Пневматична хімія

Зміст

1.Вступ…………………………………………………………………………2

2. Біографія Г. Кавендіша…………………………………………………….3

3. Наукові досягнення…………………………………………………………4

    3.1. Гравітаційна постійна………………………………………………….6

3.2. Експеримент Кавендиша………………………………………………...6

3.3 Дослідження електрики…………………………………………………..7

4.Хронологічна таблиця  Г. Кавендіш………………………………………….9

5. Біографія Д. Резерфорда………………………………………………………10

6. Хронологічна таблиця  Д. Резерфорда……………………………………….11

7. Висновки……………………………………………………………………….12

8. Література……………………………………………………………………...13

 

 

 

 

 

 

Вступ

   Одну з яскравих сторінок в розвитку хімії в другій половині XVIII століття є діяльністю хіміків-пневматиків, що вивчали способи отримання і властивості різних газів(від грецького - " дух", " подих", " дихання", " повітря"). По суті ця область дослідження була одно з напрямів хіміко-аналітичної і хіміко-технічної діяльності хіміків флогистического періоду. До того ж хіміки - пневматики не лише займалися дослідженнями газів, але і працювали в інших важливих областях хімії того часу.

    Проте специфічний характер досліджень химико-пневматиков і важливе значення, яке придбала їх діяльність для подальшого розвитку хімії, вимагають особливого розгляду історії відкриттів в області хімії газів в другій половині XVIII століття, а також аналізу тієї боротьби думок, яку викликали нові відкриття.

    Розглядаючи епоху кризи і падіння теорії флогистона, деякі історики науки зображували події, що відбувалися тоді, і історичні процеси лише як наслідок особливо плідної діяльності окремих видатних учених і, передусім, як ми побачимо, Лавуазье. Одночасно вони майже цілком ігнорували зрушення в розвитку хімії, які відбувалися в цю епоху. Таке освітлення подій не відповідає дійсності.

 

 

 

Генрі КАВЕНДИШ(Cavendish)                                                  10 жовтня 1731 р. - 24 лютого 1810 р.

   Англійський фізик і хімік Генрі Кавендиш народився 10 жовтня 1731 року в Ніцці в сім'ї лорда Чарльза Кавендиша, сина другого герцог Девоншира Вільяма Кавендиша, і леді Ганни Грей, дочці першого герцога Кента Генрі Гріючи. Сім'я Кавендишей була тісно пов'язана з багатьма аристократичними сім'ями Великобританії, її історія налічує близько восьми віків і сходить до епохи Норманнів.

    Генрі навчався в академії Хакай. У 1749 році у віці до вісімнадцяти років він вступає до Кембріджського університету і, продовжуючи родову традицію, стає двадцять першим членом сім'ї Кавендишей, що поступив у цей університет. Навчання в університеті, що ввібрав в себе ідеї Ісаака Ньютона, сильно вплинуло на світогляди братів. Генрі Кавендиш йде з університету в 1753 році, не отримуючи вченого ступеня, оскільки не бачить необхідності в академічній кар'єрі. Після відходу з університету він починає вести власні наукові дослідження в самоті свого житла.  У 1760 р.Кавендіш став членом Лондонського королівського суспільства, а в 1802 р.  був обраний в Парижську академію наук.  Успадкувавши в 1773 р. від свого дядька великий стан, Кавендиш витрачав майже усі доходи на проведення експериментів; у своєму домі в Лондоні він влаштував лабораторію, де зібрав кращі прилади і інструменти того часу.             

   Один з біографів Кавендиша, французький фізик Ж.Б.Біо, назвав його самим вченим серед і багачів і найбагатішим серед учених. В той же час Кавендиш вів дуже скромний і відокремлений спосіб життя. У приватному житті Кавендиш славився диваком і оригіналом; зі своїми домашніми він пояснювався виключно знаками, раз назавжди виробленими, щоб не втрачати марно часу і слів, і охоче розмовляв тільки з колегами по науці.

 

Наукові досягнення

   У області пневматичної хімії були зроблені найбільші відкриття.   Перша з робіт, опублікованих Кавендишем, була присвячена пневматичній хімії. Вона озаглавлена   "Досліди з штучним повітрям (1766 р.). Кавендиш отримав і досліджував різні види "штучного повітря", що представляє, за його словами, "всякий рід повітря, яке міститься в речовинах в непружному(пов'язаному. - Н.Ф.) стані і може бути штучне з них виділений" . В якості одного з видів "штучного повітря" Кавендиш досліджував передусім "горюче повітря", тобто водень. Кавендиш не був першим, хто отримав цей газ. Він отримував водень дією розбавлених кислот - сірчаною і соляною - на залізо, цинк і олово і встановив, що в усіх випадках утворюється один і той же газ. Кавендиш вважав, що водень виділяється при дії кислоти на метали не в результаті розкладання кислоти, а в результаті " розкладання" під дією кислоти металів. На думку Кавендиша, різні метали містять різні кількості "займистого повітря". На підставі цього Кавендиш вирішив, що "горюче повітря" і є той самий флогистон, який випаровується з металів при їх кальцинації.

