Возникновение металлургии. Медь, бронза, железо

Около 9000 лет до н. э. - человек научился использовать Ме. Первые среди них: самородные Cu и Au.

Сначала применялись для создания украшений. Позднее для небольших предметов бытового назначения и даже для некоторых образцов оружия (благодаря пластичности, ковкости). Первый способ механич. обработки Cu и Au - холодная ковка. Работая с печами для обжига человек научился подбирать и использовать горючие и огнеупорные материалы; создал устройства для подачи воздуха в печи. Древесный уголь и кузнечные мехи стали «волшебным средством», позволившим уже в древности создать основы металлургической техники.
Около 3000 до н. э. случайно начали выплавлять бронзу (сплав Cu и As, затем -Sn), которая тверже Cu(металлургия чистых мышьяка и олова древним народам не была известна).
В бронзовый век [кон. IV –нач. I тысячелетия до н. э.] увеличение производительности труда.
1500 г. до н.э. - открыт секрет плавки Fe. Вначале - очень дорогой и редкий Ме, т.к. его извлекали из обломков метеоритов. Причина первоочередного развития металлургии бронзы заключается в том, что сыродутное железо по качеству значительно уступало бронзе. В связи с низким содержанием углерода сыродутное железо было мягким.
Возникновение металлургии позволило человечеству на практике овладеть важнейшими химическими процессами: обжигом – окислением металла и обратным превращением – восстановлением оксида в металл.

2. Зарождение квантовой химии.
Кв.химия зародилась примерно в серед. 20-х годов XX столетия. Ее становление шло параллельно с развитием квантовой механики(фундамент для перспективной молодой науки). Начало исследованиям положила работа Вернера Гейзенберга 1926 года. Ученый провел квантовомеханический расчет атома гелия, показав возможность его существования в двух различных состояниях и объяснив, что отличие двух систем термов для пара- и ортогелия связано с тем, что параметры соответствуют симметричным: а ортотермы- антисимметричным решениям волнового уравнения. Таким образом, им было введено понятие «квантовомеханического резонанса».

В 1927 году Вальтер Гейтлер и Фриц Лондон приступили к разработке квантово-механической теории химической связи. Уже первые приближенные расчеты молекулы водорода показали:
1. ковалентную (парноэлектронную двухцентровую) связь образуют два электрона с антипараллельными спинами (пребывание двух электронов с антипараллельными спинами в поле двух ядер энергетически выгоднее, чем нахождение электрона в поле своего ядра);

2. при возникновении ковалентной связи происходит увеличение электронной плотности между взаимодействующими атомами (приблизительно на 15-20 %), что приводит к уменьшению энергии системы и ее стабилизации;

3. ковалентная связь направлена в сторону максимального перекрывания электронных облаков взаимодействующих атомов (критерий наибольшего перекрывания).
На развитие квантовой химии влияет несколько факторов:

1. задачи, которые ставят перед собой химики;

2. возможности вычислительных средств (персональных компьютеров, кластеров и др.);

3. ресурсоемкость процедуры.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 10.

1. Первые теоретические представления о природе химических превращений. Возникновение натурфилософии.

В Вавилоне и Египте опора государства религия мифологии (служила важнейшим средством сохранения власти привилегированных классов). Власть не поощряла изучение законов окружающего мира. Развитие ремесел находилось под неусыпным контролем касты жрецов. Все занимающиеся изучением природных явлений обязаны были хранить в строжайшей тайне результаты своих наблюдений. Уровень развития химических ремесел в Древнем Египте был удивительно высоким, но нет никаких свидетельств о существовании научных представлений о процессах превращения веществ.
Античные натурфилософы - первыми мыслители древности, которые впервые попытались найти объяснения разнообразным явлениям природы, химическим процессам. К началу VI века до н. э. древние греки обратили свое внимание на природу Вселенной и на структуру составляющих ее веществ.
Философская система, созданная древнегреческими мыслителями- натурфилософия. Это философия природы в целом.

