Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Как сдать ЕГЭ по химии?

  Все выпуски  

Как сдать ЕГЭ по химии? Лекция 1 (продолжение)


Даже в 1770 г. ряд ученых придерживались старого опреде- ления элементов и утверждали, что трансмутация возможна, поскольку воду, например, при длительном нагревании можно превратить в землю. Лавуазье решил проверить возможность превращения воды экспериментальным путем. С этой целью он в течение 101 дня кипятил воду в сосуде, в котором водяной пар конденсировал- ся и возвращался обратно в колбу. Он взвешивал и сосуд и воду и до и после нагревания. Осадок при этом действительно появился, но вес воды не изменился. Осадок образовывало выщелоченное стекло, осаж- давшееся в виде твердых пластинок. Этот пример наглядно по- казывает. Что простое наблюдение может привести к ошибоч- ным вывода, тогда как количественное измерение позволяет установить истинные причины явления. Вопрос о том, что такое процесс горения, интересовал всех химиков XVIII в. В 1772 г. Лавуазье в складчину с другими хи- миками приобрел алмаз. Он поместил этот алмаз в закрытый сосуд и нагревал до тех пор, пока алмаз не исчез. При этом об- разовался углекислый газ. Таким образом было убедительно доказано, что алмаз состоит из углерода и, следовательно, ал- маз ближе всех других веществ к углю. Лавуазье был не волне доволен полученными результатами. При соединении воздуха с металлом образовывалась окалина, а при соединении с деревом – газы. Но почему в таком взаимо- действии участвовал не весь воздух, а только примерно пятая часть его? В октябре 1774 г. Париж посетил Пристли и рассказал Ла- вуазье о своем открытии «дефлогистированного воздуха». Ла- вуазье в 1775 г. подготовил статью, в которой утверждал, что воздух является не простым веществом, а смесью двух газов. Одну пятую воздуха составляет «дефлогистированный воздух» Пристли (Лавуазье, к сожалению, оспаривал у Пристли честь открытия кислорода). И именно эта часть воздуха соединяется с горящими или ржавеющими предметами, переходит из руд в древесный уголь и необходима для жизни. Второй газ, составляющий четыре пятых воздуха («флогис- тированный воздух» Резерфорда), был признан совершенно са- мостоятельным веществом. Этот газ не поддерживал горения, мыши в нем гибли. Лавуазье называл его азотом – безжизнен- ным. Позднее азот был переименован в цитроген, что в пере- воде с латинского означает селитрообразующий, поскольку выяснилось, что азот является составной частью распростра- ненного минерала селитры. Лавуазье был убежден (и, надо сказать, совершенно справед- ливо), что жизнь поддерживается процессом, сходным с про- цессом горения: ибо мы вдыхаем воздух, богатый кислородом и бедный углекислым газом, а выдыхаем воздух, бедный кисло- родом и значительно обогащенный углекислым газом. Он и его коллега Пьер Симно де Лаплас (1749-1827), впоследствии извес- тный астроном, попытались измерить количество вдыхаемого животным кислорода и выдыхаемого ими углекислого газа. Ре- зультаты оказались озадачивающими – часть вдыхаемого кис- лорода не превратилась в выдыхаемый углекислый газ. Лавуазье, узнав об этом опыте, называл газ Квендиша водо- родом («образующим воду») и отметил, водород горит, соединя- ясь с кислородом, и, следовательно, вода является соединением водорода и кислорода. Лавуазье также полагал, что пищевая субстанция и живая ткань представляют собой множество раз- личных соединений углерода и водорода, поэтому при вдыха- нии воздуха кислород расходуется на образование не только углекислого газа из углерода, но и воды из водорода. Таким об- разом Лавуазье объяснил, куда расходуется та часть кислород, которую он никак не мог учесть в своих первых опытах по изу- чению дыхания. Русский химик Михаил Васильевич Ломоносов (1711 -1765) еще в 1756 г., т.