Становление химии как самостоятельной науки.
Каждая наука, как и каждая истина, есть продукт своего времени. Для того, чтобы они могли появиться, необходимы соответствующие условия и обстоятельства. Для становления химии как науки такими условиями стало обновление европейской культуры, потребность в новых видах промышленного производства, открытие Америки и расширение торговых отношений, а также многие другие факторы прогресса, которые сначала проявили себя в Италии, а затем во всей Западной Европе. Эти изменения повернули научные исследования на новые пути. Химия также испытала на себе влияние новых условий жизни и, отделившись от старой алхимии, приобрела довольно большую свободу исследования. В результате этой свободы химия сделала первые шаги как самостоятельная наука, сформировала современный взгляд на цели и задачи химических исследований, утвердилась как единая и независимая наука.
В XVI веке в европейских странах алхимия утратила то свое назначение, которое она имела в предшествующие века. На смену алхимии пришло совершенно новое понимание задач химии. Ее назначение состояло не в получении золота, а в приготовлении лекарств. Это направление в химической науке получило название ятрохимии.
Основателем ятрохимии стал швейцарец Парацельс. Ятрохимия выражала стремление соединить медицину с химией, переоценивая при этом роль химических превращений в организме и приписывая определенным химическим соединениям способность устранять в организме нарушения равновесия. Парацельс свято верил, что если человеческое тело состоит из особых веществ, то происходящие в них изменения должны вызывать болезни, которые могут быть излечены лишь путем применения лекарств, восстанавливающих нормальное химическое равновесие.
|
|
|
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 (1596-1650). 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".
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.
|
|
|
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.
Становление классической химии.
|
|
|
(Из книги «История химии в России. Краткие очерки»)
В перечне имен виднейших отечественных исследователей середины и конца XIX в. заметное большинство составляют химики-органики.
В первой половине XIX в. органическая химия получила наибольшее развитие во Франции и Германии. Её успехи во многом связаны с именами немцев Ф. Вёлера, Ю. Либиха, Р. Бунзена и французов А. Дюма и Ш. Вюрца. Именно в их лабораториях стажировались молодые русские исследователи, которые стали основоположниками развития органической химии в нашей стране.
«Дедушкой русской химии» назвал Д.И. Менделеев А.А. Воскресенского. «…» Ученик Г.И. Гесса, он продолжил своё образование в лаборатории Либиха в Гисене. Здесь он впервые установил элементный состав нафталина и хинной кислоты, определил состав и предложил формулу хинона (1838). Вернувшись на родину, Воскресенский в 1841 г. выделил природный алкалоид — теобромин. «…»
По окончании Казанского университета два года проработал у Либиха и Н.Н. Зинин. Возвратившись в Казань, он продолжил разработку способа приготовления бензоина из бензойного альдегида (горькоминдального масла) и в 1841 г. впервые осуществил бензоиновую конденсацию — один из главных методов синтеза ароматических кетонов. Мировую известность принёс ему следующий, 1842-й год, благодаря открытию реакции восстановления ароматических нитросоединений. Это позволило Зинину получить анилин и нафтиламин. Реакция Зинина имела огромное практическое значение, поскольку стала базовым процессом в анилокрасочной промышленности. «…»».
|
|
|
«Звёздным» стал для А.М. Бутлерова 1861 год, когда он впервые синтезировал гексаметилентетраамин (уротропин) — соединение, важное в практическом и в теоретическом отношении, а также осуществил полный синтез сахаристого вещества, которое назвал «метиленитаном». А 19 сентября на Съезде немецких врачей и естествоиспытателей в Шпейере учёный выступил с докладом «О химическом строении веществ». В нём он сформулировал основные постулаты своей знаменитой теории строения органических соединений.
Прежде всего сам ее автор широко применял свою теорию в экспериментальных работах подобно тому, как спустя несколько лет Д.И. Менделеев будет использовать прогностические возможности периодической системы для предсказания существования и свойств неизвестных элементов. На основе теории строения А.М. Бутлеров в 1864 г. предсказал и объяснил явление изомерии у многих органических соединений, а также осуществил синтез и установил строение целого ряда предельных и непредельных соединений. Отметим еще одно примечательное обстоятельство: в первые десятилетия своего становления отечественная органическая химия концентрировалась на исследованиях ароматических соединений. Начиная же с 1860-х гг. значительный размах получают работы, касающиеся алифатических соединений.
