Пневматическая химия. Роберт Бойль.

Пневматическая химия (пневматология) — название химии газов, применявшееся в конце XVIII — начале XIX вв. В настоящее время используется исключительно как исторический термин, характеризующий ранний период химического исследования газов.

После Ван-Гельмонта изучением газов занимались отдельные исследователи. Жан Рей (англ.)русск. ещё в 1630 году предположил участие воздуха при обжиге металлов. Роберт Бойль, основоположник экспериментального подхода к определению элементов сконструировал один из первых воздушных насосов и открыл с его помощью в 1660 году газовый закон, носящий теперь его имя. В 1665 году Роберт Гук в работе «Микрография» также предположил наличие в воздухе особого вещества, подобного веществу, содержащемуся в связанном состоянии в селитре. Дальнейшее развитие эти взгляды получили в книге «О селитре и воздушном спирте селитры», написанную в 1669 году английским химиком Джоном Мейоу (англ.)русск.. Мейоу, проведя знаменитые опытами с горящей свечой под колоколом, пытался доказать, что в воздухе содержится особый газ (spiritus nitroaëreus), поддерживающий горение и необходимый для дыхания.

Формирование во второй половине XVII века флогистонной теории — первой научной теории химии — послужило мощным стимулом развития количественных исследований, без которых было невозможно экспериментальное подтверждение гипотезы о химических элементах. Важным следствием появления флогистонной теории явилось активное изучение химиками газов вообще и газообразных продуктов горения в частности. Факт того, что воздух легко сжимается, стал несомненным доводом в пользу возрождения атомистических представлений и уже первые эксперименты с газообразными веществами привели к гипотезе о дискретном строении вещества.

2.Краткая история становления количественного химического анализа.
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________-_

Билет № 21.

Открытие газов: CO2, H2, N2, O2.

Впервые азот изучен Даниэлем Резерфордом. После того как Д. Блек открыл реакцию взаимодействия углекислого газа с известковой водой, Резерфордом исследовал изменения состава воздуха, после того как в нём жило и погибало живое существо (в закрытом объёме). После того как углекислый газ поглощался щёлочью, оставшаяся часть газа не поддерживает горение, да и живые существа мгновенно погибали.

В примерно то же время азот был выделен из воздуха учеными-химиками Г. Кавендишем и К. Шееле, оба они в отличие от Д. Резерфорда поняли, что азот – это лишь составная часть воздухао составная часть.Кавендиш писал: «Я переводил обыкновенный воздух из одного сосуда через раскаленные угли в другой, потом через свежий горящий уголь – в следующий сосуд, поглощая каждый раз образующийся фиксируемый воздух (углекислый газ) кусковой известью. Удельный вес полученного газа оказался лишь незначительно разнящимся от удельного веса обыкновенного воздуха: из обоих газов азот несколько легче воздуха. Он гасит пламя и делает обыкновенный воздух неспособным возбуждать горение, так же как и фиксируемый воздух (CO2), но в меньшей степени"

Из за того, что в азоте погибали организмы, А. Лавуазье назвал его азотом. Согласно Лавуазье, «азот» означает «безжизненный», и слово это произведено от греческого «а» – отрицание и «зоэ» – жизнь. Такое название сохранилось в русском и французском языках, а в англосаксонских азот называют Nitrogen – «рождающий селитру», немцы же дали азоту название Stickstoff – «удушающая материя». С газами, которые горят, человек знаком был ещё с давних времён. К таким газам относился и водород. Его получали при взаимодействии металлов с кислотами (в настоящее время тривиальный способ получения кислот в лабораторных условиях). В XVI - XVIII вв. свойства водорода, его горение, наблюдали такие учёные как Парацельс, Бойль и другие учёные того времени. С распространением теории флогистона многие химики хотели получить водород в качестве свободного флогистона. Изотопы водорода были открыты в 30-x годах текущего столетия и быстро приобрели большое значение в науке и технике. В конце 1931 г. Юри, Брекуэдд и Мэрфи исследовали остаток после длительного выпаривания жидкого водорода и обнаружили в нем тяжелый водород с атомным весом 2. Этот изотоп назвали дейтерием (Deuterium, D) от греч. - другой, второй. Спустя четыре года в воде, подвергнутой длительному электролизу, был обнаружен еще более тяжелый изотоп водорода 3Н, который назвали тритием (Tritium, Т), от греч. - третий. Официально считается^[2][3], что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы). Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье. В 1775 году А. Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.

Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химикаПьера Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория. Лавуазье провёл опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

2.Краткая история становления инструментальных методов химического анализа.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 22.

Теория флогистона.

Флогисто́н (от греч. φλογιστός — горючий, воспламеняемый) — в истории химии — гипотетическая «сверхтонкая материя» — «огненная субстанция», якобы наполняющая все горючие вещества и высвобождающаяся из них при горении.

Термин введён в начале XVIII века Иоганном Бехером и Георгом Шталем в 1703 году для объяснения процессов горения. Флогистон представляли как невесомый флюид, улетучивавшийся из вещества при сжигании. В то время считалось, что металл — это соединение «земли» (оксидаметалла) с флогистоном, и при горении металл разлагается на «землю» и флогистон, который смешивается с воздухом и не может быть отделён от него. Открытое позже увеличение массы металла при прокаливании стали объяснять отрицательной массой флогистона. Способность выделять флогистон из воздуха приписывали растениям.

Химики XVI и XVII веков достаточно часто упоминали о выделении газа при воздействии кислот на металлы. Первым собрал и исследовал выделяющийся газ Генри Кавендиш только в 1766. Будучи сторонником теории флогистона, Кавендиш сперва полагал, что этот газ, по причине его горючести и легкости, и есть чистый флогистон, однако, вскоре отказался от этой идеи. Уже позже, в1783 году, Антуан Лавуазье, проведя исследование воды, доказал сложность её состава, а в 1787определил «горючий воздух» как новый химический элемент, который теперь известен какводород.

Поскольку вещество прекращает гореть, либо когда сгорит полностью, либо когда в объеме, где оно горит, закончится весь воздух, то воздух также был какое-то время частью теории. Таким образом считалось, что именно воздух поглощает флогистон, покидающий горящее тело. ПозжеДаниель Рутерфорд, ученик Джозефа Блэка, обнаружил азот в 1772 и использовал данную теорию, чтобы объяснить свой результат. Остаток воздуха, оставленного после горения, фактически являющийся смесью азота и углекислого газа, иногда упоминался как «phlogisticated air» (флогистированный воздух).

Наоборот же, когда был обнаружен кислород, его назвали «dephlogisticated air» (дефлогистированный воздух), как вещество, способное к объединению с большим количеством флогистона и таким образом поддерживающее горение дольше, чем обычный воздух.

Гипотеза флогистона была первой теорией в химии и позволила обобщить множество реакций. Это было заметным шагом на пути становления химии как науки. В 1770-х годах теория флогистона была опровергнута благодаря работам Антуана Лавуазье, после которых её сменила другая —кислородная теория горения.

2.Создание основ химической кинетики.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет № 23.