Ранняя древнегреч. натурфилософия досократовского периода - первая историческая форма философии. Главное устремление античных натурфилософов- постижение общих закономерностей устройства мира. Анализ частностей интересовал их в меньшей степени. Науке противопоставлялся миф, познанию — вера, философии — религия. Было важно найти всеобщее объяснение законов материального мира.

2. Первые электронные теории валентности. Правило Абегга.
Теория Аббега и Бодлендера 1899 г (основа-понятия электросродства и электровалентности): проявление сродства обязано действию противоположенных электровалентностей.(электросродство- сродство атома к электрону, электровалентность- валентность, измеряемая зарядом иона). Соотношение между ними регулирует правило Аббега: сумма положительной и отрицательной валентности всегда=8. Элемент обязан проявлять одну нормальную валентность и одну нормальную контрвалентность. Эта теория- 1ая попытка установить связь между электросродством и конкретными экспериментальными данными о растворимости электролитов и степени их диссоциации.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________-

Билет № 11.

1. Идеалистические воззрения древнегреческих философов. Учение Платона – Аристотеля.

--Платон -труд “Тимей”: он уравнивал в правах все четыре первоосновы, показывая их связь между собой и рождение одна другой; утверждал, что частицы 4х основных стихий имеют форму правильных многогранников (т. н. платоновых тел): земля –куб, огонь – тетраэдр, вода – октаэдр, воздух –икосаэдр.
Теория «соединения первоэлементов»: первичные элементы в чистом виде могут существовать лишь как исключения. Они входят в состав различных соединений.
--Идеи Платона получили развитие в трудах его ученика Аристотеля. Он считал четыре элемента - стихии носителями определенных качеств, обнаруживаемых осязанием - теплоты, холода, сухости и влажности. Эти 4 свойства материи представлялись ему четырьмя основными «принципами», образующих 4 комбинации качеств: теплое - сухое, теплое - влажное, холодное - сухое и холодное - влажное. Комбинации теплое - холодное и сухое - влажное он исключал (противоположные свойства). Материальным воплощением этих комбинаций качеств Аристотель считал элементы Эмпедокла. Философ уже отчетливо представлял себе их «смешение».
Представления Аристотеля и Платона о строении веществ. Все вещества построены из взятых в различных пропорциях четырех основных элементов-качеств: земли (камня), воздуха, огня и воды. Земля считалась холодной и сухой, вода – холодной и влажной, воздух - теплым и влажным, огонь – горячим и сухим.

2. Метод валентных связей. Эволюция его возможностей в работах Полинга и Сиджвика.
В 1927г нем. физиками Гейтлером и Лондоном были заложены теоретические основы МВС. В нач. 30-х годов получили фундаментальные положения и дальнейшее развитие в работах американских ученых Полинга и Слееэтера. В нач. 50-х годов МВС был развит профессором Лайнусом Полингом и изложен в его книге «Природа хим. Связи». МВС разрабатывался Полингом, Слейтером и др. Расширялось его применение к описанию строения соединений более сложных, чем молекула водорода. В настоящее время основные положения МВС:

• Химическая (ковалентная) связь двух электронная и двух центровая, т.е. образуется двумя электронами с антипараллельными спинами путём их спаривания и обобществления. При этом электронные облака перекрываются, а форма АО в молекуле практически не изменяется.

• Химическая связь образуется в том случае и том направлении, при котором достигается наиболее вероятная степень перекрывания облаков.

• Из двух химических связей, образуемых двумя АО, более прочной является та,при которой наблюдается более высокая степень перекрывания АО.

Изо всех известных типов хим. связи метод ВС постулирует только ковалентную связь (из-за упрощений, которые изначально были приняты для приближённого решения уравнения Шредингера). К ним же относится постулирование постоянства формы исходных АО. Это позволило ввести понятие типаковалентной связи, как различных способов перекрывания АО: σ (перекрывание АО по линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов), π (перекрыванием АО по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов) и δ (образованная перекрыванием d-орбиталей всеми четырьмя лепестками одновременно) - связи.

