Хімічна революція

Великих успіхів у виділенні газів і вивченні їх властивостей досяг Джозеф Прістлі (1733–1804) протестантський священик, що захоплюався хімією. Поблизу Лідса (Англія), де він служив, знаходилася броварня, звідки можна було отримувати у великих кількостях «пов'язане повітря» (тепер ми знаємо, що це був двоокис вуглецю) для проведення дослідів. Прістлі виявив, що гази можуть розчинятися у воді, і спробував збирати їх не над водою, а над ртуттю. Так він зумів зібрати і вивчити оксид азоту, аміак, хлороводень, двоокис сірки (звичайно, це їх сучасні назви). У 1774 Прістлі зробив найважливіше своє відкриття: він виділив газ, в якому речовини горіли особливо яскраво. Будучи прихильником теорії флогістону, він назвав цей газ «дефлогістрованим повітрям». Газ, відкритий Прістлі, здавався антиподом «флогістрованого повітря» (азоту), виділеного в 1772 англійським хіміком Даніелем Резерфордом (1749–1819). В «флогістрованому повітрі» миші вмирали, а в «дефлогістрованому» були вельми активним. (Потрібно зазначити, що властивості газу, виділеної Прістлі, ще в 1771 описав шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле (1742–1786), але його повідомлення через недбалість видавця друкується лише в 1777.) Великий французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє (1743–1794) відразу ж оцінив значення відкриття Прістлі. У 1775 він підготував статтю, де стверджував, що повітря не проста речовина, а суміш двох газів, одне з них «дефлогістроване повітря» Прістлі Лавуазье назвав його oxygen, кисень, тобто «породжуючий кислоти». Другий удар по теорії елементів-стихій був нанесений після того, як з'ясувалося, що вода це також не проста речовина, яка сполучається з або ржавіючим предметами, що горять, переходить з руд в деревне вугілля і є необхідним для життя., а продукт з'єднання двох газів: кисню і водню. Всі ці відкриття і теорії, покінчивши з таємничими «стихіями», спричинили раціоналізацію хімії. На перший план вийшли тільки ті речовини, які можна зважити або кількість яких можна виміряти якимсь іншим способом. Протягом 1780-х років Лавуазье в співпраці з іншими французькими хіміками Антуаном Франсуа де Фуркруа (1755–1809), Гітоном де Морво (1737–1816) і Клодом Луї Бертолле (1748–1822) розробив логічну систему хімічної номенклатури; в ній було описано більше 30 простих речовин з вказівкою їх властивостей. Цю працю, «Метод хімічної номенклатури», було опубліковано в 1787.

Переворот в теоретичних поглядах хіміків, який стався в кінці 18 ст. внаслідок швидкого накопичення експериментального матеріалу в умовах панування теорії флогістону (хоч і незалежно від неї), зазвичай називають «хімічною революцією».

Хімія у хіх столітті

Формування атомно-молекулярної теорії. З початку ХІХ ст. численні експерименти з речовинами тваринного і рослинного походження, їх аналіз показали, що вони складаються з величезного числа одних і тих же елементів: вуглецю, водню, кисню, азоту і деяких інших. Це було вагомим аргументом для введення у 1806 р. шведським хіміком Йєнсом Якобом Берцеліусом поняття «органічна хімія». ХІХ ст. знаменне рядом фундаментальних теорій як у фізиці, так і у хімії. У фізиці воно відзначається розробкою молекулярно-кінетичної теорії. Закономірності перетворення енергії з одного виду до іншого пояснювались з використанням поняття молекули. Хімії ж для опису складу сполучень і хімічних реакцій також необхідно було мати конкретний матеріальний об’єкт. Таким об’єктом став атом. У перші роки ХІХ ст. англійський вчений Джон Дальтон (1766–1844 рр.) сформулював основні принципи атомістики. З неї починається нова епоха в хімії, так висловився Єнгельс (а ми раніше відмітили, що з Лавуазьє). У фізиці, відповідно до цього – з

