Revolução química. História da química As origens da química moderna

O trabalho de Lavoisier produziu talvez a mesma revolução na química que ocorreu dois séculos e meio antes da descoberta de Copérnico na astronomia. Substâncias que antes eram consideradas elementos, como mostrou Lavoisier, revelaram-se compostos constituídos, por sua vez, por “elementos” complexos. As descobertas e opiniões de Lavoisier tiveram uma influência tremenda não apenas no desenvolvimento da teoria química, mas também em todo o sistema de conhecimento químico. Eles transformaram de tal forma a própria base do conhecimento químico e da linguagem que as gerações subsequentes de químicos, em essência, não conseguiram sequer compreender a terminologia usada antes de Lavoisier. Nesta base, acreditou-se posteriormente que a “verdadeira” química não poderia ser discutida até as descobertas de Lavoisier. A continuidade da pesquisa química foi esquecida. Somente os historiadores da química começaram a recriar os padrões de desenvolvimento da química realmente existentes. Ao mesmo tempo, descobriu-se que a “revolução química” de Lavoisier teria sido impossível sem a existência diante dele de um certo nível de conhecimento químico.

Lavoisier coroou o desenvolvimento do conhecimento químico com a criação de um novo sistema, que incluía as conquistas mais importantes da química dos séculos passados. Este sistema, porém, de forma significativamente ampliada e corrigida, tornou-se a base da química científica.

Em primeiro lugar, Lavoisier substituiu os conceitos desatualizados do elemento por novos. Os avanços na química experimental e prática na época de Lavoisier tornaram possível abandonar os elementos hipotéticos de Aristóteles e dos alquimistas. Após o trabalho de Lavoisier, um elemento passou a ser chamado de substância que não poderia ser decomposta por nenhum meio químico. Esta definição não deve ser demasiado rigorosa. Afinal, Lavoisier ainda não podia saber que com a ajuda de métodos e métodos especiais seria mais tarde possível separar substâncias que naquela época eram “inseparáveis”. A definição de elemento proposta por Lavoisier foi progressiva: deu aos químicos critérios claros, mas não impôs limites estritos ao uso de vários métodos de estudo dos elementos. Para o desenvolvimento da química, a definição de Lavoisier foi extremamente fecunda. Estimulou tentativas de decomposição de substâncias por todos os meios disponíveis. Foi assim que a maioria dos elementos químicos foram descobertos na primeira metade do século XIX.

Com a mudança do conceito fundamental – o elemento químico – o novo sistema químico exigiu também uma nova terminologia, em que os nomes das substâncias seriam mais simples e compreensíveis. Além disso, os nomes anteriormente existentes de várias substâncias, sem refletir a sua essência química, eram tão complexos e difíceis de compreender que foram rapidamente esquecidos. Em 1787, Lavoisier anunciou à Academia de Ciências de Paris os resultados do trabalho da comissão especial que chefiou para criar uma nova nomenclatura química. Os membros da comissão - os principais químicos da França - Guiton de Morveau, Berthollet e Fourcroix deram novos nomes aos elementos químicos e propuseram compor os nomes dos corpos complexos, levando em consideração os nomes dos elementos incluídos em sua composição. Desde então, os elementos passaram a ser chamados de substâncias que não podiam ser separadas em partes por análise química, por exemplo, metais, fósforo, enxofre, oxigênio e hidrogênio. Todas as substâncias constituídas por dois ou mais elementos foram consideradas compostas.

Os nomes dos elementos foram selecionados de forma que refletissem as características da reação de uma determinada substância. Então, o elemento que John Priestley considerado “ar deflogisticado”, Scheele - “ar ígneo” e Lavoisier - “ar vital”, passaram a ser chamados de oxigênio (ohudepe) pela nova nomenclatura, pois esse gás, ao ser queimado, convertia muitas substâncias em “ácidos”. O “ar combustível” era chamado de hidrogênio porque, quando queimado em oxigênio, formava-se água. O “ar asfixiante”, segundo decisão da comissão, passou a ser chamado de nitrogênio (“substância asfixiante”) porque esse gás “sufocava” a combustão e a respiração.

Os ácidos recebem seus nomes dos elementos a partir dos quais foram formados. Portanto, um dos ácidos, que incluía o enxofre, passou a ser chamado não de “óleo de vitríolo”, mas de ácido sulfúrico. A comissão decidiu chamar ácidos contendo fósforo de ácidos fosfóricos; ácido contendo carbono - ácido carbônico.

A nova terminologia foi progressiva porque os nomes dos compostos refletiam a sua composição. Isso facilitou muito a sistematização das substâncias, levando em consideração os dados mais recentes da pesquisa experimental.

Lavoisier fez uma revolução revolucionária na química. Mas nem todos os químicos do século XVIII foram capazes de compreender isto. John Priestley, Scheele e Cavendish, que deram uma contribuição tão importante para a preparação deste “golpe revolucionário”, permaneceram adeptos da teoria do flogisto. Eles tentaram explicar suas descobertas à luz de teorias ultrapassadas. Somente Lavoisier conseguiu considerar esses fenômenos de posições completamente diferentes. Alguns químicos, como Gren, tentaram ligar os dois sistemas. No entanto, após cerca de duas décadas, a teoria do oxigênio de Lavoisier tornou-se geralmente aceita. No início do século XIX. era difícil encontrar químicos que usassem a “linguagem” e os conceitos da teoria do flogisto em seu trabalho.

O uso generalizado das disposições da nova teoria, novos conceitos e termos que os denotam facilitou a explicação e compreensão pelos químicos dos resultados dos estudos experimentais de Wenzel e Richter (realizados durante o reinado da teoria do flogisto).

Na mesma época, outro problema importante da química foi resolvido: foi mostrado como e em que relações quantitativas os elementos se combinam. Proust descobriu a lei da constância da composição das substâncias: os elementos químicos combinam-se entre si em certas proporções de peso (constantes). Ao mesmo tempo, John Dalton descobriu a lei das proporções múltiplas: as proporções de peso de dois elementos que formam compostos diferentes (como, por exemplo, C e O formam CO ou CO 2) têm a forma de inteiros simples 1: 1, 1 : 2, 1: 3 e etc. Utilizando amplamente as conclusões desta lei na prática, Dalton no início do século XIX. construiu uma nova teoria atômica (atomismo químico), e Jacob Berzelius um pouco mais tarde determinou pesos atômicos relativos [massas atômicas] e propôs designações para elementos e seus compostos, que foram quase completamente preservados até hoje. Assim, foram criados os princípios mais importantes da química clássica.

Como resultado, no início do século XIX. O lugar da química entre outras áreas do conhecimento e da atividade produtiva também mudou. A química tornou-se uma disciplina científica completamente independente, que desempenhou um papel cada vez mais importante na revolução industrial dos séculos XIX e XX.