С увеличением кратности связи общая прочность химической связи между атомами возрастает, а длина химической связи уменьшается.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 12

1. Античный атомизм Левкиппа и Демокрита.

Основатели древнегреч. атомизма -Левкипп и Демокрит. Система Демокрита: атом- мельчайшая однородная и неделимая частица мироздания.
Фундаментальные постулаты Античного атомистического учения:
а) существование пустоты;
б) множественность всего сущего;
в) возможность изменения;
г) существование движения.
Демокрит: все атомы подобны, неделимы, несжимаемы, не имеют начала и конца.
Каким образом из однородных первичных элементов могло возникнуть столько качественно неоднородных веществ? Левкипп и Демокрит: 1.атомы могут быть различной формы и величины (определяет возможности их разнообразных соединений); 2. порядок и расположение атомов в веществах (структуры веществ) могут существенно различаться.
Отличие атомист. системы Демокрита- допущение существования пустоты. (Следствие- непрерывности материи). Существование пустоты -основополагающее условие для взаимодействия атомов с образованием различных веществ. Материалистическая система античных атомистов послужила развитию философских знаний: оказала влияние на развитие диалектического направления в философии. В первую очередь это относится к формулировке закона о переходе количества в качество. Весьма важная сторона учения Демокрита- утверждение о принципе причинности.

2. История становления химической термодинамики.
Развитие шло одновременно двумя путями: термохимическим и термодинамическим.

Возникновением термохимии как самостоятельной науки -открытие Германом Ивановичем Гессом взаимосвязи между тепловыми эффектами химических реакций(законы Гесса).

В 1867 г. на основе термохимии Марселен Бертло предложил одну из первых теорий химического сродства, объясняющую направление течения химических реакций.

Общие достижения термодинамики, как раздела теоретической химии, отразившиеся в учении об энтропии, привели к возникновению другого метода исследований, не связанному с отрицательно зарекомендовавшей себя теорией химического сродства.

Основы классической хим. термодинамики были заложены в работе Джозайи Уилларда Гиббса «О равновесии гетерогенных веществ» (1878) (разработаны графический метод изображения состояний вещества, метод термодинамических потенциалов и установлено правило фаз).

Методы Гиббса, разрабатывавшиеся также Пьером Дюэмом, дали большой толчок в развитии приложений термодинамики, поскольку были значительно проще метода круговых процессов, требовавших придумывать гипотетические процессы, замыкавшие некоторый исследуемый процесс в круговой.
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 13.

1. Общая характеристика алхимического периода. Греко-египетская алхимия.

Алхимический- период в истории химии, который продолжался более полутора тысяч лет. [нач. IV н. э. (IV века до н. э.)—сер. XVII века].Главной цель средневековых алх.: приготовление нескольких магических и таинственных веществ:
----философ. камень, Великий магистерий, философское яйцо, красный лев, красная тинктура. Этот препарат должен был обладать свойством превращать в золото не только серебро, но и неблагородные металлы, как например, свинец, ртуть и т. д.;
---- белый лев, белая тинктура. Это вещество должно было иметь способность превращать все неблагородные металлы в серебро;

---- великий эликсир, панацея или жизненный эликсир. Так называли универсальное лекарство. Его раствор, известный как золотой напиток, должен был исцелять все болезни, омолаживать старое тело и удлинять жизнь;

---- алкагест (универсальный растворитель).

Одна из основных задач греко-египетских, арабских и западноевропейских алхимиков- превращение неблагородных металлов в благородные: золото и серебро (трансмутация).

Подпериоды развития химии в эпоху господства алхимии:

- греко – египетский - IV в. до н. э. (IV в. н. э.) – VI в. н. э.
-арабский - VIII – XII вв. н. э.;
- западно-европейский - XIII – XVII вв.

