Химическая революция А. Лавуазье

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский государственный университет

Химический факультет

РЕФЕРАТ

на тему: "Химическая революция Лавуазье"

Выполнили :

студенты 1 курса 2 группы

Лебедева Татьяна,

Сапсалёв Дмитрий

лавуазье кислород химический

Минск, 2016 год

Lavoisier Antoine (франц.) 1743 - 1794 Франция, Французский химик, один из создателей современной химии. Не зная о работах М.В. Ломоносова, заново открыл закон сохранения массы. Обнаружил, что воздух имеет сложный состав; определил состав воды; объяснил сущность горения и окисления, разработал принципы химической номенклатуры.

Именно Лавуазье правильно соединяя вместе все части головоломки и создал условия, при которых развитие химической теории стало происходить в правильном направлении. Прежде всего Лавуазье объявил, что теория, в основе которой лежит флогистон, совершенно неверна; вообще не существует такой субстанции, как флогистон. Процесс горения происходит в результате химического взаимодействия горючих веществ с кислородом. Во-вторых, вода вовсе не является простым веществом, а представляет собой сочетание кислорода и водорода. Воздух также не является простой субстанцией, он представляет собой сочетание, главным образом, двух газов - водорода и азота.

Все эти утверждения представляются сегодня вполне очевидными. Однако они вовсе не казались очевидными предшественникам Лавуазье и его современникам. Даже когда Лавуазье сформулировал свою теорию и представил её доказательства, многие ведущие химики отказались принять его соображения. Однако превосходный учебник Лавуазье «Начальный учебник химии» (1789) так чётко изложил его гипотезы и настолько убедительно представил доказательства в их пользу, что молодое поколение химиков быстро в них уверилось. Доказав, что вода и воздух не являются химическими элементами, Лавуазье включил в свою книгу список веществ, которые он считал элементарными. Несмотря на то, что в его книге было несколько ошибок, современный список химических элементов является расширенной версией таблицы Лавуазье. Лавуазье уже разработал (в содружестве с Бертолле, Фуркруа и Гитоном де Морво) первую систему химической номенклатуры. В системе Лавуазье (которая составляет основу современной системы) входящие в неё химические вещества систематизировались по их названию. Принятие первой единообразной системы номенклатуры позволило химикам во всем мире лучше информировать друг друга о произведенных ими открытиях. Лавуазье [...] чётко изложил принцип сохранения массы в химических реакциях: химическая реакция может перестроить элементы, представленные в первоначальных веществах, но независимо от того, какова была степень разрушения, конечные продукты весят столько же, сколько и первоначальные компоненты. Настойчивость, с которой Лавуазье подчеркивал важность взвешивания химикатов, участвующих в реакции, способствовала превращению химии в точную науку и проторила дорогу для многих других достижений, обеспечивших дальнейший прогресс химической науки.

Лавуазье сделал некоторый вклад в развитие геологии, а в области физиологии его вклад был значительным. Путем тщательных экспериментов (работая в содружестве с Лапласом) он сумел доказать, что физиологический процесс дыхания эквивалентен медленному горению. Иными словами, человеческие существа и животные получают энергию в результате медленного внутреннего горения органического материала; они дышат, получая кислород из воздуха. Одно только это открытие, Которое, очевидно, можно сравнить по значению с открытием Гарвеем циркуляции крови, позволяет Лавуазье с успехом занять место в нашем списке.

И всё же главная заслуга Лавуазье состоит в том, что он заложил основы химической теории и тем самым направил развитие химической науки на правильный путь. Его принято называть «отцом современной химии», и он по праву заслужил этот титул».

Получение кислорода. Состав воздуха

Лавуазье обращается к изучению газов. С физической стороны газы были уже несколько исследованы Бойлем и Мариоттом, но со стороны химической они представляли в это время очень тёмную и почти неизведанную область. Приступая к исследованию газов, Лавуазье чувствовал, что изучение этой области должно произвести переворот в физике и химии и высказал эту мысль в своём лабораторном журнале в 1773 г. Прежде всего он подвергает проверке тот факт, что вес металлов при превращении их в «извести» (так называли в то время все металлические окислы, например красная окись ртути, железная окалина и др.) увеличивается, факт, установленный ещё в 1630 г. Реем и в 1669 г. Майовом, и доказывает, что увеличение в этом случае совершается за счёт части воздуха, а не за счёт присоединения огня, как думал Бойль, мнение которого в то время было общепринято.

Лавуазье превращал в «известь» (окись) олово в герметически закрытом сосуде, нагревая металл при помощи большого зажигательного стекла. Общий вес сосуда с оловом, после превращения олова в «известь», оставался неизменённым; этого не могло бы быть, если бы действительно к олову что-нибудь присоединилось извне. Лавуазье нашёл кроме того, что количество взятого воздуха после опыта уменьшается на 1/5 и что остающийся воздух не поддерживает горения и дыхания. Он показал также увеличение веса при сгорании серы и фосфора. Установленные им факты описаны в «Opuscules physique set chimiques» (1773) и в «Mйmoire surlacalcination de l'йtaindans lesvais seauxfermйset surlacausedel'augmentationdupoidsqu'acquiertcemйtalpendantcetteopйration» (1774).