   Іншим видом "штучного повітря", дослідженого Кавендишем, було повітря" Блэка, що "фіксувалося". Кавендиш отримував його, так само як і Блэк, дією кислот на вапняк, білу магнезію, мармур і тому подібне. Він знайшов, що щільність повітря", що фіксується, по відношенню до звичайного повітря дорівнює 1,57. Кавендиш досліджував також "штучне повітря", що утворюється в результаті бродіння, а також гниття органічних речовин. 
Через 17 років після свого першого повідомлення про різні види "штучного повітря", Кавендиш в 1783 р. опублікував мемуар під заголовком "Звістка про новий евдіометр". У цьому дослідженні описується прилад для аналізу повітря, грунтований на окисленні окислу азоту.

   Як фізик Кавендиш здобув популярність своїми дослідженнями по електричному розряду, зробленими для з'ясування причин "електричного удару" деяких тварин(електричний скат). Він вивчав також явища, пов'язані з виділенням і поглинанням теплоти, і зокрема приховані теплоти плавлення і випару.

    Сам Кавендиш отримав в 1772 р. (згідно з повідомленням в одному з листів Пристлея) так зване мефитический повітря, або, як його зазвичай називали флогистики, "флогистированный повітря", надалі назване " азотом". Спосіб отримання "мефитического повітря" полягав в тому, що звичайне повітря багаторазово пропускалося над розжареним вугіллям і вуглекислий газ(повітря, що фіксується), що утворюється при цьому, поглинався лугом. Але Кавендиш не опублікував своєчасно результатів цього дослідження, і тому честь відкриття азоту зазвичай приписується Даниэлю Рутерфорду (1749-1819), який в тому ж 1772 р. описав азот у своїй дисертації "Про того, що так званому, що фіксується і мефитическом повітрі", представленому для доручення вченому ступеню доктора медицини і виконаною під керівництвом Дж.Блека.

   Кавендиш зміг точно визначити склад атмосфери Землі. Після ретельних вимірів учений дійшов висновку, що "звичайне повітря складається з однієї частини повітря без флогистона(кисню) і чотирьох частин повітря з флогистоном(азоту) ".

   У 1785 р. за допомогою електричної іскри він отримав оксиди азоту і досліджував їх властивості. Він показав, що при пропусканні електричного розряду через повітря над поверхнею води азот реагує з киснем з утворенням азотної кислоти. При цьому Кавендиш звернув увагу на те, що 1/120 частина первинного об'єму повітря не вступає в реакцію. Внаслідок недосконалості методів аналізу і приладів Кавендиш не зміг виявити у залишку, що не прореагував, новий елемент - аргон, який був відкритий в 1894 р. Уільямом Рамзаем.

Гравітаційна постійна

   Окрім своїх досягнень в області хімії, Кавендиш також відомий своїми дослідами, за допомогою яких він зумів виміряти гравітаційну силу і визначити точне значення щільності Землі. На підставі його результатів, можна вичислити значення для G = 6,754·10 − 11 м²/кг², що добре співпадає з відомим усім значенням 6,67428·10 − 11 м²/кг². Для свого експерименту Кавендиш використав устаткування, побудоване і сконструйоване геологом Джоном Митчеллом, який помер ще до початку експерименту. Устаткування було спрямоване до Кавендишу, який завершив експеримент в 1797 році і опублікував результати в 1798 р.

Експеримент Кавендиша

   Експериментальна установка складалася з крутильних вагів для виміру гравітаційного тяжіння між двома свинцевими кулями масою 350-фунтов і парою 2-дюймових куль масою 1,61 фунтів. Установка є дерев'яним коромислом з прикріпленими до його кінців невеликими свинцевими кулями діаметром 5 см і масою 775 р. Воно підвішене на нитці з посрібленої міді завдовжки 1 м. До куль підносять кулі більшого розміру діаметром 20 см і масою 49,5 кг, зроблені також зі свинцю. В результаті дії гравітаційних сил коромисло закручується на деякий кут. Жорсткість нитки була такою, що коромисло робило одно коливання за 15 хвилин. Кут повороту коромисла визначався за допомогою променя світла, пущеного на люстерку на коромислі, і відбитого в мікроскоп. Знаючи пружні властивості нитки, а також кут повороту коромисла, можна вичислити гравітаційну постійну.

   Для відвертання конвекційних потоків установка була поміщена у вітрозахисну камеру. Кут відхилення вимірювався за допомогою телескопа. Запідозривши в якості причини закручування нитки магнітне взаимодейстивие залізного стержня і свинцевих куль, Кавендиш замінив стержень мідним, отримавши ті ж результати

Дослідження електрики

   Кавендишу належать декілька робіт про вивчення властивостей електрики, написаних для Королівського суспільства, але велика частина його експериментів була зібрана і опублікована Джеймсом Максвеллом тільки століття опісля в 1879 році, незабаром після того, як до тих же результатів прийшли інші учені. До відкриттів Кавендиша належать:

• Поняття електричного потенціалу, який він назвав "мірою електрифікації";
• Визначення місткості сфери і конденсатора ;
• Концепція діелектричної проникності матеріалу;
• Відношення між електричним потенціалом і струмом, яке тепер називається закономОма. (1781);
• Закони для розділення струму в паралельних ланцюгах, яке нині пов'язане з ім'ям Чарльза Уитстоуна;
• Закон зворотних квадратів зміни електричної сили з відстанню, який зараз називається законом Кулона.