Método de Lavoisier Teoria da combustão do oxigênio Repensando o conceito de elemento Mudanças globais nas visões sobre os fenômenos químicos que resultaram do trabalho do cientista francês A.L. Lavoisier é tradicionalmente chamada de revolução química. 1. Substituição da teoria do flogisto pelo conceito de combustão do oxigênio; 2. Revisão do sistema aceito de composição de substâncias químicas; 3. Repensar o conceito de elemento químico; 4. Formação de ideias sobre a dependência das propriedades das substâncias da sua composição qualitativa e quantitativa. A. Lavoisier baseou sua pesquisa em uma abordagem físico-química, que se distinguiu pela aplicação consistente de métodos experimentais e conceitos teóricos da física da época. O papel central entre as visões teóricas da física da época foi desempenhado pela doutrina da força da gravidade de I. Newton. A medida dessa gravitação é o peso do corpo, segundo I. A posição de Newton sobre a proporcionalidade do peso à massa pode ser determinada por métodos físicos (pesagem). A consequência dessas visões foi a percepção do peso como a propriedade mais essencial das partículas materiais. Antoine Laurent Lavoisier 1743-1794 A. Lavoisier começou a usar sistematicamente pesagens precisas para determinar as quantidades de substâncias em reações químicas. Ao contrário de muitos de seus antecessores, A. Lavoisier pesou todas as substâncias envolvidas no processo químico (inclusive as gasosas), com base no princípio geral de manutenção do peso total das substâncias interagentes. Ou seja, seu método quantitativo baseava-se no axioma da conservação da matéria - posição fundamental da ciência natural clássica, que se expressava na antiguidade. A. Lavoisier determinou não apenas o peso, mas também outras características físicas das substâncias iniciais e produtos de reação (densidade, temperatura, etc.). A medição de parâmetros quantitativos no futuro permitiu elucidar o mecanismo detalhado das transformações químicas que já havia sido estudado qualitativamente. Ele colocou uma quantidade pesada de mercúrio em uma retorta, cujo pescoço longo e curvo se comunicava com um sino virado sobre o mercúrio líquido. Antes do experimento, não apenas foi medido o volume de ar acima do mercúrio na retorta e no sino, mas também foi determinado o peso de todo o aparelho. A retorta foi então aquecida durante 12 dias até quase o ponto de ebulição do mercúrio. Gradualmente, a superfície do mercúrio na retorta ficou coberta de escamas vermelhas. Quando o número desses flocos (óxido mercúrico) parou de aumentar, o experimento foi interrompido. Após o resfriamento do dispositivo, foi feita uma contagem precisa da quantidade de produtos formados. Descobriu-se que: o peso total de todo o aparelho não mudou, o volume de ar diminuiu, o peso do ar captado diminuiu tanto quanto o peso do mercúrio aumentou (devido à formação de óxido). Obtenção de oxigênio a partir de óxido mercúrico (retorta a) pelo método Priestley. O mercúrio se acumula em um recipiente esférico b, e o oxigênio passa através do tubo de saída de gás c para o cilindro d, onde é coletado acima do mercúrio líquido. Para completar o quadro, bastou coletar o óxido de mercúrio resultante, decompô-lo segundo o método de Priestley e medir a quantidade de oxigênio obtida. Como seria de esperar, a reprodução de tal experiência deu a Lavoisier a mesma quantidade (dentro do possível erro) de oxigênio que foi absorvida do ar pelo mercúrio. A. Lavoisier colocou a placa com fósforo sobre um suporte de cortiça flutuando na água, ateou fogo ao fósforo com um fio quente e rapidamente cobriu-o com um sino de vidro. Uma fumaça branca e espessa preencheu o espaço interno. Logo o fósforo acabou e a água começou a subir e encher o sino. Depois de algum tempo, a subida da água parou. - Parece que não tomei fósforo suficiente. Todo o ar não conseguiu se conectar com ele. Precisamos repetir o experimento. Mas uma segunda experiência com o dobro da quantidade de fósforo deu um resultado semelhante: a água subiu para o mesmo nível. Até o experimento realizado pela décima vez mostrou o mesmo resultado. - O fósforo combina-se com apenas um quinto do ar. O ar é realmente uma mistura complexa? Lavoisier também estudou a combustão do enxofre. Ao queimar, também combinou com apenas um quinto do ar. Depois disso, o cientista começou a estudar a queima de metais. Quando os dispositivos utilizados por Lavoisier foram submetidos a calcinação prolongada, os metais se transformaram em cinzas metálicas, mas quando misturados ao carvão e aquecidos em alta temperatura, as cinzas voltaram a ser metal. Este processo, no entanto, libertou um gás que os químicos chamam de “ar de ligação” (dióxido de carbono). Lavoisier entendeu bem que a combustão estava associada a gases, mas ainda não conseguiu tirar uma conclusão definitiva. Assim surgiu a necessidade de estudar gases. O que é “ar vinculativo”? Está contido em calcário? Como é produzido quando o calcário é aquecido e transformado em cal virgem? Mercúrio metálico e óxido de mercúrio(II). Cobre metálico e óxido de cobre(II). A combustão sempre envolve ar? Se for assim, qual substância é mais complexa neste caso - metal ou cinza metálica? A. Lavoisier deixou claro que o ar consiste em duas partes - uma delas suporta a combustão (combina-se com metais quando calcinado), a outra não suporta a combustão e os organismos vivos morrem nele. Durante a combustão, os corpos absorvem essa parte ativa do ar, que ele chamou de “ar bom”. Isso também explica o fato do produto resultante ser mais pesado que o original. O cientista chegou à conclusão de que a combustão não é um processo de decomposição, mas de ligação com parte do ar. Além disso, esta parte do ar não desempenha a função mecânica de solvente do flogisto, mas participa da química do processo de combustão, dando origem a novos compostos. Observação da decomposição do óxido de mercúrio em uma retorta No início de 1775, A. Lavoisier tornou-se diretor do Escritório de Pólvora e Nitrato. Nesse sentido, começou a pesquisar os materiais utilizados na fabricação da pólvora. Lavoisier provou que o salitre e o ácido nítrico contêm “ar bom”; o enxofre e o fósforo combinam-se com este tipo de ar durante a combustão, e as substâncias resultantes têm propriedades de ácidos. - Talvez todos os ácidos contenham esse gás? - ele se perguntou mais de uma vez. Lavoisier chamou o novo gás de oxigênio. Os princípios básicos da teoria da combustão do oxigênio foram formulados em 1777. 1. De acordo com esta teoria, a combustão só pode ocorrer na presença de oxigênio, e a luz e o fogo são liberados. 2. O peso da substância queimada aumenta exatamente pela quantidade de ar absorvido. 3. Quando os metais queimam, formam-se cal metálicas como resultado da combinação com o oxigênio. 4. Ao queimar substâncias não metálicas - ácidos (os anidridos ácidos eram assim chamados naquela época). A. Lavoisier demonstrou que o dióxido de carbono é formado durante a combustão do carvão e também é liberado durante a combustão de muitos corpos naturais (orgânicos). Isto deu a A. Lavoisier a oportunidade de propor um método conveniente para determinar a composição qualitativa e quantitativa de substâncias orgânicas. A determinação da composição do dióxido de carbono permitiu a A. Lavoisier delinear uma compreensão correta da química da respiração (absorção de oxigênio e liberação de dióxido de carbono), cuja estreita analogia com os processos de combustão já foi observada repetidamente (trabalhos de J. (Mayow, G. Boerhaave, J. Priestley, etc.) Dispositivo químico para experimentos com gases. Do livro de A.L. Lavoisier “Fundamentos da química do antiflogisto”. Edição 1792 Minério de ferro vermelho (hematita) Fe2Oz O estudo dos métodos de formação e propriedades do dióxido de carbono permitiu a A. Lavoisier expandir a teoria da combustão do oxigênio e explicar muitos processos químicos do ponto de vista da oxidação-redução de substâncias. Ou seja, do estudo dos processos de combustão, o cientista passou a estudar as reações de oxidação em geral. Por exemplo, A. Lavoisier estudou as reações: 2Fe2O3 + 3C = 3CO2 + 4Fe 2Fe + 3H2O = Fe2O3 + 3H2 carvão E ainda assim ele não encontrou uma resposta para uma pergunta; tratava-se da combustão de “ar inflamável”, obtido pela dissolução de metais em ácido e que queimava facilmente. Segundo a nova teoria, os produtos deveriam ser mais pesados, segundo Lavoisier não era possível capturá-los completamente e o peso era sempre menor. Houve outra dificuldade aqui. Segundo a teoria dos ácidos, o “ar inflamável” (hidrogênio) após combinação com o oxigênio deveria: formar um ácido, mas não foi possível obtê-lo. Lavoisier decidiu discutir esse problema complexo com o físico e químico Charles Blagden, que havia chegado da Inglaterra, a quem contou detalhadamente sobre seus experimentos malsucedidos. - Meu amigo Henry Cavendish provou que se você misturar ar comum com “ar inflamável” em um recipiente fechado e colocar fogo na mistura, pequenas gotas se formarão nas paredes do recipiente - produto da combustão do “ar inflamável”. Cavendish determinou que eram gotas de água. - Uma descoberta incrível. Isto significa que a água não é um elemento, mas uma substância complexa. Gostaria de repetir imediatamente essas experiências e ver por mim mesmo. Dispositivo de G. Cavendish para produção e coleta de hidrogênio A. Lavoisier conduziu um experimento sobre a síntese de água a partir de ar combustível e oxigênio após experimentos semelhantes de G. Cavendish e J. Watt (simultaneamente com A. Lavoisier, experimentos semelhantes foram realizados por G. .Monge), mas ao contrário desses cientistas, A. Lavoisier interpretou esta síntese do ponto de vista da teoria do oxigênio, mostrando que “ar combustível” (que ele propôs dar o nome de “hidrogênio”) e oxigênio são elementos, e a água é seus composto. (durante um experimento para determinar a composição da água acendendo uma mistura de hidrogênio e oxigênio com uma faísca elétrica) Como resultado dos experimentos, A. Lavoisier chegou à conclusão de que a lei da conservação do peso das substâncias é universal lei. A teoria da oxidação também é geral e não há exceções. Água, ácidos e óxidos metálicos são substâncias complexas, enquanto metais, enxofre e fósforo são substâncias simples. Isso mudou completamente a visão de todo o sistema de composições de compostos químicos. O flogisto não existe e o ar é uma mistura de gases. A. Lavoisier expressou esses pensamentos aos acadêmicos, aos quais demonstrou seus experimentos. No entanto, a maioria deles não quis reconhecer o trabalho de Lavoisier; ele foi acusado de tomar emprestadas suas ideias dos estudos de Priestley e Cavendish. Os acadêmicos afirmaram repetidamente que conhecem experiências semelhantes sobre a decomposição da água, referindo-se a Gaspard Monge. A prioridade de Lavoisier não foi reconhecida. Em vez de unir forças na pesquisa, os cientistas discutiram sobre quem descobriu esse fenômeno. Não encontrando apoio no mundo científico, Lavoisier continuou seu trabalho. Agora ele colaborou com o famoso físico e matemático Pierre Simon Laplace. Conseguiram construir um aparelho especial com o qual foi possível medir o calor liberado pela combustão de substâncias. Era o chamado calorímetro de gelo. Os pesquisadores também realizaram um estudo detalhado do calor que os organismos vivos emitem. Ao medir a quantidade de dióxido de carbono exalado e o calor gerado pelo corpo, eles provaram que os alimentos “queimam” no corpo de uma forma especial. O calor gerado por esta combustão serve para manter a temperatura corporal normal. O calorímetro de gelo Lavoisier-Laplace tornou possível, já no século XVIII, medir as capacidades térmicas de muitos sólidos e líquidos, bem como o calor de combustão de vários combustíveis e o calor liberado pelos organismos vivos. Por exemplo, o calor emitido por um animal (ou outro objeto) na câmara interna foi gasto no derretimento do gelo na “camisa de gelo” interna. O externo serviu para manter constante a temperatura da parte interna. O calor liberado foi medido pesando a água derretida que fluiu para dentro do recipiente. Laplace estava convencido da correção dos pontos de vista de Lavoisier e foi o primeiro a aceitar sua teoria. Em 1785, Claude Louis Berthollet, que na época se tornou muito famoso, apoiou a teoria de Lavoisier. Um pouco mais tarde, Lavoisier foi apoiado pelos então mais proeminentes químicos Antoine Fourcroix e Guiton de Morveau. Laplace Pierre-Simon 1749 -1827 Matemático, mecânico, físico e astrônomo