Лекция 1 Введение. Предмет химии, атомно-молекулярное учение. Основные законы химии. Современная теория электронного строения атома.

Атомно-молекулярное учение имеет особое значение для развития химии. В его основе атомистика материалистов древней Греции (Левкипп 500 – 440 до н. э., Демокрит 460 – 370 до н. э., Эпикур 342 – 270 до н. э.), которые на основе логики и путем дискуссий разработали философское учение о дискретном строении материи.

Угнетение науки со стороны религии привело к тому, что важнейшие фундаментальные идеи атомистики не получили развития до середины второго тысячелетия. Возрождение атомистики началось с трудов французского философа Пьера Гассенди (1592–1655 гг.), собравшего воедино забытые концепции древнегреческих философов, которые он подробно изложил в своих трудах “О жизни, нравах и учении Эпикура” и “Свод философии Эпикура”. В этот период Р. Бойлем (1627 – 1691 гг.) был установлен фундаментальный закон, описывающий зависимость объема газа от его давления. Объяснение этой зависимости могла дать только атомистика: если газ имеет дискретное строение, то легкость его сжатия обусловлена сближением атомов в результате уменьшения свободного пространства между ними (в то время молекулярное строение газов еще не было установлено). Первая попытка применения атомистики для количественной оценки наблюдаемых явлений природы привела к важным выводам: 1) превратившись из философской гипотезы в научную концепцию, атомистика становится мощным инструментом, позволяющим давать единственно правильную трактовку разнообразным явлениям природы; 2) для скорейшего превращения атомистики из философской гипотезы в научную концепцию доказательство существования атомов необходимо искать прежде всего при изучении газов. Однако пройдет еще около 100 лет, прежде чем химики займутся исследованием газов. Именно тогда последует серия открытий простых веществ: водород, кислород, азот, хлор. Несколько позже исследования поведения газов приведут к установлению законов, которые принято называть основными законами химии. Они и позволили сформулировать важнейшие положения атомно-молекулярного учения.

1. Основные количественные законы

1. Закон сохранения массы вещества

Важнейшее значение для химии имело установление М.В. Ломоносовым закона сохранения массы, являющегося следствием всеобщего естественного закона сохранения материи и движения. В письме к Д. Эйлеру (1748 г.) он говорил: “Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, ежели, где убудет несколько материи, то умножится в другом месте... Сей всеобщий закон простирается и в самые правила движения” (Ломоносов М. В. Труды по физике и химии.– М., 1951.–Т. II.– С. 188).

Это положение Ломоносов подтвердил экспериментально в 1756 г., повторив опыты Р. Бойля по прокаливанию металлов в запаянных стеклянных ретортах. Он показал, что если сосуд, содержащий металл, взвесить до и после прокаливания, не вскрывая его, то масса остается без изменений. При нагревании же металла в открытой реторте масса увеличивается за счет его соединения с воздухом, проникающим в сосуд.

Аналогичные эксперименты проделал в 1777 г. А. Лавуазье, который после открытия в 1774 г. Д. Пристли кислорода уже знал качественный и количественный состав воздуха.