Открытие кислорода, сделанное в 1774 г. Пристли и Шееле, дало Лавуазье толчок к полному разъяснению вопроса. В 1775 г. Лавуазье представил в академию мемуар «Surlanature duprincipequisecom bineaveclesmйtauxpendantleurcalcinationetquienaugmentelepoids», в котором определяет роль кислорода в образовании металлических «известей» и признаёт кислород одной из составных частей воздуха. Вслед за тем в целом ряде мемуаров Лавуазье развивает свою новую теорию окисления и горения, диаметрально противоположную по своим основаниям теории «флогистона», которая была тогда общепринятой.

По теории флогистона, введённой в науку Бехером (конец XVII в.) и разработанной Шталем (начало XVIII в.), все тела, способные гореть и окисляться, заключают особое горючее начало, «флогистон», которое при процессе горения выделяется из тела, оставляя золу, «известь». Прибегая в своих исследованиях постоянно к точному взвешиванию, Лавуазье показал, что при процессе горения вещество не выделяется из горящего тела, а присоединяется к нему. Установив свой новый взгляд на процессы горения и окисления, Лавуазье вместе с тем правильно понял состав воздуха.

Путём анализа и синтеза он показал, что воздух есть смесь двух газов: один из них -- есть газ, преимущественно поддерживающий горение, «здоровый (salubre) воздух, чистый воздух, жизненный воздух, кислород», как последовательно называл его сам Лавуазье, другой газ -- нездоровый воздух (moffette) или азот. Пристли и др. сторонники теории флогистона смотрели на изменения воздуха, вызываемые горением и окислением, совершенно иначе. Как кислород, так и азот они считали различными видоизменениями обыкновенного воздуха, отличающимися от него количествами содержащегося в них флогистона: кислород, как энергично поддерживающий горение, считали «воздухом лишённым флогистона», «дефлогистированным воздухом», а азот -- «флогистированным воздухом», то есть насыщенным флогистоном и потому неспособным отнимать его от других тел, и значит, поддерживать горение.

Лавуазье произвёл анализ и синтез воздуха, нагревая ртуть с определённым объёмом воздуха и разлагая затем образовавшуюся красную окись ртути. Описание этого классического опыта Лавуазье, перешедшее с тех пор во все руководства химии, помещено вего «Traitй йl йmentaire de chimie» (I, chap. 3). Вместе с изучением состава воздуха Лавуазье исследует роль кислорода в образовании кислот («Considйrationsgйnйralessurlanaturedesacidesetsurlesprincipesdontilssontcomposйs», 1778), устанавливает состав угольной кислоты, многочисленные случаи выделения которой были изучены уже Блэком («Surlaformation de l'acidenom mйl'airfixe», 1781), объясняет изменения воздуха, вызываемые горением свечи («Mйm. Surlacom bustionde schandellesdansl'airatmosphйriqueetdansl'airйminementrespirable» 1777) и дыханием животных («Expйriencessurlarespiration desanimauxetsurleschangementsquiarrivent а l'airenpassantparleurspoumons», 1777).

Состав и синтез воды

С 1774 г. А. Лавуазье занимался изучением горения водорода, или как его называли тогда, «горючего воздуха», открытого в 1767 г. Кавендишем. Долго Лавуазье не мог прийти к определённому результату, так как предполагал найти, как продукт горения водорода, какую-нибудь кислоту. Одновременно с Лавуазье тем же вопросом занимались многие другие химики, Кавендиш, Пристли, Монж, Warllire и др. Только в 1783 г. Лавуазье и Лаплас нашли искомое: продуктом горения водорода оказалась чистая вода. Одновременно с ними то же было найдено Кавендишем и Ваттом. Но так как один Лавуазье в то время правильно понимал процесс горения, то он один из всех, кому стало известно это явление, правильно истолковал его и понял состав воды.

В 1785 г. Лавуазье вместе с Менье получили, путём синтеза из водорода и кислорода, 45 г воды. Как и в других случаях Лавуазье и здесь не довольствовался одним синтезом. Вместе с Менье он производит в 1783--84 гг. разложение воды при помощи железа. Через раскалённый ружейный ствол они пропускали пары воды и выделяющийся газ собирали: это был водород; железный ствол покрывался внутри слоем железной окалины, представляющей соединение железа с кислородом. Определив состав воды, Лавуазье затем правильно истолковал восстановление металлических окислов водородом и выделение водорода при действии кислот на металлы. Учение о кислороде, как о главном агенте горения, было встречено очень враждебно.

Макер, французский химик, смеётся над новой теорией. В Берлине, где память флогистикаШталя особенно чтилась, Лавуазье был даже предан сожжению ineffigie, как еретик науки. Лавуазье не тратил времени на полемику с воззрением, несостоятельность которого он чувствовал, но, изучая настойчиво и терпеливо факты, устанавливал постепенно шаг за шагом основы своей научной теории. Только тщательно изучив факты и выяснив вполне свою точку зрения, Лавуазье выступает открыто с критикой учения о флогистоне и показывает его шаткость («Rйflexionssurlephlogistique», 1783). Объяснение состава воды было решительным ударом для теории флогистона; сторонники её стали переходить на сторону учения Лавуазье.

