикур . Согласно их учению, существуют только пустота и атомы – неделимые материальные элементы, вечные, неразрушимые, непроницаемые, различающиеся формой, положением в пустоте и величиной; из их «вихря» образуются все тела. Атомистическая теория оставалась непопулярной в течение двух тысячелетий после Демокрита, но не исчезла полностью. Одним из ее приверженцев стал древнегреческий поэт Тит Лукреций Кар , изложивший взгляды Демокрита и Эпикура в поэме О природе вещей (De Rerum Natura ).

Алхимия.

Алхимия – искусство совершенствования вещества через превращение металлов в золото и совершенствования человека путем создания эликсира жизни. Стремясь к достижению самой привлекательной для них цели – созданию неисчислимых богатств, – алхимики разрешили многие практические задачи, открыли множество новых процессов, наблюдали разнообразные реакции, способствуя становлению новой науки – химии.

Эллинистический период.

Колыбелью алхимии был Египет. Египтяне блестяще владели прикладной химией, которая, однако, не была выделена в самостоятельную область знания, а входила в «священное тайное искусство» жрецов. Как отдельная область знания алхимия появилась на рубеже 2 и 3 в. н.э. После смерти Александра Македонского его империя распалась, но влияние греков распространялось на обширные территории Ближнего и Среднего Востока. Особенно бурного расцвета алхимия достигла в 100–300 н.э. в Александрии.

Примерно в 300 н.э. египтянин Зосима написал энциклопедию – 28 книг, охватывавших все знания по алхимии за предыдущие 5–6 вв., в частности сведения о взаимопревращениях (трансмутациях) веществ.

Алхимия в арабском мире.

Завоевав Египет в 7 в., арабы усвоили греко-восточную культуру, сохранявшуюся в течение веков александрийской школой. Подражая древним властителям, халифы начали покровительствовать наукам, и в 7–9 вв. появились первые химики.

Самым талантливым и прославленным арабским алхимиком был Джабир ибн Хайян (конец 8 в.), позднее ставший известным в Европе под именем Гебер. Джабир полагал, что сера и ртуть являются двумя противоположными началами, из которых образуются семь других металлов; труднее всего образуется золото: для этого нужно особое вещество, которое греки называли xerion – «сухой», а арабы изменили на al-iksir (так появилось слово «эликсир»). Эликсир должен был обладать и другими чудесными свойствами: излечивать от всех болезней и давать бессмертие. Другой арабский алхимик, ар-Рази (ок. 865–925) (в Европе известен под именем Разес) занимался также медициной. Так, он описал методику приготовления гипса и способа наложения повязки на место перелома. Однако самым знаменитым врачом был бухарец Ибн Сина , известный также под именем Авиценна. Его сочинения служили руководством для врачей в течение многих веков.

Алхимия в Западной Европе.

Научные воззрения арабов проникли в средневековую Европу в 12 в. через Северную Африку, Сицилию и Испанию. Работы арабских алхимиков были переведены на латынь, а затем и на другие европейские языки. Вначале алхимия в Европе опиралась на работы таких корифеев, как Джабир, но спустя три столетия вновь проявился интерес к учению Аристотеля, особенно в трудах немецкого философа и теолога-доминиканца, ставшего впоследствии епископом и профессором Парижского университета, Альберта Великого и его ученика Фомы Аквинского . Убежденный в совместимости греческой и арабской науки с христианской доктриной, Альберт Великий способствовал введению их в схоластические курсы обучения. В 1250 философия Аристотеля была введена в курс преподавания в Парижском университете. Алхимическими проблемами интересовался и английский философ и естествоиспытатель, монах-францисканец Роджер Бэкон , предвосхитивший многие позднейшие открытия; он изучал свойства селитры и многих других веществ, нашел способ изготовления черного пороха. Среди других европейских алхимиков следует упомянуть Арнальдо да Вилланова (1235–1313), Раймонда Луллия (1235–1313), Василия Валентина (немецкого монаха 15–16 вв.).

Достижения алхимии.

Развитие ремесел и торговли, возвышение городов в Западной Европе 12–13 вв. сопровождались развитием науки и появлением промышленности. Рецепты алхимиков использовались в таких технологических процессах, как обработка металлов. В эти годы начинаются систематические поиски способов получения и идентификации новых веществ. Появляются рецепты производства спирта и усовершенствования процесса его перегонки. Важнейшим достижением было открытие сильных кислот – серной, азотной. Теперь европейские химики смогли осуществить многие новые реакции и получить такие вещества, как соли азотной кислоты, купорос, квасцы, соли серной и соляной кислот. Услугами алхимиков, которые нередко были искусными врачами, пользовалась высшая знать. Считалось также, что алхимики владеют тайной трансмутации обычных металлов в золото.

К концу 14 в. интерес алхимиков к превращению одних веществ в другие уступил место интересу к производству меди, латуни, уксуса, оливкового масла и различных лекарств. В 15–16 вв. опыт алхимиков все чаще использовался в горном деле и медицине.

ЗАРОЖДЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ХИМИИ

Конец средних веков отмечен постепенным отходом от оккультизма, спадом интереса к алхимии и распространением механистического взгляда на устройство природы.

Ятрохимия.

Совершенно иных взглядов на цели алхимии придерживался Парацельс (1493–1541). Под таким выбранным им самим именем («превосходящий Цельса») вошел в историю швейцарский врач Филипп фон Гогенгейм. Парацельс, как и Авиценна, считал, что основная задача алхимии – не поиски способов получения золота, а изготовление лекарственных средств. Он заимствовал из алхимической традиции учение о том, что существуют три основные части материи – ртуть, сера, соль, которым соответствуют свойства летучести, горючести и твердости. Эти три элемента составляют основу макрокосма (Вселенной) и связаны с микрокосмом (человеком), образованным духом, душой и телом. Переходя к определению причин болезней, Парацельс утверждал, что лихорадка и чума происходят от избытка в организме серы, при избытке ртути наступает паралич и т.д. Принцип, которого придерживались все ятрохимики, состоял в том, что медицина есть дело химии, и все зависит от способности врача выделять чистые начала из нечистых субстанций. В рамках этой схемы все функции организма сводились к химическим процессам, и задача алхимика заключалась в нахождении и приготовлении химических веществ для медицинских нужд.

Основными представителями ятрохимического направления были Ян Гельмонт (1577–1644), по профессии врач; Франциск Сильвий (1614–1672), пользовавшийся как медик большой славой и устранивший из ятрохимического учения «духовные» начала; Андреас Либавий (ок. 1550–1616), врач из Ротенбурга. Их исследования во многом способствовали формированию химии как самостоятельной науки.

Механистическая философия.

