WikiDer > Химическая революция

Chemical revolution
Джеффруа 1718 Таблица сходства: в заголовке каждого столбца стоит химические вещества с которым могут сочетаться все виды ниже. Некоторые историки определили эту таблицу как начало химической революции.[1]

В химическая революция, также называемый первая химическая революция, была ранней современной переформулировкой химия что привело к закон сохранения массы и кислород теория горение. В течение 19 и 20 веков это преобразование было связано с работой французского химика. Антуан Лавуазье ("отец современной химии").[2] Однако недавние работы по истории ранней современной химии считают, что химическая революция состояла из постепенных изменений в химической теории и практике, которые произошли в течение двух столетий.[3] Так называемой научная революция произошла в шестнадцатом и семнадцатом веках, тогда как химическая революция произошла в семнадцатом и восемнадцатом веках.[4]

Основные факторы

Несколько факторов привели к первой химической революции. Во-первых, это были формы гравиметрического анализа, возникшие в результате алхимии, и новые виды инструментов, которые были разработаны в медицинском и промышленном контекстах. В этих условиях химики все чаще оспаривали гипотезы, которые уже были выдвинуты древними греками. Например, химики стали утверждать, что все структуры состоят из более чем четыре элемента греков или восемь элементов средневековых алхимиков. Ирландский алхимик, Роберт Бойлзаложил основы химической революции. механический корпускулярная философия, которая, в свою очередь, во многом опиралась на алхимические корпускулярная теория и экспериментальный метод начиная с псевдогебер.[5]

Ранние работы химиков, таких как Ян Баптист ван Гельмонт помог сдвинуть веру в теорию о том, что воздух существует как единый элемент, к тому, в котором воздух существует как смесь различных видов газов.[6] Анализ данных ван Гельмонта также предполагает, что он имел общее понимание закона сохранения массы в 17 веке.[6] Кроме того, работа Жан Рей в начале 17 века с металлами, такими как олово и свинец, и их окисление в присутствии воздуха и воды помогло точно определить вклад и существование кислорода в процессе окисления.[7]

Другие факторы включали новые экспериментальные методы и открытие «неподвижного воздуха» (углекислого газа) Джозефом Блэком в середине 18 века. Это открытие было особенно важным, потому что оно эмпирически доказало, что «воздух» не состоит только из одного вещества, и потому, что оно сделало «газ» важным экспериментальным веществом. Ближе к концу 18 века эксперименты к Генри Кавендиш и Джозеф Пристли далее доказал, что воздуха не является элемент и вместо этого состоит из нескольких разных газы. Лавуазье также перевел названия химических веществ на новый номенклатурный язык, более привлекательный для ученых девятнадцатого века. Такие изменения произошли в атмосфере, в которой Индустриальная революция повышенный общественный интерес к изучению и практике химии. Описывая задачу переосмысления химической номенклатуры, Лавуазье попытался использовать новую центральную роль химии, сделав довольно гиперболическое заявление, что:[8]

Мы должны тщательно очистить дом, потому что они использовали загадочный язык, свойственный им самим, который, в общем, представляет одно значение для адептов и другое значение для вульгарных, и в то же время не содержит ничего, что было бы рационально понятным ни для одного. или для другого.

Прецизионные инструменты

Во многом причина того, что Антуана Лавуазье назвали «отцом современной химии» и положила начало химической революции, заключалась в его способности математизировать эту область, подтолкнув химию к использованию экспериментальных методов, используемых в других «более точных науках».[9] Лавуазье изменил сферу химии, ведя тщательные балансы в своих исследованиях, пытаясь показать, что посредством преобразования химических веществ общее количество вещества сохраняется. Лавуазье использовал приборы для термометрических и барометрических измерений в своих экспериментах и ​​сотрудничал с Пьер Симон де Лаплас в изобретении калориметр, прибор для измерения изменения тепла в реакции.[9] Пытаясь разрушить теорию флогистона и реализовать свою собственную теорию горения, Лавуазье использовал несколько аппаратов. Они включали в себя ствол пистолета из раскаленного железа, который был спроектирован так, чтобы вода проходила через него и разлагалась, а также видоизмененный аппарат, в котором на одном конце был пневматический желоб, термометр и барометр. Точность его измерений была требованием для убедительного опровержения его теорий о воде как о соединении с приборами, разработанными им самим, использованными в его исследованиях.