francês Fourcroix Antoine-François (1755-1809) Químico e político francês Em termos metodológicos, um importante resultado da revolução na química produzida pelos trabalhos de A.L. Lavoisier, houve uma mudança no conteúdo do conceito de “elemento químico”. Os elementos começaram a ser vistos não como produtos de sua decomposição preexistentes em um objeto, mas como o limite final até o qual as substâncias podem ser decompostas em princípio. Os elementos passaram a ser pensados como fragmentos de composição materiais, determinados analiticamente, indecomponíveis em formações qualitativamente novas e preservados no processo de quaisquer transformações químicas dos corpos complexos que compõem. Graças à utilização do método de análise do peso, nas obras de A. Lavoisier, formaram-se ideias sobre um conjunto limitado de elementos e sua heterogeneidade qualitativa. Isto levou a uma abordagem para explicar a diversidade de substâncias químicas como consequência da diversa composição elementar qualitativa e quantitativa. Foi assumido que cada substância qualitativamente definida sempre tem uma composição quantitativa única e precisamente definida. Os compostos de composição variável (berthollides) e o fenômeno do isomerismo não eram conhecidos naquela época. O dispositivo de A. Lavoisier para análise elementar de substâncias orgânicas No século XVIII, os químicos mostraram interesse pelo problema da acidez não menos do que pelo problema da combustão, uma vez que ambos os problemas correspondiam às duas principais direções da pesquisa analítica da época ( decomposição “seca” - com a ajuda do fogo, e “via úmida” - com a ajuda de ácidos). Antes da publicação dos trabalhos de A. Lavoisier, acreditava-se que todos os ácidos continham em sua composição um determinado ácido primário único, que confere a todo o composto a qualidade da acidez. A. Lavoisier, com base em experimentos de decomposição dos ácidos sulfúrico, fosfórico e nítrico (em conceitos modernos - SO3, P2O5, N2O5), relacionou a propriedade da acidez com a presença de oxigênio nesses compostos (daí o nome oxigênio - oxigênio - princípio ácido gerador de ácido). Os ácidos, segundo A. Lavoisier, diferem entre si porque estão associados ao oxigênio, um radical ácido. O oxigênio foi considerado um elemento essencial dos ácidos e, por algum tempo, até o ácido murico (clorídrico) foi representado como um composto do radical murico com o oxigênio, e o cloro foi considerado o óxido do ácido murico. Guiton De Morveau Louis Bernard (1737-1816) O químico e político francês Guiton de Morveau conheceu Lavoisier não sobre a teoria da combustão: “Não sei o quanto você está interessado, mas há um caos completo nos nomes dos compostos químicos . - Eu concordo completamente com você. - A seção química da Enciclopédia Metodológica está em fase de preparação para publicação. E como, usando os nomes que ainda existem, é impossível dar respostas abrangentes a todas as questões, comecei a compilar uma nova nomenclatura de compostos químicos. Claro, preciso da ajuda dos principais químicos. - Com base na teoria da combustão e no papel do oxigênio nesse processo, posso fazer algumas suposições. Vejamos a cinza metálica - um composto de metal com oxigênio. Vamos chamar a combinação de elementos com óxidos de oxigênio. Então a cinza de zinco será óxido de zinco, a cinza de ferro será óxido de ferro e assim por diante. O que é “ar vinculativo”? Já provei que se trata de um composto de carbono e oxigênio. Portanto, deveria ser chamado de monóxido de carbono. Em 1787, Guiton de Morveau publicou “O Método da Nomenclatura Química”, da qual participaram Lavoisier, Fourcroix e Berthollet. Tabela de corpos simples Lavoisier A.L. Lavoisier A transformação da linguagem química foi consequência das mudanças globais na química e teve como objetivo dar a cada substância um nome que caracterizasse sua composição e propriedades químicas (até então, uma substância poderia ter vários nomes, muitas vezes dados por chance). Na nova nomenclatura, cada substância foi considerada do ponto de vista de suas propriedades gerais (por exemplo, ácido) e específicas (por exemplo, ácido sulfúrico, nítrico, fosfórico). Propriedades específicas foram determinadas com base em dados de composição elementar. A nomenclatura facilitou muito a troca de informações químicas, seus princípios básicos em geral foram preservados até hoje. Lavoisier estava trabalhando naquela época em uma de suas maiores criações - um livro de química, cuja necessidade de compilação já era necessária. Era necessário explicar os fenômenos da natureza de uma nova maneira, para expor claramente os fundamentos das teorias modernas. Novas conquistas em química não foram refletidas nos antigos livros didáticos de Christophle Glaser e Nicolas Lemery. No final de 1788, o livro estava pronto. Muito crédito pela preparação do manuscrito pertenceu a Madame Lavoisier, que desenhou artisticamente a terceira parte do livro. Página de título do livro de A. Lavoisier A primeira parte do livro de A. Lavoisier continha uma apresentação da teoria da combustão do oxigênio, uma descrição de experimentos sobre a formação e decomposição de gases, a combustão de substâncias simples, a formação de ácidos, uma descrição da composição da atmosfera e da água e nova nomenclatura. A segunda parte continha a “Tabela dos Corpos Simples”, que foi praticamente a primeira classificação dos elementos químicos (foram apresentados um total de 33 elementos). A tabela continha elementos reais e alguns compostos (por exemplo, óxidos de metais alcalinos) que não podiam ser decompostos naquele momento (mas, como observou A. Lavoisier, poderiam ser decompostos posteriormente). Na tabela aparecem dois princípios como elementos - calórico e hidrogênio, que não têm peso, mas sua aparência está constantemente associada a processos químicos. A atribuição de calor e luz aos elementos foi consequência da difusão da teoria do calórico na física da época. Nessa teoria, o calor era considerado uma espécie de atmosfera que envolve as partículas de todos os corpos e é a razão da repulsão das partículas umas das outras. Lavoisier estava inclinado a explicar o fenômeno da absorção de calor nas reações químicas, bem como durante a transição das substâncias do estado sólido para o líquido e do estado líquido para o gasoso, como resultado da combinação do calórico com a matéria. Ele acreditava que o estado sólido, líquido e gasoso de uma substância depende da quantidade de calor contida nela, em contraste com ideias anteriores sobre gases que são absolutamente não condensáveis em líquidos, líquidos “não evaporativos” e sólidos permanentes. Lavoisier escreveu que no estado sólido as forças de atração entre as partículas que compõem o corpo superam as forças repulsivas, no estado líquido elas se nivelam, e no estado gasoso, sob a influência do calórico, as forças repulsivas prevalecem sobre as forças de atração. A ideia da capacidade de todas as macrosubstâncias materiais existirem em vários estados de agregação tornou-se outro aspecto importante da revolução química. A comprovação experimental da lei da conservação dos elementos nas reações químicas e da lei da conservação da massa das substâncias permitiu a A. Lavoisier introduzir a compilação de equações químicas, ou seja, balanços materiais de transformações químicas. A. Lavoisier escreveu: “É necessário assumir a existência de uma igualdade ou equação entre os princípios (elementos) dos corpos em estudo e aqueles obtidos destes últimos através da análise”. Reações do papel (a) e do cobre (b) com o oxigênio. Deve-se notar que muito antes do trabalho de A. Lavoisier, visões originais sobre a estrutura da matéria foram expressas pelo cientista russo M.V. Lomonosov. No livro “Elementos de Química Matemática” ele escreveu que todos os corpos consistem em corpúsculos, que por sua vez contêm um certo número de elementos. Os corpúsculos são homogêneos se consistirem no mesmo número dos mesmos elementos, conectados entre si da mesma maneira. Os corpúsculos são heterogêneos se seus elementos não são idênticos e estão interligados de maneiras diferentes ou em números diferentes. A infinita variedade de corpos depende disso. Os corpos são simples quando são compostos por corpúsculos homogêneos, e mistos quando consistem em vários corpúsculos diferentes. As propriedades dos corpos não são aleatórias; elas dependem das propriedades dos seus corpúsculos constituintes. Consideremos o primeiro - o calor. O que isso representa? Um líquido sem peso que pode fluir de um corpo para outro? Não. Galileu também acreditava que os corpúsculos estavam em movimento. Na minha opinião, esta é a primeira e principal propriedade dos corpúsculos. Mas o movimento cria calor. Todo mundo sabe que quando uma roda gira, seu eixo esquenta. Os corpúsculos do corpo se movem, giram em torno de seu próprio eixo, esfregam uns contra os outros e criam calor... Em uma carta a Euler, Mikhail Vasilyevich delineou suas opiniões sobre as transformações na natureza: “Todas as mudanças que ocorrem na natureza ocorrem de tal maneira que se algo é adicionado a alguma coisa, então é retirado de outra coisa. Assim, quanto mais matéria é adicionada a um corpo, a mesma quantidade é perdida por outro, quantas horas passo dormindo, a mesma quantidade que tiro quando estou acordado, etc. Como esta é uma lei universal da natureza, ela também se aplica às regras do movimento: um corpo que, com seu impulso, excita outro a se mover, perde tanto com seu movimento quanto se comunica com outro, movido por ele...” - pensamentos que ninguém havia expressado antes de Lomonosov. Por que Boyle abriu os recipientes após o aquecimento? Nesse caso, algo poderia evaporar dos recipientes e o seu peso poderia mudar. É necessário repetir os experimentos, mas realizar todas as observações e medições em recipiente fechado. Há ar nele. Lomonosov preparou um recipiente especial, despejou limalha de chumbo nele, depois acendeu o fogo com fole e aqueceu o gargalo do recipiente até que o vidro amolecesse. Usando uma pinça, ele selou o vidro e imediatamente colocou a vasilha no fogo. Agora ele estava completamente confiante de que nada entraria na embarcação e nada escaparia dela. O fole inchou pela última vez e agora as chamas azuis desapareceram em uma pilha de carvão em brasa. Lomonosov colocou cuidadosamente o recipiente sobre a mesa e começou a preparar o próximo. O experimento teve que ser repetido muitas vezes, calcinando não só o chumbo, mas também outros metais: ferro, cobre... Lomonosov pesou os recipientes resfriados, colocou-os sobre as brasas em uma grande fornalha e começou a atiçar o fogo. A princípio o fole funcionou lentamente, mas aos poucos o fluxo de ar se intensificou e com ele surgiram chamas azuladas. As paredes do navio ficaram vermelhas e as limalhas de chumbo derreteram. As brilhantes gotas branco-prateadas rapidamente ficaram cobertas por uma camada amarelo-acinzentada. As limalhas de cobre vermelho transformaram-se em pó marrom-escuro. As limalhas de ferro ficaram pretas. Será que o “calórico” entrou nos vasos? Combinou com metais? Nesse caso, o peso da embarcação deverá aumentar. Mas a balança mostrou que o peso de todas as embarcações permaneceu inalterado! A visita de Catarina II ao laboratório de Lomonosov E as cinzas metálicas? Precisamos comparar seu peso com o peso do metal. No dia seguinte, o pesquisador repetiu os experimentos. Ele pesou as limalhas de metal antes de selar o recipiente. Após a calcinação, ele pesou novamente os vasos, depois os abriu e pesou a cinza metálica resultante. A cinza era mais pesada que o metal retirado anteriormente! - Esses experimentos refutam a opinião de Robert Boyle. Metais não combinam com “calórico”: afinal, o peso da embarcação não muda. Isto é inegável. E ainda assim a cinza é mais pesada. - Lomonosov pensou novamente. Porém, havia uma certa quantidade de ar no recipiente... Talvez os metais se combinem com corpúsculos de ar? Como a cinza metálica no recipiente ficou mais pesada, isso significa que o peso do ar no recipiente diminuiu na mesma proporção. Sem o fornecimento de ar externo, o peso do metal permanecerá inalterado! Vivendo em uma época em que a química estava apenas emergindo como ciência, Lomonosov foi capaz, apesar das ideias incorretas da teoria do flogisto, de alcançar tais generalizações que ainda hoje constituem a base da ciência física e química. Ele foi o primeiro a formular a lei da conservação da matéria e da energia, o primeiro a indicar o caminho que muitos cientistas seguiram.