Кислородная теория

Значение сделанного Шееле и Пристли открытия смог правильно оценить французский химик Антуан Лоран Лавуазье. В 1774 г. Лавуазье опубликовал трактат "Небольшие работы по физике и химии«. После того, как Пристли в 1774 г. посетил Париж и рассказал Лавуазье об открытии "дефлогистированного воздуха", Лавуазье повторил его опыты. 
Он получил ртутную окалину и азот. Многочисленные эксперименты по сжиганию различных веществ, изучение обжига металлов и дыхания привели Лавуазье к убеждению, что для этих процессов необходим кислород .Лавуазье показал своими опытами сложность состава воздуха и впервые правильно истолковал явления горения и обжига как процесс соединения веществ с кислородом. Этого не смогли сделать ни Пристли , ни Шееле. В 1775 г. он опубликовал работу "О природе вещества, соединяющегося с металлами при их прокаливании и увеличивающего их вес".

Правильно определив состав воздуха, Лавуазье окончательно развенчивает теорию флогистона и формулирует кислородную теорию горения

Формулировка: Когда кислород соединяется с горючим телом, то тепло, скрытое в газообразном кислороде, освобождается и выделяется в виде жара и огня.

Положения:

1) тела горят только в "чистом воздухе"

2) "чистый воздух" поглощается при горении, и увеличение массы сгоревшего тела равно уменьшению массы воздуха

3)металлы при прокаливании превращаются в "земли", сера или фосфор, соединяясь с "чистым воздухом", превращаются в кислоты

Элементарный курс химии

«Начальные основания химии» («TraiteelementairedeChimie») Лавуазье представляют собой элементарный учебник химии, написанный простым и ясным языком и систематически излагающий основы новой химии. Курс состоит из введения («Предварительное рассуждение» (59)) и трех частей.

Ключом для расшифровки этого названия служит фраза, приведенная в конце библейской книги «Апокалипсис»: «Я есмь альфа и омега, начаток и конец, первый и последний» (альфа и омега -- первая и последняя буквы древнегреческого алфавита). Так как в начале средних веков священными и научными языками признавались только три -- латинский, греческий и древнееврейский, неизвестный философ-алхимик произвел слово «азот» из сочетаний первых и последних букв всех трех алфавитов (А, альфа, алеф, и зет, омега, тов, т.е. азот). Объяснив значение слова «азот» как «безжизненный», Лавуазье обнаружил незнание древнегреческого языка.

Естественно, что Лавуазье начал «Предварительное рассуждение» в курсе с указания на важность введения новой химической номенклатуры: «Невозможность отделить номенклатуру от науки и науку от номенклатуры объясняется тем, что каждая физическая наука необходимо состоит из ряда фактов, образующих науку, представлений, их обобщающих, и слов, их выражающих. Слово должно рождать представление, представление должно изображать факт, это три оттиска одной и той же печати. И так как слова сохраняют и передают представления, то из этого следует, что нельзя усовершенствовать язык без усовершенствования науки, ни науку без усовершенствования языка и что, как бы ни были достоверны факты, как бы ни были правильны представления, вызванные последними, они будут выражать лишь ошибочные впечатления, если у нас не будет точных выражений для их передачи» (60).

Далее Лавуазье развивает интересные мысли о том, каким образом в науку проникают заблуждения, явно намекая на теорию флогистона. Он считает, что «единственное» средство избежать таких заблуждений состоит в том, чтобы «устранить или по крайней мере упростить насколько возможно рассуждение, которое субъективно и которое одно может нас ввести в ошибку; подвергать его постоянной проверке опытом; придерживаться только фактов, которые, будучи даны природой, не могут нас обмануть; искать истину только в естественной связи опытов и наблюдений» (61).

Затем следует обоснование содержания и структуры курса. Лавуазье указывает: «В первой части... заключается вся применяемая мною теория; ей... я стремился придать возможно более простую форму. Вторая часть состоит главным образом из таблиц названий нейтральных солей. Я приложил к ним лишь самые краткие объяснения... В третьей части я дал подробное описание всех от носящихся к современной химии приемов» (62).

Естественно, что Лавуазье начал «Предварительное рассуждение» в курсе с указания на важность введения новой химической номенклатуры: «Невозможность отделить номенклатуру от науки и науку от номенклатуры объясняется тем, что каждая физическая наука необходимо состоит из ряда фактов, образующих науку, представлений, их обобщающих, и слов, их выражающих. Слово должно рождать представление, представление должно изображать факт, это три оттиска одной и той же печати. И так как слова сохраняют и передают представления, то из этого следует, что нельзя усовершенствовать язык без усовершенствования науки, ни науку без усовершенствования языка и что, как бы ни были достоверны факты, как бы ни были правильны представления, вызванные последними, они будут выражать лишь ошибочные впечатления, если у нас не будет точных выражений для их передачи» (60).

Далее Лавуазье развивает интересные мысли о том, каким образом в науку проникают заблуждения, явно намекая на теорию флогистона. Он считает, что «единственное» средство избежать таких заблуждений состоит в том, чтобы «устранить или по крайней мере упростить насколько возможно рассуждение, которое субъективно и которое одно может нас ввести в ошибку; подвергать его постоянной проверке опытом; придерживаться только фактов, которые, будучи даны природой, не могут нас обмануть; искать истину только в естественной связи опытов и наблюдений» (61).