С уменьшением влияния ятрохимии натурфилософы вновь обратились к учениям древних о природе. На первый план в 17 в. вышли атомистические (корпускулярные) воззрения. Одним из виднейших ученых – авторов корпускулярной теории – был философ и математик Рене Декарт .Свои взгляды он изложил в 1637 в сочинении Рассуждение о методе . Декарт полагал, что все тела «состоят из многочисленных мелких частиц различной формы и размеров,... которые не настолько точно прилегают друг к другу, чтобы вокруг них не оставалось промежутков; эти промежутки не пустые, а наполнены... разреженной материей». Свои «маленькие частички» Декарт не считал атомами, т.е. неделимыми; он стоял на точке зрения бесконечной делимости материи и отрицал существование пустоты. Одним из виднейших противников Декарта был французский физик и философ Пьер Гассенди . Атомистика Гассенди была по существу пересказом учения Эпикура, однако, в отличие от последнего, Гассенди признавал сотворение атомов Богом; он считал, что Бог создал определенное число неделимых и непроницаемых атомов, из которых и состоят все тела; между атомами должна быть абсолютная пустота. В развитии химии 17 в. особая роль принадлежит ирландскому ученому Роберту Бойлю . Бойль не принимал утверждения древних философов, считавших, что элементы мироздания можно установить умозрительно; это и нашло отражение в названии его книги Химик-скептик . Будучи сторонником экспериментального подхода к определению химических элементов (который в конечном счете и был принят), он не знал о существовании реальных элементов, хотя один из них – фосфор – едва не открыл сам. Обычно Бойлю приписывают заслугу введения в химию термина «анализ». В своих опытах по качественному анализу он применял различные индикаторы, ввел понятие химического сродства. Основываясь на трудах Галилео Галилея Эванджелиста Торричелли , а также Отто Герике , демонстрировавшего в 1654 «магдебургские полушария», Бойль описал сконструированный им воздушный насос и опыты по определению упругости воздуха при помощи U-образной трубки. В результате этих опытов был сформулирован известный закон об обратной пропорциональности объема и давления воздуха. В 1668 Бойль стал деятельным членом только что организованного Лондонского королевского общества, а в 1680 был избран его президентом.

Техническая химия.

Научные успехи и открытия не могли не повлиять на техническую химию, элементы которой можно найти в 15–17 вв. В середине 15 в. была разработана технология воздуходувных горнов. Нужды военной промышленности стимулировали работы по усовершенствованию технологии производства пороха. В течение 16 в. удвоилось производство золота и в девять раз возросло производство серебра. Выходят фундаментальные труды по производству металлов и различных материалов, используемых в строительстве, при изготовлении стекла, крашении тканей, для сохранения пищевых продуктов, выделки кож. С расширением потребления спиртных напитков совершенствуются методы перегонки, конструируются новые перегонные аппараты. Появляются многочисленные производственные лаборатории, прежде всего металлургические. Среди химиков-технологов того времени можно упомянуть Ванноччо Бирингуччо (1480–1539), чей классический труд О пиротехнике был напечатан в Венеции в 1540 и содержал 10 книг, в которых речь шла о рудниках, испытании минералов, приготовлении металлов, перегонке, военном искусстве и фейерверках. Другой известный трактат, О горном деле и металлургии , был написан Георгом Агриколой (1494–1555). Следует упомянуть также об Иоганне Глаубере (1604–1670), голландском химике, создателе глауберовой соли.

ВОСЕМНАДЦАТЫЙ ВЕК

Химия как научная дисциплина.

С 1670 по 1800 химия получила официальный статус в учебных планах ведущих университетов наряду с натурфилософией и медициной. В 1675 появился учебник Николя Лемери (1645–1715) Курс химии , завоевавший огромную популярность, в свет вышло 13 его французских изданий, а кроме того, он был переведен на латинский и многие другие европейские языки. В 18 в. в Европе создаются научные химические общества и большое количество научных институтов; проводимые в них исследования тесно связаны с социальными и экономическими потребностями общества. Появляются химики-практики, занимающиеся изготовлением приборов и получением веществ для промышленности.

Теория флогистона.

В сочинениях химиков второй половины 17 в. большое внимание уделялось толкованиям процесса горения. По представлениям древних греков, все, что способно гореть, содержит в себе элемент огня, который высвобождается при соответствующих условиях. В 1669 немецкий химик Иоганн Иоахим Бехер попытался дать рационалистическое объяснение горючести. Он предположил, что твердые вещества состоят из трех видов «земли», и один из видов, названный им «жирной землей», принял за «принцип горючести».

Последователь Бехера немецкий химик и врач Георг Эрнст Шталь трансформировал концепцию «жирной земли» в обобщенную доктрину флогистона – «начала горючести». Согласно Шталю, флогистон – это некая субстанция, содержащаяся во всех горючих веществах и высвобождающаяся при горении. Шталь утверждал, что ржавление металлов подобно горению дерева. Металлы содержат флогистон, а ржавчина (окалина) уже не содержит флогистона. Это давало приемлемое объяснение и процессу превращения руд в металлы: руда, содержание флогистона в которой незначительно, нагревается на древесном угле, богатом флогистоном, и последний переходит в руду. Уголь же превращается в золу, а руда – в металл, богатый флогистоном. К 1780 теория флогистона была принята химиками почти повсеместно, хотя и не отвечала на очень важный вопрос: почему железо при ржавлении становится тяжелее, хотя флогистон из него улетучивается? Химикам 18 в. это противоречие не казалось столь важным; главное, по их мнению, было объяснить причины изменения внешнего вида веществ.

В 18 в. работало много химиков, чья научная деятельность не укладывается в обычные схемы рассмотрения этапов и направлений развития науки, и среди них особое место принадлежит русскому ученому-энциклопедисту, поэту, поборнику просвещения Михаилу Васильевичу Ломоносову (1711–1765). Своими открытиями Ломоносов обогатил почти все области знания, и многие его идеи более чем на сто лет опередили науку того времени. В 1756 Ломоносов провел знаменитые опыты по обжиганию металлов в закрытом сосуде, которые дали неоспоримое доказательство сохранения вещества при химических реакциях и роли воздуха в процессах горения: наблюдаемое увеличение веса при обжигании металлов еще до Лавуазье он объяснял соединением их с воздухом. В противоположность господствовавшим представлениям о теплороде он утверждал, что тепловые явления обусловлены механическим движением материальных частиц. Упругость газов он объяснял движением частиц. Ломоносов разграничивал понятия «корпускула» (молекула) и «элемент» (атом), что получило всеобщее признание лишь в середине 19 в. Ломоносов сформулировал принцип сохранения материи и движения, исключил флогистон из числа химических агентов, заложил основы физической химии, создал при Петербургской АН в 1748 химическую лабораторию, в которой проводились не только научные работы, но и практические занятия студентов. Обширные исследования проводил он в смежных с химией областях знания – физике, геологии и др.

Пневматическая химия.

Недостатки теории флогистона наиболее ясно выявились в период развития т.н. пневматической химии. Крупнейшим представителем этого направления был Р.Бойль: он не только открыл газовый закон, носящий теперь его имя, но и сконструировал аппараты для собирания воздуха. Химики получили важнейшее средство для выделения, идентификации и изучения различных «воздухов». Важным шагом было изобретение английским химиком Стивеном Хейлзом (1677–1761) «пневматической ванны» в начале 18 в. – прибора для улавливания газов, выделяющихся при нагревании вещества, в сосуд с водой, опущенный вверх дном в ванну с водой. Позже Хейлз и Генри Кавендиш установили существование неких газов («воздухов»), отличающихся по своим свойствам от обычного воздуха. В 1766 Кавендиш систематически исследовал газ, образующийся при взаимодействии кислот с некоторыми металлами, позже названный водородом. Большой вклад в изучение газов внес шотландский химик Джозеф Блэк .Он занялся исследованием газов, выделяющихся при действии кислот на щелочи. Блэк установил, что минерал карбонат кальция при нагревании разлагается с выделением газа и образует известь (оксид кальция). Выделившийся газ (углекислый газ – Блэк назвал его «связанным воздухом») можно было вновь соединить с известью и получить карбонат кальция. Среди прочего, это открытие устанавливало неразрывность связей между твердыми и газообразными веществами.

