Chemická revoluce - Chemical revolution

Geoffroy 1718 Afinitní tabulka: v záhlaví každého sloupce je a chemické druhy s nimiž se mohou kombinovat všechny níže uvedené druhy. Někteří historici definovali tuto tabulku jako začátek chemické revoluce.[1]

The chemická revoluce, také nazývaný první chemická revoluce, byla raně novověká formulace chemie které vyvrcholily v zákon zachování hmoty a kyslík teorie spalování. V průběhu 19. a 20. století byla tato transformace připsána práci francouzského chemika Antoine Lavoisier („otec moderní chemie ").[2] Nedávná práce na historii raně novověké chemie však považuje chemickou revoluci za sestupnou z postupných změn v chemické teorii a praxi, které se objevily v průběhu dvou století.[3] Takzvaný vědecká revoluce proběhlo během šestnáctého a sedmnáctého století, zatímco chemická revoluce proběhla během sedmnáctého a osmnáctého století.[4]

Primární faktory

Několik faktorů vedlo k první chemické revoluci. Nejprve existovaly formy gravimetrické analýzy, které vyplynuly z alchymie, a nové druhy nástrojů, které byly vyvinuty v lékařských a průmyslových kontextech. V těchto podmínkách chemici stále více zpochybňovali hypotézy, které již představili staří Řekové. Například chemici začali tvrdit, že všechny struktury byly složeny z více než čtyři prvky Řeků nebo osm prvků středověkých alchymistů. Irský alchymista, Robert Boyle, položil základy chemické revoluce s jeho mechanické korpuskulární filozofie, která se zase velmi spoléhala na alchymistickou korpuskulární teorie a experimentální metoda sahající až do pseudogeber.[5]

Dřívější práce chemiků jako např Jan Křtitel van Helmont pomohl posunout víru v teorii, že vzduch existuje jako jeden prvek, na ten, ve kterém vzduch existuje jako složení směsi různých druhů plynů.[6] Van Helmontova analýza dat také naznačuje, že měl obecné znalosti o zákonu zachování hmoty v 17. století.[6] Dále pracujte Jean Rey na počátku 17. století pomohly kovy, jako je cín a olovo, a jejich oxidace za přítomnosti vzduchu a vody přesně určit příspěvek a existenci kyslíku v oxidačním procesu.[7]

Mezi další faktory patřily nové experimentální techniky a objev „fixního vzduchu“ (oxidu uhličitého) Josepha Blacka v polovině 18. století. Tento objev byl obzvláště důležitý, protože empiricky prokázal, že „vzduch“ nespočívá pouze v jedné látce, a protože „plyn“ stanovil jako důležitou experimentální látku. Ke konci 18 experimenty podle Henry Cavendish a Joseph Priestley dále to prokázal vzduch není živel a místo toho se skládá z několika různých plyny. Lavoisier také přeložil názvy chemických látek do nového nomenklaturního jazyka přitažlivějšího pro vědce devatenáctého století. K těmto změnám došlo v atmosféře, ve které Průmyslová revoluce zvýšený zájem veřejnosti o studium a procvičování chemie. Při popisu úkolu znovuobjevení chemické nomenklatury se Lavoisier pokusil využít nové ústřední postavení chemie tím, že učinil poněkud hyperbolické tvrzení, že:[8]

Musíme dům důkladně vyčistit, protože využili enigmatický jazyk, který je jim vlastní, který obecně představuje jeden význam pro adepty a jiný význam pro vulgární a zároveň neobsahuje nic, co by bylo racionálně srozumitelné nebo pro druhého.

Přesné přístroje

Hodně z důvodů, proč byl Antoine Lavoisier jmenován „otcem moderní chemie“, a začátek chemické revoluce spočíval v jeho schopnosti matematizovat pole a tlačit chemii k použití experimentálních metod používaných v jiných „přesnějších vědách“.[9] Lavoisier změnil pole chemie udržováním pečlivých bilancí ve svém výzkumu a pokoušel se ukázat, že transformací chemických druhů bylo zachováno celkové množství látky. Lavoisier použil při svých experimentech přístrojové vybavení pro termometrická a barometrická měření a spolupracoval s ním Pierre Simon de Laplace ve vynálezu kalorimetr, nástroj pro měření tepelných změn v reakci.[9] Při pokusu rozebrat teorii flogistonu a implementovat svou vlastní teorii spalování využil Lavoisier několik aparátů. Tito zahrnovali žhavou železnou hlaveň zbraně, která byla navržena tak, aby skrz ni protékala voda a rozkládala se, a změnu zařízení, které na jednom konci implementovalo pneumatický žlab, teploměr a barometr. Přesnost jeho měření byla podmínkou přesvědčivé opozice jeho teorií o vodě jako sloučenině, přičemž do jeho výzkumu byla implementována instrumentace, kterou sám navrhl.

