Создание кислородной теории

Кислородная теория

Открытие других газообразных веществ

Химия газов существенно пополнилась после исследований английского ученого Джозефа Пристли (1733-1804 г.г.). Ученый, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, получил в 1772 г. «селитряный воздух» (NO), а затем обнаружил, что на воздухе этот газ меняет цвет, становится бурым, превращаясь в оксид азота (IV) или NO₂. При термическом разложении дымящей азотной кислоты он получил смесь газов: оксида азота (IV) и кислорода O₂.

Действуя оксидом азота на нитриты, он в 1774 г. получил газ, в котором свеча горела очень ярким пламенем. Ученый назвал этот газ «дефлогистированным селитряным газом». В 1800 г. Гемфри Дэви показал, что это был оксид азота (I) или N₂O.

В 1772 г. Дж. Пристли заменил в пневматической ванне воду на ртуть, что позволило ему впервые получить газы, растворимые в воде: «солянокислый воздух» (HCl), «летучий щелочной воздух» (NH₃). Аммиак был получен по уравнению:

2 NH₄Cl + CaO → 2 NH₃↑ + CaCl₂ + H₂↑.

Оксиды азота Дж. Пристли получал при действии уксусной кислоты на нитрит калия:

2 CH₃COOH + 2 KNO₂ → 2 СН₃СООК + 2 HNO₂;

2 НNO₂ → H₂O + NO↑ + NO₂↑.

Действуя оксидом азота (IV) на железные опилки, Дж. Пристли в 1774 г. выделил бесцветный газ, в котором свеча горела ярким пламенем. Он назвал этот газ «дефлогистированным селитряным газом». В 1800 г. Гемфри Дэви показал, что это был оксид азота (I), то есть N₂O.

В 1775 г. Дж. Пристли получил оксид серы SO₂ или оксид серы (IV), а в 1796 г. – угарный газ СО или оксид углерода (II), который он вначале принял за чистый флогистон.

В 1783 г. в статье «О новом эвдиометре» Г. Кавендиш привел данные по составу атмосферного воздуха. Он исследовал атмосферный воздух в различных районах Англии. На основании опытов и вычислений он нашел, что воздух по объему содержит 20,83 % «горючего воздуха» (то есть кислорода) и 79,17 % «флогистированного воздуха» (азота).

После работ Дж. Блэка, К. Шéеле, Дж. Пристли и Г. Кавендиша выяснилось, что газы разнообразны по природе. Их выделение или поглощение при химических реакциях послужило основой для объяснения многих превращений веществ. К концу XVIII в. прочно утвердилось положение, что без учета массы газа нельзя составить баланс любой химической реакции. За двадцать лет удалось выделить около двух десятков газов, изучить их физико-химические свойства, установить качественный и количественный состав атмосферного воздуха.

К 70-80-м годам XVIII в. быстро нарастающее количество новых химических открытий не укладывалось в рамки теории учений о «флогистоне». Химические, металлургические, текстильные и военные производства нуждались в новых теориях, которые правильно объясняли бы процессы горения, окисления и восстановления.

С 1761 г. во Франции начала выходить техническая энциклопедия под общей редакцией Д. Дидро «Описание искусств и ремесел». В одном из томов этой энциклопедии А.-Л. Лавуазье писал: «Индустрия – это жизнь цивилизованного государства. Нельзя рассчитывать на успех индустрии, если не совершенствовать непрерывно математические, физические и химические науки…». Эти проблемы нашли свое решение в его трудах. Антуан-Лоран Лавуазье (1743-1794 г.г.) родился в Париже в 1743 г., закончил юридический факультет Парижского Университета, в 1768 г. избран адъюнктом, а в 1772 г. действительным членом Парижской Академии Наук. Отец А. Лавуазье был прокурором Верховного Суда в Париже, а мать – дочерью богатого адвоката. В 1768 г. молодой ученый вступил в «Генеральный откуп» – компанию финансистов. Данная компания арендовала у правительства Франции право монопольной торговли солью, табаком, вином, а также могла брать пошлины при ввозе товаров.