Химическая революция.

Больших успехов в выделении газов и изучении их свойств достиг Джозеф Пристли – протестантский священник, увлеченно занимавшийся химией. Близ Лидса (Англия), где он служил, находился пивоваренный завод, откуда можно было получать в больших количествах «связанный воздух» (теперь мы знаем, что это был диоксид углерода) для проведения опытов. Пристли обнаружил, что газы могут растворяться в воде, и попытался собирать их не над водой, а над ртутью. Так он сумел собрать и изучить оксид азота, аммиак, хлороводород, диоксид серы (конечно, это их современные названия). В 1774 Пристли сделал самое важное свое открытие: он выделил газ, в котором вещества горели особенно ярко. Будучи сторонником теории флогистона, он назвал этот газ «дефлогистированным воздухом». Газ, открытый Пристли, казался антиподом «флогистированного воздуха» (азота), выделенного в 1772 английским химиком Даниэлом Резерфордом (1749–1819). В «флогистированном воздухе» мыши умирали, а в «дефлогистированном» были весьма активным. (Следует отметить, что свойства газа, выделенного Пристли, еще в 1771 описал шведский химик Карл Вильгельм Шееле , но его сообщение по небрежности издателя появилось в печати лишь в 1777.) Великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье сразу же оценил значение открытия Пристли. В 1775 он подготовил статью, где утверждал, что воздух не простое вещество, а смесь двух газов, один из них – «дефлогистированный воздух» Пристли, который соединяется с горящими или ржавеющими предметами, переходит из руд в древесный уголь и является необходимым для жизни. Лавуазье назвал его oxygen , кислород, т.е. «порождающий кислоты». Второй удар по теории элементов-стихий был нанесен после того, как выяснилось, что вода – это тоже не простое вещество, а продукт соединения двух газов: кислорода и водорода. Все эти открытия и теории, покончив с таинственными «стихиями», повлекли за собой рационализацию химии. На первый план вышли только те вещества, которые можно взвесить или количество которых можно измерить каким-то иным способом. В течение 80-х годов 18 в. Лавуазье в сотрудничестве с другими французскими химиками – Антуаном Франсуа де Фуркруа (1755–1809), Гитоном де Морво (1737–1816) и Клодом Луи Бертолле – разработал логическую систему химической номенклатуры; в ней было описано более 30 простых веществ с указанием их свойств. Этот труд, Метод химической номенклатуры , был опубликован в 1787.

Переворот в теоретических взглядах химиков, который произошел в конце 18 в. в результате быстрого накопления экспериментального материала в условиях господства теории флогистона (хотя и независимо от нее), обычно называют «химической революцией».

ДЕВЯТНАДЦАТЫЙ ВЕК

Состав веществ и их классификация.

Успехи Лавуазье показали, что применение количественных методов может помочь в определении химического состава веществ и выяснении законов их объединения.

Атомная теория.

Рождение физической химии.

К концу 19 в. появились первые работы, в которых систематически изучались физические свойства различных веществ (температуры кипения и плавления, растворимость, молекулярный вес). Начало таким исследованиям положили Гей-Люссак и Вант-Гофф, показавшие, что растворимость солей зависит от температуры и давления. В 1867 норвежские химики Петер Вааге (1833–1900) и Като Максимилиан Гульдберг (1836–1902) сформулировали закон действующих масс, согласно которому скорость реакций зависит от концентраций реагентов. Использованный ими математический аппарат позволил найти очень важную величину, характеризующую любую химическую реакцию, – константу скорости.

Химическая термодинамика.

Тем временем химики обратились к центральному вопросу физической химии – о влиянии теплоты на химические реакции. К середине 19 в. физики Уильям Томсон (лорд Кельвин), Людвиг Больцман и Джеймс Максвелл выработали новые взгляды на природу теплоты. Отвергая калористическую теорию Лавуазье, они представляли теплоту как результат движения. Их идеи развил Рудольф Клаузиус . Он разработал кинетическую теорию, согласно которой такие величины, как объем, давление, температура, вязкость и скорость реакций, можно рассматривать исходя из представления о непрерывном движении молекул и их столкновениях. Одновременно с Томсоном (1850) Клазиус дал первую формулировку второго начала термодинамики, ввел понятия энтропии (1865), идеального газа, длины свободного пробега молекул.

Термодинамический подход к химическим реакциям применил в своих работах Август Фридрих Горстман (1842–1929), который на основе идей Клаузиуса попытался объяснить диссоциацию солей в растворе. В 1874–1878 американский химик Джозайя Уиллард Гиббс предпринял систематическое изучение термодинамики химических реакций. Он ввел понятие свободной энергии и химического потенциала, объяснив суть закона действующих масс, применил термодинамические принципы при изучении равновесия между различными фазами при разных температуре, давлении и концентрации (правило фаз). Работы Гиббса создали фундамент современной химической термодинамики. Шведский химик Сванте Август Аррениус создал теорию ионной диссоциации, объясняющую многие электрохимические явления, и ввел понятие энергии активации. Он также разработал электрохимический метод измерения молекулярной массы растворенных веществ.

Крупным ученым, благодаря которому физическая химия была признана самостоятельной областью знаний, был немецкий химик Вильгельм Оствальд , применивший концепции Гиббса при изучении катализа. В 1886 он написал первый учебник по физической химии, а в 1887 основал (вместе с Вант-Гоффом) журнал «Физическая химия» (Zeitschrift für physikalische Chemie).

ДВАДЦАТЫЙ ВЕК

Новая структурная теория.

С развитием физических теорий о строении атомов и молекул были переосмыслены такие старые понятия, как химическое сродство и трансмутация. Возникли новые представления о строении материи.

Модель атома.

В 1896 Антуан Анри Беккерель (1852–1908) открыл явление радиоактивности, обнаружив спонтанное испускание солями урана субатомных частиц, а спустя два года супруги Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри выделили два радиоактивных элемента: полоний и радий. В последующие годы было установлено, что радиоактивные вещества испускают три вида излучения: a -частицы, b -частицы и g -лучи. Вместе с открытием Фредерика Содди , показавшим, что при радиоактивном распаде происходит превращение одних веществ в другие, все это придало новый смысл тому, что древние называли трансмутацией.