Затем следует обоснование содержания и структуры курса. Лавуазье указывает: «В первой части... заключается вся применяемая мною теория; ей... я стремился придать возможно более простую форму. Вторая часть состоит главным образом из таблиц названий нейтральных солей. Я приложил к ним лишь самые краткие объяснения... В третьей части я дал подробное описание всех от носящихся к современной химии приемов» (62).

«Начальный курс химии» Лавуазье был предназначен для приступающих к изучению химии. В основных главах изложение сжатое и весьма ясное. В конце курса приложены чертежи и рисунки приборов и аппаратов, мастерски выполненные Марией Лавуазье и характеризующие применявшуюся Лавуазье в его опытах аппаратуру. Многие из изображенных на этих рисунках приборов сохранились и до настоящего времени (*), и можно отметить, что эти рисунки превосходно изображают аппараты.

Начальный курс химии завершил огромную работу Лавуазье (в течение 15 лет) по созданию новой, антифлогистической химии.

Параллельная деятельность

«В годы Первой республики прославленный химик служил комиссаром финансовой палаты (общественной казны) и, обвинённый в заговоре и должностных преступлениях, по суду революционного трибунала в числе других 28-ми откупщиков был гильотинирован 8 марта 1794 г. Сохранялась некоторая надежда, что Лавуазье спасут его учёная европейская слава, множество друзей и почитателей, но террор сковал всех. В начальные годы первой империи в среде французской науки и литературы предложение раболепия превышало спрос на него. Сохранилось предание, что Лавуазье просил отсрочить казнь и предоставить ему время довести до конца задуманное исследование. Палачу, говорил впоследствии знаменитый французский математик Лагранж (1736-1813), стоило только одного мгновения отрубить такую голову, но целого века было недостаточно, чтобы снова произвести подобную. В столетнюю годовщину Французской революции (1889) в Париже было решено открыть памятник Лавуазье, поскольку именно в 1789 г. он предложил «Таблицу простых тел», по существу первую классификацию элементов. В том же году совместно с К.Л. Бертолле (1748-1822) и другими учёными основал журнал «AnnalesdeChimie». В 1789 г. появилась его книга «Трактат о химии», означавшая не менее глубокую революцию научной мысли, зарождение классической химии. Памятник Лавуазье открыли через 10 лет, в 1899 году».

Химическую природу алмаза впервые установил в 1772 году А. Лавуазье с сотрудниками. Приобретя несколько алмазов на свои собственные средства, они накалили их до температуры горения, после чего определили состав получившегося газа.

Оборудование А. Лавуазье

Когда же в 1789 г. Лавуазье издал «Начальный учебник химии» («Traitййlйmentairedechimie»), который тотчас же был переведен на многие иностранные языки, многие прежние противники его системы изменили теории флогистона; так например, англичанин Кирван, написавший книгу «Опыт о флогистоне», наполненную жестоких нападок на учение Лавуазье, в 1792 г. оставил теорию флогистона и признал взгляды Лавуазье: «я кладу оружие и оставляю флогистон», писал он Бертолле. Лавуазье был ещё при жизни свидетелем полного торжества своего учения. Разъяснив состав воздуха и воды, Лавуазье полно выдвинул и разъяснил много других вопросов.

Найдя, что при сжигании органических соединений образуются вода и углекислый газ, Лавуазье дал указания относительно состава органических веществ, признав составными частями их углерод, водород и кислород. Вместе с тем Лавуазье дал первые примеры органического анализа, производя сжигание спирта, масла и воска в определённом объёме кислорода и определяя над ртутью объём образующегося углекислого газа.

Позже он сжигал сахар, нагревая его с красной окисью ртути, образующуюся угольную кислоту поглощал едким калием и взвешивал: для сжигания он применял также перекись марганца и бертолетову соль. Таким образом, Лавуазье был знаком не только принцип, но и практическое выполнение органического анализа. Л. занимался также процессами брожения и установил факт расщепления виноградного сахара на алкоголь и углекислый газ. Он пытался даже выразить это превращение количественным уравнением и по поводу его ясно формулировал истину о неизменяемости веса вещества («Traitй», I. chap.XIII).

Вопрос о трёх состояниях тел, близко связанный с учением о стихиях, был выдвинут Лавуазье. В этом отношении в воззрениях Лавуазье на природу различных состояний и связь их с теплотой уже ясно намечаются воззрения нашего времени. Он признавал теоретически возможность превращения понижением температуры (и увеличением давления) всех газообразных тел в жидкости и в твёрдые тела («Traitй», I, chap. 2). Эта мысль Лавуазье практически осуществлена была только в середине XIX века работами Пикте, Кальете и др. над сжижением газов. По воззрению Лавуазье газы состоят из весомого «основания» и из невесомой материи, теплоты, благодаря которой они сохраняют своё газообразное состояние. Если материю тепла отнимать от газа, то остаётся весомая материя в жидком или твёрдом виде, смотря по количеству отнятого тепла.

