Химия без весов
Материальное благополучие позволило Лавуазье посвятить значительную часть своего времени науке. Он создал у себя самую современную по тем временам лабораторию и положил себе за правило заниматься наукой шесть часов в день: от шести до девяти утра и от семи до десяти вечера. Остальная часть дня распределялась между занятиями по откупу, академическими делами, работой в различных комиссиях и так далее. Один день в неделю посвящался исключительно науке. С утра Лавуазье запирался в лаборатории со своими сотрудниками; тут они повторяли опыты, обсуждали химические вопросы, спорили о новой системе. Лаборатория Лавуазье стала центром тогдашней науки.
Во второй половине XVIII века химия пребывала в состоянии лихорадочного оживления. Ученые работают не покладая рук, открытия сыплются одно за другим, выдвигается ряд блестящих экспериментаторов — Пристли, Блэк, Шееле, Кавендиш и другие. В работах Блэка, Кавендиша и в особенности Пристли ученым открывается новый мир — область газов, дотоле совершенно неведомая. Приемы исследования совершенствуются; Блэк, Кронштедт, Бергман и другие разрабатывают качественный анализ; результат этого — открытие множества новых элементов и соединений.
Обобщая свои наблюдения, он высказал мысль, что вообще все явления горения и окисления происходят вследствие соединения тел с частью воздуха. В 1774 году он представил академии мемуар о прокаливании олова, в котором сформулировал и доказал свои взгляды на горение
А между тем еще не было основного закона химии: вес тел, входящих в реакцию, равен весу тел, получаемых в результате реакции. И пока это положение, которое ныне молчаливо подразумевается во всех химических исследованиях, не вошло в сознание ученых, немыслимо было сколько-нибудь правильное объяснение химических явлений.
Не было метода исследования, потому что весы — главное орудие химии — применялись только случайно, никому не приходило в голову, что весовое, количественное определение должно неизменно сопровождать химическое исследование, что в нем-то и лежит ключ к объяснению химических явлений.
Наконец, основные явления химии — процессы горения и окисления вообще, состав воздуха, роль кислорода, строение главных групп химических соединений (окислов, кислот, солей и прочего) — объяснялись на основе теории флогистона, суть которой упрощенно сводится к двум положениям: существует материальная субстанция, содержащаяся во всех горючих телах — флогистон, который обладает отрицательной массой, и горение представляет собой разложение тела с выделением флогистона, который необратимо рассеивается в воздухе.
Лавуазье предстояло найти основной закон химии, руководящее правило химических исследований; создать метод исследования, вытекавший из этого основного закона; объяснить главные разряды химических явлений и, наконец, отбросить неверные теории.
Прибор Лавуазье для определения состава воздуха и выяснения причины увеличения в весе металлов при прокаливании
Wikipedia
Жизнь Антуана Лорана Лавуазье
Антуан Лоран Лавуазье, великий французский химик, родился 26 августа 1743 года в Париже. Он был известен своими многочисленными научными исследованиями, которые принесли ему признание и уважение как от современников, так и от будущих поколений. Лавуазье внес значительный вклад в области химии, работал над теорией огня, сформулировал законы сохранения и разложения веществ.
В юности Лавуазье проявлял увлечение химией, и после окончания школы он поступил в Коллеж де Карденель, где изучал химию и другие естественные науки. В 1764 году он возглавил предприятие по производству порошка и был избран членом Французской Академии наук. В 1771 году Лавуазье женился на Мари-Антуанетте Пьеретти, с которой у него было трое детей.
Самый важный период в жизни Лавуазье пришелся на 1770-е годы, когда он занялся исследованиями в области химических реакций. Он провел исследования с кислородом, чтобы понять его роль в окислительных процессах. В результате своих экспериментов Лавуазье сформулировал закон сохранения массы, утверждая, что всякая химическая реакция сохраняет массу, атомы просто перераспределяются.
Его наиболее значимые работы включают исследования огня и сжигания веществ. Благодаря открытиям Лавуазье мы знаем, что огонь — это химический процесс окисления, а движение газов вызывает сжигание. Лавуазье также разработал новую терминологию в химии, предлагая названия таких элементов, как кислород, водород и азот.
Однако жизнь Лавуазье закончилась трагически. Во время Французской революции, в 1794 году, он был арестован и приговорен к смертной казни по обвинению в участии в заговоре против народа. 8 мая Лавуазье был казнен гильотиной, в возрасте 50 лет.