В 1897 Джозеф Джон Томсон открыл электрон, заряд которого с высокой точностью измерил в 1909 Роберт Милликен . В 1911 Эрнст Резерфорд , исходя из электронной концепции Томсона, предложил модель атома: в центре атома находится положительно заряженное ядро, а вокруг него вращаются отрицательно заряженные электроны. В 1913 Нильс Бор , используя принципы квантовой механики, показал, что электроны могут находиться не на любых, а на строго определенных орбитах. Планетарная квантовая модель атома Резерфорда – Бора заставила ученых по-новому подойти к объяснению строения и свойств химических соединений. Немецкий физик Вальтер Коссель (1888–1956) предположил, что химические свойства атома определяются числом электронов на его внешней оболочке, а образование химических связей обусловливается в основном силами электростатического взаимодействия. Американские ученые Гилберт Ньютон Льюис и Ирвинг Ленгмюр сформулировали электронную теорию химической связи. В соответствии с этими представлениями молекулы неорганических солей стабилизируются электростатическими взаимодействиями между составляющими их ионами, которые образуются при переходе электронов от одного элемента к другому (ионная связь), а молекулы органических соединений – за счет обобществления электронов (ковалентная связь). Эти идеи лежат в основе современных представлений о химической связи.

Новые методы исследования.

Все новые представления о строении вещества могли формироваться только в результате развития в 20 в. экспериментальной техники и появления новых методов исследования. Открытие в 1895 Вильгельмом Конрадом Рентгеном Х-лучей послужило основой для создания впоследствии метода рентгеновской кристаллографии, позволяющей определять структуру молекул по картине дифракции рентгеновских лучей на кристаллах. С помощью этого метода была расшифрована структура сложных органических соединений – инсулина, дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), гемоглобина и др. С созданием атомной теории появились новые мощные спектроскопические методы, дающие информацию о строении атомов и молекул. Различные биологические процессы, а также механизм химических реакций исследуются с помощью радиоизотопных меток; широкое применение радиационные методы находят и в медицине.

Биохимия.

Эта научная дисциплина, занимающаяся изучением химических свойств биологических веществ, сначала была одним из разделов органической химии. В самостоятельную область она выделилась в последнее десятилетие 19 в. в результате исследований химических свойств веществ растительного и животного происхождения. Одним из первых биохимиков был немецкий ученый Эмиль Фишер . Он синтезировал такие вещества, как кофеин, фенобарбитал, глюкоза, многие углеводороды, внес большой вклад в науку о ферментах – белковых катализаторах, впервые выделенных в 1878. Формированию биохимии как науки способствовало создание новых аналитических методов. В 1923 шведский химик Теодор Сведберг сконструировал ультрацентрифугу и разработал седиментационный метод определения молекулярной массы макромолекул, главным образом белков. Ассистент Сведберга Арне Тизелиус (1902–1971) в том же году создал метод электрофореза – более совершенный метод разделения гигантских молекул, основанный на различии в скорости миграции заряженных молекул в электрическом поле. В начале 20 в. русский химик Михаил Семенович Цвет (1872–1919) описал метод разделения растительных пигментов при прохождении их смеси через трубку, заполненную адсорбентом. Метод был назван хроматографией. В 1944 английские химики Арчер Мартин и Ричард Синг предложили новый вариант метода: они заменили трубку с адсорбентом на фильтровальную бумагу. Так появилась бумажная хроматография – один из самых распространенных в химии, биологии и медицине аналитических методов, с помощью которого в конце 1940-х – начале 1950-х годов удалось проанализировать смеси аминокислот, получающиеся при расщеплении разных белков, и определить состав белков. В результате кропотливых исследований был установлен порядок расположения аминокислот в молекуле инсулина (Фредерик Сенгер), а к 1964 этот белок удалось синтезировать. Сейчас методами биохимического синтеза получают многие гормоны, лекарственные средства, витамины.

Промышленная химия.

Вероятно, наиболее важным этапом в развитии современной химии было создание в 19 в. различных исследовательских центров, занимавшихся, помимо фундаментальных, также прикладными исследованиями. В начале 20 в. ряд промышленных корпораций создали первые промышленные исследовательские лаборатории. В США в 1903 была основана химическая лаборатория «Дюпон», а в 1925 – лаборатория фирмы «Белл». После открытия и синтеза в 1940-х годах пенициллина, а затем и других антибиотиков появились крупные фармацевтические фирмы, в которых работали профессиональные химики. Большое прикладное значение имели работы в области химии высокомолекулярных соединений. Одним из ее основоположников был немецкий химик Герман Штаудингер (1881–1965), разработавший теорию строения полимеров. Интенсивные поиски способов получения линейных полимеров привели в 1953 к синтезу полиэтилена (Карл Циглер ,), а затем других полимеров с заданными свойствами. Сегодня производство полимеров – крупнейшая отрасль химической промышленности.

Не все достижения химии оказались благом для человека. В 19 в. при производстве красок, мыла, текстиля использовали соляную кислоту и серу, представлявшие большую опасность для окружающей среды. В 20 в. производство многих органических и неорганических материалов увеличилось за счет вторичной переработки использованных веществ, а также за счет переработки химических отходов, которые представляют опасность для здоровья человека и окружающей среды.

Литература:

Фигуровский Н.А. Очерк общей истории химии . М., 1969
Джуа М. История химии . М., 1975
Азимов А. Краткая история химии . М., 1983



Роберт БОЙЛЬ

Он родился 25 января 1627 года в Лисморе (Ирландия), а образование получил в Итонском колледже (1635-1638) и в Женевской академии (1639-1644). После этого почти безвыездно жил в своем имении в Столбридже, там и проводил свои химические исследования в течение 12 лет. В 1656 году Бойль перебирается в Оксфорд, а в 1668 году переезжает в Лондон.

Научная деятельность Роберта Бойля была основана на экспериментальном методе и в физике, и в химии, и развивала атомистическую теорию. В 1660 году он открыл закон изменения объема газов (в частности, воздуха) с изменением давления. Позднее он получил имя закона Бойля-Мариотта : независимо от Бойля этот закон сформулировал французский физик Эдм Мариотт.

Бойль много занимался изучением химических процессов – например, протекающих при обжиге металлов, сухой перегонке древесины, превращениях солей, кислот и щелочей. В 1654 году он ввел в науку понятие анализа состава тел . Одна из книг Бойля носила название "Химик-скептик". В ней были определены элементы как "первоначальные и простые, вполне не смешанные тела, которые не составлены друг из друга, но представляют собой те составные части, из которых составлены все так называемые смешанные тела и на которые последние могут быть в конце концов разложены ".

А в 1661 году Бойль формулирует понятие о "первичных корпускулах " как элементах и "вторичных корпускулах " как сложных телах.

Он также впервые дал объяснение различиям в агрегатном состоянии тел. В 1660 году Бойль получил ацетон , перегоняя ацетат калия, в 1663 году обнаружил и применил в исследованиях кислотно-основный индикатор лакмус в лакмусовом лишайнике, произрастающем в горах Шотландии. В 1680 году он разработал новый способ получения фосфора из костей, получил ортофосфорную кислоту и фосфин ...

В Оксфорде Бойль принял деятельное участие в основании научного общества, которое в 1662 году было преобразовано в Лондонское Королевское общество (фактически это английская Академия наук).

Роберт Бойль умер 30 декабря 1691 года, оставив будущим поколениям богатое научное наследие. Бойлем было написано множество книг, некоторые из них вышли в свет уже после смерти ученого: часть рукописей была найдена в архивах Королевского общества...