Desde que a humanidade surgiu neste planeta, tem levado um estilo de vida relativamente calmo e estável, consumindo os mesmos alimentos, retirando água das mesmas fontes e respirando o mesmo ar. Até recentemente, existia um equilíbrio frágil entre nós e o resto da natureza, e com qualquer tipo de alteração ambiental ou climática, o equilíbrio de poder voltava a ser equalizado graças ao curso ininterrupto da evolução.

Devido à presença de habilidades mentais e uma certa resistência em nossos corpos, os humanos, como espécie biológica, desenvolveram a capacidade de intervir na natureza e mudar o meio ambiente. A criação de ferramentas, a descoberta do fogo, a domesticação dos animais, o cultivo de plantas silvestres, a formação dos primeiros povoados - todos estes foram os primeiros passos no caminho do progresso e da civilização.

Isso era importante para as pessoas, mas todas essas tentativas eram fracas, porque uma pessoa não poderia causar grandes danos, já que a pequena população ainda dependia inteiramente das forças da natureza e tremia aos menores caprichos. Com o passar do tempo, com a crescente concentração de pessoas, as suas invasões tornaram-se não só mais persistentes, mas também mais constantes, a natureza dessas invasões tornou-se ainda mais direcionada. Isto levou ao facto de, no final, na segunda metade do século passado, a capacidade das pessoas para acelerar processos ter mudado tanto que “a velocidade do nosso próprio desenvolvimento” começou a ameaçar-nos.

A ideia dos irmãos Wachowski vem à mente - Matrix, onde, ironicamente, máquinas criadas por pessoas começaram a usar as próprias pessoas como combustível biologicamente benéfico. A realidade atual suscita pensamentos tão coloridos no referido blockbuster: há muito que as pessoas são sofisticadas na invenção de muitos mecanismos, máquinas e substâncias, justificando tudo isto com o desejo de “melhorar” as suas próprias vidas, ou seja, de se tornarem civilizados.

Para maior clareza, voltemo-nos para a história das “invenções” químicas e, como já foi dito, olhemos para a segunda metade do século passado em números. O gráfico mostra claramente o aumento do número de invenções de substâncias químicas na segunda metade do século XX. Como você pode ver, na década de 50 do século passado começou um verdadeiro boom na indústria química e, em 1975, as estatísticas registravam 1.000.000 de materiais químicos sintéticos. Outros “sucessos” de químicos em vários países foram caracterizados pela adição de cerca de 1.000 novos produtos químicos anualmente. No final do último milénio, a humanidade estava “em uso”, ou seja, Havia mais de 60.000 produtos químicos produzidos artificialmente em uso generalizado.

O maior número de “invenções” deste tipo diz respeito aos elos mais fracos da cadeia de suporte de vida da humanidade, nomeadamente:

produção de materiais comumente usados

tecidos
isoladores
revestimentos

produção e consumo dos produtos mais consumidos

suplementos nutricionais
substâncias utilizadas no processamento e armazenamento
substâncias usadas em medicamentos

uso de fontes e meios de energia comuns e acessíveis

terra
ar

Este ciclo de produtos químicos que criamos já faz parte das nossas vidas; e nós, como qualquer espécie, devemos usá-lo, adaptar-nos a ele ou, muito menos, evitá-lo para sobreviver. Este conceito pode ser compreendido se aceitarmos o facto da nossa própria participação, sim, participação, neste processo contínuo - por um lado, somos produtores, e por outro, somos produto deste ciclo. Portanto, qualquer mudança em nosso próprio desenvolvimento ou em nosso conhecimento depende de nós mesmos.

Por vezes, as nossas experiências beneficiaram-nos, como foi o caso da penicilina, que salvou mais de um milhão de vidas em guerras e em tempos de paz. E há aqueles que até os próprios descobridores gostariam de esquecer - é apropriado recordar uma das mais poderosas armas de destruição em massa, o gás Sarin (que foi descoberto por acidente fatídico por químicos alemães que tentavam tornar os pesticidas mais eficazes , às vésperas da Segunda Guerra Mundial). A natureza das terceiras descobertas não é clara para nós, assim como a nossa, pois elas simplesmente nos mudam: provavelmente não há necessidade de dar exemplos da influência dos entorpecentes no corpo humano. Embora nos primórdios da farmácia no Velho Mundo, e depois em outras partes do mundo, elas fossem apresentadas como medicamentos de que as pessoas precisavam.