Когда кислород соединяется с горючим телом, то тепло, скрытое в газообразном кислороде, освобождается и выделяется в виде жара и огня. Лавуазье первый придал важное значение количественной стороне химических превращений веществ и сделал весы необходимой принадлежностью химической лаборатории. Он сам во всех своих исследованиях руководился тем принципом, что при различных химических превращениях вещество не пропадает, не творится вновь и что поэтому веса тел, участвующих в химическом превращении, до превращения и после него, остаются неизмененными. Это положение высказывалось Лавуазье неоднократно, напр. в «Traitй» (I, chap. 13). Со времени с Лавуазье указанная истина легла в основание научной химической системы («закон вечности вещества») и вместе с другой истиной, добытой в нашем веке физикой, именно -- законом сохранения энергии, составляет основу современной философии природы… Руководясь принципом, указанным Лавуазье, исследователи быстро пришли к выводам необычайной важности, к установлению законов, управляющих весовыми отношениями соединяющихся между собою веществ; а эти законы, в связи с законами объёмных отношений для газов, привели затем к установке понятий об атоме и частице, придающих необыкновенную простоту и ясность современной химической системе.

Значительную часть больших доходов, которые Лавуазье получал от откупа, он тратил на научные опыты. Для своих исследований он не щадил средств: например, опыты над составом воды стоили ему 50000 ливров. Он добивался самой тщательной постановки опытов и стремился к устройству наиболее точных и совершенных приборов: в этом отношении научная техника во Франции обязана ему многим. В 1775 году министр Тюрго, преобразовав пороховое дело во Франции, назначил Лавуазье одним из четырёх управляющих этим делом (фр. rйgisseurs des poudres). Благодаря энергии Лавуазье производство пороха во Франции к 1788 году более чем удвоилось (с 1600 тысяч фунтов оно дошло до 3700 тысяч фунтов в год). Лавуазье организует экспедиции для отыскания селитряных местонахождений, ведёт исследования, касающиеся очистки и анализа селитры; приёмы очистки селитры, разработанные Лавуазье и Боме, дошли и до нашего времени. По инициативе Лавуазье, академия наук в 1773 году. назначает премию за лучшую работу, касающуюся способа наиболее выгодного производства селитры; программа работы была детально разработана самим Лавуазье.

Пороховым делом Лавуазье управлял до 1791 года. Он жил в пороховом арсенале; здесь же помещалась и его лаборатория, из которой вышли почти все его химические работы. Лаборатория Лавуазье была одним из главных научных центров Парижа того времени. В ней сходились представители различных отраслей знания, для обсуждения научных вопросов, сюда же приходили и начинающие молодые работники науки учиться у Лавуазье.

Помимо научных работ, занятий по откупу и по управлению пороховым арсеналом, Лавуазье принимал участие в различных комиссиях или по поручению академии, или по поручению правительства. Так, например, в 1783 году Лавуазье составляет, по поручению академии, доклад о «месмеризме», в 1784 году -- доклад об «аэростатах». Все отчёты Лавуазье обнаруживают его необыкновенное уменье смотреть в корень дела, носят печать ясного, дисциплинированного, уравновешенного ума и вместе с тем обличают натуру благородную, опиравшуюся в своей деятельности на широкие гуманные принципы, принципы общего блага.

Эти принципы проглядывают нередко и в научных его трудах, но главным образом проявляются в исследовании тюрем, предпринятом им, в министерство Неккера, по поручению академии, и в его деятельности, направленной на улучшение положения земледельческого класса. В 1783-1788 годах Лавуазье состоял членом общества и комитета земледелия в Париже. В целом ряде докладов он указывает на необходимость изменить положение земледельческого класса податной реформой и распространением лучших способов земледельческой культуры.

Состоя в 1787 году представителем третьего сословия в Орлеанском провинциальном собрании, он выступает и там с докладами об изменении натуральной дорожной повинности, об организации различного рода благотворительных учреждений для народа, страховой кассы на случай обеднения и старости и т. п. Став с 1778 года владельцем собственного имения, Лавуазье занялся агрономическими опытами, из желания, главным образом, прийти на помощь соседним землевладельцам, подав им «примеры агрикультуры, основанной на лучших принципах». В 1788 году Лавуазье мог уже представить в комитет земледелия отчёты о плодотворных результатах своих агрономических опытов.

По его почину устраиваются школы пряжи и ткани; до того времени лён и пенька в сыром виде шли за границу, откуда Франция получала готовое полотно; Лавуазье широко пропагандирует способ беления тканей хлором, открытый Бертолле; настаивает на необходимости устроить около Парижа опытное поле для агрономических экспериментов; составляет инструкции провинциальным собраниям, касающиеся самых разнообразных сельскохозяйственных вопросов. Как результат основательного знакомства Лавуазье с экономическим положением родины явился его мемуар, касающийся вычисления территориальных богатств Франции. Мемуар был представлен Лавуазье национальному собранию в 1791 году и имел целью дать основание наиболее рациональному расчёту налогов, какие страна может выплачивать, не изнемогая под их бременем.