Navzdory přesným měřením své práce čelil Lavoisier ve svém výzkumu velkému odporu. Zastánci teorie phlogiston, jako Keir a Priestley, tvrdil, že demonstrace faktů byla použitelná pouze u surových jevů a že interpretace těchto faktů neznamenala přesnost teorií. Uvedli, že Lavoisier se pokouší vnést pořádek na pozorované jevy, zatímco k poskytnutí konečného důkazu o složení vody a neexistenci flogistonu bude zapotřebí sekundárního zdroje platnosti.[9]

Antoine Lavoisier

Druhé fáze revoluce podpořila publikace Lavoisier's z roku 1789 Traité Élémentaire de Chimie (Chemické prvky). Počínaje touto publikací a dalšími, které budou následovat, Lavoisier syntetizoval práci ostatních a vytvořil termín „kyslík“. Antoine Lavoisier představoval chemickou revoluci nejen ve svých publikacích, ale také ve způsobu, jakým praktikoval chemii. Lavoisierova práce byla charakteristická jeho systematickým určováním hmotností a jeho silným důrazem na přesnost a přesnost.[10] I když se předpokládá, že zákon zachování hmoty objevil Lavoisier, toto tvrzení vyvrátil vědec Marcellin Berthelot.[11] Dřívější použití zákona zachování hmoty bylo navrženo Henry Guerlac, všímat si toho vědce Jan Křtitel van Helmont implicitně použil metodologii na svou práci v 16. a 17. století. Dřívější odkazy na zákon zachování hmoty a jeho používání učinil Jean Rey v roce 1630.[11] Ačkoli zákon zachování hmoty nebyl Lavoisierem výslovně objeven, jeho práce s širší škálou materiálů, než jaké v té době měla většina vědců, umožnila jeho práci výrazně rozšířit hranice jistiny a jejích základů.[11]

Lavoisier také přispěl k chemii, metodě porozumění spalování a dýchání a důkazu složení vody rozkladem na její součásti. Vysvětlil teorii spalování a zpochybnil flogistonová teorie s jeho názory na kalorický. The Traité zahrnuje pojmy „nové chemie“ a popisuje experimenty a úvahy, které vedly k jeho závěrům. Jako Newton Principia, který byl vrcholem vědecké revoluce, Lavoisierovy Traité lze považovat za vyvrcholení chemické revoluce.

Lavoisierova práce nebyla okamžitě přijata a trvalo několik desetiletí, než získala na síle.[12] Tomuto přechodu napomohla práce Jöns Jakob Berzelius, který přišel se zjednodušenou zkratkou k popisu chemických sloučenin na základě John Dalton teorie atomových vah. Mnoho lidí připisuje Lavoisierovi a jeho svržení flogistonová teorie jako tradiční chemická revoluce, přičemž Lavoisier označuje začátek revoluce a John Dalton jeho vyvrcholení.

Méthode de nomenclature chimique

Antoine Lavoisier, ve spolupráci s Louis Bernard Guyton de Morveau, Claude Louis Berthollet, a Antoine François de Fourcroy, publikováno Méthode de nomenclature chimique v roce 1787.[13] Tato práce stanovila terminologii pro „novou chemii“, kterou Lavoisier vytvářel, zaměřenou na standardizovanou sadu pojmů, vytváření nových prvků a experimentální práci. Méthode stanovilo 55 prvků, což byly látky, které nebylo možné v době vydání rozložit na jednodušší složené části.[14] Zavedením nové terminologie do oboru Lavoisier povzbudil další chemiky, aby přijali jeho teorie a postupy, aby mohli používat jeho termíny a zůstat aktuální v chemii.