Колыбель алхимии - Египет. Алхимия возникла в результате слияния прикладной химии египтян с греческой натурфилософией. При знакомстве с фактическими знаниями по прикладной химии египтян древнегреческие ученые были поражены их объемом и разносторонностью. Принимая многое из конкретных знаний египтян, греки восприняли многое и из мистики. Представители Александрийской алхимической школы считали всю природу живой и одушевленной. Поэтому они были уверены, что металлы «растут и созревают» в «лоне» земли. Золото алхимики рассматривали как вполне «созревший» металл, а железо «недозрелый». Поэтому алхимики с помощью «философского камня» стремились ускорить процессы «вызревания» металлов, которые, по их мнению, в природе протекали слишком медленно. Владеющие особыми знаниями и «тайным искусством» изменять вещества алхимики становились похожими на чародеев и волшебников.

2. Основные этапы развития метода молекулярных орбиталей (ММО).
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 14.

1. Средневековая алхимия Западной Европы.

В XIII в. началась эпоха упадка арабской культуры, связанная с завоеваниями Ближнего Востока менее развитыми народами: сначала турками - сельджуками, а затем дикими ордами монгольских ханов.

Центр научной мысли снова перемещается в Европу, которая в то время не испытывала столь грандиозных исторических потрясений.
Европейцы узнали, что арабы обладают бесценными книжными сокровищами – переведенными ими трудами греческих философов, например, Аристотеля, а также книгами ученых Востока, в том числе сочинениями Авиценны. В Европе, в монастырях начинается процесс перевода арабских научных книг на латинский язык. Всплеск интереса к алхимии в Европе был подготовлен сочинениями, которые переводились с арабского языка на латинский. Этому начинанию всемерно способствовал французский монах Герберт (впоследствии Римский папа Сильвестр II). В 1144 г. английский ученый Роберт из Честера впервые перевел на латинский язык арабские труды по алхимии. Лучшим переводчиком арабских трудов по алхимии считают Герарда Кремонского (перевел на латинский язык 92 трактата). В XII - ХIII вв. алхимические знания распространяются по всей Европе. Наибольшее признание алхимия получила в Испании, Германии, Англии, Франции и Италии.

2. Третье начало термодинамики.
было сформулировано в 1906 году немецким физиком и химиком Вольтером Фридрихом Германом Нернстом эмпирическим путем на основе обобщения экспериментальных данных и получило название теоремы Нернста: При стремлении температуры любой равновесной термодинамической системы к абсолютному нулю ее энтропия стремится к некоторой универсальной постоянной величине, значение которой не зависит от каких-либо термодинамических параметров системы и может быть принято равной нулю.
Теорема Нернста применима только для систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия и не справедлива для неравновесных систем. В частности, при стремлении температуры аморфного тела(стекла), к абсолютному нулю, его энтропия не стремится к некоторому определенному постоянному значению. В зависимости от того, как осуществляется процесс охлаждения, энтропия аморфного тела при стремлении к абсолютному нулю будет различной. Это связано с тем, что для аморфных тел, которые находятся в неравновесном (метастабильном) состоянии, процесс охлаждения может происходить быстрее, чем переход их в равновесное (кристаллическое) состояние.

Из третьего начала термодинамики непосредственно следует недостижимость температуры равной абсолютному нулю.

Другим следствием третьего начала термодинамики является невозможность использования уравнения Клапейрона-Менделеева для описания идеального газа при температурах, близких к абсолютному нулю.
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 15.

1. Арабская алхимия.

Согласно преданию, с химией арабы познакомились во время осады Константинополя, когда их корабли были сожжены “ греческим огнем ” – химической смесью, образующей при горении сильное пламя, которое нельзя погасить водой.

