Реферат: Становление понятий о химическом элементе
В результате своих работ Берцелиус открыл несколько новых элементов. Так, вместе с Хизингером Берцелиус открыл элемент церий, который тогда же независимо от шведских ученых обнаружил Клапрот. Берцелиус выделил из шлака свинцовых камер неизвестный доселе элемент - селен. Берцелиус открыл в минерале, найденном в Норвегии, элемент торий. Вместе со своим учеником Н.Г.Сефстерёмом Берцелиус обнаружил новый элемент ванадий. Впоследствии Берцелиусу удалось получить элементы, оксиды которых уже были известны: кремний, цирконий, титан, тантал.
Будучи одним из лучших знатоков химии своего времени Берцелиус объяснил с единой точки зрения многие факты и понятия, ранее казавшиеся не связанными друг с другом. Так, даже горные породы и минералы ы подаренной ему коллекции Берцелиус расположил не в соответствии с общепринятой тогда кристаллографической систематизацией Р.Ж.Аюи, а по их химическому составу.
Создание новых основных понятий, таких, как изомерия и полимерия, значительное совершенствование химической символики и номенклатуры, обширная литературная деятельность Берцелиуса, несмотря на то, что он упорно придерживался дуалистических электрохимических представлений, оказала существенное влияние на развитие современной химии.
Иоганн Вольфганг Дёберейнер
Деберейнер изучал химические явления с точки зрения материалистических позиций, исходя из положений атомистической теории. Методологической основой своих работ немецкий химик избрал теорию познания философа Фрэнсиса Бэкона, которого Карл Маркс называл “подлинным родоначальником английского материализма и всей современной экспериментальной науки”.
После того, как И.Б.Рихтер в 1792г. потерпел неудачу в систематезации элементов, лишь Деберейнеу удалось в 1817 и 1829 гг. Установить закономерностиизменения свойств элементов. В первые тридцать лет XIX в. Было открыто значительное число химических элементов. В товремя, когда Деберейнер стал профессором Йенского университета, было известно уже более 40 химических элементов и гораздо больше химических соединений. После того, как Лавуазье разработал кислородную теорию, вещества стали классифицировать по их характерным качественным признакам. После признания теории Дальтона появилась возможность посмотреть также количественные отношения элементов.
Эти работы создали предпосылки для изучения характера связи между свойствами различных химических элементов. Так, стремление Деберейнера изучить принципы систематезации химических элементов отвечало насущным проблемам химии того времени.
Деберейнер сгруппировал многие элементы и соединения различных классов по их аналогичным свойствам, разделив их на группы по 3 члена. Немецкий ученый распределил элементы по “триадам”, в которых разности 2-х химических элементов примерно постоянны и равны. В своих превых работах автор опирался на изучение плотностей и атомных масс щелочноземельных металлов и в 1817г. составил превую триаду: калий стронций, барий.Получив поддержку Берцелиуса Деберейнер распространил этот принцим и на другие элементы.
Деберейнер стремился решать вопросы не путем отвлеченных рассуждений, а на основании сопоставления атомных масс, для чего ребовались обширные экспериментальные работы.
Работы Деберейнера по систематизации элементов вначале не привлекали к себе достаточного внимания ученых.
Особенной заслугой Деберейнера было то, что он первым обнаружил количественные отношения свойств химически близких элементов. Эти работы подготовили почву для создания Д.И.Менделеевым и Л.Мейером периодической системы элементов.
Эйльгард Мичерлих.
В своих экспериментальных работах Э.Мичерлих обращал собое внимание на точность измерений, взвешивания и определения плотности веществ. Для более точных экспериментов он разработал необходимые приборы. Так, по эскизу Мичерлиха в мастерской при лаборатории был изготовлен говнометр. За 45 лет нучной деятельности Мичерлих провел исследования в различных областях естествознания. Им были выполнены физико-химические работы, исследования по неорганической химии, органической химии, в области физиологии, а также геологии.
Значительным событием в развитии химии было открытие Мичерлихом явления изоморфизма. Исследуя фосфаты и арсенаты, Мичерлих обнаружил, что “вещества различной химической природы во многих случаях могут обнаруживать одинаковые или блтзкие кристаллические формы”. На основании последующих исследований, Мичерлих пришел к выводу, что: “Равному числу атомов, если они соединены одинаковым образом, присущи одинаковые кристаллические формы, эта кристаллическая форма определяется не только природой атомов, но и также их число и способом соединения”.
Согласно закону, установленному Мичерлихом, образование смешанных кристаллов (изоморфных смесей) двумя соединениями возможно лишь тогда, когда они имеют аналогичный состав. И наоборот, из существования изоморфизма можно сказать, что закристаллизировавшиеся вместе вещества аналогичны по составу. Поскольку массы изоморфных соединений, образованных из элементов, относятся как атомные массы образовавших их элементов, Мичерлих создал способ определения истинных значений атомных масс из данных анализа веществ. Благодаря этому закону удалось с максимальной точностью установить атомные массы веществ.
Исследовательская и преподавательская деятельность Мичерлиха в первой половине XIX века заложила фундамент для быстрого развития химии, делавшей в то время только первые робкие шаги.
Лотар Мейер.