Parece que se alguma substância foi inventada pensando no benefício das pessoas, então por que surgem alguns fatos que nem sequer suspeitávamos que existissem? Na prática, tudo é bastante simples - o perigo das substâncias artificiais reside precisamente no facto de não sabermos nada com uma precisão fiável sobre o seu efeito sobre aquilo com que entram em contacto ao longo da sua existência descontrolada.

Isso pode ser demonstrado com um exemplo elementar: há muito que sabemos, ao que parece, tudo sobre o oxigênio. O oxigênio é extremamente crítico para o nosso corpo, mas o oxigênio puro pode nos matar. Como o oxigênio não é encontrado na natureza sem impurezas, não podemos consumi-lo nesta forma. Como você pode ver, participamos das cadeias da vida exatamente como a Natureza nos ensinou; e qualquer desvio (e aqui tentamos melhorar a substância que necessitamos) acaba por ser fatal. Há apenas uma conclusão aqui: aquilo de que podemos ter absoluta certeza relativamente a qualquer substância é que não sabemos durante quanto tempo os seus efeitos potencialmente nocivos poderão não se manifestar.

Um dos atributos essenciais da revolução, que também observamos hoje com crescente alarme, é a proibição tácita da liberdade de informação sobre produtos inventados, ingredientes, composições e sua rotulagem. Embora cada vez mais países estejam introduzindo requisitos obrigatórios para fornecer informações sobre a composição de alimentos, medicamentos, roupas, etc., ainda é quase impossível na vida cotidiana determinar o que é, por exemplo, seu sabão em pó, tinta, produto plástico, etc. .consiste em.qualquer coisa! O mais provocativo a este respeito é a ocultação de pessoas que estão directamente envolvidas no estabelecimento deste regime de sigilo.

O excesso de produtos químicos desnecessários já se tornou tão evidente que ninguém se entusiasma com a invenção de um novo material, polímero ou substituto. A principal confirmação disso é o desejo crescente das pessoas por produtos ecologicamente corretos. “O caminho para o inferno está cheio de boas intenções”, poder-se-ia dizer sobre o caminho que todas as pessoas devem percorrer para evitar a “vitória da revolução química”.

As tendências recentes nos avanços científicos indicam uma mudança maior em direção à biologia, à genética e a todas as coisas verdes. Muito provavelmente, as pessoas terão os olhos “abertos” para as infinitas possibilidades da natureza, para além da química e da energia nuclear, e chegarão à conclusão de que, se o fornecimento de algo não for renovável, então provavelmente não faz sentido prolongar a vida. planos de prazo para este elemento finito.

O filme "Matrix" vem à mente

Gráfico que mostra o crescimento do número de produtos químicos ao longo dos anos do século passado

O maior número de “invenções” deste tipo diz respeito aos elos mais fracos da cadeia de suporte de vida da humanidade, nomeadamente:

produção de materiais comumente usados

* isoladores

* coberturas

produção e consumo dos produtos mais consumidos

* suplementos nutricionais

* substâncias utilizadas no processamento e armazenamento

*substâncias utilizadas em medicamentos

uso de fontes e meios de energia comuns e acessíveis

* ar

Uma grande variedade de produtos químicos tornou-se parte de nossas vidas.

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Química da antiguidade.

A química, a ciência da composição das substâncias e suas transformações, começa com a descoberta pelo homem da capacidade do fogo de alterar os materiais naturais. Aparentemente, as pessoas sabiam fundir cobre e bronze, queimar produtos de argila e fazer vidro já em 4.000 aC. No século VII. AC. O Egito e a Mesopotâmia tornaram-se centros de produção de corantes; Ouro, prata e outros metais também foram obtidos em sua forma pura. De cerca de 1500 a 350 AC. A destilação foi usada para produzir corantes, e os metais foram fundidos a partir dos minérios, misturando-os com carvão e soprando ar através da mistura queimada. Os próprios procedimentos de transformação de materiais naturais ganharam um significado místico.

Filosofia natural grega.

Essas ideias mitológicas penetraram na Grécia através de Tales de Mileto, que elevou toda a diversidade de fenômenos e coisas a um único elemento - a água. No entanto, os filósofos gregos não se interessavam pelos métodos de obtenção das substâncias e pela sua utilização prática, mas principalmente pela essência dos processos que ocorrem no mundo. Assim, o antigo filósofo grego Anaxímenes argumentou que o princípio fundamental do Universo é o ar: quando rarefeito, o ar transforma-se em fogo e, à medida que engrossa, torna-se água, depois terra e, por fim, pedra. Heráclito de Éfeso tentou explicar os fenômenos naturais postulando o fogo como elemento primário.

Quatro elementos primários.

Essas ideias foram combinadas na filosofia natural de Empédocles de Agrigento, o criador da teoria dos quatro princípios do universo. Em várias versões, sua teoria dominou a mente das pessoas por mais de dois mil anos. Segundo Empédocles, todos os objetos materiais são formados pela combinação de elementos eternos e imutáveis – água, ar, terra e fogo – sob a influência das forças cósmicas do amor (atração) e do ódio (repulsão). A teoria dos elementos de Empédocles foi aceita e desenvolvida primeiro por Platão, que especificou que as forças imateriais do bem e do mal podem transformar esses elementos uns nos outros, e depois por Aristóteles.

Segundo Aristóteles, os elementos elementares não são substâncias materiais, mas portadores de certas qualidades - calor, frio, secura e umidade. Essa visão foi transformada na ideia dos quatro “sucos” de Galeno e dominou a ciência até o século XVII. Outra questão importante que ocupou os filósofos naturais gregos foi a questão da divisibilidade da matéria. Os fundadores do conceito, que mais tarde recebeu o nome de “atomístico”, foram Leucipo, seu aluno Demócrito e Epicuro. De acordo com seus ensinamentos, existem apenas vazios e átomos - elementos materiais indivisíveis, eternos, indestrutíveis, impenetráveis, diferindo em forma, posição no vazio e tamanho; do seu “vórtice” todos os corpos são formados. A teoria atômica permaneceu impopular durante dois milênios depois de Demócrito, mas não desapareceu completamente. Um de seus adeptos foi o antigo poeta grego Tito Lucrécio Caro, que delineou as opiniões de Demócrito e Epicuro no poema Sobre a natureza das coisas (De Rerum Natura).

Alquimia.

A alquimia é a arte de melhorar a matéria através da transformação de metais em ouro e de melhorar o homem criando o elixir da vida. Esforçando-se para atingir o objetivo mais atraente para eles - a criação de riquezas incalculáveis - os alquimistas resolveram muitos problemas práticos, descobriram muitos processos novos, observaram diversas reações, contribuindo para a formação de uma nova ciência - a química.

Período helenístico.

O Egito foi o berço da alquimia. Os egípcios eram brilhantes em química aplicada, que, no entanto, não estava isolada como um campo independente de conhecimento, mas fazia parte da “arte secreta sagrada” dos sacerdotes. A alquimia apareceu como um campo separado de conhecimento na virada dos séculos II e III. DE ANÚNCIOS Após a morte de Alexandre, o Grande, seu império entrou em colapso, mas a influência dos gregos estendeu-se a vastos territórios do Próximo e Médio Oriente. A alquimia atingiu um florescimento particularmente rápido em 100-300 DC. em Alexandria.

Por volta de 300 DC. O egípcio Zósima escreveu uma enciclopédia - 28 livros cobrindo todo o conhecimento da alquimia dos séculos V a VI anteriores, em particular informações sobre as interconversões (transmutações) de substâncias.

Alquimia no mundo árabe.

Tendo conquistado o Egito no século VII, os árabes adotaram a cultura greco-oriental, preservada durante séculos pela escola alexandrina. Imitando os antigos governantes, os califas começaram a patrocinar as ciências, e nos séculos VII a IX. surgiram os primeiros químicos.

O alquimista árabe mais talentoso e famoso foi Jabir ibn Hayyan (final do século VIII), que mais tarde ficou conhecido na Europa pelo nome de Geber. Jabir acreditava que o enxofre e o mercúrio são dois princípios opostos a partir dos quais os outros sete metais são formados; O ouro é o mais difícil de formar: para isso é necessária uma substância especial, que os gregos chamavam de xerion - “seco”, e os árabes mudaram para al-iksir (assim surgiu a palavra “elixir”). O elixir deveria ter outras propriedades maravilhosas: curar todas as doenças e dar a imortalidade. Outro alquimista árabe, al-Razi (c. 865–925) (conhecido na Europa como Rhazes) também praticava medicina. Assim, ele descreveu o método de preparo do gesso e o método de aplicação do curativo no local da fratura. No entanto, o médico mais famoso foi o Bukharian Ibn Sina, também conhecido como Avicena. Seus escritos serviram de guia para médicos por muitos séculos.