Несмотря на точные измерения для своей работы, Лавуазье столкнулся с большим сопротивлением в своих исследованиях. Сторонники теории флогистона, такие как Кейр и Пристли, утверждал, что демонстрация фактов применима только к необработанным явлениям, и что интерпретация этих фактов не предполагает точности теорий. Они заявили, что Лавуазье пытался навести порядок в наблюдаемых явлениях, тогда как для окончательного доказательства состава воды и отсутствия флогистона потребуется вторичный источник достоверности.[9]

Антуан Лавуазье

Последние этапы революции были вызваны публикацией в 1789 году книги Лавуазье. Traité Élémentaire de Chimie (Элементы химии). Начиная с этой и других публикаций, Лавуазье синтезировал работы других и ввел термин «кислород». Антуан Лавуазье представлял химическую революцию не только в своих публикациях, но и в том, как он практиковал химию. Работа Лавуазье характеризовалась его систематическим определением веса и его упором на точность и аккуратность.[10] Хотя предполагалось, что закон сохранения массы был открыт Лавуазье, это утверждение было опровергнуто ученым Марселеном Бертло.[11] Ранее использование закона сохранения массы было предложено Генри Герлак, отмечая, что ученый Ян Баптист ван Гельмонт неявно применил эту методологию к своей работе в 16-17 веках. Ранее о законе сохранения массы и его использовании упоминали Жан Рей в 1630 г.[11] Хотя закон сохранения массы не был явно открыт Лавуазье, его работа с более широким набором материалов, чем то, что было доступно большинству ученых в то время, позволила его работе значительно расширить границы принципа и его основ.[11]

Лавуазье также внес в химию метод понимания горения и дыхания и доказательства состава воды путем разложения на ее составные части. Он объяснил теорию горения и оспорил теория флогистона с его взглядами на калорийность. В Traité включает в себя понятия «новой химии» и описывает эксперименты и рассуждения, которые привели к его выводам. Как Ньютон Principia, который был апогеем научной революции, Лавуазье Traité можно рассматривать как кульминацию химической революции.

Работа Лавуазье была принята не сразу, и потребовалось несколько десятилетий, чтобы она набрала обороты.[12] Этому переходу способствовала работа Йенс Якоб Берцелиус, который придумал упрощенное сокращение для описания химических соединений на основе Джон ДалтонРоссийская теория атомных весов. Многие люди верят Лавуазье в его свержении теория флогистона как традиционная химическая революция, где Лавуазье отмечает начало революции, а Джон Дальтон отмечает ее кульминацию.

Méthode de nomenclature chimique

Антуан Лавуазье в сотрудничестве с Луи Бернар Гайтон де Морво, Клод Луи Бертолле, и Антуан Франсуа де Фуркрой, опубликовано Méthode de nomenclature chimique в 1787 г.[13] Эта работа установила терминологию для «новой химии», которую создавал Лавуазье, которая фокусировалась на стандартизированном наборе терминов, установлении новых элементов и экспериментальной работе. Метод установили 55 элементов, которые были веществами, которые на момент публикации не могли быть разбиты на более простые составные части.[14] Вводя новую терминологию в эту область, Лавуазье призвал других химиков перенять его теории и методы, чтобы использовать его термины и оставаться в курсе химии.

Traité élémentaire de chimie

Одно из главных влияний на Лавуазье было Этьен Бонне, аббат де Кондильяк. Подход Кондильяка к научным исследованиям, лежавший в основе подхода Лавуазье в Traité, должен был продемонстрировать, что люди могут создать мысленное представление мира, используя собранные доказательства. В предисловии Лавуазье к Traité, он утверждает

В геометрии и, по сути, во всех отраслях знания максимально общепризнано, что в процессе исследования мы должны переходить от известных фактов к неизвестному. ... Таким образом, из серии ощущений, наблюдений и анализов возникает последовательная цепочка идей, связанных между собой, так что внимательный наблюдатель может проследить до определенной точки порядок и связь всей суммы человеческого знание.[15]

