Войти
Жоффруа 1718 Таблица родства : в заголовке каждого столбца указан химический вид, с которым могут сочетаться все перечисленные ниже виды. Некоторые историки определили эту таблицу как начало химической революции. химическая революция, также называемая первой химической революцией, была ранней современной переформулировкой химии, которая завершилась в законе сохранения массы и кислородной теории горения. В течение 19 и 20 веков это преобразование было приписано работам французского химика Антуана Лавуазье («отца современной химии »). Однако в недавних работах по истории ранней современной химии считается, что химическая революция состоит из постепенных изменений в химической теории и практике, которые произошли в течение двух столетий. Так называемая научная революция произошла в шестнадцатом и семнадцатом веках, тогда как химическая революция произошла в семнадцатом и восемнадцатом веках.
Несколько факторов привели к первой химической революции. Во-первых, это были формы гравиметрического анализа, которые возникли в результате алхимии, и новые виды инструментов, которые были разработаны в медицинском и промышленном контексте. В этих условиях химики все чаще оспаривали гипотезы, уже выдвинутые древними греками. Например, химики начали утверждать, что все структуры состояли из более чем четырех элементов у греков или восьми элементов средневековых алхимиков. Ирландский алхимик, Роберт Бойль заложил основы химической революции своей механической корпускулярной философией, которая, в свою очередь, во многом опиралась на алхимическую корпускулярная теория и экспериментальный метод, восходящий к псевдогеберу.
Ранние работы химиков, таких как Ян Баптист ван Гельмонт, помогли изменить веру в теорию, что воздух существовал как единый элемент по сравнению с тем, в котором воздух существовал в виде смеси различных видов газов. Анализ данных ван Гельмонта также предполагает, что он имел общее понимание закона сохранения массы в 17 веке. Кроме того, работа Жана Рея в начале 17 века с такими металлами, как олово и свинец, и их окислением в присутствии воздуха и воды помогла точно определить вклад и присутствие кислорода в процессе окисления.
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 установило «газ» как важное экспериментальное вещество. Ближе к концу 18 века эксперименты, проведенные Генри Кавендишем и Джозефом Пристли, дополнительно доказали, что воздух не элемент, а вместо этого состоит из нескольких разных газов. Лавуазье также перевел названия химических веществ на новый номенклатурный язык, более привлекательный для ученых девятнадцатого века. Такие изменения произошли в атмосфере, в которой промышленная революция повысила интерес общества к изучению и практике химии. Описывая задачу переосмысления химической номенклатуры, Лавуазье попытался обуздать новую центральную роль химии, сделав довольно гиперболическое заявление, что:
Мы должны тщательно очистить дом, поскольку они использовали загадочный язык, свойственный им самим, который общее 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, ни для другого.
Большая часть аргументов, лежащих в основе Антуана Лавуазье назвали «отцом современной химии», и начало химической революции было положено его способностью математизировать эту область, подтолкнув химию к использованию экспериментальных методов, используемых в других «более точных науках». Лавуазье изменил область химии, ведя тщательные балансы в своих исследованиях, пытаясь показать, что в результате преобразования химических веществ общее количество вещества сохраняется. Лавуазье использовал приборы для термометрических и барометрических измерений в своих экспериментах и сотрудничал с Пьером Симоном де Лапласом в изобретении калориметра, прибора для измерения изменений тепла в реакции. Пытаясь развенчать 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 и использованными в его исследованиях.
Несмотря на наличие точных измерений для своей работы, Лавуазье столкнулся с большим сопротивлением в своих исследованиях. Сторонники теории флогистона, такие как Кейр и Пристли, утверждали, 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 требовался вторичный источник достоверности.
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. Хотя предполагалось, что закон сохранения массы был открыт Лавуазье, это утверждение было опровергнуто ученым Марселленом Бертло. Более раннее использование закона сохранения массы было предложено Генри Герлаком, отметив, что ученый Ян Баптист ван Гельмонт неявно применил эту методологию к своей работе в 16-17 веках. Более ранние ссылки на закон сохранения массы и его использование были сделаны Жаном Реем в 1630 году. Хотя закон сохранения массы не был явно открыт Лавуазье, его работа с более широким кругом материалов, чем то, что большинство ученых, доступных в то время, позволили его работе значительно расширить границы принципа и его основ.
Лавуазье также внес в химию метод понимания горения и дыхания и доказательства состава воды путем разложения на его составные части. Он объяснил теорию горения и оспорил теорию флогистона своими взглядами на калорийность. Traité включает в себя понятия «новой химии» и описывает эксперименты и рассуждения, которые привели к его выводам. Как и Ньютон Principia, который был кульминацией научной революции, Traité Лавуазье можно рассматривать как кульминацию химической революции.