Жизнь Антуана Лорана Лавуазье — это история талантливого ученого, который внес огромный вклад в развитие химии. Его научные достижения и открытия продолжают вдохновлять и удивлять нас по сей день. Какие бы ни были преграды на пути, Лавуазье не останавливался в достижении своих целей и преодолевал трудности, чтобы расширить наши знания и понимание мира.
Антуан Лоран Лавуазье: жизнь и научные достижения
Лавуазье родился в богатой семье в Париже. Получив образование в коллеж де Турен, он начал изучать химию и стал революционизировать ее методы и понимание. В 1772 году Лавуазье женился на Мари-Антуанетте Пьеретт Жозефин Лавуазье, которая стала его важным сотрудником и помощником в научных исследованиях.
Одним из наиболее значимых достижений Лавуазье было опровержение флогистоновой теории, которая объясняла деградацию вещества в процессе горения. Лавуазье доказал, что вещество не исчезает во время горения, а просто превращается в другие вещества. Он также разработал название «кислород» для нового открытого им элемента, от греческих слов, означающих «образование кислоты».
Другим важным достижением Лавуазье было обнаружение и определение химических элементов, включая водород, азот, углерод и серу. Он также внес значительный вклад в развитие системы химических названий и символов, установив консистентность и логическую структуру в ней.
Однако, во время Французской революции Лавуазье попал в политические трудности. Он был арестован и обвинен в контрреволюционной деятельности, что привело к его казни в 1794 году на гильотине в возрасте 50 лет.
Несмотря на свою короткую жизнь, Антуан Лоран Лавуазье оставил неизгладимый след в истории науки. Его работы и исследования сформировали основы современной химии и оказали влияние на последующие поколения ученых.
Основной вклад в науку
Закон сохранения массы
Лавуазье показал, что масса продуктов в химической реакции равна массе реагентов. Другими словами, в результате химической реакции масса не теряется..
Согласно этому закону, масса в изолированной системе не создается и не разрушается химическими реакциями или физическими превращениями. Это один из важнейших и основных законов современной химии и физики..
Природа сгорания
Одна из главных научных теорий времени Лавуазье была теория флогистона, который утверждал, что сгорание было образовано элементом под названием flogisto.
Считалось, что вещи, когда сгорели, выпустили флогистон в воздух. Лавуазье опроверг эту теорию, продемонстрировав, что другой элемент, кислород, играет важную роль в горении.
Вода это соединение
В ходе своих экспериментов Лавуазье обнаружил, что вода представляет собой соединение, состоящее из водорода и кислорода. До этого открытия ученые на протяжении всей истории считали, что вода является элементом.
Лавуазье сообщил, что в воде было примерно 85% кислорода и 15% водорода по массе. Следовательно, вода, казалось, содержала в 5,6 раза больше кислорода по массе, чем водород.
Элементы и химическая номенклатура
Лавуазье заложил основы современной химии, включив «Таблицу простых веществ», первый современный список элементов, известных тогда.
Он определил элемент как «последнюю точку, которую способен достичь анализ», или, в современных терминах, вещество, которое не может быть далее разложено на его компоненты.
Большая часть их системы обозначения химических соединений все еще используется сегодня. Кроме того, он назвал элемент водород и определил серу как элемент, отметив, что он не может быть разбит на более простые вещества.
Первый учебник химии
В 1789 году Лавуазье написал Элементарный трактат по химии, став первой книгой по химии, которая содержала список элементов, самые последние теории и законы химии (включая сохранение массы), а также опровергала существование флогистона.
Теория калорий
Лавуазье широко развил исследования в области теории горения, которые, по его мнению, в процессе горения приводили к выделению калорийных частиц..
Это началось с идеи о том, что в каждом сгорании происходит отрыв теплового вещества (или магматической жидкости) или света, чтобы позже показать, что «тепловое вещество» невесомо при проверке того, что фосфор сгорел в воздухе в воздухе. закрытая колба, без заметного изменения веса.
Дыхание животных
Лавуазье обнаружил, что животное в закрытой камере потребляло «чрезвычайно дышащий воздух» (кислород) и производило «кальциевую кислоту» (диоксид углерода).
Своими экспериментами по дыханию Лавуазье опроверг теорию флогистона и развил исследования в области химии дыхания. Его жизненные эксперименты с морскими свинками позволили определить количество потребляемого кислорода и углекислого газа, выделяемого в результате обмена веществ..