В 1864-1866 гг. А.М. Бутлеров работал над учебником «Введение к полному изучению органической химии». По характеристике, данной Вальденом, это был «первый учебник на русском языке, в котором на основании нового учения о химической структуре была изложена вся органическая химия. Он же — первый учебник вообще, давший в сжатой форме последовательное и полное применение этого учения».
Фрицше первым в России выделил анилин из индиго и получил антраниловую кислоту (1840), синтезировал динитроантрахинон, который дает цветную реакцию с ароматическими углеводородами, и извлек антрацен из каменноугольного дёгтя (1866).
Б.С. Якоби, получивший образование в Берлинском и Гёттингенском университетах, возродил в России интерес к электрохимическим исследованиям. К его крупнейшим достижениям относится открытие в 1838 г. гальванопластики.
Из всех русских химиков В.В. Марковников внёс наиболее существенный вклад в теорию химического строения Бутлерова, в частности, развил учение о взаимном влиянии атомов. Он дал также чёткие определения понятий «изомерия» и «метамерия», сформулировал правила о направлении реакций замещения, отщепления, присоединения по двойной связи и изомеризации в зависимости от строения химического соединения (правила Марковникова). Марковников практически заложил основы нефтехимии и открыл новый класс органических соединений — нафтены.
А.М. Зайцеву принадлежат фундаментальные работы в области органического синтеза. Среди них в первую очередь следует отметить разработанные им в 1870-1875 гг. методы получения спиртов различных классов через цинкорганические соединения. Подобные методы вскоре оказались универсальными для многих направлений органического синтеза.
В 1844 г. в отходах от переработки платиновой руды Клаус открыл новый химический элемент — рутений, название которого произошло от латинского названия России — Рутениа. Рутений был последним, остававшимся неизвестным представителем семейства благородных металлов. Его работы в то время заметно превосходили мировой уровень. Он изучал не только свойства отдельных элементов семейства, но и пытался установить закономерности изменения этих свойств. Клаус впервые предложил разделять платиновые металлы на две группы: лёгкие (рутений -родий-палладий) и тяжёлые (осмий-иридий-платина). Он изучал и комплексные соединения платины, в частности, аммиакаты. В 1854 г. учёный опубликовал на немецком языке монографию «Материалы к химии платиновых металлов», содержавшую богатейший справочный материал.
Эволюция химических понятий.
Содержание понятия «структура» ни по Берцелиусу, ни по Жерару не давало конкретных указаний для практических работ в области синтеза новых веществ. Такие конкретные указания появились на следующей ступени эволюции понятия «структура» в химии. Кекуле сформулировал основные положения теории валентности и обосновал наличие у углерода четырех единиц сродства (валентности), у азота- 3-х, у кислорода – 2-х и у водорода одной единицы. Объединение атомов в молекулу, согласно Кекуле, происходит путем замыкания свободных единиц сродства (валентности).
Комбинируя атомы разных химических элементов с их единицами сродства, можно создавать структурные формулы любого химического соединения. Это означает, что химик может запланировать синтез любого химического соединения, как уже известного, так еще никому не известного. Формульный схематизм Кекуле – прямой путь к практическим действиям по получению веществ с заданными свойствами. Однако, это далеко не полная гарантия успеха: намеченная химическая реакция может просто не пойти. Формульный схематизм Кекуле не указывает на реакционную активность реагентов. Знания о химической активности реагента имеют первостепенное значение для практики получения целевых продуктов. Эти знания дает теория химического строения А.М. Бутлерова. Теория Бутлерова потому и названа теорией химического строения, что она указывала на причины активности одних веществ и пассивности других. Именно поэтому она стала для химиков действительным руководством в практике синтеза органических веществ.
Идеи об энергетической неэквивалентности химических связей, обусловленной взаимным влиянием атомов в структуре молекулы, являются главным содержанием понятия «структура» в теории Бутлерова.
Теория химического строения Бутлерова нашла физические обоснования в квантовой механике.
Сегодня под структурой молекулы мы понимаем и пространственную, и энергетическую упорядоченность квантово-механической системы, состоящей из атомных ядер, электронов и обладающих единой молекулярной орбиталью.
Таким образом, эволюция понятия химической структуры осуществлялась в направлении, с одной стороны, анализа ее составных частей или элементов, с другой – установления характера физико-химического взаимодействия между ними. С точки зрения системного подхода, под структурой подразумевают упорядоченную связь и взаимодействие между элементами системы, благодаря которой и возникают новые целостные свойства. В такой химической системе, как молекула, именно специфический характер взаимодействия составляющих ее атомов определяет свойства молекулы.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 424; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!