На А. Лавуазье было возложено управление сбором пошлин со всех товаров, ввозимых в Париж. Он был предприимчивым финансистом, занимал различные должности: бал комиссаром Национальной Казны, администратором ссудной кассы, секретарем Короля, казначеем Академии Наук. Он нажил огромное состояние, размер которого исчислялся 5 миллионами ливров.

После революции Конвент издал приказ, об аресте всех «откупщиков». Квартира и лаборатория ученого были опечатаны, имущество конфисковано. Ни одно из обвинений Конвента (злоупотребление, взяточничество, хищение и др.) не было доказано, тем не менее А.-Л. Лавуазье был казнен. После падения власти Робеспьера в 1796 г. А. Лавуазье и все «откупщики» были посмертно реабилитированы. Вдове А. Лавуазье было возвращено имущество и рукописи ее мужа.

Свои химические исследования А.-Л. Лавуазье начал в конце 60-х годов XVIII в. В своих первых работах он выступал как сторонник теории «флогистона». Учителем его был французский химик Гийом Франсуа Руэль (1703-1770 г.г.).

Одна из актуальных проблем того времени состояла в проблеме горения (или окисления – восстановления). Она привлекла внимание А. Лавуазье. При изучении химических реакций он уделял основное внимание количественным измерениям, в частности – точному взвешиванию веществ до и после реакции. Постепенно в процессе работы у него сложилось мнение, что «теория флогистона» ошибочна. В процессах горения и окисления он попытался увидеть не процесс выделения «флогистона», а процесс соединения вещества с кислородом.

В 1774 г. А. Лавуазье выпустил книгу «Небольшие опыты по физике и химии». Эта книга содержала обзор достижений в области химии газов и изложение новых представлений о процессе горения, а также выводы о том, что увеличение массы олова и свинца при их обжиге происходит в результате присоединения к ним части атмосферного воздуха (кислород был тогда еще неизвестен А. Лавуазье).

В октябре 1774 г. А. Лавуазье встретился с Дж. Пристли, который приехал в Париж. Они обсудили вместе результаты своих исследований. Повторяя опыты Дж. Пристли, А. Лавуазье нагрел ртуть (Hg) в закрытом сосуде. Он заметил, что объем воздуха уменьшился при этом на 1/6 часть. Ученый определил массу образовавшегося оксида ртути (HgO) и убедился, что часть воздуха соединилась с ртутью. Далее он установил, что оставшиеся после реакции 5/6 объема газа не поддерживают горение и дыхание. После этого А. Лавуазье приступил к обратному опыту. Он нагрел оксид ртути HgO и выделил 1/6 часть газа, который смешал с 5/6 частями из первого опыта. В результате он получил смесь, которая ничем не отличалась от первоначально взятого воздуха.

Результаты своих исследований ученый изложил в докладе Академии Наук в 1775 г. Он впервые показал, что воздух состоит из газа, способного поддерживать горение и дыхание и газа, не обладающего данными свойствами. Название «кислород» и «азот» были даны им позднее.

В 1777 г. А.-Л. Лавуазье сформулировал основные положения новой теории горения. Они следующие:

1.Тела горят только в «чистом воздухе».

2.«Чистый воздух» поглощается при горении, увеличение массы сгоревшего тела равно уменьшению массы воздуха.

3.Металлы при прокаливании превращаются в «зе́мли»; горящие сера и фосфор, соединяясь с «чистым воздухом», (и водой), превращаются в кислоты.

Так было установлено очень важное положение: увеличение массы обжигаемого вещества (металла) происходит вследствие присоединения к нему определенной составной части воздуха.

Количественный состав углекислого газа А.-Л. Лавуазье определил в 1781 г. Состав углекислого газа был таков: 28 % углерода и 72 % кислорода. По современным данным количественный состав СО₂: 27,27 % углерода и 72,73 % кислорода.

Дата добавления: 2014-01-20