Попытки систематезации многочисленных известных элементов и соединений, начатые Деберейнером, продолжили многие известные химики. Б.Шанкартуа расположил элементы в порядке возрастающих атомных масс по винтовой линии на поверзности циллиндра. В 1857г. У.Олдинг опубликовал таблицу, в которой элементы также были расположены по возрастанию их атомных масс. В 1863-1865гг. Дж. Ньюлендс попытался установить закономерность взаимного расположения атомов, и на этой основе опубликовал таблицу элементов.
Решающий вопрос в создании системы элементов был достигнут в 1869-1870 гг., когда Менделеев и Лотар Мейер независимо друг от друга опубликовали таблицу химических элементов. Так была решена проблема систематизации элементов.
В 1860 г. Лотар Мейер принял участие в конгрессе химиков в Карлсруэ, накотором обсуждались дефиниции - определения основных понятий химии. Ведущим докладчиком, защищавшим важнейшие положения атомно-молекулярной теории, был итальянский химик С.Канниццаро. ОН наглядно показал различие между “атомной массой” и “массой эквивалентом”, между понятиями атом и молекула и упорно защишал теорию Авогадро: в равных объемах различных идеальных газов сдержится одинаковое число молекул. Хотя это положение было сформулированно в 1811 году, но даже в 1860 многие ученые относились к нему скептически. Изучив работы Авогадро Канницциаро смог исправить основные противоречия. На Лотара Мейера положения Канницциаро произвели боьшое впечатления, он писал: “... с глаз моих спала пелена, исчезли все сомнения. Взамен появилось чувство спокойной уверенности”.
В это время Мейер занимался главным образом вопросами о структуре вещества. Тем самым Мейер способствовал систематезации элементов.
В 1870г. появилась статья Мейера “О соотношении свойств с атомным весом элементов”. Основанием для проведения Мейером систематезации элементов явилось предположение об отношении между атомными массами и атомными объемами, которые он изобразил в виде кривой, где атомные объемы являются периодической функцией от атомных масс. В статье Мейер характеризовал эту зависимость: “Правильно определив различные атомные веса можно в этой схеме расположить все известные элементы”. Содержание этого отрывка показывает общность взглядов Мейера и Менделеева, хотя Мейер был более осторожен в своей формулировке.
Мейер расположил на кривой лишь известные элементы, не применяясвоих результатов ни для исправления значений атомных масс, ни для предсказания еще не открытых элементов. Вмете с Карлом Зейбертом Мейер в 1883г. вновь расчитал атомные массы всех известных элементов. Мейер использовал результаты для систематезации элементов, однако, как и другие немецкие естествоиспытатели, Мейер не смог преодолеть ограниченности механистического материализма. Поэтому он не обнаружил закономерности и зависимости между составом и свойствами элементов. В отличии от Мейера Менделеев на основании своих представлений сделал основополагающие выводы и прогнозы.
Дмитрий Иванович Менделеев
Пребывание в Германии позволило Менделееву участвовать в уже ранее упоминавшемся конгрессе химиков в Карлструэ. На него, как и на Лотара Мейера, большое впечатление произвели работы Канницциаро. Позднее Менделеев использовал его еонцепцию как необходимую и основополагающую посылку для открытия периодического закона.
В 1869 году Менделеев опубликовал сообщения о систематезации известных тогда элементов. В статье “Соотношения свойств с атомным весом элементов” Менделеев впервые в истории естествознания привел систему элементов, которая оказала основополагающее влияние на дальнейшее развитие химии.Менделеев разместил элементы в порядке возрастания атомных масс. Он использовал этот принцип , поскольку он проанализировал работы Дальтона по установлению связи между количественными и качественными свойствами веществ. Важнейшим из количественных свойств элементов в то время была атомная масса.
Но Менделеев не рассматривал свойства элементов лишь как функцию от атомной массы: таким критерием он считал диалектическую общность отношений важнейших качественных и количественных характерных признаков элементов. Такой материалистический диалектический анализ позволил Менделееву открыть периодический закон. Он считал, что свойства элементов и их соединений зависят от величины атомных масс элементов. Этот закон лег в основу созданной им системы элементов.
Создание периодической системы жлементов, последовательное применение периодического закона при изученииразличных веществ является главным отличием работ Менделеева по систематизации элементов от аналогичных работ других ученых. Доказывая генетические отношения между химическими элементами Менделеев писал: “До периодического закона простые тела представляли собой лишь отрывочные случайные явления природы”. Установление периодического закона исключило случайность в изучении химических элементов. Менделеев не только открыл закон и построил таблицу элементов, но и способствовал устранению пробелов в таблице и улучшению ее.
Так, в 1871 г. Менделеев существенно уточнил атомные массы трети известных элементов. Никто из соавторов закона, как стали впоследствии называть, например, Шанкартуа, Ньюлендса, Л. Мейера, не мог на основании имеющихся данных получить подобные результаты. Более того, они даже ставили под сомнение закономерный характер периодического изменения свойств элементов, сволочи буржуйские. Но Менделеев был твердо уверен, что он открыл закон природы. Он писал: “Законы природы исключений не терпят и этим явно отличаются от правил... Надобно что-либо одно - либо считать периодический закон верным до конца, либо отвергнуть его”.