Используя ледяной калориметр, Лавуазье показал, что горение и дыхание — это одно и то же..
Он также измерил кислород, потребляемый во время дыхания, и пришел к выводу, что количество изменяется в зависимости от человеческой деятельности: заниматься спортом, есть, голодать или сидеть в горячей или холодной комнате. Кроме того, он обнаружил вариации пульса и частоты дыхания.
Вклад в метрическую систему
За время работы в комитете Французской академии наук Лавуазье вместе с другими математиками внес свой вклад в создание метрической системы измерения, благодаря которой была обеспечена единообразие всех весов и мер во Франции..
Вклад в изучение фотосинтеза
Лавуазье показал, что растения получают из воды, почвы или воздуха материал, необходимый для их роста, и что в процессе фотосинтеза свет, газ CO2, вода, газ O2 и вода оказывают непосредственное влияние. зеленая часть растений.
Горение
В 1772 г. ученый начал свои исследования горения. Во время своих экспериментов он сжигал фосфор и серу в воздухе и обнаружил, что соединения, образующиеся в результате этого сгорания — тогда называемые «кальциями», теперь называемые оксидами, — фактически весили больше, чем первоначальные количества этих элементов.
Лавуазье убедился, что причиной сгорания является обычный воздух, а не флогистон. Он не знал о действии других элементов, из которых состоит воздух и много лет посвятил изучению этих экспериментов. В этом ему помогала жена, которая переводила различные опубликованные работы с оригинального английского.
В 1775 г. правительство всерьез занялось производством пороха. Лавуазье был назначен одним из управляющих этой отрасли. Благодаря его неукротимой энергии производство пороха за 11 лет увеличилось вдвое. Ученым было организовано несколько экспедиции для обнаружения залежей селитры. Он вел научные исследования по очистке и анализу селитры. Эти методы широко используются и в наше время.
Некоторые факты
Работа и открытия Лавуазье привела к резкому увеличению производства пороха во Франции. Это было основным фактором военного успеха его страны во время наполеоновских войн. Лавуазье часто пытался взять на себя ответственность за выводы, сделанные другими учеными, без должного подтверждения — например, открытие Джозефа Пристли о том, что воздух состоит из смеси двух газов.
Лавуазье открыл, что алмаз — это кристаллическая форма углерода. Имя А. Лавуазье внесено в список самых выдающихся ученых Франции. Знаменитый математик и астроном Ж. Лагранж, современник Лавуазье сказал: «Одно мгновение потребовалось им, чтобы срубить эту голову, но, возможно, и за столетие Франция не сможет произвести такой».
эксперименты
Лавуазье был охарактеризован как один из первых ученых, применивших на практике принципы того, что сейчас известно как стехиометрия, то есть подсчитать, сколько используется каждого элемента в химической реакции..
Лавуазье всегда уделял большое внимание взвешиванию и тщательному измерению каждого элемента, который участвовал в изучаемой им химической реакции, которая считается одним из наиболее представительных элементов его влияния на развитие химии как современной науки.
Не трансмутация материи
С древних времен у алхимиков было общее представление о том, что возможно преобразовать и создать материю..
Всегда существовало желание превратить нерентабельные металлы, такие как свинец, в другие ценные металлы, такие как золото, и эта проблема основывалась на концепции трансмутации вещества..
Используя свою неутомимую строгость, Лавуазье хотел поэкспериментировать, принимая во внимание эту концепцию, но убедившись, что измерил абсолютно все элементы, вовлеченные в его эксперименты.. Он измерил определенный объем и затем поместил его в инструмент, который также был измерен ранее
Он позволил воде кипеть с обратным холодильником в течение 101 дня, а затем отогнал жидкость, взвесил ее и измерил. Полученный результат состоял в том, что начальное измерение и вес совпадали с окончательным измерением и весом
Он измерил определенный объем и затем поместил его в инструмент, который также был измерен ранее. Он позволил воде кипеть с обратным холодильником в течение 101 дня, а затем отогнал жидкость, взвесил ее и измерил. Полученный результат состоял в том, что начальное измерение и вес совпадали с окончательным измерением и весом.
В колбе, которую он использовал, на заднем плане был пыльный элемент. Лавуазье взвесил эту колбу, и вес также совпал с весом, зарегистрированным в начале, что продемонстрировало, что этот порошок вышел из колбы и не соответствовал превращению воды..
