2014-02-04
1490
Джон Дальтон (1766 - 1844) и его атомное учение
Английский химик Джон Дальтон впервые применил атомное учение для объяснения закономерностей строения и состава веществ. Первые исследования посвящены изучению строения атмосферы.
Он доказал, что пары воды являются составной частью атмосферы, и их содержание зависит от температуры; вывел закон парциального давления, ввел понятие относительной плотности газов по H2, пришел к выводу, что в одинаковых объемах различных газов содержится одинаковое число частиц. Впервые рассчитал атомные массы. Он не применял понятие молекула, а использовал понятие «сложный атом». Ввел обозначение атомов в виде кружков с фигурами внутри, сформулировал закон кратных отношений в бинарных соединениях.
В 1808г. выходит книга Дальтона “Новая система химической философии”, в последней главе которой изложены основные положения химической атомистики. Ввел понятие атом (неделимый). В этом труде он дает определение понятия элемент. «Я избрал слово атом для обозначения этих первичных частиц, предпочитая его словам частица, молекула или другим уменьшительным названиям потому, что это слово кажется мне значительно более выразительным; оно включает в себя представление о неделимости, чего нет в других обозначениях. Можно, однако, сказать, что я распространяю это слово слишком далеко, когда говорю о сложных атомах, например, я называю частицу угольной кислоты сложным атомом...».
Многие его высказывания были ошибочны, однако Джону Дальтону принадлежит величайшая заслуга основателя атомно-молекулярной теории.
Энгельс писал о нем: «Дальтон – отец современной химии»
Атомное учение Джона Дальтона вскоре дало богатые всходы. Одним из важнейших достижений, получивших большое значение в развитии химической атомистики, являлось открытие Гей-Люссаком закона объемных отношений газов.
Он начал работать с сыном Бертолле еще в студенческие годы. С 1802 года работал в качестве профессора химии в политехнической школе.
В 1805 году Гей-Люссак доказал, что 2V H2 и 1V O2 давали 2V паровH2O, а не одни, как следовало из теории Дальтона. Это требовало вдвое увеличить относительную атомную массу кислорода, найденную Дальтоном. Затем он доказывает, что 3V H2 + 1V N2 → 2V NH3, а не 1, как у Дальтона.
Гей-Люссак обобщил свои исследования и сформулировал закон, согласно которому “Газы всегда соединяются друг с другом в простых объемных отношениях”, что противоречило теории Дальтона. Данный вывод носит сейчас название «закона объемных отношений газов».
Выход из создавшейся спорной ситуации нашел итальянский физик Амедео Авогадро, который доказал, что одинаковый объем газов при постоянной температуре и давлении содержит одинаковое количество частиц-молекул.
В 1811 году Авогадро дополнил атомно-молекулярное учение двумя гипотезами:
1. В равных объемах различных газов при одинаковых условиях находится одинаковое число молекул.
2. Молекулы простых газов содержат четное число атомов, чаще равное 2.
Открытия Авогадро давали химикам простой и правильный метод определения относительной молекулярной массы: Mr1/Mr2 = d1/d2. Однако почти 40 лет это открытие не было замечено учеными.
Долгое время химики путали атомы (Авогадро называл их простыми или элементарными молекулами) и молекулы (Авогадро называл их составными молекулами), не верили в возможность определения истинных атомных масс и пользовались эквивалентами, которые можно было найти экспериментально.
Одним из первых смог определить массу молекулы и атома Джозеф Жерар.
В 1856 году Менделеев и Канниццаро предложили метод определения относительно молекулярной массы по относительной плотности по H2.
К 1860 году атомно – молекулярное учение сформировалось в виде следующих положений:
1.Все вещества состоят из молекул.
2.Молекулы состоят из атомов.
3.Молекулы простых веществ состоят из одного, двух и более атомов (О3). одного и того же вида.
4.Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных видов.
5.Свойство веществ зависит от состава и строения молекул.
Особо важная роль в развитии химической атомистики принадлежит шведу-химику Иену Якоби Берцелиусу (1779 - 1848).
Химия обязана Берцелиусу разработкой системы символов химических элементов, введением химических формул и уравнений. Он писал в 1814 году: «Когда мы пытаемся выразить химические пропорции, мы ощущаем необходимость химических символов. Химия, в прочем, всегда пользовалась ими, однако до настоящего времени они приносили весьма небольшую пользу….Химические символы должны быть буквами, чтобы обеспечить максимальную легкость их написания и устранить затруднение при печатании книг».
Он предложил современные знаки многих элементов, а при написании формул использовал дуалистический принцип,например: K2SO4 → (2K + O) + (S + 3O).
Берцелиус составил таблицу атомных масс элементов, однако многие массы были определены неверно. В 1826 году некоторые неточности были устранены. Берцелиус одним из первых стал рассматривать химическое действие как электрическое явление, доказал, что химическое сродство имеет электрическую природу, что в процессе электролиза происходит разложение солей на электроположительные и электроотрицательные частицы. Йен Якоби Берцелиус связывал электрохимическую теорию с атомным учением, высказал идею, что носителем электричества является полярный атом. Химические реакции объяснял электрическим взаимодействием противоположных зарядов разных атомов.
Иен Якоби Берцелиус разработал химическую номенклатуру и предложил классификацию веществ.
Основанная Берцелиусом система химии представляла собой важнейшее явление в развитии химии XIX века. Его учебник химии многие годы был основным пособием для химиков.
Учение Берцелиуса развили Гесс, Менделеев, Гротгус и др.
Литература:
1. Волков В.А. Выдающиеся химики мира/ В.А. Волков, Е.В. Вонский, Г.И. Кузнецова. – М.: Высшая школа.- 1991.
2. Всеобщая история химии. Становление химии как науки. – М.: Наука, 1983.
3. Манолов К. Великие химики. Пер. с болг. Том 1. – М.: Мир, 1977.- 451с.
4. Соловьев Ю.И. История химии.- М.: Просвещение, 1983. – 336 с.
Фигуровский Н.А. История химии. – М.: Просвещение, 1979. – 311 с.
5. Штрубе В. Пути развития химии. в 2-х томах. Том 1 От первобытных времен до промышленной революции. Пер. с нем. – М.: Мир,1984.- 239с.
6. Я иду на урок химии.: Летопись важнейших открытий в химии XVII-XIX вв.: Кн. для учителя. – М.: Первое сентября, 1999. – 320 с.