Alquimia na Europa Ocidental.

As visões científicas dos árabes penetraram na Europa medieval no século XII. através do Norte de África, Sicília e Espanha. As obras dos alquimistas árabes foram traduzidas para o latim e depois para outras línguas europeias. No início, a alquimia na Europa baseava-se no trabalho de luminares como Jabir, mas três séculos depois houve um interesse renovado pelos ensinamentos de Aristóteles, especialmente nas obras do filósofo alemão e teólogo dominicano, que mais tarde se tornou bispo e professor. na Universidade de Paris, Albertus Magnus e seu aluno Tomás de Aquino. Convencido da compatibilidade da ciência grega e árabe com a doutrina cristã, Albertus Magnus promoveu a sua introdução nos cursos escolares. Em 1250, a filosofia de Aristóteles foi introduzida no ensino da Universidade de Paris. O filósofo e naturalista inglês, monge franciscano Roger Bacon, que antecipou muitas descobertas posteriores, também estava interessado em problemas alquímicos; ele estudou as propriedades do salitre e de muitas outras substâncias e encontrou um método para fazer pólvora negra. Outros alquimistas europeus incluem Arnaldo da Villanova (1235–1313), Raymond Lull (1235–1313) e Basil Valentinus (monge alemão dos séculos XV a XVI).

Conquistas da alquimia.

O desenvolvimento do artesanato e do comércio, a ascensão das cidades na Europa Ocidental nos séculos XII-XIII. acompanhado pelo desenvolvimento da ciência e pelo surgimento da indústria. As receitas alquimistas foram utilizadas em processos tecnológicos como o processamento de metais. Durante esses anos, iniciou-se uma busca sistemática por formas de obtenção e identificação de novas substâncias. Estão surgindo receitas para produzir álcool e melhorar o processo de destilação. A conquista mais importante foi a descoberta dos ácidos fortes - sulfúrico e nítrico. Agora os químicos europeus conseguiram realizar muitas reações novas e obter substâncias como sais de ácido nítrico, vitríolo, alúmen, sais de ácidos sulfúrico e clorídrico. Os serviços dos alquimistas, que muitas vezes eram médicos qualificados, eram utilizados pela mais alta nobreza. Também se acreditava que os alquimistas possuíam o segredo de transmutar metais comuns em ouro.

No final do século XIV. O interesse dos alquimistas em transformar certas substâncias em outras deu lugar ao interesse pela produção de cobre, latão, vinagre, azeite e diversos medicamentos. Nos séculos XV-XVI. A experiência dos alquimistas foi cada vez mais utilizada na mineração e na medicina.

O INÍCIO DA QUÍMICA MODERNA

O fim da Idade Média foi marcado por um afastamento gradual do ocultismo, um declínio no interesse pela alquimia e a difusão de uma visão mecanicista da estrutura da natureza.

Iatroquímica.

Paracelso (1493-1541) tinha opiniões completamente diferentes sobre os propósitos da alquimia. Com este nome escolhido por ele (“superior a Celso”), o médico suíço Philip von Hohenheim entrou para a história. Paracelso, assim como Avicena, acreditava que a principal tarefa da alquimia não era a busca de formas de obtenção de ouro, mas a produção de medicamentos. Ele emprestou da tradição alquímica a doutrina de que existem três partes principais da matéria - mercúrio, enxofre, sal, que correspondem às propriedades de volatilidade, inflamabilidade e dureza. Esses três elementos formam a base do macrocosmo (Universo) e estão associados ao microcosmo (homem), formado por espírito, alma e corpo. Passando a determinar as causas das doenças, Paracelso argumentou que a febre e a peste ocorrem devido ao excesso de enxofre no corpo, com excesso de mercúrio ocorre paralisia, etc. O princípio ao qual todos os iatroquímicos aderiram foi que a medicina é uma questão de química e tudo depende da capacidade do médico de isolar os princípios puros das substâncias impuras. Dentro deste esquema, todas as funções do corpo foram reduzidas a processos químicos, e a tarefa do alquimista era encontrar e preparar substâncias químicas para fins médicos.

Os principais representantes da direção iatroquímica foram Jan Helmont (1577-1644), médico de profissão; Francis Sylvius (1614–1672), que gozou de grande fama como médico e eliminou princípios “espirituais” do ensino iatroquímico; Andreas Liebavius (c. 1550–1616), médico de Rothenburg. Suas pesquisas contribuíram muito para a formação da química como uma ciência independente.

Filosofia mecanicista.

Com a diminuição da influência da iatroquímica, os filósofos naturais voltaram-se novamente para os ensinamentos dos antigos sobre a natureza. Em primeiro plano no século XVII. surgiram visões atomísticas (corpusculares). Um dos cientistas mais proeminentes - os autores da teoria corpuscular - foi o filósofo e matemático René Descartes. Ele expôs seus pontos de vista em 1637 no ensaio Raciocinando sobre o método. Descartes acreditava que todos os corpos “consistem em numerosas pequenas partículas de várias formas e tamanhos, ... que não se ajustam tão exatamente umas às outras que não haja lacunas ao seu redor; essas lacunas não estão vazias, mas preenchidas com... matéria rarefeita.” Descartes não considerava suas “pequenas partículas” átomos, ou seja, indivisível; ele defendeu o ponto de vista da divisibilidade infinita da matéria e negou a existência do vazio. Um dos oponentes mais proeminentes de Descartes foi o físico e filósofo francês Pierre Gassendi. O atomismo de Gassendi foi essencialmente uma releitura dos ensinamentos de Epicuro, porém, ao contrário deste último, Gassendi reconheceu a criação dos átomos por Deus; ele acreditava que Deus criou um certo número de átomos indivisíveis e impenetráveis, dos quais todos os corpos são compostos; Deve haver um vazio absoluto entre os átomos. No desenvolvimento da química no século XVII. um papel especial pertence ao cientista irlandês Robert Boyle. Boyle não aceitou as declarações dos antigos filósofos que acreditavam que os elementos do universo poderiam ser estabelecidos especulativamente; isso se reflete no título de seu livro Químico cético. Sendo um defensor da abordagem experimental para a determinação dos elementos químicos (que acabou sendo adotada), ele não sabia da existência de elementos reais, embora quase tenha descoberto ele mesmo um deles - o fósforo. Boyle geralmente é creditado por introduzir o termo "análise" na química. Em seus experimentos de análise qualitativa, ele utilizou diversos indicadores e introduziu o conceito de afinidade química. Com base nos trabalhos de Galileo Galilei Evangelista Torricelli, bem como de Otto Guericke, que demonstrou os “hemisférios de Magdeburg” em 1654, Boyle descreveu a bomba de ar que projetou e experimentos para determinar a elasticidade do ar usando um tubo em forma de U. Como resultado desses experimentos, foi formulada a conhecida lei da proporcionalidade inversa entre o volume e a pressão do ar. Em 1668, Boyle tornou-se um membro ativo da recém-organizada Royal Society of London e em 1680 foi eleito seu presidente.

Química técnica.

Os avanços e descobertas científicas não puderam deixar de influenciar a química técnica, cujos elementos podem ser encontrados nos séculos XV-XVII. Em meados do século XV. a tecnologia de forjamento de sopradores foi desenvolvida. As necessidades da indústria militar estimularam o trabalho para melhorar a tecnologia de produção de pólvora. Durante o século XVI. A produção de ouro dobrou e a produção de prata aumentou nove vezes. Estão sendo publicados trabalhos fundamentais sobre a produção de metais e diversos materiais utilizados na construção, fabricação de vidro, tingimento de tecidos, conservação de alimentos e curtimento de couro. Com a expansão do consumo de bebidas alcoólicas, os métodos de destilação estão sendo aprimorados e novos aparelhos de destilação estão sendo projetados. Surgiram numerosos laboratórios de produção, principalmente metalúrgicos. Entre os tecnólogos químicos da época podemos citar Vannoccio Biringuccio (1480-1539), cuja obra clássica SOBRE pirotecnia foi impresso em Veneza em 1540 e continha 10 livros que tratavam de minas, testes de minerais, preparação de metais, destilação, arte da guerra e fogos de artifício. Outro tratado famoso Sobre mineração e metalurgia, foi escrito por Georg Agricola (1494–1555). Também deve ser feita menção a Johann Glauber (1604-1670), um químico holandês que criou o sal de Glauber.

SÉCULO DEZOITO

A Química como disciplina científica.

De 1670 a 1800, a química recebeu status oficial nos currículos das principais universidades, juntamente com a filosofia natural e a medicina. Em 1675, o livro didático de Nicolas Lemery (1645-1715) apareceu Curso de Química, que ganhou enorme popularidade, foram publicadas 13 de suas edições em francês e, além disso, foi traduzido para o latim e muitas outras línguas europeias. No século 18 estão a ser criadas na Europa sociedades químicas científicas e um grande número de institutos científicos; A pesquisa que realizam está intimamente relacionada às necessidades sociais e econômicas da sociedade. Surgiram químicos praticantes, que se dedicavam à fabricação de instrumentos e à produção de substâncias para a indústria.