Лавуазье явно связывает свои идеи с идеями Кондильяка, стремясь реформировать область химии. Его цель в Traité было связать область с прямым опытом и наблюдениями, а не с предположениями. Его работа определила новую основу в основе химических идей и задала направление для будущего курса химии.[16]

Хэмфри Дэви

Хэмфри Дэви был английским химиком и профессором химии в Лондонский королевский институт в начале 1800-х гг.[17] Там он провел эксперименты, которые поставили под сомнение некоторые ключевые идеи Лавуазье, такие как кислотность кислорода и идея калорийного элемента.[17] Дэви смог показать, что кислотность не связана с присутствием кислорода, используя соляная кислота (соляная кислота) как доказательство.[17] Он также доказал, что соединение оксимуриатовой кислоты не содержит кислорода, а представляет собой элемент, который он назвал хлор.[17] Используя электрические батареи в Королевском институте, Дэви сначала выделил хлор, а затем выделил элементарные элементы. йод в 1813 г.[17] Используя батареи, Дэви также смог изолировать элементы. натрий и калий.[17] Из этих экспериментов Дэви пришел к выводу, что силы, соединяющие химические элементы вместе, должны иметь электрическую природу.[17] Дэви также был сторонником идеи о том, что калорийность является нематериальной жидкостью, вместо этого утверждая, что тепло - это тип движения.[17]

Джон Далтон

Джон Далтон был английским химиком, который развил идею атомная теория химических элементов. Атомная теория химических элементов Дальтона предполагала, что каждый элемент имеет уникальные атомы, связанные с этим атомом.[17] Это противоречило определению элементов Лавуазье, согласно которому элементы - это вещества, которые химики не могли разбить на более простые части.[17] Идея Далтона также отличалась от идеи корпускулярная теория материи, которая считала, что все атомы одинаковы, и поддерживалась теорией с 17 века.[17] Чтобы поддержать свою идею, Далтон в своей работе работал над определением относительного веса атомов в химических веществах. Новая система химической философии, опубликовано в 1808 г.[17] В его тексте приведены расчеты для определения относительных атомных весов различных элементов Лавуазье, основанные на экспериментальных данных, касающихся относительных количеств различных элементов в химических комбинациях.[17] Дальтон утверждал, что элементы можно комбинировать в простейшей возможной форме.[17] Было известно, что вода представляет собой комбинацию водорода и кислорода, поэтому Дальтон считал воду бинарным соединением, содержащим один водород и один кислород.[17]

Дальтон смог точно вычислить относительное количество газов в атмосферном воздухе. Он использовал удельный вес азотных (азотных), кислородсодержащих, углекислых (диоксид углерода) и водородсодержащих газов, а также водяных паров, определенных Лавуазье и Дэви, чтобы определить пропорциональные веса каждого из них в процентах от всего объема атмосферного воздуха. .[18] Дальтон определил, что атмосферный воздух содержит 75,55% азотного газа, 23,32% кислородсодержащего газа, 1,03% водяного пара и 0,10% углекислого газа.[18]

Йенс Якоб Берцелиус

Йенс Якоб Берцелиус был шведским химиком, изучавшим медицину в Уппсальском университете и профессором химии в Стокгольме.[17] Он опирался на идеи Дэви и Далтона, чтобы создать электрохимическое представление о том, как элементы соединяются вместе. Берцелиус разделил элементы на две группы: электроотрицательные и электроположительные, в зависимости от того, какой полюс гальваническая батарея они были освобождены от разложения.[17] Он создал шкалу заряда, в которой кислород был наиболее электроотрицательным элементом, а калий - наиболее электроположительным.[17] Эта шкала означала, что с некоторыми элементами были связаны положительные и отрицательные заряды, а положение элемента на этой шкале и заряд элемента определяли, как этот элемент сочетается с другими.[17] Работа Берцелиуса по электрохимической теории атома была опубликована в 1818 году как Essai sur la théorie des proportions chimiques et sur l'influence chimique de l'électricité.[17] Он также представил новый химическая номенклатура в химию, представляя элементы буквами и сокращениями, такими как O для кислорода и Fe для железа. Комбинации элементов были представлены в виде последовательностей этих символов, а количество атомов было представлено сначала верхними индексами, а затем нижними индексами.[17]

