Аналитическая химия

Развитие аналитической и пневматической химии

Способность к горению может в определенных условиях передаваться от одного вещества к другому. Учение об обратимости процесса окисления - восстановления есть основа теории флогистона.

Металлы стали считать горючими веществами, а превращение их в оксиды стали считать процессом горения.

Отношение ученых к теории флогистона

Представление о том, что флогистон летуч и сообщает это свойство частицам вещества, с которыми он соединяется, было принято большинством химиков XVIII в. Эту гипотезу подтверждали такие факты, как осаждение сажи в дымоходах, осаждение серы в верхнем конце реторты при проведении реакции.

Эта теория находилась в согласии со многими укоренившимися воззрениями: о сложном составе металлов, о горении как процессе распада вещества.

В 30-70-е годы XVIII в. Учение было принято во многих странах, где издавались работы, излагавшие взгляды Георга Шталя. Наибольший вклад в развитие и распространение теории флогистона внес французский химик Пьер Жозеф Макéр (1718-1784 г.г.).

Начиная с 1770 г. в различных научных изданиях начали появляться статьи, авторы которых критиковали теорию флогистона. Для сторонников теории было очевидно, что при простом контакте оксида металла и вещества, насыщенного флогистоном, восстановления оксида не происходит. Но каковы условия для начала реакции, ученые еще не знали. Если для этого требуется нагревание, то почему при прокаливании оксидов флогистон не улетучивается, а присоединяется к оксиду (окалине). Перед сторонниками теории встал другой вопрос: может ли летучий флогистон снова возвращаться в нижние слои атмосферы, чтобы снова вступить в реакцию.

С теорией флогистона в то время были несогласными очень немногие ученые-химики. В 1727 г. Г. Ф. Штабель опубликовал руководство, в котором он писал: «Объяснение увеличения массы при нагревании металлов потерей флогистона ошибочно, поскольку потеря материи должна уменьшать массу, а прибавление материи - увеличивать ее».

Тем не менее, за теорией флогистона признается две основные заслуги:

Развитие металлургического производства и горного дела зависело от методов контроля качества сырья и продукции. В связи с этим широко стали применяться методы пробирного анализа, разложения веществ «сухим» и «мокрым» методами.

В XVIII в. Исследование состава различных руд, минералов, солей приобретают особую актуальность в связи с запросами промышленности. Естественно, что перед учеными встала задача разработки методов качественного и количественного анализа состава вещества. Все исследователи XVIII в., в первую очередь в промышленно развитых странах, в той или иной степени занимались химическим анализом. Они знали чувствительные индивидуальные и групповые реактивы для обнаружения в рудах определенных веществ (металлов, оксидов, солей и др.).

Применение групповых реактивов: кислот, щелочей, сероводорода и других позволило разработать систематический ход анализа сложных смесей. В этот период широко использовались усовершенствованные весы, термометры, микроскопы, ареометры. Применение приборов позволило определить физические константы и специфические свойства, на основе которых можно было отделить одно вещество от другого. Химики XVIII в. Принимали постоянство таких физических свойств, как плотность, температура кипения, температура замерзания, теплота растворения и другие.

Больших успехов в этой области достиг немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф (1709-1782 г.г.). Он предложил применять раствор желтой кровяной соли для обнаружения соединений железа, по окрашиванию пламени он различал соли калия и натрия. Он установил также различие между калиевой и натриевой щелочью. А. Маргграф предложил использовать их для получения силикатов. Одним из первых этот ученый применил микроскоп в химических исследованиях; описал способ извлечения сахара из свеклы; установил различие между муравьиной и уксусной кислотами; усовершенствовал способ получения фосфора и изучил его соединения (фосфорную кислоту и ее соли).

Важную роль в аналитической химии XVIII в. сыграл шведский химик Тоберн - Улоф Бергман (1735-1784 г.г.). Он детально разработал технику весового анализа (осаждение, промывание, прокаливание осадка, взвешивание и другие операции). Он подробно описал порядок исследования минералов и руд; определил последовательные этапы качественного анализа сложных смесей на основе применения групповых реагентов. Он указал на возможность вытеснения металлов друг другом в ряду: Zn – Fe – Pb – Cu – Ag. Его книга «Пробирное искусство» в 1801 г. была издана на русском языке. Современники ученого высоко ценили исследования Т. Бергмана по химическому сродству.