Traité élémentaire de chimie

Jeden z Lavoisierových hlavních vlivů byl Étienne Bonnet, abbé de Condillac. Condillacov přístup k vědeckému výzkumu, který byl základem Lavoisierova přístupu v Traité, bylo demonstrovat, že lidské bytosti mohou pomocí shromážděných důkazů vytvořit mentální reprezentaci světa. V Lavoisierově předmluvě k Traité, uvádí

V geometrii a ve všech oborech poznání je všeobecně připuštěno, že v průběhu vyšetřování bychom měli postupovat od známých faktů k tomu, co není známo. ... Tímto způsobem vzniká ze série vjemů, pozorování a analýz postupný sled myšlenek, tak propojených, že pozorný pozorovatel může do určitého bodu vystopovat pořadí a spojení celého součtu člověka znalost.[15]

Lavoisier jasně spojuje své myšlenky s myšlenkami Condillaca a snaží se reformovat chemickou oblast. Jeho cíl v Traité bylo spojit pole s přímými zkušenostmi a pozorováním, spíše než s předpokladem. Jeho práce definovala nový základ pro základ chemických myšlenek a určila směr pro budoucí směr chemie.[16]

Humphry Davy

Humphry Davy byl anglický chemik a profesor chemie na Londýnská královská instituce počátkem 19. století.[17] Tam prováděl experimenty, které zpochybňovaly některé z Lavoisierových klíčových myšlenek, jako je kyselost kyslíku a myšlenka na kalorický prvek.[17] Davy dokázal, že kyselost nebyla způsobena přítomností kyslíku kyselina muriatová (kyselina chlorovodíková) jako důkaz.[17] Také dokázal, že sloučenina kyselina oxymuriatová neobsahovala žádný kyslík a byla místo toho prvek, který pojmenoval chlór.[17] Díky použití elektrických baterií v Royal Institution nejprve Davy izoloval chlor, po kterém následovala izolace elementárního jód v roce 1813.[17] Použitím baterií byl Davy také schopen izolovat prvky sodík a draslík.[17] Z těchto experimentů Davy dospěl k závěru, že síly, které spojují chemické prvky dohromady, musí mít elektrickou povahu.[17] Davy byl také zastáncem myšlenky, že kalorická je nehmotná tekutina, namísto toho tvrdil, že teplo je druh pohybu.[17]

John Dalton

John Dalton byl anglický chemik, který vyvinul myšlenku atomová teorie chemických prvků. Daltonova atomová teorie chemických prvků předpokládala, že každý prvek má jedinečné atomy spojené s tímto atomem a specifické pro něj.[17] To bylo v rozporu s Lavoisierovou definicí prvků, která spočívala v tom, že prvky jsou látky, které chemici nemohli dále rozložit na jednodušší části.[17] Daltonova myšlenka se také lišila od myšlenky korpuskulární teorie hmoty, který věřil, že všechny atomy jsou stejné, a byl podporovanou teorií od 17. století.[17] Aby pomohl podpořit svůj nápad, Dalton ve své práci pracoval na definování relativních hmotností atomů v chemických látkách Nový systém chemické filozofie, publikováno v roce 1808.[17] Jeho text ukázal výpočty pro stanovení relativních atomových hmotností Lavoisierových různých prvků na základě experimentálních údajů týkajících se relativního množství různých prvků v chemických kombinacích.[17] Dalton tvrdil, že prvky se budou kombinovat v nejjednodušší možné formě.[17] Voda byla známá jako kombinace vodíku a kyslíku, a tak Dalton věřil, že voda je binární sloučenina obsahující jeden vodík a jeden kyslík.[17]

Dalton dokázal přesně vypočítat relativní množství plynů v atmosférickém vzduchu. Použil měrnou hmotnost azotických (dusík), kyslíkatých, kyselin uhličitých (oxid uhličitý) a vodíkových plynů, jakož i vodních par určených Lavoisierem a Davym k určení proporcionálních hmotností každého z nich jako procento z celého objemu atmosférického vzduchu .[18] Dalton určil, že atmosférický vzduch obsahuje 75,55% azotického plynu, 23,32% kyslíkového plynu, 1,03% vodné páry a 0,10% plynu s kyselinou uhličitou.[18]

Jöns Jacob Berzelius

Jöns Jacob Berzelius byl švédský chemik, který studoval medicínu na univerzitě v Uppsale a byl profesorem chemie ve Stockholmu.[17] Vycházel z myšlenek Davyho i Daltona, aby vytvořil elektrochemický pohled na to, jak se prvky spojují. Berzelius klasifikoval prvky do dvou skupin, elektronegativní a elektropozitivní podle toho, který pól a galvanická baterie byli propuštěni, když se rozložili.[17] Vytvořil stupnici náboje s tím, že kyslík je nejvíce elektronegativní prvek a draslík je nejvíce elektropozitivní.[17] Tato stupnice znamenala, že některé prvky měly kladné a záporné náboje spojené s nimi a poloha prvku na této stupnici a náboj prvku určovaly, jak se tento prvek kombinoval s ostatními.[17] Berzeliusova práce na elektrochemické atomové teorii byla publikována v roce 1818 jako Essai sur la théorie des proporcí chimiques et sur l'influence chimique de l'électricité.[17] Také představil nový chemická nomenklatura do chemie reprezentací prvků s písmeny a zkratkami, jako je O pro kyslík a Fe pro železo. Kombinace prvků byly reprezentovány jako sekvence těchto symbolů a počet atomů byl reprezentován nejprve horními a poté dolními indexy.[17]

