Історія хімії

Переворот в теоретичних поглядах хіміків, який стався в кінці 18 в. внаслідок швидкого накопичення експериментального матеріалу в умовах панування теорії флогістона (хоч і незалежно від неї), зазвичай називають «хімічною революцією».

ДЕВ'ЯТНАДЦЯТЕ СТОЛІТТЯ

Склад речовин і їх класифікація. Успіхи Лавуазье показали, що застосування кількісних методів може допомогти у визначенні хімічного складу речовин і з'ясуванні законів їх об'єднання.

Атомна теорія. Англійський хімік Джон Дальтон (1766 - 1844), подібно древнім атомістам, виходив з уявлення про корпускулярну будову матерії, але, засновуючись на понятті хімічних елементів Лавуазье, вважав, що «атоми» (цей термін Дальтон зберіг як данина поваги до Демокріту) даного елемента однакові і характеризуються крім інших властивостей тим, що володіють певною вагою, яку він назвав атомною. Дальтон виявив, що два елементи можуть сполучатися один з одним в різних співвідношеннях і кожна нова комбінація елементів дає нове з'єднання. У 1803 ці результати були узагальнені у вигляді закону кратних відносин. У 1808 вийшла праця Дальтона Нова система хімічної філософії, де він детально виклав свою атомну теорію. У тому ж році французький хімік Жозеф Луї Люссак (1778 - 1850) опублікував припущення про те, що об'єми газів, вступаючих в реакцію один з одним, відносяться між собою як прості кратні числа. На жаль, Дальтон не зумів побачити користі у відкритті Люссака, крім перешкоди для розробки своєї теорії, хоч ці висновки могли б стати дуже плідними у визначенні відносної атомної ваги.

Хімічна спорідненість. Протягом всього 17 в. хіміки, міркуючи про «спорідненість» тенденції атомів до утворення сполук, слідували ідеям Бехера і Шталя, які класифікували всі речовини відповідно до їх здатності реагувати зі специфічними кислотами.Дослідження спорідненості і складу різних типів речовин пішло по іншому руслу на початку 19 ст. з відкриттям нового аналітичного методу. У 1807 англійський хімік Хамфрі Деві (1778 - 1829) пропустив електричний струм, що отримувався від батареї з 250 металевих пластин, через розплавлений карбонат калію і отримав маленькі кульки металу, згодом названого калієм, а потім таким же способом виділив з соди натрій. Деві передбачив, що хімічна спорідненість зводиться до електризації атомів при контакті. Шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус (1779 - 1848) уточнив і розвинув уявлення про атом і електричну спорідненість, запропонувавши першу концепцію хімічної взаємодії - електрохімічну теорію. Берцеліус вважав, що, оскільки солі в розчині під дією електричного струму розкладаються на негативні і позитивні компоненти, всі з'єднання повинні складатися з позитивних і негативних частин радикалів (дуалістична теорія Берцеліуса). Кисень найбільш електронегативний елемент, і ті елементи, які утворять з ним з'єднання з властивостями основ, електропозитивні, а ті, які утворять речовини з кислотними властивостями, електронегативні. У відповідності з цим Берцеліус отримав шкалу елементів, першим елементом якої був кисень, потім ішли сірка, азот, фосфор і т.д. з переходом через водень до натрію, калію і інших металів. До 1840-м років, однак, стало ясно, що електрохімічна теорія не може пояснити існування простих двоатомних молекул (наприклад, O2 і H2) або реакцію заміщення водню (позитивна спорідненість) хлором (негативна спорідненість).

Класифікація по атомній вазі. Зі часів Дальтона до 1860 в хімії не було точного визначення поняття атомної ваги. Система, заснована на «еквівалентній вазі», запропонована англійським хіміком Уїльямом Волластоном (1766 - 1828), спиралася на співвідношення, в яких елементи могли об'єднуватися, і кожний хімік міг скласти власний список атомної ваги. Не існувало ніякої відправної точки для створення системи елементів і ніякої угоди про те, як виражати склад сполук. У 1860 на першому Міжнародному хімічному конгресі в Карлсруе (Німеччина) італійський хімік Станіслао Канніццаро (1826 - 1910) знову повернув до життя забуту гіпотезу свого співвітчизника Амедео Авогадро (1776 - 1856), який, засновуючись на відкритті Люссаком закону об'ємних відносин, передбачив, що рівні об'єми газів містять однакове число молекул. Канніццаро стверджував, що за допомогою гіпотези Авогадро можна розмежувати поняття «атомна вага» і «молекулярна вага» для газоподібних елементів і внести ясність в питання про атомну вагу взагалі.

У 1869 великий російський хімік Дмитро Іванович Менделеєв, що був присутнім на конгресі в Карлсруе, опублікував свою періодичну таблицю. Всі відомі елементи він розташував відповідно до збільшення їх атомної ваги і розбив на періоди і групи, що відповідають зміні валентності. У таблиці були залишені пусті місця для ще невідкритих елементів; деяким з них Менделеєв навіть привласнив назви (экабор, экаалюміній і экакремній; префікс «эка» означає «одне і те ж»). Чудова точність періодичного закону була продемонстрована відкриттями галію в 1875, ідентичного по своїх властивостях экаалюмінію, скандія (экабора) в 1879 і Германія (экакремнія) в 1886.

Органічна хімія. Протягом всього 18 в. в питанні про хімічні взаємовідносини організмів і речовин вчені керувалися доктриною віталізму вчення, що розглядало життя як особливе явище, що підкоряється не законам світобудови, а впливу особливих життєвих сил. Цей погляд був успадкований і багатьма вченими 19 в., хоч його основи були розхитані ще в 1777, коли Лавуазье передбачив, що дихання процес, аналогічний горінню. Перші експериментальні підтврдження єдності неорганічного і органічного світу були отримані на початку 19 в.У 1828 німецький хімік Фрідріх Велер (1800 - 1882), нагріваючи ціанат амоній (це з'єднання беззастережно прираховувалося до неорганічних речовин), отримав мочу продукт життєдіяльності людини і тварин. У 1845 Адольф Кольбе (1818 1884), учень Велера, синтезував оцтову кислоту з початкових елементів вуглеводу, водню і кисню. У 1850-е роки французький хімік Пьер Бертло (1827 -1907) почав систематичну роботу по синтезу органічних сполук і отримав метиловий і етиловий спирти, метан, бензол, ацетилен. Систематичне дослідження природних органічних сполук показало, що всі вони містять один або декілька атомів вуглеводу і дуже багато з них атоми водню. Внаслідок цих досліджень німецький хімік Фрідріх Серпень Кекуле (1829 - 1896) у 1867 визначив органічну хімію як хімію з'єднань вуглеводу. Новий підхід до органічного аналізу був узагальнений німецьким хіміком Юстусом Лібіхом (1803 - 1873) творцем знаменитої дослідницької і учбової лабораторії в Гісенському університеті. У 1837 Лібіх разом з французьким хіміком Жаном Батистом Дюма (1800 - 1884) уточнив уявлення про радикал як про специфічну незмінну групу атомів, що входить до складу багатьох органічних сполук (приклад радикал CH3). Стало ясно, що визначити будову великих молекул можна, лише встановивши будову певного числа радикалів.