Появление первых арабских алхимиков датируется VIII - IX вв. Арабы преобразовали греческое слово chmeia в al-kimiya. Позднее это слово перекочевало на запад, и в результате в европейских языках появились тер-мины “алхимия” и алхимик”.

Наиболее знаменитыми алхимиками арабского периода считаются:
- Джабир ибн Хайян, известный в Европе как Гебер;
- Ар-Рази, известный в Европе под именем Разес;
- Ибн – Сина, получивший мировую славу как Авиценна.

Наиболее высоким следует считать научный авторитет Джабира ибн Хайяна (Гебера). Все последующие поколения алхимиков находились под влиянием результатов его исследо-ваний. В концепции Джабира главная идея заключалась в исключительной роли ртути и серы. Он рассматривал ртуть в качестве концентрированного носителя металличности, а серу - в качестве носителя горючести.
Джабир полагал, что все остальные металлы «вызревают» из смеси ртути и серы, причем труднее всего образуется Au - самый совершенный металл. Для ускорения процесса «вызревания» Au, необходимо найти особое вещество - al-iksir.

Главным источником сведений о практических химических знаниях арабского Востока той эпохи можно считать сочинение персидского ученого Абу Мансура (Миваффака) «Трактат об основах фармакологии». Арабские медики, в основном, использовали способы приготовления лекарств, представляющие собой экстрактивные вытяжки растительного происхождения. Для этого они использовали простейшие способы перегонки, позволявшие получать эфирные масла и дистиллированную воду. Использовали они и неорганические вещества: черный сульфид ртути, киноварь, сулему для лечения кожных заболеваний; сульфат меди и сульфат цинка для лечения глазных болезней, квасцы как вяжущее и кровоостанавливающее средство. Также им были известны щелочи, получаемые из карбонатов действием извести, натуральная бура, нашатырь и оксид цинка, который они называли “философской шерстью”. Абу Мансур указывал на применение в медицине тростникового сахара и ряда органических кислот, например, танина. Главной заслугой арабских алхимиков является создание основ рациональной фармации, обучение правилам приготовления целебных препаратов, а также составление списка лекарств

 

2. История создания основ химической кинетики.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА – (от греч. кинетикос – движущий) наука о механизмах химических реакций и закономерностях их протекания во времени.

В 19 в. результате развития основ химической термодинамики химики научились рассчитывать состав равновесной смеси для обратимых химических реакций. Кроме того, на основании несложных расчетов можно было, не проводя экспериментов, сделать вывод о принципиальной возможности или невозможности протекания конкретной реакции в данных условиях. Однако «принципиальная возможность» реакции еще не означает, что она пойдет. Например, реакция С + О₂ ® СО₂ с точки зрения термодинамики весьма благоприятна, во всяком случае, при температурах ниже 1000° С (при более высоких температурах происходит уже распад молекул СО₂), т.е. углерод и кислород должны (практически со 100%-ным выходом) превратиться в диоксид углерода. Однако опыт показывает, что кусок угля может годами лежать на воздухе, при свободном доступе кислорода, не претерпевая никаких изменений. То же можно сказать и о множестве других известных реакций. Например, смеси водорода с хлором или с кислородом могут сохраняться очень долго без всяких признаков химических реакций, хотя в обоих случаях реакции термодинамически благоприятны. Это означает, что после достижения равновесия в стехиометрической смеси H₂ + Cl₂ должен остаться только хлороводород, а в смеси 2Н₂ + О₂ – только вода. Другой пример: газообразный ацетилен вполне стабилен, хотя реакция C₂H₂ ® 2C + H₂ не только термодинамически разрешена, но и сопровождается значительным выделением энергии. Действительно, при высоких давлениях, ацетилен взрывается, однако в обычных условиях он вполне стабилен.