Рекомендации

  1. ^ Ким, Ми Гён (2003). Близость, та неуловимая мечта: генеалогия химической революции. MIT Press. ISBN 978-0-262-11273-4.
  2. ^ Первая химическая революция В архиве 26 апреля 2009 г. Wayback Machine - Инструментальный проект, Колледж Вустера
  3. ^ Мэтью Дэниел Эдди; Сеймур Маускопф; Уильям Р. Ньюман (2014). «Введение в химические знания в раннем современном мире». Осирис. 29: 1–15. Дои:10.1086/678110. PMID 26103744.
  4. ^ Мэтью Дэниел Эдди, Сеймур Маускопф и Уильям Р. Ньюман (ред.) (2014). Химические знания в раннем современном мире. Чикаго: Издательство Чикагского университета.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  5. ^ Урсула Кляйн (июль 2007 г.). «Стили экспериментирования и теория алхимической материи в научной революции». Метанаука. Springer. 16 (2): 247–256 [247]. Дои:10.1007 / s11016-007-9095-8. ISSN 1467-9981. S2CID 170194372.
  6. ^ а б Дюшейн, Штеффен (2008). «Предварительное исследование присвоения произведений Ван Гельмонта в Великобритании в области химии, медицины и естественной философии». Ambix. 55 (2): 122–135. Дои:10.1179 / 174582308X255479. ISSN 0002-6980. PMID 19048972. S2CID 38195230.
  7. ^ Де Милт, Клара (1953). «Очерки Жана Рея». Журнал химического образования. 30 (7): 377. Дои:10.1021 / ed030p377.3. ISSN 0021-9584.
  8. ^ Джаффе, Б. (1976). Тигли: история химии от алхимии до ядерного деления (4-е изд.). Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 978-0-486-23342-0.
  9. ^ а б c Голинский, Ян (1994). «Прецизионные инструменты и демонстрационный порядок доказательства в химии Лавуазье». Осирис. 9: 30–47. Дои:10.1086/368728.
  10. ^ Левер, Тревор (2001). Преобразование материи. Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джона Хопкинса. ISBN 0-8018-6610-3.
  11. ^ а б c Блюменталь, Джеффри (2013). «О достижениях Лавуазье в химии: О достижениях Лавуазье в химии» (PDF). Центавр. 55 (1): 20–47. Дои:10.1111/1600-0498.12001. HDL:1983 / 205ebdf7-ee96-42db-8687-a1b9eb6575c5.
  12. ^ Эдди, Мэтью Дэниел (2008). Язык минералогии: Джон Уокер, химия и Эдинбургская медицинская школа 1750-1800 гг.. Ashgate.
  13. ^ Duveen, Дени; Кликштейн, Герберт (сентябрь 1954 г.). «Введение химической номенклатуры Лавуазье в Америку». Исида. 45 (3): 278–292. Дои:10.1086/348339. PMID 13232806.
  14. ^ Гайтон де Морво, Луи-Бернар; Лавуазье, Антуан Лоран; Бертолле, Клод-Луи; Фуркрой, Антуан-Франсуа де, граф; Хассенфрац, Жан-Анри; Адет, Пьер Огюст (1787). Méthode de nomenclature chimique. Париж, Франция: Chez Cuchet. Получено 19 апреля 2019.
  15. ^ Антуан-Лоран Лавуазье, Элементы химии, пер. Роберт Керр (Эдинбург, 1790; факс. Репринт. Нью-Йорк: Довер, 1965), стр. Xv-xvi.
  16. ^ Дорогой Питер (2006). Разумность природы. Издательство Чикагского университета. С. 74–75.
  17. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты Дж., Боулер, Питер (2005). Создание современной науки: исторический обзор. Морус, Иван Рис, 1964-. Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 0226068609. OCLC 56333962.
  18. ^ а б Общество, Манчестерский литературный и философский (1805). Мемуары и материалы Манчестерского литературного и философского общества: (Манчестерские мемуары.).

дальнейшее чтение

внешняя ссылка