Teoria do flogisto.

Nas obras de químicos da segunda metade do século XVII. Muita atenção foi dada às interpretações do processo de combustão. Segundo os antigos gregos, tudo o que pode queimar contém o elemento fogo, que é liberado nas condições certas. Em 1669, o químico alemão Johann Joachim Becher tentou dar uma explicação racionalista da inflamabilidade. Ele sugeriu que os sólidos consistem em três tipos de “terra”, e um dos tipos, que ele chamou de “terra gordurosa”, foi considerado o “princípio da inflamabilidade”.

O seguidor de Becher, o químico e médico alemão Georg Ernst Stahl, transformou o conceito de “terra gorda” na doutrina generalizada do flogisto - “o início da inflamabilidade”. Segundo Stahl, o flogisto é uma determinada substância contida em todas as substâncias combustíveis e liberada durante a combustão. Stahl argumentou que a ferrugem dos metais é semelhante à queima da madeira. Os metais contêm flogisto, mas a ferrugem (incrustações) não contém mais flogisto. Isso também forneceu uma explicação aceitável para o processo de conversão de minérios em metais: o minério, cujo teor de flogisto é insignificante, é aquecido em carvão rico em flogisto, e este se transforma em minério. O carvão se transforma em cinzas e o minério em metal rico em flogisto. Em 1780, a teoria do flogisto era aceita por químicos em quase todos os lugares, embora não respondesse a uma questão muito importante: por que o ferro fica mais pesado quando enferruja, embora o flogisto evapore dele? Químicos do século XVIII. esta contradição não parecia tão importante; o principal, para eles, era explicar os motivos da mudança no aspecto das substâncias.

No século 18 Houve muitos químicos cujas atividades científicas não se enquadram nos esquemas usuais de consideração dos estágios e direções do desenvolvimento da ciência, e entre eles um lugar especial pertence ao cientista enciclopedista russo, poeta e campeão do iluminismo Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711– 1765). Com suas descobertas, Lomonosov enriqueceu quase todas as áreas do conhecimento, e muitas de suas ideias estavam mais de cem anos à frente da ciência da época. Em 1756, Lomonosov conduziu famosos experimentos de queima de metais em recipiente fechado, que forneceram evidências indiscutíveis da preservação da matéria durante as reações químicas e do papel do ar nos processos de combustão: antes mesmo de Lavoisier, ele explicou o aumento de peso observado durante a queima de metais combinando-os com o ar. Em contraste com as ideias predominantes sobre o calórico, ele argumentou que os fenômenos térmicos são causados pelo movimento mecânico das partículas materiais. Ele explicou a elasticidade dos gases pelo movimento das partículas. Lomonosov distinguiu entre os conceitos de “corpúsculo” (molécula) e “elemento” (átomo), que recebeu reconhecimento geral apenas em meados do século XIX. Lomonosov formulou o princípio da conservação da matéria e do movimento, excluiu o flogisto da lista de agentes químicos, lançou as bases da físico-química e criou um laboratório químico na Academia de Ciências de São Petersburgo em 1748, no qual não apenas o trabalho científico foi realizadas, mas também aulas práticas para os alunos. Realizou extensas pesquisas em áreas do conhecimento relacionadas à química - física, geologia, etc.

Química pneumática.

As deficiências da teoria do flogisto surgiram mais claramente durante o desenvolvimento da chamada. química pneumática. O maior representante dessa tendência foi R. Boyle: ele não só descobriu a lei dos gases, que hoje leva seu nome, mas também projetou dispositivos para coleta de ar. Os químicos têm agora um meio vital de isolar, identificar e estudar vários “ares”. Um passo importante foi a invenção do “banho pneumático” pelo químico inglês Stephen Hales (1677–1761) no início do século XVIII. - um dispositivo para reter gases liberados quando uma substância é aquecida em um recipiente com água, baixado de cabeça para baixo em um banho de água. Mais tarde, Hales e Henry Cavendish estabeleceram a existência de certos gases (“ares”) que diferem em suas propriedades do ar comum. Em 1766, Cavendish estudou sistematicamente o gás formado pela reação de ácidos com certos metais, mais tarde denominado hidrogênio. Uma grande contribuição ao estudo dos gases foi dada pelo químico escocês Joseph Black, que começou a estudar os gases liberados quando os ácidos reagem com os álcalis. Black descobriu que o mineral carbonato de cálcio se decompõe quando aquecido, liberando gás e formando cal (óxido de cálcio). O gás liberado (dióxido de carbono - Black o chamou de "ar ligado") poderia ser recombinado com cal para formar carbonato de cálcio. Entre outras coisas, esta descoberta estabeleceu a inseparabilidade das ligações entre substâncias sólidas e gasosas.

Revolução química.

Joseph Priestley, um padre protestante apaixonado pela química, obteve grande sucesso no isolamento de gases e no estudo de suas propriedades. Perto de Leeds (Inglaterra), onde atuou, havia uma cervejaria da qual grandes quantidades de “ar preso” (agora sabemos que era dióxido de carbono) podiam ser obtidas para experimentos. Priestley descobriu que os gases podiam dissolver-se na água e tentou coletá-los não sobre a água, mas sobre o mercúrio. Assim, ele foi capaz de coletar e estudar óxido nítrico, amônia, cloreto de hidrogênio, dióxido de enxofre (é claro, esses são seus nomes modernos). Em 1774, Priestley fez sua descoberta mais importante: isolou um gás no qual as substâncias queimavam de maneira especialmente intensa. Sendo um defensor da teoria do flogisto, ele chamou esse gás de “ar deflogisticado”. O gás descoberto por Priestley parecia ser a antítese do “ar flogisticado” (nitrogênio), isolado em 1772 pelo químico inglês Daniel Rutherford (1749-1819). No “ar flogisticado” os ratos morreram, mas no ar “desflogisticado” eles eram muito ativos. (Deve-se notar que as propriedades do gás isolado por Priestley foram descritas pelo químico sueco Karl Wilhelm Scheele em 1771, mas sua mensagem, por negligência do editor, apareceu impressa apenas em 1777.) O grande francês o químico Antoine Laurent Lavoisier apreciou imediatamente o significado da descoberta de Priestley. Em 1775, ele elaborou um artigo no qual defendia que o ar não é uma simples substância, mas uma mistura de dois gases, um deles é o “ar deflogisticado” de Priestley, que se combina com objetos em chamas ou enferrujados, passa dos minérios ao carvão e é necessário para a vida. Lavoisier ligou para ele oxigênio, oxigênio, ou seja, "gerador de ácido" O segundo golpe na teoria dos elementos elementares foi desferido depois que ficou claro que a água também não é uma substância simples, mas um produto da combinação de dois gases: oxigênio e hidrogênio. Todas essas descobertas e teorias, tendo eliminado os “elementos” misteriosos, levaram à racionalização da química. Somente aquelas substâncias que podem ser pesadas ou cuja quantidade pode ser medida de alguma outra forma vieram à tona. Durante a década de 80 do século XVIII. Lavoisier, em colaboração com outros químicos franceses Antoine François de Fourcroy (1755-1809), Guiton de Morveau (1737-1816) e Claude Louis Berthollet, desenvolveu um sistema lógico de nomenclatura química; descreveu mais de 30 substâncias simples indicando suas propriedades. Este trabalho Método de nomenclatura química, foi publicado em 1787.

Uma revolução nas visões teóricas dos químicos ocorrida no final do século XVIII. como resultado do rápido acúmulo de material experimental sob o domínio da teoria do flogisto (embora independentemente dela), costuma ser chamada de “revolução química”.

SÉCULO DEZENOVE

Composição das substâncias e sua classificação.

Os sucessos de Lavoisier mostraram que o uso de métodos quantitativos pode auxiliar na determinação da composição química das substâncias e na elucidação das leis de sua associação.

Teoria atômica.

O nascimento da físico-química.

No final do século XIX. Surgiram os primeiros trabalhos nos quais as propriedades físicas de diversas substâncias (pontos de ebulição e fusão, solubilidade, peso molecular) foram estudadas sistematicamente. Essa pesquisa foi iniciada por Gay-Lussac e Van't Hoff, que mostraram que a solubilidade dos sais depende da temperatura e da pressão. Em 1867, os químicos noruegueses Peter Waage (1833–1900) e Kato Maximilian Guldberg (1836–1902) formularam a lei da ação das massas, segundo a qual a taxa das reações depende das concentrações dos reagentes. O aparato matemático utilizado permitiu encontrar uma quantidade muito importante que caracteriza qualquer reação química - a constante de velocidade.

Termodinâmica química.