АВОГАДРО Амедео

(1776 – 1856)

Итальянский физик и химик, член Туринской академии наук (с 1819 г.). Родился в Турине. Окончил юридический факультет Туринского университета (1792 г.). С 1800 г. самостоятельно изучал математику и физику. В 1809 - 1819 гг. преподавал физику в лицее г. Верчелли. В 1820 - 1822 и 1834 - 1850 гг. – профессор физики Туринского университета. Научные работы относятся к различным областям физики и химии. В 1811 г. заложил основы молекулярной теории, обобщил накопленный к тому времени экспериментальный материал о составе веществ и привел в единую систему противоречащие друг другу опытные данные Ж. Гей-Люссака и основные положения атомистики Дж. Дальтона.

Открыл (1811 г.) закон, согласно которому в одинаковых объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое количество молекул (закон Авогадро ). Именем Авогадро названа универсальная постоянная – число молекул в 1 моль идеального газа.

Создал (1811 г.) метод определения молекулярных масс, посредством которого по экспериментальным данным других исследователей первым правильно вычислил (1811-1820 гг.) атомные массы кислорода, углерода, азота, хлора и ряда других элементов. Установил количественный атомный состав молекул многих веществ (в частности, воды, водорода, кислорода, азота, аммиака, оксидов азота, хлора, фосфора, мышьяка, сурьмы), для которых он ранее был определен неправильно. Указал (1814 г.) состав многих соединений щелочных и щелочноземельных металлов, метана, этилового спирта, этилена. Первым обратил внимание на аналогию в свойствах азота, фосфора, мышьяка и сурьмы – химических элементов, составивших впоследствии VA-группу Периодической системы. Результаты работ Авогадро по молекулярной теории были признаны лишь в 1860 г. на I Международном конгрессе химиков в Карлсруэ.

В 1820-1840 гг. занимался электрохимией, изучал тепловое расширение тел, теплоемкости и атомные объемы; при этом получил выводы, которые координируются с результатами позднее проведенных исследований Д.И. Менделеева по удельным объемам тел и современными представлениями о строении вещества. Издал труд "Физика весовых тел, или же трактат об общей конструкции тел" (т. 1-4, 1837 - 1841 гг.), в котором, в частности, намечены пути к представлениям о нестехиометричности твердых тел и о зависимости свойств кристаллов от их геометрии.

Йенс-Якоб Берцелиус

(1779-1848)

Шведский химик Йенс-Якоб Берцелиус родился в семье директора школы. Отец умер вскоре после его рождения. Мать Якоба вторично вышла замуж, но после рождения второго ребенка заболела и умерла. Отчим сделал все, чтобы Якоб и его младший брат получили хорошее образование.

Химией Якоб Берцелиус увлекся только в двадцатилетнем возрасте, но уже в 29 лет он был избран членом Шведской королевской Академии наук, а двумя годами позже – ее президентом.

Берцелиус на опыте подтвердил многие химические законы, известные к тому времени. Работоспособность Берцелиуса поражает: он проводил в лаборатории по 12-14 часов в сутки. На протяжении своей двадцатилетней научной деятельности он исследовал более двух тысяч веществ и точно определил их состав. Он открыл три новых химических элемента (церий Ce, торий Th и селен Se), впервые выделил в свободном состоянии кремний Si, титан Ti, тантал Ta и цирконий Zr. Берцелиус много занимался теоретической химией, составлял ежегодные обзоры успехов физических и химических наук, был автором самого популярного в те годы учебника химии. Возможно, это и заставило его ввести в химический обиход удобные современные обозначения элементов и химические формулы.

Берцелиус женился только в 55 лет на двадцатичетырехлетней Иоганне Элизабет, дочери своего старинного друга Поппиуса, государственного канцлера Швеции. Брак их был счастливым, но детей не было. В 1845 году состояние здоровья Берцелиуса ухудшилось. После одного особенно сильного приступа подагры у него оказались парализованы обе ноги. В августе 1848 года на семидесятом году жизни Берцелиус умер. Он похоронен на маленьком кладбище вблизи Стокгольма.

Владимир Иванович ВЕРНАДСКИЙ

Владимир Иванович Вернадский во время учебы в Петербургском университете слушал лекции Д.И. Менделеева, А.М. Бутлерова и других известных российских химиков.

Со временем он сам стал строгим и внимательным учителем. Его учениками или учениками его учеников являются почти все минералоги и геохимики нашей страны.

Выдающийся естествоиспытатель не разделял точку зрения, что минералы есть нечто неизменное, часть установившейся "системы природы". Он считал, что в природе идет постепенное взаимное превращение минералов . Вернадский создал новую науку – геохимию . Владимир Иванович первым отметил огромную роль живого вещества – всех растительных и животных организмов и микроорганизмов на Земле – в истории перемещения, концентрации и рассеяния химических элементов. Ученый обратил внимание, что некоторые организмы способны накапливать железо, кремний, кальций и другие химические элементы и могут участвовать в образовании месторождений их минералов, что микроорганизмы играют огромную роль в разрушении горных пород. Вернадский утверждал, что "разгадка жизни не может быть получена только путем изучения живого организма. Для ее разрешения надо обратиться и к его первоисточнику – к земной коре ".

Изучая роль живых организмов в жизни нашей планеты, Вернадский пришел к выводу, что весь атмосферный кислород – это продукт жизнедеятельности зеленых растений. Владимир Иванович уделял исключительное внимание проблемам экологии . Он рассматривал глобальные экологические вопросы, влияющие на биосферу в целом. Более того, он создал само учение о биосфере – области активной жизни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, в которой деятельность живых организмов (в том числе и человека) является фактором планетарного масштаба. Он считал, что биосфера под влиянием научных и производственных достижений постепенно переходит в новое состояние - сферу разума, или ноосферу . Решающим фактором развития этого состояния биосферы должна стать разумная деятельность человека, гармоничное взаимодействие природы и общества . Это возможно лишь при учете тесной взаимосвязи законов природы с законами мышления и социально-экономическими законами.

Джон ДАЛЬТОН

(Dalton J.)

Джон Дальтон родился в бедной семье, обладал большой скромностью и необычайной жаждой знаний. Он не занимал никакой важной университетской должности, был простым учителем математики и физики в школе и колледже.

Основные научные исследования до 1800-1803 гг. относятся к физике, более поздние – к химии. Проводил (с 1787 г.) метеорологические наблюдения, исследовал цвет неба, природу тепла, преломление и отражение света. В результате создал теорию испарения и смешения газов. Описал (1794 г.) дефект зрения, названный дальтонизмом .

Открыл три закона , составивших сущность его физической атомистики газовых смесей: парциальных давлений газов (1801 г.), зависимости объема газов при постоянном давлении от температуры (1802 г., независимо от Ж.Л. Гей-Люссака) и зависимости растворимости газов от их парциальных давлений (1803 г.). Эти работы привели его к решению химической проблемы соотношения состава и строения веществ.