Термодинамически разрешенные реакции, подобные рассмотренным, могут пойти только в определенных условиях. Например, после поджигания уголь или сера самопроизвольно соединяются с кислородом; водород легко реагирует с хлором при повышении температуры или при действии ультрафиолетового света; смесь водорода с кислородом (гремучий газ) взрывается при поджигании или при внесении катализатора. Почему же для осуществления всех этих реакций необходимы специальные воздействия – нагревание, облучение, действие катализаторов? Химическая термодинамика не дает ответа на этот вопрос – понятие времени в ней отсутствует. В то же время для практических целей очень важно знать, пройдет ли данная реакция за секунду, за год или же за многие тысячелетия.

Опыт показывает, что скорость разных реакций может отличаться очень сильно. Практически мгновенно идут многие реакции в водных растворах. Так, при добавлении избытка кислоты к щелочному раствору фенолфталеина малинового цвета раствор мгновенно обесцвечивается, это означает, что реакция нейтрализации, а также реакция превращения окрашенной формы индикатора в бесцветную идут очень быстро. Значительно медленнее идет реакция окисления водного раствора иодида калия кислородом воздуха: желтая окраска продукта реакции – иода появляется лишь через продолжительное время. Медленно протекают процессы коррозии железных и особенно медных сплавов, многие другие процессы.

Предсказание скорости химической реакции, а также выяснение зависимости этой скорости от условий проведения реакции – одна из важных задач химической кинетики – науки, изучающей закономерности протекания реакций во времени. Не менее важна и вторая задача, стоящая перед химической кинетикой – изучение механизма химических реакций, то есть детального пути превращения исходных веществ в продукты реакции.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 16.

1. Средневековая алхимия как социально-культурное явление.

Европейские государства, прежде всего страны южной Европы, достаточно тесно контактировали с Византией и арабским миром, особенно после начала крестовых походов (1-й начался в 1096 году). Европейцы получили возможность ознакомиться и с блестящими достижениями арабской цивилизации, и с наследием античности, сохранившимся благодаря арабам. В XII веке начались попытки перевода на латинский язык арабских трактатов и сочинений античных авторов. Тогда же в Европе были созданы первые светские учебные заведения – университеты: в Болонье (1119), Монпелье (1189), Париже (1200). Начиная с XIII века, можно говорить о европейской алхимии как об особом этапе алхимического периода.

Следует отметить, что между арабской и европейской алхимией имели место весьма существенные отличия. Европейская алхимия развивалась в обществе, где христианская (католическая) церковь активно вмешивалась во все светские дела; изложение идей, противоречащих христианским догматам, было делом весьма небезопасным. Алхимия в Европе с момента своего зарождения находилась на полуподпольном положении; в 1317 году папа Иоанн XXII предал алхимию анафеме, после чего всякий алхимик в любой момент мог быть объявлен еретиком со всеми вытекающими последствиями. Однако европейские властители, как светские, так и церковные, объявив алхимию вне закона, в то же время покровительствовали ей, рассчитывая на выгоды, которые сулило нахождение способа получения золота. Вследствие этого европейская алхимия, как и александрийская, изначально являлась герметической наукой, доступной только посвящённым. Этим объясняется характерное для европейской алхимии чрезвычайно туманное изложение достигнутых результатов. Впрочем, в течение довольно долгого времени европейские сочинения по алхимии представляли собой лишь переводы либо компиляцию арабских трактатов. Достижению поставленных целей должны были послужить двенадцать основных алхимическихопераций, каждая из которых соотносилась с определённым зодиакальным созвездием. Именно по мистическим соображениям мышьяк и сурьму алхимики отказывались признавать самостоятельными металлами, т.к. для них не хватает планет, которых, по тогдашним представлениям, всего семь; мистическая связь алхимии и астрологии имела для алхимиков большее значение, чем факты. Мистицизм и закрытость европейской алхимии породили, естественно, значительное число мошенников от алхимии.