Работы Лавуазье не сразу приняли, и потребовалось несколько десятилетий, чтобы они набрали обороты. Этому переходу способствовали работы Йона Якоба Берцелиуса, который придумал упрощенное сокращение для описания химических соединений, основанное на теории атомных весов Джона Далтона. Многие люди приписывают Лавуазье и его ниспровержение теории флогистона как традиционную химическую революцию, при этом Лавуазье отмечает начало революции, а Джон Далтон - ее кульминацию.
Антуан Лавуазье в сотрудничестве с Луи Бернаром Гайтоном де Морво, Клодом Луи Бертолле и Антуан Франсуа де Фуркруа опубликовал «Метод химической номенклатуры» в 1787 году. Эта работа установила терминологию для «новой химии», которую создавал Лавуазье, которая фокусировалась на стандартизированном наборе терминов, установлении новых элементов и экспериментальной работе. Метод установил 55 элементов, которые были веществами, которые нельзя было разбить на более простые составные части на момент публикации. Вводя новую терминологию в эту область, Лавуазье призвал других химиков перенять его теории и методы, чтобы использовать его термины и оставаться в курсе химии.
Одно из главных влияний на Лавуазье оказал Этьен Бонне, аббат де Кондильяк. Подход Кондильяка к научным исследованиям, который был основой подхода Лавуазье в «Трайте», заключался в том, чтобы продемонстрировать, что люди могут создавать ментальное представление мира, используя собранные доказательства. В предисловии Лавуазье к «Трайте» он заявляет:
В геометрии, да и во всех отраслях знания, является максимально общепринятым, что в процессе исследования мы должны переходить от известных фактов к тому, что неизвестно.... 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
Лавуазье явно связывает свои идеи с идеями Кондильяка, стремясь реформировать область химии. Его цель в Traité заключалась в том, чтобы связать область с непосредственным опытом и наблюдением, а не с предположениями. Его работа определила новую основу химических идей и задала направление для будущего курса химии.
Хэмфри Дэви был английским химиком и профессором химии в Институте химии. Лондонский королевский институт в начале 1800-х годов. Там он провел эксперименты, которые поставили под сомнение некоторые ключевые идеи Лавуазье, такие как кислотность кислорода и идея калорийного элемента. Дэви смог показать, что кислотность не является следствием присутствия кислорода, используя соляную кислоту (соляную кислоту) в качестве доказательства. Он также доказал, что соединение оксимуриатовой кислоты не содержит кислорода, а представляет собой элемент, который он назвал хлором. Используя электрические батареи в Королевском институте, Дэви впервые выделил хлор, а затем в 1813 году выделил элементарный йод. Используя батареи, Дэви также смог выделить элементы натрий и калий. Из этих экспериментов Дэви пришел к выводу, что силы, соединяющие химические элементы вместе, должны иметь электрическую природу. Дэви также был сторонником идеи о том, что калорийность является нематериальной жидкостью, вместо этого утверждая, что тепло - это тип движения.
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. Это противоречило определению элементов Лавуазье, согласно которому элементы - это вещества, которые химики не могли разбить на более простые части. Идея Дальтона также отличалась от идеи корпускулярной теории материи, которая полагала, что все атомы одинаковы, и поддерживалась теорией с 17 века. Чтобы поддержать свою идею, Дальтон работал над определением относительного веса атомов в химических веществах в своей работе «Новая система химической философии», опубликованной в 1808 году. В его тексте были показаны расчеты для определения относительных атомных масс различных элементов Лавуазье, основанные на экспериментальных данных, относящихся к относительные количества различных элементов в химических комбинациях. Дальтон утверждал, что элементы можно комбинировать в простейшей возможной форме. Было известно, что вода представляет собой комбинацию водорода и кислорода, поэтому Дальтон считал воду бинарным соединением, содержащим один водород и один кислород.
Дальтон смог точно вычислить относительное количество газов в атмосферном воздухе. Он использовал удельный вес азотных (азотных), кислородсодержащих, углекислых (углекислых) и водородсодержащих газов, а также водяных паров, определенных Лавуазье и Дэви, чтобы определить пропорциональные веса каждого в процентах от общего объема атмосферного воздуха. Дальтон определил, что атмосферный воздух содержит 75,55% азотного газа, 23,32% кислородсодержащего газа, 1,03% водяного пара и 0,10% углекислого газа.
Йенс Якоб Берцелиус был шведским химиком изучал медицину в Уппсальском университете и был профессором химии в Стокгольме. 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, от какого полюса гальванической батареи они высвободились при разложении. Он создал шкалу заряда, в которой кислород был наиболее электроотрицательным элементом, а калий - наиболее электроположительным. 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. Работа Берцелиуса по электрохимической теории атома была опубликована в 1818 году под названием «Essai sur la théorie des пропорции химикатов и о химическом влиянии электричества». Он также ввел новую химическую номенклатуру в химию, представляя элементы буквами и сокращениями, такими как O для кислорода и Fe для железа. Комбинации элементов были представлены как последовательности этих символов, а количество атомов было представлено сначала верхними индексами, а затем нижними индексами.