Во время революции Лавуазье состоял членом «Национального Казначейства», в котором установил строгий и образцовый порядок. Эти обязанности он нёс безвозмездно. В 1790 году Национальное Собрание поручило академии наук выработать рациональную систему мер и весов. Для этой цели была организована комиссия, в которой Лавуазье принимал постоянное участие в качестве её секретаря и казначея; кроме того, ему вместе с Гюйо было поручено определить вес в пустоте единицы объёма дистиллированной воды при 0°C; а впоследствии вместе с Жан-Шарлем Борда Лавуазье определял расширение меди и платины, для устройства нормального метра.

Одна из первых по времени, наиболее важных работ А. Л. Лавуазье была посвящена решению вопроса, можно ли воду превратить в землю. Вопрос этот занимал в то время многих исследователей и оставался нерешённым. Лавуазье посвятил ему два мемуара, носящие общее заглавие: «Sur la nature de l'eau et sur les expйriences par les quelles on a prйtendu prouver la possibilitй de son changement en terre» (1770). В этом исследовании Лавуазье впервые показал, какую важность при выяснении химических задач могут иметь весовые определения. Очистив дождевую воду восьмикратной перегонкой, он поместил её в стеклянный сосуд особого устройства, который был после того герметически закупорен и взвешен. Вес сосуда без воды был определён ранее. Нагревая воду в этом сосуде в течение 100 дней, Лавуазье нашёл, что в воде действительно появилась «земля». Но взвесив сосуд без воды после опыта, он нашёл, что вес его уменьшился, причём оказалось, что вес образовавшейся земли равен уменьшению в весе сосуда. Отсюда он заключил, что эта «земля» есть продукт действия воды на стекло сосуда. Этим опытом Лавуазье окончательно и навсегда разрешил вопрос о превращении воды в землю, долго остававшийся спорным.

Классификация и номенклатура

Опираясь на свойства кислородных соединений различных простых тел (см. далее), Лавуазье первый дал классификацию тел, известных в то время в химической практике. Основой его классификации служили, вместе с понятием о простых телах, понятия -- окись, кислота и соль.

Окись есть соединение металла с кислородом, например, окись железа, ртути, меди и мн. др.; кислота есть соединение неметаллического тела, каковы уголь, сера, фосфор, с кислородом; органические кислоты уксусную, щавелевую, винную и др. Лавуазье рассматривал, как соединения с кислородом различных «радикалов». Соль образуется соединением кислоты с основанием. Эта классификация, как показали скоро дальнейшие исследования, была узка и потому неправильна: некоторые кислоты, как например синильная кислота, сероводород, и отвечающие им соли, не подходили под эти определения; кислоту соляную Лавуазье считал соединением кислорода с неизвестным ещё радикалом, а хлор рассматривал как соединение кислорода с соляной кислотой.

Тем не менее, это была первая классификация, давшая возможность с большой простотой обозреть целые ряды известных в то время в химии тел. Она дала Лавуазье возможность предугадать сложный состав таких тел как известь, барит, едкие щёлочи, борная кислота и др., считавшихся до него телами элементарными. В своём «Начальном учебнике химии», опубликованном в 1789 году, Лавуазье назвал простыми вещества, которые в то время не могли быть разложены. К их числу он отнёс все известные в конце 18 века неметаллы, металлы, а также «земли» и радикалы. По его классификации к простым веществам относились и гипотетические «невесомые начала», или флюиды: «свет» и «теплород». [10] Рядом с классификацией Лавуазье много работал над упрощением химической номенклатуры, вопрос о которой был поднят Гитоном де Морво в 1782 г.; в основу этой номенклатуры легла классификация, данная Лавуазье. Новая номенклатура внесла большую простоту и ясность в химический язык, очистив его от сложных и запутанных терминов, которые были завещаны алхимией и были вполне произвольны, а часто и лишены всякого смысла.

Лавуазье писал: «Все, что можно сказать о числе и природе элементов, по моему мнению, сводится к чисто метафизическим спорам; это неопределенные задачи, допускающие бесчисленное множество решений, из которых, по всей вероятности, ни одно, в частности, не согласуется с природой. Итак, я скажу лишь, что если названием элементов обозначить простые и неделимые молекулы, составляющие тела, то, вероятно, мы их не знаем; если же, напротив, мы свяжем с названием элементов, или начал тел, представление о последнем пределе, достигаемом анализом, то все вещества, которые мы еще не смогли никаким образом разложить, являются для нас элементами» (50).

Подобные неопределенные точки зрения, которые Лавуазье неоднократно высказывал в 1780-х годах, послужили своего рода «теоретической базой» для составления списка простых тел. Необходимость установления круга простых тел в «Начальном курсе химии» вызывалась двумя соображениями. Во-первых, введение новой, антифлогистической номенклатуры химических соединений, естественно, должно было базироваться на каком-то списке простых веществ, названия которых должны быть положены в основу номенклатуры. Во-вторых, как пишет сам Лавуазье в предисловии к «Начальному курсу химии», без такого списка простых веществ в элементарном курсе новой химии вообще невозможно обойтись: «Отсутствие в начальном курсе химии главы о составных и элементарных частях тел неминуемо вызовет удивление, но я позволю себе здесь заметить, что стремление считать все тела природы состоящими лишь из трех или четырех элементов происходит от предрассудка, перешедшего к нам от греческих философов» (51).