То есть эта материя остается неизменной: она не создается и не трансформируется. Другие европейские ученые уже сделали такой подход, так обстоит дело с ботаником и доктором Германом Бурхаве. Однако именно Лавуазье количественно подтвердил это утверждение.
Воздух и сгорание
Во времена Лавуазье все еще действовала так называемая теория флогистона, которая относилась к веществу, носившему это имя и отвечавшему за горение в элементах..
То есть считалось, что любое вещество, обладающее предрасположенностью к горению, имеет в своем составе флогистон.
Лавуазье хотел вникнуть в эту концепцию и опирался на эксперименты ученого Джозефа Пристли. Лавуазье обнаружил, что он идентифицировал воздух, который оставался некомбинированным после сгорания, а именно азот, и другой воздух, который действительно объединялся. К этому последнему элементу он назвал это кислородом.
Конформация воды
Точно так же Лавуазье обнаружил, что вода была элементом, состоящим из двух газов: водорода и кислорода..
Некоторые предыдущие эксперименты, выполненные различными учеными, среди которых выделяется химик и физик Генри Кавендиш, исследовали эту тему, но они не были окончательными.
В 1783 году и Лавуазье, и математик, и физик Пьер-Симон Лаплас провели эксперименты по сжиганию водорода. Полученный результат, одобренный Академией наук, оказался водой в чистом виде.
дыхание
Другой областью интереса для Лавуазье было дыхание животных и брожение. Согласно нескольким проведенным им экспериментам, которые были также необычны и продвинуты для того времени, дыхание соответствует процессу окисления, очень похожему на процесс сгорания углерода..
В контексте этих диссертаций Лавуазье и Лаплас провели эксперимент, в котором они взяли морскую свинку и поместили ее в стеклянный контейнер с кислородом примерно на 10 часов. Затем они измерили, сколько углекислого газа было произведено.
Кроме того, они взяли в качестве эталона человека в состоянии активности и в состоянии покоя и измерили количество кислорода, необходимое в каждый момент.
Эти эксперименты позволили Лавуазье утверждать, что горение, вызванное реакцией между углеродом и кислородом, является тем, что генерирует тепло у животных. Кроме того, он также пришел к выводу, что в середине физической работы становится необходимым большее потребление кислорода.
Наука Лавуазье
Основным принципом исследований Антуана Лавуазье является важность, которая дала ему возможность проводить измерения вещества, так же, как это проводилось в таких областях, как физика.. Эта концепция заставила Лавуазье стать отцом современной химии, в основном потому, что он ввел количественное поле в эту науку и действительно придал научный характер этой дисциплине.
Эта концепция заставила Лавуазье стать отцом современной химии, в основном потому, что он ввел количественное поле в эту науку и действительно придал научный характер этой дисциплине..
В контексте этого можно сказать, что Лавуазье во всех своих действиях ясно давал понять, что случайности не было места в его работе и учебе. Шанс не был задуман как то, что могло бы активно участвовать в их экспериментах.
Акцент на предмете
Материя была элементом, который вызывал наибольшее беспокойство, и чтобы понять ее структуру и характеристики, Лавуазье сконцентрировался на изучении четырех элементов, известных до того времени: земли, воздуха, воды и огня..
В разгар этих диссертаций Лавуазье оценил, что воздух играет фундаментальную роль в процессах горения..
Для Лавуазье химия была более сфокусирована на синтезе и анализе вещества. Этот интерес был сформулирован именно в этом количественном понятии и соответствует краеугольному камню предложений этого ученого.
Некоторые авторы, такие как философ, физик и историк Томас Кун, видят в Лавуазье революционера в области химии.
Методология Декарта
Антуан Лавуазье был отмечен за признание важности использования строгого метода для проведения своих экспериментов, основанного на понимании контекста того, что исследуется. Фактически, я подумал, что необходимо составить глобальный план, с помощью которого можно было бы полностью охватить проблему, и подробно описать каждое действие, подтверждающее то, что изучали другие ученые.
Фактически, я подумал, что необходимо составить глобальный план, с помощью которого можно было бы полностью охватить проблему, и подробно описать каждое действие, подтверждающее то, что изучали другие ученые..
По словам Лавуазье, только после этой обширной проверки можно рассмотреть собственные гипотезы и определить, как продолжить расследование оттуда. Одна из цитат, приписываемых этому персонажу: «Наука не о человеке, а о работе многих».