  Експериментально встановив (1771 рік) вплив середовища на місткість конденсаторів і визначив (1771) значення діелектричних постійних ряду речовин. У 1798 році сконструював крутильні ваги і виміряв з їх допомогою силу тяжіння двох сфер, підтвердивши закон всесвітнього тяжіння; визначив гравітаційну постійну, масу і середню щільність Землі. Займався визначеннями теплоти фазових переходів і питомої теплоємності різних речовин. Винайшов евдіометр - прилад для аналізу газових сумішей, що містять горючі речовини, ввів в практику осушувачі. Передбачив багато винаходів XIX століття в області електрики, але усі його роботи залишалися надбанням сімейного архіву в Девоншире, поки в 1879 році Джеймс Максвелл не опублікував його обрані праці. Ім'ям Кавендиша названа організована в 1871 р. фізична лабораторія в Кембріджському університеті.

   Серед опублікованих їм робіт - Електричні явища(Phenomena of Electricity, 1771); Відкриття складу води(Discovery of the Composition of Water, 1784); Відкриття складу азотної кислоти(Discovery of the Composition of Nitric Acid, 1785); Точка замерзання ртуті(Freezing Point of Mercury, 1783); Досліди за визначенням щільності Землі(Experiments to Determine the Density of the Earth, 1798); Вдосконалений метод градуювання астрономічних інструментів(An Improved Method for Graduating Astronomical Instruments, 1809).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Даніель (Rutherford)Резерфорд                                                        3 листопада 1749 р. - 15 листопада 1819 р.

 

   Шотландський хімік, ботанік і лікар Даниель(Данило) Резерфорд народився в Едінбургу в сім'ї професора медицини. Вивчав медицину в Едінбурзькому університеті(доктор медицини, 1777); працював практикуючим лікарем в Едінбургу. У 1786 р. був призначений професором кафедри ботаніки в Едінбурзькому університеті і доглядачем Королівського ботанічного саду в Едінбургу. Був членом і президентом ряду медичних і біологічних наукових товариств.

   Наукові роботи Резерфорда відносяться до пневматичної хімії. У 1772 р., ще будучи студентом, він виявив у складі продуктів спалювання вугілля, фосфору і сірки газ, що не підтримує дихання і горіння, який, на відміну від вуглекислого газу, не поглинається розчином лугу. Резерфорд описав азот у своїй дисертації "Про того, що так званому, що фіксується і мефитическом повітрі", представленому для доручення вченому ступеню доктора медицини і виконаною під керівництвом Дж. Блэка. Резерфорд помилково визнав його повітрям, насиченим флогистоном.

    "Мефитический повітря" було отримане дещо раніше Г. Кавендишем в результаті багатократного пропускання звичайного повітря над розжареним вугіллям і поглинання вуглекислого газу(повітря", що "фіксується), що утворюється при цьому, лугом. Проте Кавендиш не опублікував своєчасно результатів цього дослідження, тому пріоритет відкриття азоту зазвичай приписується Д. Резерфорду.

   Пізніше А. Лавуазье показав, що "мефитический повітря" - азот, що входить до складу повітря разом з "чистим повітрям"(киснем).

 

Хронологічна таблиця  Д. Резерфорд

3 листопада 1749 р.	народився в Едінбургу Даниель Резерфорд
1777 р.	Доктор медицини
1786 р.	був призначений професором кафедри ботаніки в Едінбурзькому  університеті
1772 р.	він виявив у складі продуктів  спалювання вугілля, фосфору і сірки  газ
15 листопада 1819р.	Помер Даниель Резерфорд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

   У розвитку хімії в другій половині XVIII ст. є діяльністю хіміків-пневматиків, що вивчали способи отримання і властивості різних газів. Проте специфічний характер досліджень химико-пневматиков і важливе значення, яке придбала їх діяльність для подальшого розвитку хімії, вимагають особливого розгляду історії відкриттів в області хімії газів в другій половині XVIII століття,а також аналізу тієї боротьби думок, яку викликали нові відкриття.                                                                                                    Відкриття і вивчення газів, головним чином, привело до падіння теорії флогистона і, отже, до створення нової хімії. Це є чималою заслугою, яка примушує нас тепер оцінювати дуже позитивно пневматичну хімію.

   Основоположниками пневматичної хімії стали Д. Резерфорд та Г. Кавендиш. Вони внесли великий вклад в науку, їх  досягнення використовуються і актуальні в хімії сучасного часу. Результати робіт Кавендиша широко використовувалися хіміками і фізиками в 19-20вв. наприклад, уважне вивчення лабораторного журналу Кавендиша допомогло ученим в 1894 р. відкрити інертний газ - аргон.