История химии

К концу 19 в. появились  первые работы, в которых систематически изучались физические свойства различных  веществ (температуры кипения и  плавления, растворимость, молекулярный вес). Начало таким исследованиям  положили Гей-Люссак и Вант-Гофф, показавшие, что растворимость солей зависит от температуры и давления. В 1867 норвежские химики Петер Вааге (1833–1900) и Като Максимилиан Гульдберг (1836–1902) сформулировали закон действующих масс, согласно которому скорость реакций зависит от концентраций реагентов. Использованный ими математический аппарат позволил найти очень важную величину, характеризующую любую химическую реакцию, – константу скорости.

Тем временем химики обратились к центральному вопросу  физической химии – о влиянии  теплоты на химические реакции. К  середине 19 в. физики Уильям Томсон (лорд Кельвин), Людвиг Больцман и Джеймс Максвелл выработали новые взгляды  на природу теплоты. Отвергая калористическую  теорию Лавуазье, они представляли теплоту как результат движения. Их идеи развил Рудольф Клаузиус . Он разработал кинетическую теорию, согласно которой такие величины, как объем, давление, температура, вязкость и скорость реакций, можно рассматривать исходя из представления о непрерывном  движении молекул и их столкновениях. Одновременно с Томсоном (1850) Клазиус  дал первую формулировку второго  начала термодинамики, ввел понятия  энтропии (1865), идеального газа, длины  свободного пробега молекул.

Термодинамический подход к химическим реакциям применил в своих работах Август Фридрих  Горстман (1842–1929), который на основе идей Клаузиуса попытался объяснить  диссоциацию солей в растворе. В 1874–1878 американский химик Джозайя  Уиллард Гиббс предпринял систематическое  изучение термодинамики химических реакций. Он ввел понятие свободной  энергии и химического потенциала, объяснив суть закона действующих масс, применил термодинамические принципы при изучении равновесия между различными фазами при разных температуре, давлении и концентрации (правило фаз). Работы Гиббса создали фундамент современной  химической термодинамики. Шведский химик  Сванте Август Аррениус создал теорию ионной диссоциации, объясняющую многие электрохимические явления, и ввел понятие энергии активации. Он также  разработал электрохимический метод  измерения молекулярной массы растворенных веществ. Крупным ученым,благодаря которому физическая химия была признана самостоятельной областью знаний, был немецкий химик Вильгельм Оствальд, применивший концепции Гиббса при изучении катализа. В 1886 он написал первый учебник по физической химии, а в 1887 основал (вместе с Вант-Гоффом) журнал «Физическая химия» (Zeitschrift für physikalische Chemie).

В. ДВАДЦАТЫЙ ВЕК

Новая структурная  теория. С развитием физических теорий о строении атомов и молекул были переосмыслены такие старые понятия, как химическое сродство и трансмутация. Возникли новые представления о  строении материи.

В 1896 Антуан Анри Беккерель (1852–1908) открыл явление радиоактивности, обнаружив спонтанное испускание солями урана субатомных частиц, а спустя два года супруги Пьер Кюри и Мария  Склодовская-Кюри выделили два радиоактивных  элемента: полоний и радий. В последующие  годы было установлено, что радиоактивные  вещества испускают три вида излучения: a-частицы, b-частицы и g-лучи. Вместе с открытием Фредерика Содди, показавшим, что при радиоактивном  распаде происходит превращение  одних веществ в другие, все  это придало новый смысл тому, что древние называли трансмутацией.

В 1897 Джозеф Джон Томсон открыл электрон, заряд которого с высокой точностью измерил  в 1909 Роберт Милликен. В 1911 Эрнст Резерфорд , исходя из электронной концепции  Томсона, предложил модель атома: в  центре атома находится положительно заряженное ядро, а вокруг него вращаются  отрицательно заряженные электроны. В 1913 Нильс Бор , используя принципы квантовой механики, показал, что  электроны могут находиться не на любых, а на строго определенных орбитах. Планетарная квантовая модель атома  Резерфорда – Бора заставила ученых по-новому подойти к объяснению строения и свойств химических соединений. Немецкий физик Вальтер Коссель (1888–1956) предположил, что химические свойства атома определяются числом электронов на его внешней оболочке, а образование химических связей обусловливается в основном силами электростатического взаимодействия. Американские ученые Гилберт Ньютон Льюис и Ирвинг Ленгмюр сформулировали электронную теорию химической связи. В соответствии с этими представлениями  молекулы неорганических солей стабилизируются  электростатическими взаимодействиями между составляющими их ионами, которые  образуются при переходе электронов от одного элемента к другому (ионная связь), а молекулы органических соединений – за счет обобществления электронов (ковалентная связь). Эти идеи лежат  в основе современных представлений  о химической связи.

Новые методы исследования. Все новые представления о  строении вещества могли формироваться  только в результате развития в 20 в. экспериментальной техники и  появления новых методов исследования. Открытие в 1895 Вильгельмом Конрадом Рентгеном Х-лучей послужило основой для создания впоследствии метода рентгеновской кристаллографии, позволяющей определять структуру молекул по картине дифракции рентгеновских лучей на кристаллах. С помощью этого метода была расшифрована структура сложных органических соединений – инсулина, дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), гемоглобина и др. С созданием атомной теории появились новые мощные спектроскопические методы, дающие информацию о строении атомов и молекул. Различные биологические процессы, а также механизм химических реакций исследуются с помощью радиоизотопных меток; широкое применение радиационные методы находят и в медицине.