е. почти за двадцать лет до работ Лавуазье по го- рению, отказался от теории флогистона и предположил, что при горении вещества соединяются с частью воздуха. Ломоно- сов имел почти современные взгляды на теорию атомов и тео- рию теплоты. Опередив, таким образом, свое время почти на сто пятьдесят лет. По названиям соединений, предложенных системой хими- ческой номенклатуры, можно было определить те элементы, из которых оно состоит. Например, оксид кальция состоит из кальция и кислорода. Четкая система приставок и суффиксов 26 27 была разработана таким образом, что стало возможным судить о соотношении входящих в состав веществ элементов. В то же время хлорат калия содержит больше кислорода, чем хлорит калия, в перхлорате калия содержание еще выше, тогда как хлорид калия совсем не содержит кислорода. В 1789 г. Лавуазье опубликовал книгу «Элементарный курс химии». Это был первый учебник по химии в современном понимании. Лавуазье только в двух случаях допустил несом- ненные ошибки. Это касалось «света» и «теплорода» (тепла), которые, как стало очевидно спустя несколько десятилетий, представляют собой вовсе не материальные субстанции, а фор- мы энергии. В Германии одним из первых приверженцев Лавуазье стал Мартин Генрих Клапорт (1743-1817). Среди немецких ученых считалось очень патриотичным придерживаться теории фло- гистона, поскольку автор теории Шталь был немцем. Поэтому выступление Клапорта в поддержку теории Лавуазье произве- ло сильное впечатление. Клапорт внес свой вклад в открытие элементов: в 1789 г. он открыл уран и цирконий. Успех Лавуазье показал химикам, что применение количес- твенных измерений может помочь понять суть химических ре- акций. Метод количественных измерений был использован, в частности, при исследовании кислот. Реакции нейтрализации заинтересовали немецкого химика Иеремию Веньямина Рихтера (1762-1807). Он измерил точные количества различных кислот, необходимых для нейтрализации определенных количеств того или иного основания, и наоборот. Результаты измерений показали, что, проводя реакцию ней- трализации, нельзя пользоваться приемами повара, который в соответствии со своим вкусом может увеличить или уменьшить количество того или много компонента: в данном случае необхо- димы определенные и постоянные количества веществ. Рихтер изложил свои взгляды в книге «Стехиометрия, или искусство измерения химических элементов». Таким образом, Рихтеру принадлежит формулировка зако- на эквивалентов. Бертолле придерживался второй точки зрения и считал, что соединение, состоящее из элементов Х и У, содержит большее количество Х, если при получении этого соединения использо- вался большой избыток Х. Французский химик Жозеф Луи Пруст (1754-1826), который работал в Испании, придерживался противоположного мне- ния. С помощью тщательных анализов, Пруст в 1799 г. показал, например, что карбонат меди характеризуется определенным весовым соотношением меди, углерода и кислорода вне зави- симости от того, каким способом эта соль получена в лаборато- рии или каким способом выделена из природных источников. Соединение всегда содержит 5,3 части меди, 4 части кислорода и 1 часть углерода. Почему закон постоянства состава всегда должен быть спра- ведлив? Почему какое-то соединение всегда должно содержать 4 части Х и 1 часть У, и почему оно не может содержать, напри- мер, 4,1 или 3,9 части Х и 1 часть У? Если допустить, что мате- рия является сплошной (а не дискретной), то понять это труд- но. Почему элементы не могут смешиваться в несколько иных пропорциях? Если признать атомное строение материи, то из этого поло- жения закон постоянства состава вытекает как естественное следствие. Более того, поскольку справедливость закона посто- янства состава – неоспоримый факт, то, следовательно, атомы действительно являются неделимыми частицами. Английский химик Джон Дальтон (1766-1814) первооткры- ватель закона кратных отношений и создатель основ атомной теории. Он обнаружил, что два элемента могут соединяться друг с другом в различных соотношениях, но при этом каждая новая комбинация элементов представляет собой новое соеди- нение. В 1803 г. Дальтон обобщил результаты своих наблюдений и сформулировал важнейший закон химии – закон кратных от- ношений. Если монооксид углерода образуется в результате сочетания одного атома углерода с одним атомом кислорода, то в этом соединении соотношение весовых частей углерода и кислоро- да должно быть равно 3:4. В диоксиде же углерода, состоящем из одного атома углерода и двух атомов кислорода, оно должно быть 3:8. Поскольку было найдено, что элементы соединяются в крат- ных отношениях, следовательно, соединения различаются по составу на целые атомы.

В избранное