2. История становления учения о катализе.
Катализ является одним из основных направлений физической химии и в частности термодинамики. Рассмотрим сначала очень кратко основные этапы развития физической химии. Их можно выделить четыре:
1. Подготовительный период, Методы математической обработки количественных анализов.
начиная с момента применения физических приборов для изучения физико-химических явлений до 40-х годов XIX века, когда был открыт закон сохранения и превращения энергии.
2. С 40-х до конца 70-х годов XIX века формирование отдельных направлений физической химии: электрохимии, термохимии, учение о равновесии, а так же становление первых научных основ физической химии.
3. С конца 70-х до 1913 года — взлет творческой физико-химической мысли. Постепенная ее эволюция перешла в 80-90-е годы XIX века в бурную революцию.
4. Примерно с 1913 года и до наших дней,,боровская теория атомов.
Уже в подготовительный этап развития физической химии начали появляться догадки о существовании катализаторов и катализа. Бурное развитие катализа наблюдалось в последующие два этапа. Во второй половине XIX века в связи с успешным развитием органической химии, учения о катализе как бы замерзли на долгое время, несмотря на то, что осуществлению некоторых синтетических проблем могло произойти только благодаря катализу, но на это мало обращали внимания, и механизм катализа упускался из виду. Только в начале XX столетия катализ вновь обращает на себя внимание
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 17.

1. Общая характеристика периода объединения. Ятрохимия.

Данный период в развитии химии совпадает с эпохой Возрождения, которая ознаменована многими поворотными событиями в истории человечества: открытие магнитного компаса; изобретение книгопечатания Иоганном Гуттенбергом; эпоха Великих географических открытий.

Открытие Америки и прямая торговля с Индией и Китаем существенным образом изменили мировоззрение европейцев. Изобретение книгопечатания позволило выпускать дешевые книги и в достаточном количестве. В числе первых изданий значится поэма Тита Лукреция Кара (1515 г.), благодаря которой в Европе познакомились с атомистическими представлениями. В 1543 г. были напечатаны две книги, авторы которых исповедовали революционные по тем временам взгляды. В одной из них польский астроном Николай Коперник утверждал, что центром Вселенной является не Земля, как считали древние астрономы, а Солнце. В

другой книге фламандский анатом Андрей Везалия с поразительной точностью описал строение человеческого тела. Обновление культуры, изменения в общественной жизни повернули научное познание на новые пути, отличающиеся от проторенных дорог схоластики. Химия как часть общечеловеческой культуры также испытала влияние этих новых процессов, стала освобождаться от пут алхимии, приобретать определенную свободу научного поиска. Основными признаками этого периода являются: - возникновение ятрохимии; - повышенный интерес к исследованиям в области минералогии и технической химии;- изучение химии газов; - создание первой научной химической теории флогистона - создание кислородной теории горения. Видными представителями ятрохимического направления были: - Иоганн Баптист Ван Гельмонт,- Анджело Сала, - Андрей Либавий,- Отто Тахений, - Франциск Сильвий.

Ятрохимия выражала стремление соединить медицину с химией, явно переоценивая роль химических процессов в организме человека.Парацельс утверждал, что “настоящая цель химии заключается не в изготовлении золота, а в приготовлении лекарств”. Основная мысль, которой руководствовались ятрохимики, заключа-лась в следующем. Если человеческое тело состоит из особых веществ, то происходящие в них изменения вызывают болезни, которые можно излечить только путем применения лекарств, восстанавливающих химическое равновесие. В этом высказывании можно усмотреть определенное созвучие целям и задачам современной биохимии. Будучи сыном своего времени, он мог обратить внимание только на абстрактную сторону проблемы, что было доступно науке в XVI столетии. Парацельс не был противником эксперимента, но истолковывал опыты достаточно абстрактно. Парацельс не отрицал алхимических представлений о трех составных частях материи: ртути, сере и соли. Ученые – ятрохимики существенным образом расширили круг веществ, применяемых в химических и медицинских целях. Химические знания в XVII в. достигли такого высокого уровня, что исследователи целенаправленно проводили реакции образования солей и реакции взаимного обмена солей с выпадением осадка. Ятрохимики отчетливо понимали, что в результате реакции различных соединений могут возникать новые вещества, обладающие иными свойствами, чем исходные. Более того, химики научились в то время проводить и обратный процесс — вновь получать исходные вещества из продуктов реакции. Были довольно тщательно изучены и многие органические соединения: уксусная, винная, бензойная, яблочная и пировиноградная кислоты, а также их соли.

