Развитие химии в XIX веке. Периодическая система химических элементов

1. Вступление

XIX век играет большую роль в мировой истории. Этот век называют «Золотым веком» мировой культуры. Но девятнадцатое столетие вошло в историю и как период прогрессивного развития науки, из всех областей которой основное значение стала приобретать химия.

Многие открытия в области химии совершили учёные всего за сто лет. На протяжении первой половины века были сформулирован

ы основные количественные законы (закон эквивалентов Рихтера, закон кратных отношений Дальтона, законы электролиза Фарадея, закон атомов Канниццаро, закон соединения газов между собой Гей-Люссака, закон пропорциональности между плотностями газов или паров и молекулярными весами – закон Авогадро и т.д.), на основе которых сложилась атомно-молекулярная теория. Уже в конце XVIII века начинается изучение органической химии. Однако в наши дни немногие ставят заслуги европейских учёных на первый план. У любого современного школьника предмет химии ассоциируется, прежде всего, с периодической системой химических элементов, или таблицей Менделеева. Действительно, прежде чем вникнуть в суть основных законов и понятий химии, каждый из нас ознакомился с классификацией химических элементов.

Периодическая система, или периодическая классификация, элементов имела огромное значение для развития неорганической химии во второй половине XIX века. Это значение в настоящее время колоссально, потому что сама система в результате изучения проблем строения вещества постепенно приобрела ту степень рациональности, которой невозможно было достичь, зная только относительные атомные веса. Переход от эмпирической закономерности к закону составляет конечную цель всякой научной теории, однако этой цели можно достигнуть не в любой момент. Поэтому до перехода к изучению более сложных теорий необходим исторический анализ идей и постулатов периодической классификации.

2. Периодическая система элементов

Не считая попыток Лавуазье и его школы дать классификацию элементов на основе критерия аналогии в химическом поведении, первая попытка периодической классификации элементов принадлежит Дёберейнеру. Он заметил, что если сгруппировать элементы в группы по три с учётом их химической аналогии и расположить их в порядке увеличения атомного веса, то атомный вес элемента. Находящегося между двумя другими, является средним арифметическим атомных весов этих двух элементов. Так, например, в группах

атомный вес селена довольно близок к полусумме атомных весов серы и теллура; то же самое можно сказать о броме и стронции. Так возникли триады Дёберейнера – первая попытка периодической классификации элементов.

Опираясь на критерий аналогии между химическими свойствами элементов и на более точные значения атомных весов, «рациональную» классификацию элементов пытались разработать и другие учёные: в 1850 году Макс Петтенкофер (1818 - 1901), известный главным образом многочисленными исследованиями по физиологической химии (количественные соотношения между вдыхаемым и выдыхаемым воздухом, обмен веществ у животных); в 1852 году Питер Кремерс из Кёльна; в 1859 году Джон Глэдстон (1827 - 1902), профессор в Лондоне, изучавший отношения между химическим строением и атомной рефракцией; в 1857 году Джосайа Парсонс Кук (1827 - 1894), профессор химии в Кембридже (Массачусетс); в 1857 году Эрнст Ленсен, химик-техник, вышедший из школы Фрезениуса; в 1858 году Уильям Одлинг (1829 - 1921) и в 1859 году Адольф Штреккер (1822 - 1871), ученик Либиха и профессор в Тюбингене и Вюрцбурге, известный многими исследованиями по органической химии (амино- и оксикислоты, мочевина, таннин), автор прекрасного «Учебника химии». Но только Александр Эмиль Бегие де Шанкуртуа (1819 - 1886), профессор Парижской высшей горной школы, в своём сочинении «Земная спираль» значительно развил периодическую классификацию, группируя элементы в порядке увеличения атомных масс по спирали. И показал, что аналогичные элементы приходятся на одну и ту же образующую цилиндра. На который навёртывается спираль. Почти одновременно Джон Александер Рейна Ньюлендс (1838 - 1898), расолагая элементы по возрастанию атомного веса, заметил, что можно составить группы из семи элементов, так что восьмой элемент, считая от данного, обладает свойствами, аналогичными первому в предшествующей группе. Ньюлендс связал такую правильность с музыкальными октавами и определил её как закон или правило октав. Периодическая таблица Ньюлендса, хотя и неполная, действительно важна для истории периодической классификации.

К тому же результату пришёл гениальный немецкий учёный Лотар Мейер (1830 - 1895). Уже в первом издании своей книги «Современные теории химии» (1864), составленной, насколько это касается атомистической концепции, в соответствии с реформой Канниццаро, он привёл таблицу, в которой элементы расположены в порядке увеличения атомной массы, отметив, что те элементы, которые имеют почти те же самые химические свойства, попадают в одни и те же вертикальные столбцы. Но в этом первом высказывании он не развил дальше представления об отношении рядов элементов. Только в 1870 году Мейер опубликовал полную таблицу элементов, располагая их в порядке возрастания атомного веса., и ясно показал, что периодичность свойств элементов является функцией их атомного веса.

ПРИРОДА ЭЛЕМЕНТОВ КАК ФУНКЦИЯ ИХ АТОМНОГО ВЕСА

(Л.Мейер, декабрь 1869 года)

 Скачать реферат