Обстоятельства, предшествующие созданию списка простых тел, таковы. Известно, что до конца XVIII в. химики пользовались названиями веществ, возникшими в отдаленные времена, большей частью случайно, по предложениям ремесленников, врачей, аптекарей и алхимиков. Среди названий веществ, фигурировавших в алхимических и старых химических сочинениях, имелось множество странных и трудно запоминаемых. В том же предисловии к «Начальному курсу химии» Лавуазье приводит несколько примеров таких названий. Это «альгаротов порошок» (хлорокись сурьмы), «алембротова соль» (двойная соль хлорной ртути и хлористого аммония), «помфоликс» (окись цинка), «фогеденическая вода» (фармацевтический препарат, представляющий собой смесь раствора хлорной ртути и известковой воды с осадком желтой окиси ртути), «минеральный турпет» (основная сернортутная соль), «колькотар» (остаток после перегонки железного купороса, состоящий из окиси железа) и др. (52)

Естественно, что даже химики-флогистики, незначительной степени унаследовавшие от алхимиков и иатрохимиков-арканистов манеру выражаться туманно и, в частности, пользоваться старинными названиями веществ, ощущали потребность в упорядочении химической номенклатуры и, прежде всего, в ее упрощении. В 1782г. один из видных в то время химиков-флогистиковГитон де Морво составил проект реформы химической номенклатуры. Предложенная им новая номенклатура была чисто флогистическойи в общем не соответствовала состоянию химии в то время. Между тем новые антифлогистические представления и теории Лавуазье оказались настолько наглядными и убедительными, что некоторые химики-флогистики стали союзниками Лавуазье. В 1785 г. на сторону Лавуазье перешел К. Л. Бертолле и сделался активным пропагандистом идей новой химии. В следующем году к Лавуазье открыто примкнули А. Фуркруа и Гитон де Морво. Летом 1786 г. все эти химики вместе с Лавуазье приступили к разработке новой химической номенклатуры на основе старой работы Гитона де Морво. В своем докладе Академии наук 18 апреля 1787 г., опубликованном в то же году (53), они изложили принципы образования новых наименований веществ в сопоставлении со старыми названиями. Создание новой номенклатуры было новым ударом по отжившей теории флогистона. Упорные защитники этой теории резко выступили против новой номенклатуры. Лавуазье замечает по этому поводу: «Когда мы напечатали наш „Опыт химической номенклатуры", нас упрекали в том, что мы изменяем язык, на котором говорили наши учителя, создавшие ему славу и оставившие его нам в наследство. Но упрекавшие нас забыли, что не кто-либо иной, а сами Бергман и Макёр требовали этой реформы. Ученый, упсальский профессор Бергман писал Морво в последний период своей жизни: „Не щадите ни одного неправильного наименования; знающие поймут всегда, незнающие поймут тем скорее"» (54). Новая химическая номенклатура базировалась на разделении всех известных веществ на классы -- простые и сложные. Основой номенклатуры явилась, таким образом, таблица простых тел. Все вещества, признанные Лавуазье простыми, были разделены на четыре группы:

I. Простые вещества, представленные во всех трех царствах природы, которые можно рассматривать как элементы тел: 1) свет, 2) теплород (теплота, принцип теплоты, флюид огня, огонь, материя огня и теплоты), 3) кислород (дефлогистированный воздух, райский воздух, жизненный воздух, основание жизненного воздуха), 4) азот (мофетический воздух, флогистированный газ, основание мофетического воздуха), 5) водород (воспламеняющийся газ, основание воспламеняющегося газа).

II. Простые неметаллические вещества, окисляющиеся и дающие кислоты: 1) сера, 2) фосфор, 3) уголь (чистый уголь), 4) радикал муриевой кислоты (ранее неизвестен), 5) радикал плавиковой кислоты (ранее неизвестен), 6) радикал буровой кислоты (или борной; также ранее неизвестен).

III. Простые металлические вещества, окисляемые и дающие кислоты: 1) сурьма, 2) серебро, 3) мышьяк, 4) висмут, 5) кобальт, 6) медь, 7) олово, 8) железо, 9) марганец, 10) ртуть, 11) молибден, 12) никель, 13) золото, 14) платина, 15) свинец, 16) вольфрам (или тунгстен), 17) цинк.

IV. Простые вещества, солеобразующие и землистые: 1) известь (известковая земля), 2) магнезия (основание эпсомской соли) (*), 3) барит (тяжелая земля), 4) глинозем (глина, квасцовая земля, основание квасцов), 5) кремнезем (кремнистая земля, остекловывающаяся земля)» (55).

В объяснении, сопровождающем эту таблицу, Лавуазье, кроме того, указал, что он не внес в таблицу «постоянные (едкие) щелочи», такие, как кали и натр, поскольку эти вещества, по-видимому, сложного состава и природа начал, их составляющих, еще не изучена.