2. Древнейшие истоки аналитической химии.
История развития аналитической химии неотделима от истории развития химии и химической промышленности.

Отдельные приемы и методы химического анализа были известны с глубокой древности (распознавание веществ по цвету, запаху, вкусу, твердости). В IX – X вв. на Руси пользовались так называемым «пробирным анализом» (определение чистоты золота, серебра и руд). Так, сохранились записи Петра I о выполнении им «пробирного анализа» руд. При этом качественный анализ (определение качественного состава) всегда предшествовал количественному анализу (определение количественного соотношения компонентов). Основоположником качественного анализа считают английского ученого Роберта Бойля, который впервые описал методы обнаружения SO4– и Cl– ионов с помощью Ba– и Ag– ионов, а также применил органические красители в качестве индикаторов (лакмус). Однако аналитическая химия начала формироваться в науку после открытия М.В. Ломоносовым закона сохранения веса веществ при химических реакциях и применения весов в химической практике.

Таким образом, М.В. Ломоносов – основоположник количественного анализа. Современник Ломоносова академик Т.Е. Ловиц установил взаимосвязь между формой кристаллов и их химическим составом: «микрокристаллоскопический анализ». Первые классические работы по химическому анализу принадлежат академику В.М. Севергину, опубликовавшему «Руководство по испытанию минеральных вод». В 1844 г. профессор Казанского университета К.К. Клаус, анализируя «сырую платину», обнаружил новый элемент – рутений. Переломным этапом в развитии аналитической химии, в становлении ее как науки было открытие периодического закона Д.И. Менделеевым (1869 г.). Труды Д.И. Менделеева составили теоретический фундамент методов аналитической химии и определили основное направление ее развития. В 1871 г. вышло первое руководство по качественному и количественному анализу Н.А. Меншуткина «Аналитическая химия». Аналитическая химия создавалась трудами ученых многих стран. Неоценимый вклад в развитие аналитической химии внесли русские ученые: А.П. Виноградов, Н.А. Тананаев, И.П. Алимарин, Ю.А. Золотов, А.П. Крешков, Л.А. Чугаев, М.С. Цвет, Е.А.Божевольнов, В.И. Кузнецов, С.Б. Саввин и др. Развитие аналитической химии в первые годы Советской власти проходило в трех основных направлениях:

– помощь предприятиям в выполнении анализов;

– разработка новых методов анализа природных и промышленных объектов;

– получение химических реактивов и препаратов.

В годы ВОВ аналитическая химия выполняла оборонные задания. Длительное время в аналитической химии господствовали так называемые «классические» методы анализа Анализ рассматривался как «искусство» и резко зависел от «рук» экспериментатора. Технический прогресс требовал более быстрых, простых методов анализа. В настоящее время большинство массовых химических анализов выполняется с помощью полуавтоматических и автоматических приборов. При этом цена оборудования окупается его высокой эффективностью.В настоящее время необходимо применять мощные, информативные и чувствительные методы анализа, чтобы контролировать концентрации загрязнителей, меньшие ПДК.

В самом деле, что означает нормативное «отсутствие компонента»? Может быть, его концентрация настолько мала, что традиционным способом ее не удается определить, но сделать это все равно нужно. Действительно, охрана окружающей среды – вызов аналитической химии. Принципиально важно, чтобы предел обнаружения загрязняющих веществ аналитическими методами был не ниже 0,5 ПДК.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 18.