Выдвинул и обосновал (1803-1804 гг.) теорию атомного строения , или химическую атомистику, объяснившую эмпирический закон постоянства состава. Теоретически предсказал и открыл (1803 г.) закон кратных отношений : если два элемента образуют несколько соединений, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого, относятся как целые числа.

Составил (1803 г.) первую таблицу относительных атомных масс водорода, азота, углерода, серы и фосфора, приняв за единицу атомную массу водорода. Предложил (1804 г.) систему химических знаков для "простых" и "сложных" атомов. Проводил (с 1808 г.) работы, направленные на уточнение отдельных положений и разъяснение сущности атомистической теории. Автор труда "Новая система химической философии" (1808-1810 гг.), пользующегося всемирной известностью.

Член многих академий наук и научных обществ.

Сванте АРРЕНИУС

(р. 1859)

Сванте-Август Аррениус родился в старинном шведском городе Упсале. В гимназии он был одним из лучших учеников, особенно легко ему давалось изучение физики и математики. В 1876 году юноша был принят в Упсальский университет. И уже через два года (на шесть месяцев раньше срока) он сдал экзамен на степень кандидата философии. Однако впоследствии он жаловался, что обучение в университете велось по устаревшим схемам: например, "нельзя было услышать ни единого слова о менделеевской системе, а ведь ей было уже больше десяти лет"…

В 1881 году Аррениус переехал в Стокгольм и поступил на работу в Физический институт Академии наук. Там он приступил к изучению электрической проводимости сильно разбавленных водных растворов электролитов. Хотя Сванте Аррениус по образованию – физик, он знаменит своими химическими исследованиями и стал одним из основателей новой науки – физической химии. Больше всего он занимался изучением поведения электролитов в растворах, а также исследованием скорости химических реакций. Работы Аррениуса долгое время не признавали его соотечественники, и только когда его выводы получили высокую оценку в Германии и Франции, он был избран в Шведскую академию наук. За разработку теории электролитической диссоциации Аррениусу была присуждена Нобелевская премия 1903 года.

Веселый и добродушный великан Сванте Аррениус, настоящий "сын шведской сельской местности", всегда был душой общества, располагал к себе коллег и просто знакомых. Он был дважды женат; его двух сыновей звали Олаф и Свен. Он получил широкую известность не только как физикохимик, но и автор множества учебников, научно-популярных и просто популярных статей и книг по геофизике, астрономии, биологии и медицине.

Но путь к мировому признанию для Аррениуса-химика был совсем не прост. У теории электролитической диссоциации в ученом мире были очень серьезные противники. Так, Д.И. Менделеев резко критиковал не только саму идею Аррениуса о диссоциации, но и чисто "физический" подход к пониманию природы растворов, не учитывающий химических взаимодействий между растворенным веществом и растворителем.

Впоследствии выяснилось, что и Аррениус, и Менделеев были каждый по-своему правы, и их взгляды, дополняя друг друга, составили основу новой – протонной – теории кислот и оснований.

КАВЕНДИШ Генри

Английский физик и химик, член Лондонского королевского общества (с 1760 г.). Родился в Ницце (Франция). Окончил Кембриджский университет (1753 г.). Научные исследования проводил в собственной лаборатории.

Работы в области химии относятся к пневматической (газовой) химии, одним из создателей которой он является. Выделил (1766 г.) в чистом виде углекислый газ и водород, приняв последний за флогистон, установил основной состав воздуха как смесь азота и кислорода. Получил окислы азота. Сжиганием водорода получил (1784 г.) воду, определив соотношение объемов взаимодействующих в этой реакции газов (100:202). Точность его исследований была столь велика, что позволила ему при получении (1785 г.) окислов азота посредством пропускания электрической искры через увлажненный воздух наблюдать наличие "дефлогистированного воздуха", составляющего не более 1/20 части общего объема газов. Это наблюдение помогло У. Рамзаю и Дж. Рэлею открыть (1894 г.) благородный газ аргон. Свои открытия объяснял с позиции теории флогистона.

В области физики во многих случаях предвосхитил более поздние открытия. Закон, согласно которому силы электрического взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния между зарядами, был открыт им (1767 г.) на десять лет раньше французского физика Ш. Кулона. Экспериментально установил (1771 г.) влияние среды на емкость конденсаторов и определил (1771 г.) значение диэлектрических постоянных ряда веществ. Определил (1798 г.) силы взаимного притяжения тел под влиянием тяготения и вычислил тогда же среднюю плотность Земли. О работах Кавендиша в области физики стало известно лишь в 1879 г. – после того, как английский физик Дж. Максвелл опубликовал его рукописи, находившиеся до этого времени в архивах.

Именем Кавендиша названа организованная в 1871 г. физическая лаборатория в Кембриджском университете.

КЕКУЛЕ Фридрих Август

(Kekule F.A.)

Немецкий химик - органик. Родился в Дармштадте. Окончил Гисенский университет (1852 г.). Слушал в Париже лекции Ж. Дюма, Ш. Вюрца, Ш. Жеpapa. В 1856-1858 гг. преподавал в Гейдельбергском университете, в 1858-1865 гг. – профессор Гентского университета (Бельгия), с 1865 г. – Боннского университета (в 1877-1878 гг. – ректор). Научные интересы преимущественно были сосредоточены в области теоретической органической химии и органического синтеза. Получил тиоуксусную кислоту и другие сернистые соединения (1854 г.), гликолевую кислоту (1856 г.). Впервые по аналогии с типом воды ввел (1854 г.) тип сероводорода. Высказал (1857 г.) мысль о валентности как о целом числе единиц сродства, которым обладает атом. Указал на "двухосновность" (двухвалентность) серы и кислорода. Разделил (1857 г.) все элементы, за исключением углерода, на одно-, двух- и трехосновные; углерод же отнес к четырехосновным элементам (одновременно с Л.В.Г. Кольбе).

Выдвинул (1858 г.) положение о том, что конституция соединений обусловливается "основностью", то есть валентностью , элементов. Впервые (1858 г.) показал, что число атомов водорода, связанных с n атомами углерода, равно 2n + 2. На основе теории типов сформулировал первоначальные положения теории валентности. Рассматривая механизм реакций двойного обмена, высказал мысль о постепенном ослаблении исходных связей и привел (1858 г.) схему, являющуюся первой моделью активированного состояния. Предложил (1865 г.) циклическую структурную формулу бензола, распространив тем самым теорию химического строения Бутлерова на ароматические соединения. Экспериментальные работы Кекуле тесно связаны с его теоретическими исследованиями. С целью проверки гипотезы о равноценности всех шести атомов водорода в бензоле получил его галоген-, нитро-, амино- и карбоксипроизводные. Осуществил (1864 г.) цикл превращений кислот: природная яблочная - бромянтарная - оптически неактивная яблочная. Открыл (1866 г.) перегруппировку диазоамино- в аминоазобензол. Синтезировал трифенилметан (1872 г.) и антрахинон (1878 г.). Для доказательства строения камфары предпринял работы по превращению ее в оксицимол, а затем в тиоцимол. Изучил кротоновую конденсацию ацетальдегида и реакцию получения карбокситартроновой кислоты. Предложил методы синтеза тиофена на основе диэтилсульфида и ангидрида янтарной кислоты.