Reference

  1. ^ Kim, Mi Gyung (2003). Affinity, That Elusive Dream: A Genealogy of the Chemical Revolution. MIT Stiskněte. ISBN  978-0-262-11273-4.
  2. ^ První chemická revoluce Archivováno 26. Dubna 2009 v Wayback Machine - Instrument Project, The College of Wooster
  3. ^ Matthew Daniel Eddy; Seymour Mauskopf; William R. Newman (2014). „Úvod do chemických znalostí v raném novověku“. Osiris. 29: 1–15. doi:10.1086/678110. PMID  26103744.
  4. ^ Matthew Daniel Eddy, Seymour Mauskopf a William R. Newman (Eds.) (2014). Chemické znalosti ve světě raného novověku. Chicago: University of Chicago Press.CS1 maint: další text: seznam autorů (odkaz)
  5. ^ Ursula Klein (červenec 2007). "Styly experimentování a teorie alchymistických látek ve vědecké revoluci". Metascience. Springer. 16 (2): 247–256 [247]. doi:10.1007 / s11016-007-9095-8. ISSN  1467-9981. S2CID  170194372.
  6. ^ A b Ducheyne, Steffen (2008). „Předběžná studie o přivlastnění Van Helmontova díla v Británii v oblasti chymistry, medicíny a přírodní filozofie“. Ambix. 55 (2): 122–135. doi:10.1179 / 174582308X255479. ISSN  0002-6980. PMID  19048972. S2CID  38195230.
  7. ^ De Milt, Clara (1953). "Eseje Jean Rey". Journal of Chemical Education. 30 (7): 377. doi:10.1021 / ed030p377.3. ISSN  0021-9584.
  8. ^ Jaffe, B. (1976). Crucibles: The Story of Chemistry from Alchemy to Nuclear Fission (4. vydání). New York: Dover Publications. ISBN  978-0-486-23342-0.
  9. ^ A b C Golinski, Jan (1994). „Přesné přístroje a demonstrační pořadí důkazů v Lavoisierově chemii“. Osiris. 9: 30–47. doi:10.1086/368728.
  10. ^ Levere, Trevor (2001). Transformace hmoty. Baltimore, Maryland: The Johns Hopkins University Press. ISBN  0-8018-6610-3.
  11. ^ A b C Blumenthal, Geoffrey (2013). „O Lavoisierově úspěchu v chemii: O Lavoisierově úspěchu v chemii“ (PDF). Kentaur. 55 (1): 20–47. doi:10.1111/1600-0498.12001. hdl:1983 / 205ebdf7-ee96-42db-8687-a1b9eb6575c5.
  12. ^ Eddy, Matthew Daniel (2008). Jazyk mineralogie: John Walker, Chemistry and the Edinburgh Medical School 1750-1800. Ashgate.
  13. ^ Duveen, Denis; Klickstein, Herbert (září 1954). „Zavedení Lavoisierovy chemické nomenklatury do Ameriky“. Isis. 45 (3): 278–292. doi:10.1086/348339. PMID  13232806.
  14. ^ Guyton de Morveau, Louis-Bernard; Lavoisier, Antoine Laurent; Berthollet, Claude-Louis; Fourcroy, Antoine-François de, comte; Hassenfratz, Jean-Henri; Adet, Pierre-Auguste (1787). Méthode de nomenclature chimique. Paříž, Francie: Chez Cuchet. Citováno 19. dubna 2019.
  15. ^ Antoine-Laurent Lavoisier, Prvky chemie, trans. Robert Kerr (Edinburgh, 1790; Facs. Dotisk New York: Dover, 1965), str. Xv-xvi.
  16. ^ Dear, Peter (2006). Srozumitelnost přírody. University of Chicago Press. str. 74–75.
  17. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó p q r s t u J., Bowler, Peter (2005). Vytváření moderní vědy: historický průzkum. Morus, Iwan Rhys, 1964-. Chicago: University of Chicago Press. ISBN  0226068609. OCLC  56333962.
  18. ^ A b Society, Manchester Literary and Philosophical (1805). Monografie a sborník Manchesterské literární a filozofické společnosti: (Manchester Memoirs.).

Další čtení

externí odkazy