сотрудничество
Лавуазье горячо верил в важность сотрудничества между коллегами. Фактически, в какой-то момент своей жизни он имел лабораторию, оснащенную самыми современными инструментами, и, кроме того, имел большое и гостеприимное пространство, готовое принять ученых из других городов или стран, с которыми Лавуазье общался.
Фактически, в какой-то момент своей жизни он имел лабораторию, оснащенную самыми современными инструментами, и, кроме того, имел большое и гостеприимное пространство, готовое принять ученых из других городов или стран, с которыми Лавуазье общался..
Работать вместе было важно для Лавуазье, чтобы открыть то, что он назвал тайнами природы
Прощание с флогистоном
В своей научной деятельности Лавуазье следовал строгой логике. Сначала он выработал метод исследований. Этот подготовительный период завершается в 1770 году работой «О природе воды».
Овладев методом, Лавуазье приступает к своей главной задаче. Работы его, создавшие современную химию, охватывают период с 1772 по 1789 год. Исходным пунктом его исследований послужил факт увеличения веса тел при горении. В 1772 году он представил в академию коротенькую записку, в которой сообщал о результате своих опытов, показавших, что при сгорании серы и фосфора они увеличиваются в весе за счет воздуха, иными словами, соединяются с частью воздуха.
Обобщая свои наблюдения, он высказал мысль, что вообще все явления горения и окисления происходят вследствие соединения тел с частью воздуха. В 1774 году он представил академии мемуар о прокаливании олова, в котором сформулировал и доказал свои взгляды на горение. Олово прокаливалось в замкнутой реторте и превратилось в «землю» (окись). Общий вес остался неизменным — следовательно, увеличение веса олова не могло происходить за счет присоединения «огненной материи», проникающей, как полагал Бойль, сквозь стенки сосуда. Вес металла увеличился; это увеличение равно весу той части воздуха, которая исчезла при прокаливании; следовательно, металл, превращаясь в землю, соединяется с воздухом. Этим и исчерпывается процесс окисления: никакие флогистоны, «огненные материи» тут не участвуют. В данном объеме воздуха может сгореть только определенное количество металла, причем исчезает определенное количество воздуха.
Плодотворные результаты принесло управление Лавуазье пороховыми заводами (1775–1791 гг.). Производство селитры во Франции было в жалком состоянии, правительству приходилось покупать ее за границей. Лавуазье удалось повысить его более чем вдвое
В следующем, 1775 году он представил академии мемуар, в котором состав воздуха был впервые точно выяснен. Воздух состоит из двух газов: «чистого воздуха», способного усиливать горение и дыхание, окислять металлы, и «мефитического воздуха», не обладающего этими свойствами. Названия «кислород» и «азот» были даны позднее.
В трактате «О горении вообще» (1777 год) Лавуазье подробно развивает свою теорию. Всякое горение есть соединение тела с кислородом; результат его — сложное тело, а именно «металлическая земля» (окисел) или кислота.
Общий результат его многочисленных мемуаров можно сформулировать так: Лавуазье дал первую научную систему химических соединений, установив три главные группы — окислы (соединения металлов с кислородом), кислоты (соединения неметаллических тел с кислородом) и соли (соединения окислов и кислот).
В 1783 году Лавуазье напечатал «Размышления о флогистоне». Опираясь на свои открытия, он доказывает полнейшую ненужность теории флогистона. Без нее факты объясняются ясно и просто; с нею начинается бесконечная путаница.
Однако и новая теория еще натыкалась на многие затруднения. Объяснение процессов дыхания, горения органических тел, образования солей не могло быть полным, пока не объяснилась роль водорода в этих процессах. В 1783 году Лавуазье представил академии «мемуар, имеющий целью доказать, что вода не есть простое тело», а является результатом реакции между кислородом и водородом. Знание водорода и продукта его окисления дало ему возможность положить основание органической химии. Он определил состав органических тел и создал органический анализ путем сжигания углерода и водорода в определенном количестве кислорода.
Накопление фактов, открытие новых соединений, уяснение их состава, наконец, новые понятия, внесенные в химию, требовали и соответственной номенклатуры. До сих пор она находилась в хаотическом состоянии: названия давались случайно; часто были описательного характера, например, «самая чистая часть воздуха», «масло антимония»; одно и то же тело имело по нескольку названий — словом, чувствовалась настоятельная необходимость в общей методической, по возможности простой, номенклатуре. Эта задача была исполнена Лавуазье в сотрудничестве с Гитоном де Морво, Фуркруа и Бертолле в сочинении Methode de nomenclature chimique.