Президент Немецкого химического общества (1878, 1886, 1891 гг.). Один из организаторов I Международного конгресса химиков в Карлсруэ (1860 г.). Иностранный чл.-кор. Петербургской АН (с 1887 г.).

Антуан-Лоран ЛАВУАЗЬЕ

(1743-1794)

Французский химикАнтуан-Лоран Лавуазье по образованию юрист, был очень богатым человеком. Он состоял в "Компании откупов" – организации финансистов, бравшей на откуп государственные налоги. На этих финансовых операциях Лавуазье приобрел огромное состояние. Политические события, происходившие во Франции, имели для Лавуазье печальные последствия: он был казнен за то, что работал в "Генеральном откупе" (акционерном обществе по сбору налогов). В мае 1794 года в числе других обвиняемых-откупщиков Лавуазье предстал перед революционным трибуналом и на следующий день был приговорен к смертной казни "как зачинщик или соучастник заговора, стремившийся содействовать успеху врагов Франции путем вымогательств и незаконных поборов с французского народа". Вечером 8 мая приговор был приведен в исполнение, а Франция лишилась одной из самых блестящих голов... Через два года Лавуазье был признан несправедливо осужденным, однако, это уже не могло вернуть Франции замечательного ученого. Еще обучаясь на юридическом факультете Парижского университета, будущий генеральный откупщик и выдающийся химик одновременно изучал естественные науки. Часть своего состояния Лавуазье вложил в обустройство химической лаборатории, оснащенной прекрасным по тем временам оборудованием, ставшую научным центром Парижа. В своей лаборатории Лавуазье провел многочисленные опыты, в которых он определял изменения масс веществ при их прокаливании и горении.

Лавуазье первым показал, что масса продуктов горения серы и фосфора больше, чем масса сгоревших веществ, и что объем воздуха, в котором горел фосфор, уменьшился на 1/5 часть. Нагревая ртуть с определенным объемом воздуха, Лавуазье получил "ртутную окалину" (оксид ртути) и "удушливый воздух" (азот), непригодный для горения и дыхания. Прокаливая ртутную окалину, он разложил ее на ртуть и "жизненный воздух" (кислород). Этими и многими другими опытами Лавуазье показал сложность состава атмосферного воздуха и впервые правильно истолковал явления горения и обжига как процесс соединения веществ с кислородом. Этого не смогли сделать английский химик и философ Джозеф Пристли и шведский химик Карл-Вильгельм Шееле, а также другие естествоиспытатели, которые сообщили об открытии кислорода раньше. Лавуазье доказал, что углекислый газ (диоксид углерода) – это соединение кислорода с "углем" (углеродом), а вода – соединение кислорода с водородом. Он на опыте показал, что при дыхании поглощается кислород и образуется углекислый газ, то есть процесс дыхания подобен процессу горения. Более того, французский химик установил, что образование углекислого газа при дыхании является главным источником "животной теплоты". Лавуазье одним из первых попытался объяснить сложные физиологические процессы, происходящие в живом организме, с точки зрения химии.

Лавуазье стал одним из основоположников классической химии. Он открыл закон сохранения веществ, ввел понятия "химический элемент" и "химическое соединение", доказал, что дыхание подобно процессу горения и является источником теплоты в организме Лавуазье был автором первой классификации химических веществ и учебника "Элементарный курс химии". В 29 лет он был избран действительным членом Парижской Академии наук.

Анри-Луи ЛЕ-ШАТЕЛЬЕ
(Le Chatelier H. L.)

Анри-Луи Ле-Шателье родился 8 октября 1850 года в Париже. После окончания Политехнической школы в 1869 году он поступил в Высшую Национальную горную школу. Будущий открыватель знаменитого принципа был широко образованным и эрудированным человеком. Его интересовали и техника, и естественные науки, и общественная жизнь. Много времени он посвятил изучению религии и древних языков. В возрасте 27 лет Ле-Шателье стал уже профессором Высшей горной школы, а тридцать лет спустя – Парижского университета. Тогда же он был избран в действительные члены Парижской Академии наук.

Наиболее важный вклад французского ученого в науку был связан с изучением химического равновесия , исследованием смещения равновесия под действием температуры и давления. Студенты Сорбонны, слушавшие лекции Ле-Шателье в 1907-1908 годах, так записывали в своих конспектах: "Изменение любого фактора, могущего влиять на состояние химического равновесия системы веществ, вызывает в ней реакцию, стремящуюся противодействовать производимому изменению. Повышение температуры вызывает реакцию, стремящуюся понизить температуру, то есть идущую с поглощением тепла. Увеличение давления вызывает реакцию, стремящуюся вызвать уменьшение давления, то есть сопровождающуюся уменьшением объема ...".

К сожалению, Ле-Шателье не был удостоен Нобелевской премии. Причина заключалась в том, что эта премия присуждалась только авторам работ, выполненных или получивших признание в год получения премии. Важнейшие работы Ле Шателье были выполнены задолго до 1901 года, когда состоялось первое присуждение Нобелевских премий.

ЛОМОНОСОВ Михаил Васильевич

Русский ученый, академик Петербургской АН (с 1745 г.). Родился в д. Денисовка (ныне с. Ломоносове Архангельской обл.). В 1731-1735 гг. учился в Славяно-греко-латинской академии в Москве. В 1735 г. был послан в Петербург в академический университет, а в 1736 г. – в Германию, где учился в Марбургском университете (1736-1739 гг.) и во Фрейберге в Школе горного дела (1739-1741 гг.). В 1741-1745 гг. – адъюнкт Физического класса Петербургской АН, с 1745 г. – профессор химии Петербургской АН, с 1748 г. работал в учрежденной по его инициативе Химической лаборатории АН. Одновременно с 1756 г. проводил исследования на основанном им в Усть-Рудицах (вблизи Петербурга) стекольном заводе и в домашней лаборатории.

Творческая деятельность Ломоносова отличается как исключительной широтой интересов, так и глубиной проникновения в тайны природы. Его исследования относятся к математике, физике, химии, наукам о Земле, астрономии. Результаты этих исследований заложили основы современного естествознания. Ломоносов обратил внимание (1756 г.) на основополагающее значение закона сохранения массы вещества в химических реакциях; изложил (1741-1750 гг.) основы своего корпускулярного (атомно-молекулярного) учения, получившего развитие лишь спустя столетие; выдвинул (1744-1748 гг.) кинетическую теорию теплоты; обосновал (1747-1752 гг.) необходимость привлечения физики для объяснения химических явлений и предложил для теоретической части химии название "физическая химия", а для практической части – "техническая химия". Его труды стали рубежом в развитии науки, отграничивающим натурфилософию от экспериментального естествознания.

До 1748 г. Ломоносов занимался преимущественно физическими исследованиями, а в период 1748-1757 гг. его работы посвящены главным образом решению теоретических и экспериментальных вопросов химии. Развивая атомистические представления, он впервые высказал мнение о том, что тела состоят из "корпускул", а те, в свою очередь, – из "элементов"; это соответствует современным представлениям о молекулах и атомах.