Таким образом, в таблице Лавуазье фигурируют 23 простых тела, 3 радикала кислот, 5 земель и 2 невесомых флюида. Под названием «радикал» Лавуазье понимал «окисляемые основания, образующие кислоты». Он различал простые радикалы «муриевой», плавиковой и борной кислот и сложные радикалы органических кислот (58). Что же касается земель, то причисление их Лавуазье к разряду простых веществ было данью времени. Данью прошлому было признание им в числе простых веществ невесомых флюидов. Настоящими элементами Лавуазье считал, таким образом, помимо невесомых флюидов (света и теплоты) только три газа: кислород, азот и водород.

Новые названия различных веществ, предложенные де Морво совместно с Лавуазье, Бертолле и Фуркруа, сопоставлены со старыми названиями и объяснены в ряде таблиц, помещенных во второй части «Начального курса химии». Большой интерес представляет «Таблица соединений кислорода с окисляющимися и кислотообразующими металлическими и неметаллическими веществами» (57). Лавуазье приводит здесь названия веществ в зависимости от степени окисления простого тела, соединяющегося с кислородом. Так, в качестве первой степени окисления для серы он указывает «окись серы» (oxydedesoufre) второй степени окисления -- сернистую кислоту (acidesulfureux), третьей степени окисления -- серную кислоту (acidesulfurique) и, наконец, четвертой степени окисления -- окисленную серную кислоту (acidesulfuriqueoxygene). Подобного же рода названия предложены и для других веществ, представляющих собой различные степени окисления других простых тел. Введенные по предложению Морво, Лавуазье и их коллег сокращенные названия для окислов -- «оксид», для солей кислот-- «сульфат», «нитрат», «оксалат» и т. д., а также названия, присвоенные по этому же принципу другим веществам, сделались международными и употребляются до сих пор.

B ряде таблиц, где фигурируют признанные Лавуазье «подлинными» элементами газы -- кислород, азот и водород, а также и другие простые тела, например фосфор и сера, указываются соединения этих простых тел с теплородом. Соединение кислорода с теплородом Лавуазье называет «кислородный газ», азота с теплородом -- «азотный газ», фосфора с теплородом -- «фосфорный газ» и т. д. Таким образом, Лавуазье не считал газообразные кислород, азот и водород элементарными веществами. Он полагал, что в газообразном состоянии молекулы этих тел «пропитаны» теплородом и окружены теплородной оболочкой как своего рода атмосферой.

Что касается названий, присвоенных Лавуазье кислороду, водороду и азоту (названия других простых тел, как мы видели, Лавуазье не изменял), то вскоре стало ясно, что эти названия совершенно случайны, хотя Лавуазье и полагал, что в них отражены главнейшие свойства элементов. Так, название «кислород», т. е. родящий кислоту, оказалось в дальнейшем несоответствующим действительным свойствам этого элемента. Название «азот», по мнению Лавуазье, означает в переводе с греческого языка «безжизненный» и должно подчеркивать свойства этого газа, не пригодного для дыхания живых существ. Однако такое название явно неудачно, так как хорошо известно важнейшее значение азота для жизни растений и некоторых видов живых существ. Кроме того, само производство названия «азот» от греческих слов: а -- приставка, выражающая отрицание, и -- «жизнь», невозможно без больших натяжек грамматического характера. В действительности же слово «азот» взято Лавуазье из алхимического лексикона. Это слово представляет собой зашифрованное название «философского камня», или «панацеи» (53) (красная окись ртути, смешанная с золотом). Слово «азот» (*) (azoth) встречается у Р. Бэкона, Парацельса и Ван-Гельмонта. Возможно, что в конце XVIII в. оно в алхимическом смысле уж было забыто.

Наконец, название «водород» (hydrogene, от греческих -- «вода» и -- «рождаю») по меньшей мере весьма неполно характеризует основные свойства водорода. Таким образом, все три названия, как и старые алхимические названия, являются также совершенно случайными.

Новая химическая номенклатура была встречена некоторыми учеными-флогистиками недоброжелательно. Однако комиссия, назначенная Парижской академией наук для рассмотрения проекта новой номенклатуры (которая была представлена Лавуазье и его коллегами) и состоявшая целиком из сторонников теории флогистона, не высказалась ни за, ни против этой номенклатуры. Она лишь ограничилась рекомендацией опубликовать ее в расчете на то, что время покажет, насколько новая номенклатура будет жизненной.

Укажем, что новая химическая номенклатура не только формально заменила старые названия веществ новыми, но и была принята с учетом классификации соединений и, прежде всего, классификации окислов, кислот и образуемых ими солей по степеням окисления элементов, образующих основания солей. Таким образом, новая номенклатура оказалась основой для создания систематического курса химии. К составлению этого курса Лавуазье приступил, по-видимому, в 1787 г. Рукопись сочинения была готова уже к началу 1789 г., а в марте курс вышел из печати.

Заключение

Антуан Лоран Лавуазье (1743--1794) открыл закон сохранения вещества, ввел понятие химического элемента, показал несостоятельность теории флогистона, установил, что кислород является химическим элементом, объяснил процессы окисления, горения и дыхания, предложил новую номенклатуру химических соединений.

Используемая литература

1.Фигуровский Н.А.,"История химии",М.,Просвещение,1979

2.Соловьев Ю.И., Трифонов Д.Н., Шамин А.Н., "История химии",М.,1984

3."Биографии великих химиков", пер.Быкова М.:МИР,1981

Размещено на Allbest.ru