Биохимия, занимающаяся изучением химических свойств биологических веществ, сначала была одним из разделов органической химии. В самостоятельную область она выделилась в последнее десятилетие 19 в. в результате исследований химических свойств веществ растительного и животного происхождения. Одним из первых биохимиков был немецкий ученый Эмиль Фишер. Он синтезировал такие вещества, как кофеин, фенобарбитал, глюкоза, многие углеводороды, внес большой вклад в науку о ферментах – белковых катализаторах, впервые выделенных в 1878. Формированию биохимии как науки способствовало создание новых аналитических методов. В 1923 шведский химик Теодор Сведберг сконструировал ультрацентрифугу и разработал седиментационный метод определения молекулярной массы макромолекул, главным образом белков. Ассистент Сведберга Арне Тизелиус (1902–1971) в том же году создал метод электрофореза – более совершенный метод разделения гигантских молекул, основанный на различии в скорости миграции заряженных молекул в электрическом поле. В начале 20 в. русский химик Михаил Семенович Цвет (1872–1919) описал метод разделения растительных пигментов при прохождении их смеси через трубку, заполненную адсорбентом. Метод был назван хроматографией. В 1944 английские химики Арчер Мартини Ричард Синг предложили новый вариант метода: они заменили трубку с адсорбентом на фильтровальную бумагу. Так появилась бумажная хроматография – один из самых распространенных в химии, биологии и медицине аналитических методов, с помощью которого в конце 1940-х – начале 1950-х годов удалось проанализировать смеси аминокислот, получающиеся при расщеплении разных белков, и определить состав белков. В результате кропотливых исследований был установлен порядок расположения аминокислот в молекуле инсулина (Фредерик Сенгер), а к 1964 этот белок удалось синтезировать. Сейчас методами биохимического синтеза получают многие гормоны, лекарственные средства, витамины.

Вероятно, наиболее важным этапом в развитии современной  химии было создание в 19 в. различных  исследовательских центров, занимавшихся, помимо фундаментальных, также прикладными  исследованиями. В начале 20 в. ряд  промышленных корпораций создали первые промышленные исследовательские лаборатории. В США в 1903 была основана химическая лаборатория «Дюпон», а в 1925 –  лаборатория фирмы «Белл». После  открытия и синтеза в 1940-х годах  пенициллина, а затем и других антибиотиков появились крупные  фармацевтические фирмы, в которых  работали профессиональные химики. Большое  прикладное значение имели работы в  области химии высокомолекулярных соединений. Одним из ее основоположников был немецкий химик Герман Штаудингер (1881–1965), разработавший теорию строения полимеров. Интенсивные поиски способов получения линейных полимеров привели  в 1953 к синтезу полиэтилена (Карл Циглер,), а затем других полимеров  с заданными свойствами. Сегодня  производство полимеров – крупнейшая отрасль химической промышленности. Не все достижения химии оказались благом для человека. В 19 в. при производстве красок, мыла, текстиля использовали соляную кислоту и серу, представлявшие большую опасность для окружающей среды. В 20 в. производство многих органических и неорганических материалов увеличилось за счет вторичной переработки использованных веществ, а также за счет переработки химических отходов, которые представляют опасность для здоровья человека и окружающей среды.

ВЫВОД

В повседневной жизни, в быту мы каждый день встречаемся с продуктами химической промышленности и с химическими процессами. Это стирка белья, мойки посуды, уход за полом и мебелью, применение клея, а также еда, умывания с мылом, забота за кожей лица и другая личная гигиена , промышленность, медицина…без химии современность не представляет жизни. Благодаря этому реферату, я узнала  весь путь химии от её зарождения до сегодняшних дней.  Имена важнейших учёных, внесших огромный вклад в изучение и значение химии, такие как Эпмпедокл, Аристотель, Джабир ибн Хайян, Арнальдо да Вилланова (1235–1313), Раймонда Луллия (1235–1313), Василия Валентина (немецкого монаха 15–16 вв.) в древности. Парацельс (1493–1541), Ян Гельмонт (1577–1644), по профессии врач; Франциск Сильвий (1614–1672), пользовавшийся как медик большой славой и устранивший из ятрохимического учения «духовные» начала; Андреас Либавий (ок. 1550–1616), врач из Ротенбурга , во времяна зарождения современной химии, немецкий химик Иоганн Иоахим Бехер, английский химик Стивен Хейлз (1677–1761), французский химик Жозеф Луи Гей-Люссак, Шведский химик Йенс Якоб Берцелиус, шведский химик Теодор Сведберг, Джозеф Джон Томсон, и конечно М.В. Ломоносов и другие.

Но, как не жаль, не все достижения химии оказались благом для человека. В 19 в. при производстве красок, мыла, текстиля использовали соляную кислоту и серу, представлявшие большую опасность для окружающей среды. В 20 в. производство многих органических и неорганических материалов увеличилось за счет вторичной переработки использованных веществ, а также за счет переработки химических отходов, которые представляют опасность для здоровья человека и окружающей среды. 
 
 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА

1. Азимов, А. Краткая история химии /А. Азимов. -  М. :  Мир, 1983 – 192 с.
2. Джуа М. История химии  / — М.: Мир, 1966. 452 с.
3. Конарев Б. Н. Любознательным о химии. Неорганическая химия / Б.Н. Конарев . – М. : Химия, 1984  - 220 c.
4. Фигуровский Н.А. Очерк общей истории химии  / Н.А.Фигуровский . – М. : Наука, 1969 - 455 с.