Среди химиков-аналитиков XVIII в. широко известен шведский химик Карл - Вильгельм Шéеле (1742-1768 г.г.). Ему принадлежит разработка многочисленных методов качественного и количественного химического анализа природных материалов. Ему удалось получить многие неорганические и органические вещества: фторид кремния, фтористоводородную кислоту, оксид марганца (IV), оксид бария, хлор, соединения мышьяка, синильной кислоты. Он получил винную, мочевую, щавелевую, молочную, лимонную, яблочную и другие органические кислоты. Карл - Вильгелм Шéеле уже в 32 года был удостоен звания члена Стокгольмской академии наук и по своим знаниям, приобретенным путем самообразования, превосходил многих академиков того времени. По национальности Шéеле был немец, родился в г. Штральзунде. В 1757 г. покинул Родину и поступил учеником аптекаря в г. Гетеборг (Швеция). Он трудился в разных аптеках городов этой страны. Хотя неоднократно он получал предложения занять профессорскую должность, по химии в различных университетах страны, но предпочел остаться аптекарем. К. Шéеле открыл семь новых элементов: кислород, хлор, фтор, марганец, молибден, барий и вольфрам.

Ученик Т. Бергмана и К. Шéеле Ю. Г. Ганн (1745-1818 г.г.) выполнил многочисленные опыты с минералами. Для анализа минералов и руд он внес значительные усовершенствования в методы работы с паяльной трубкой, которые позже были описаны Я. Берцелиусом в руководстве «Об употреблении паяльной трубки при химических и минералогических исследованиях».

Высоким мастерством отличались аналитические работы немецкого химика Мартина Генриха Клáпрота (1743-1817 г.г.). В 1795 г. он решил исследовать состав драгоценного камня, известного под названием «красный венгерский шерл». Клáпрот обнаружил, что камень является оксидом неизвестного тогда элемента, которому он дал имя «титан», в честь Титании – царицы эльфов и духов природы. Он открыл также элементы стронций и теллур и некоторые другие.

В России важные исследования по аналитической химии выполнил Тóвий Егорович Лóвиц (1757-1804 г.г.), сын академика-астронома Г. М. Лóвица. Он начал свою деятельность в качестве ученика аптекаря. По окончании академической гимназии и двухлетней заграничной командировки он был избран адъюнктом Петербургской академии наук, а в 1793 г. – ее действительным членом по кафедре химии. Т. Е. Лóвиц установил, что соляные налеты, полученные путем выпаривания растворов различных солей, дают очень характерные рисунки на стекле. Он предложил метод микрокристаллоскопии. Им разработан метод разделения солей бария, стронция и кальция, основанный на различной их растворимости в этаноле. Он указал на различие между карбонатом и гидрокарбонатом калия, провел многочисленные анализы минералов и руд.

В конце XVIII в. аналитическая химия располагала новыми методами исследования, приборами, химической посудой. В 1784 г. немецкий химик Ф. К. Áхард (1753-1821 г.г.) изготовил платиновый тигель, что позволило анализировать труднорастворимые минералы. С 1795 г. в практику аналитических исследований вошел метод объемного анализа. Разработан был метод французским химиком Франсуа Антуаном Декруазилем (1715-1825 г.г.). Он изобрел измерительный инструмент – алкалиметр, который применялся при кислотно-основном титровании. Данный метод получил широкое распространение после работ немецкого химика К. Ф. Мора.

Качественный и количественный методы анализа позволили установить сходство между различными солями. Было обнаружено сходство гипса (CaSO₄ · 2 H₂O) с другими сернокислыми солями; одно и то же «основание» - натр – было найдено в буре (Na₂B₄O₇ · 10 H₂O), соде (Na₂CO₃ · 10 H₂O), поваренной соли, глауберовой соли (Na₂S₄O₄ · 10 H₂O), едком натре (NaOH).

Была определена связь между различными «купоросами», мягкими щелочами (поташ, сода, магнезия, известняк). Это помогло систематизировать и классифицировать сходные по составу и свойствам вещества. Из этого становится очевидным, что в середине XVIII в. начался интенсивный процесс накопления экспериментального материала, прежде всего, в области изучения состава солей, минералов и руд. Во второй половине данного века было издано несколько руководств и учебных пособий по химии, научно-популярных изданий, а также монографий по вопросам химического анализа.

Дата добавления: 2014-01-20