Был зачинателем применения математических и физических методов исследования в химии и первым начал читать в Петербургской АН самостоятельный "курс истинно физической химии". В руководимой им Химической лаборатории Петербургской АН выполнялась широкая программа экспериментальных исследований. Разработал точные методы взвешивания, применял объемные методы количественного анализа. Проводя опыты по обжигу металлов в запаянных сосудах, показал (1756 г.), что их вес после нагревания не изменяется и что мнение Р. Бойля о присоединении тепловой материи к металлам ошибочно.

Изучал жидкое, газообразное и твердое состояния тел. Достаточно точно определил коэффициенты расширения газов. Изучал растворимость солей при разных температурах. Исследовал влияние электрического тока на растворы солей, установил факты понижения температуры при растворении солей и понижения точки замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем. Проводил различие между процессом растворения металлов в кислоте, сопровождающимся химическими изменениями, и процессом растворения солей в воде, происходящим без химических изменений растворяемых веществ. Создал различные приборы (вискозиметр, прибор для фильтрования под вакуумом, прибор для определения твердости, газовый барометр, пирометр, котел для исследования веществ при низком и высоком давлениях), достаточно точно градуировал термометры.

Был создателем многих химических производств (неорганических пигментов, глазурей, стекла, фарфора). Разработал технологию и рецептуру цветных стекол, которые он употреблял для создания мозаичных картин. Изобрел фарфоровую массу. Занимался анализом руд, солей и других продуктов.

В труде "Первые основания металлургии, или рудных дел" (1763 г.) рассмотрел свойства различных металлов, дал их классификацию и описал способы получения. Наряду с другими работами по химии труд этот заложил основы русского химического языка. Рассмотрел вопросы образования в природе различных минералов и нерудных тел. Высказал идею биогенного происхождения гумуса почвы. Доказывал органическое происхождение нефтей, каменного угля, торфа и янтаря. Описал процессы получения железного купороса, меди из медного купороса, серы из серных руд, квасцов, серной, азотной и соляной кислот.

Первым из русских академиков приступил к подготовке учебников по химии и металлургии ("Курс физической химии", 1754 г.; "Первые основания металлургии, или рудных дел", 1763 г.). Ему принадлежит заслуга создания Московского университета (1755 г.), проект и учебная программа которого составлены им лично. По его проекту в 1748 г. завершена постройка Химической лаборатории Петербургской АН. С 1760 г. был попечителем гимназии и университета при Петербургской АН. Создал основы современного русского литературного языка. Был поэтом и художником. Написал ряд трудов по истории, экономике, филологии. Член ряда академий наук. Именем Ломоносова названы Московский университет (1940 г.), Московская Академия тонкой химической технологии (1940 г.), город Ломоносов (бывший Ораниенбаум). АН СССР учредила (1956 г.) Золотую медаль им. М.В. Ломоносова за выдающиеся работы в области химии и других естественных наук.

Дмитрий Иванович МЕНДЕЛЕЕВ

(1834-1907)

Дмитрий Иванович Менделеев – великий русский ученый-энциклопедист, химик, физик, технолог, геолог и даже метеоролог. Менделеев обладал удивительно ясным химическим мышлением, он всегда ясно представлял конечные цели своей творческой работы: предвидение и пользу. Он писал: "Ближайший предмет химии составляет изучение однородных веществ, из сложения которых составлены все тела мира, превращений их друг в друга и явлений, сопровождающих такие превращения".

Менделеев создал современную гидратную теорию растворов, уравнение состояния идеального газа, разработал технологию получения бездымного пороха, открыл Периодический закон и предложил Периодическую систему химических элементов, написал лучший для своего времени учебник химии.

Он родился в 1834 году в Тобольске и был последним, семнадцатым по счету ребенком в семье директора Тобольской гимназии Ивана Павловича Менделеева и его жены Марии Дмитриевны. Ко времени его рождения в семье Менделеевых из детей осталось в живых два брата и пять сестер. Девять детей умерли еще в младенческом возрасте, а троим из них родители даже не успели дать имена.

Учеба Дмитрия Менделеева в Петербурге в педагогическом институте вначале давалась нелегко. На первом курсе он умудрился по всем предметам, кроме математики, получить неудовлетворительные оценки. Но на старших курсах дело пошло по-другому – среднегодовой балл Менделеева был равен четырем с половиной (из пяти возможных). Он окончил институт в 1855 году с золотой медалью, получив диплом старшего учителя.

Жизнь не всегда была благосклонна к Менделееву: были в ней и разрыв с невестой, и недоброжелательность коллег, неудачный брак и затем развод... Два года (1880 и 1881) были очень тяжелыми в жизни Менделеева. В декабре 1880 года Петербургская академия наук отказала ему в избрании академиком: "за" проголосовало девять, а "против" – десять академиков. Особенно неблаговидную роль при этом сыграл секретарь академии некто Веселовский. Он откровенно заявил: "Мы не хотим университетских. Если они и лучше нас, то нам все-таки их не нужно".

В 1881 году с большим трудом был расторгнут брак Менделеева с первой женой, совершенно не понимавшей мужа и упрекавшей его в отсутствии внимания.

В 1895 году Менделеев ослеп, но продолжал руководить Палатой мер и весов. Деловые бумаги ему зачитывали вслух, распоряжения он диктовал секретарю, а дома вслепую продолжал клеить чемоданы. Профессор И.В. Костенич за две операции удалил катаракту, и вскоре зрение вернулось…

Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник "Основы химии" и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ (а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии) и атомные массы элементов связывает некая закономерность.

Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера.

Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства.

Недолго думая, на обратной стороне письма Ходнева он записал символы хлора Cl и калия K с довольно близкими атомными массами, равными соответственно 35,5 и 39 (разница всего в 3,5 единицы). На том же письме Менделеев набросал символы других элементов, отыскивая среди них подобные "парадоксальные" пары: фтор F и натрий Na, бром Br и рубидий Rb, иод I и цезий Cs, для которых различие масс возрастает с 4,0 до 5,0, а потом и до 6,0. Менделеев тогда не мог знать, что "неопределенная зона" между явными неметаллами и металлами содержит элементы – благородные газы , открытие которых в дальнейшем существенно видоизменит Периодическую систему. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов.

Так, вначале он положил карточку с элементом бериллием Be (атомная масса 14) рядом с карточкой элемента алюминия Al (атомная масса 27,4), по тогдашней традиции приняв бериллий за аналог алюминия. Однако затем, сопоставив химические свойства, он поместил бериллий над магнием Mg. Усомнившись в общепринятом тогда значении атомной массы бериллия, он изменил ее на 9,4, а формулу оксида бериллия переделал из Be 2 O 3 в BeO (как у оксида магния MgO). Кстати, "исправленное" значение атомной массы бериллия подтвердилось только через десять лет. Так же смело действовал он и в других случаях.

Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств.

В течение всего дня Менделеев работал над системой элементов, отрываясь ненадолго, чтобы поиграть с дочерью Ольгой, пообедать и поужинать.

Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату "17 февраля 1869 года" (это по старому стилю). Так был открыт Периодический закон ...

Читайте также:
Оладьи на сметане пышные
Оладьи на сметане пышные
Гороскоп на конец апреля телец
Гороскоп на конец апреля телец
Вверх