Enquanto isso, os químicos voltaram-se para a questão central da físico-química - a influência do calor nas reações químicas. Em meados do século XIX. os físicos William Thomson (Lord Kelvin), Ludwig Boltzmann e James Maxwell desenvolveram novas visões sobre a natureza do calor. Rejeitando a teoria calorística de Lavoisier, representaram o calor como resultado do movimento. Suas ideias foram desenvolvidas por Rudolf Clausius. Ele desenvolveu uma teoria cinética segundo a qual quantidades como volume, pressão, temperatura, viscosidade e taxas de reação podem ser consideradas com base na ideia do movimento contínuo das moléculas e suas colisões. Simultaneamente com Thomson (1850), Clasius deu a primeira formulação da segunda lei da termodinâmica e introduziu os conceitos de entropia (1865), gás ideal e caminho livre médio das moléculas.

A abordagem termodinâmica das reações químicas foi utilizada em seus trabalhos por August Friedrich Gorstmann (1842–1929), que, baseado nas ideias de Clausius, tentou explicar a dissociação dos sais em solução. Em 1874-1878, o químico americano Josiah Willard Gibbs empreendeu um estudo sistemático da termodinâmica das reações químicas. Ele introduziu o conceito de energia livre e potencial químico, explicando a essência da lei da ação das massas, e aplicou princípios termodinâmicos no estudo do equilíbrio entre diferentes fases em diferentes temperaturas, pressões e concentrações (regra das fases). O trabalho de Gibbs lançou as bases para a termodinâmica química moderna. O químico sueco Svante August Arrhenius criou a teoria da dissociação iônica, que explica muitos fenômenos eletroquímicos, e introduziu o conceito de energia de ativação. Ele também desenvolveu um método eletroquímico para medir o peso molecular de solutos.

Um grande cientista, graças ao qual a físico-química foi reconhecida como um campo independente do conhecimento, foi o químico alemão Wilhelm Ostwald, que aplicou os conceitos de Gibbs no estudo da catálise. Em 1886 ele escreveu o primeiro livro sobre físico-química e em 1887 fundou (junto com Van't Hoff) a revista Physical Chemistry (Zeitschrift für Physikalische Chemie).

O SÉCULO XX

Nova teoria estrutural.

Com o desenvolvimento de teorias físicas sobre a estrutura dos átomos e moléculas, conceitos antigos como afinidade química e transmutação foram repensados. Novas ideias sobre a estrutura da matéria surgiram.

Modelo átomo.

Em 1896, Antoine Henri Becquerel (1852–1908) descobriu o fenômeno da radioatividade, descobrindo a emissão espontânea de partículas subatômicas a partir de sais de urânio, e dois anos depois, os cônjuges Pierre Curie e Marie Sklodowska-Curie isolaram dois elementos radioativos: polônio e rádio . Nos anos seguintes, descobriu-se que as substâncias radioativas emitem três tipos de radiação: a-partículas, b-partículas e g-raios. Juntamente com a descoberta de Frederick Soddy, que mostrou que durante o decaimento radioativo ocorre a transformação de algumas substâncias em outras, tudo isso deu um novo significado ao que os antigos chamavam de transmutação.

Em 1897, Joseph John Thomson descobriu o elétron, cuja carga foi medida com alta precisão em 1909 por Robert Millikan. Em 1911, Ernst Rutherford, baseado no conceito de elétron de Thomson, propôs um modelo do átomo: no centro do átomo há um núcleo carregado positivamente e elétrons carregados negativamente giram em torno dele. Em 1913, Niels Bohr, usando os princípios da mecânica quântica, mostrou que os elétrons não podem estar localizados em nenhuma, mas em órbitas estritamente definidas. O modelo quântico planetário do átomo de Rutherford-Bohr forçou os cientistas a adotar uma nova abordagem para explicar a estrutura e as propriedades dos compostos químicos. O físico alemão Walter Kossel (1888–1956) sugeriu que as propriedades químicas de um átomo são determinadas pelo número de elétrons em sua camada externa, e a formação de ligações químicas é determinada principalmente pelas forças de interação eletrostática. Os cientistas americanos Gilbert Newton Lewis e Irving Langmuir formularam a teoria eletrônica da ligação química. De acordo com essas ideias, as moléculas de sais inorgânicos são estabilizadas por interações eletrostáticas entre seus íons constituintes, que se formam durante a transferência de elétrons de um elemento para outro (ligação iônica), e moléculas de compostos orgânicos - devido ao compartilhamento de elétrons (ligação covalente). Essas ideias fundamentam os conceitos modernos de ligação química.

Novos métodos de pesquisa.

Todas as novas ideias sobre a estrutura da matéria só poderiam ser formadas como resultado do desenvolvimento do século XX. técnicas experimentais e o surgimento de novos métodos de pesquisa. A descoberta dos raios X em 1895 por Wilhelm Conrad Roentgen serviu de base para a posterior criação do método de cristalografia de raios X, que permite determinar a estrutura das moléculas a partir do padrão de difração dos raios X nos cristais. Usando este método, a estrutura de compostos orgânicos complexos foi decifrada - insulina, ácido desoxirribonucléico (DNA), hemoglobina, etc. Com a criação da teoria atômica, surgiram novos métodos espectroscópicos poderosos que fornecem informações sobre a estrutura de átomos e moléculas. Vários processos biológicos, bem como o mecanismo das reações químicas, são estudados usando traçadores radioisótopos; Os métodos de radiação também são amplamente utilizados na medicina.

Bioquímica.

Esta disciplina científica, que estuda as propriedades químicas das substâncias biológicas, foi inicialmente um dos ramos da química orgânica. Tornou-se uma região independente na última década do século XIX. como resultado de estudos das propriedades químicas de substâncias de origem vegetal e animal. Um dos primeiros bioquímicos foi o cientista alemão Emil Fischer. Ele sintetizou substâncias como cafeína, fenobarbital, glicose e muitos hidrocarbonetos, e deu uma grande contribuição à ciência das enzimas - catalisadores de proteínas, isoladas pela primeira vez em 1878. A formação da bioquímica como ciência foi facilitada pela criação de novos métodos analíticos . Em 1923, o químico sueco Theodor Svedberg projetou uma ultracentrífuga e desenvolveu um método de sedimentação para determinar o peso molecular de macromoléculas, principalmente proteínas. O assistente de Svedberg, Arne Tiselius (1902–1971), criou no mesmo ano o método de eletroforese, um método mais avançado para separar moléculas gigantes baseado na diferença na velocidade de migração de moléculas carregadas em um campo elétrico. No início do século XX. O químico russo Mikhail Semenovich Tsvet (1872–1919) descreveu um método para separar pigmentos vegetais passando sua mistura através de um tubo cheio de um adsorvente. O método foi denominado cromatografia. Em 1944, os químicos ingleses Archer Martin e Richard Singh propuseram uma nova versão do método: substituíram o tubo do adsorvente por papel de filtro. Foi assim que surgiu a cromatografia em papel - um dos métodos analíticos mais comuns em química, biologia e medicina, com o qual no final da década de 1940 e início da década de 1950 era possível analisar misturas de aminoácidos resultantes da quebra de diferentes proteínas e determinar a composição das proteínas. Como resultado de pesquisas meticulosas, a ordem dos aminoácidos na molécula de insulina foi estabelecida (Frederick Sanger) e em 1964 essa proteína foi sintetizada. Hoje em dia, muitos hormônios, medicamentos e vitaminas são obtidos por métodos de síntese bioquímica.

Química industrial.

Provavelmente a etapa mais importante no desenvolvimento da química moderna foi a criação no século XIX. vários centros de investigação que se dedicam, para além da investigação fundamental, também à investigação aplicada. No início do século XX. várias corporações industriais criaram os primeiros laboratórios de pesquisa industrial. Nos EUA, o laboratório químico DuPont foi fundado em 1903, e o laboratório Bell foi fundado em 1925. Após a descoberta e síntese da penicilina na década de 1940, e depois de outros antibióticos, surgiram grandes empresas farmacêuticas, compostas por químicos profissionais. O trabalho na área de química de compostos macromoleculares foi de grande importância prática. Um de seus fundadores foi o químico alemão Hermann Staudinger (1881–1965), que desenvolveu a teoria da estrutura dos polímeros. Pesquisas intensivas por métodos para a produção de polímeros lineares levaram, em 1953, à síntese do polietileno (Karl Ziegler) e, em seguida, de outros polímeros com propriedades desejadas. Hoje, a produção de polímeros é o maior ramo da indústria química.

Nem todos os avanços na química foram benéficos para os humanos. No século 19 Na produção de tintas, sabões e têxteis eram utilizados ácido clorídrico e enxofre, o que representava um grande perigo para o meio ambiente. No século 20 A produção de muitos materiais orgânicos e inorgânicos tem aumentado devido à reciclagem de substâncias usadas, bem como através do processamento de resíduos químicos que representam um risco para a saúde humana e para o ambiente.

Literatura:

Figurovsky N.A. Ensaio sobre a história geral da química. M., 1969
Jua M. História da química. M., 1975
Azimov A. Uma Breve História da Química. M., 1983