молекулярної теорії. Дальтон стверджував, що усі речовини складаються з обмеженої кількості часток. Це ї є сучасна атомістична теорія. Але пройшло майже 100 років після її встановлення, коли фізики довели, що «неподільна частинка» речовини є надзвичайно складною системою. Тут важливо підкреслити, що введене у 1803–1804 рр. Дальтоном фундаментального поняття атомної ваги – фактично першого кількісного параметра, який характеризує атом, – стрімко кристалізувало атомно-молекулярне вчення. Важливими віхами на цьому шляху були:

газові закони, встановлені французьким вченим Гей-Люссаком (1802–1808 рр.) таіталійцем Аледео Авогадро (1811 рр.); закон теплоємності, сформульований французькими вченими П’єром Дюлонгом і Алексі Пті (1819 р.); відкриття явища ізоформізму, виявлене німецьким хіміком Ейльхардом Мічерліхом (1819 р.). До цього додамо гіпотезу лікаря Англії Уільяма Праута, згідно якої всі хімічні елементи утворені з «первинної матерії» - атома водню з атомною вагою 1. У розвитку атомно-молекулярного вчення, як і хімії в цілому, велику роль відіграв шведський хімік Берцеліус (1779–1848 рр.). Видатний хімік і історик науки Пауль Вальден (1863–1957 рр.) так охарактеризував діяльнісь вченого Швеції: «Берцеліус включив до свого будівельного плану неорганічну і органічну хімію, аналітичну і мінералогічну, фізіологічну і електрохімію. Він дав будівельний матеріал, досліджуючи хімічні елементи, число яких збільшив новими відкриттями. Він заклав фундамент, розташувавши атоми за розміром, числом і вагою, і зв’язав їх електричними силами. Він більше, ніж хто до нього, сприяв заснуванню століття кількісної хімії. Він залишив цьому століттю мову символів, цінні нові поняття і нових майстрів хімії». На фундаменті атомно–молекулярної теорії зводилась будівля

класичної хімії. Шведський дослідник розробив злагоджену систему атомних ваг. З великою точністю визначив значення багатьох з них. До нього фактично були відсутні загальноприйняті позначення елементів. Склад сполук і хід реакцій хіміки описували словесно, причому, різними мовами. Берцеліус створив міжнародну хімічну мову: він увів літерні позначення латинських назв елементів. Запропоновані ним символи майже без змін збереглися до нашого часу. Чотири хімічних елементи відкрив сам Берцеліус: церій, серен, кремній і торій. Він майстерно володів методами хімічного аналізу. Був неперевершеним знавцем мінералів і розробив їх оригінальну класифікацію. Згодом її застосував В.І.Вернадський у лекціях з

мінералогії. Берцеліус є автором електрохімічної (дуалістичної) теорії: кожна хімічна сполука складається з двох частин – позитивно і негативно зарядженої. За життя вченого ця теорія критикувалась. На початку ХХ ст. вона відродилась у вигляді електронних теорій хімічного зв’язку. Ще раз відмітимо, що атомно-молекуляна теорія Берцеліуса стала основою самих різних досліджень середини ХІХ ст., які врешті-решт привели до становлення класичної хімії. Уводячи поняття «органічна хімія», Берцеліус був свідомим прихильником того, що органічні речовини створюються тільки у рослинних і тваринних організмах під дією якоїсь «життєвої сили». На його думку, штучно можуть бути отримані тільки неорганічні речовини. Ці помилкові уявлення гальмували розвиток органічної хімії. Але у 1928 р. німецький хімік Фрідрих Вьолер вперше штучним шляхом отримав природну органічну речовину мочевину з неорганічної солі. Ця подія відкрила дорогу до синтезу різних органічних сполук. У 1861 році органічна хімія вступила в нову епоху. 19 вересня 1861 року російський вчений О.М.Бутлеров виступив на з’їзді німецьких природодослідників і лікарів у місті Шпрее. У своїй доповіді він дав нове визначення поняття «хімічна побудова», запропонував способи відображення у формулах хімічної побудови речовин, чим фактично заклав основи сучасної теоретичної органічної хімії. Мова хімічних формул, якою сьогодні користуються сотні тисяч вчених в усьому світі, розроблена О.М.Бутлеровим.