Pneumatikus kémia

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. január 29-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 7 szerkesztést igényelnek .

Pneumatikus kémia (pneumatológia) (a görög πνεῦμα  - lélegzet, lélegzet, szellem) - a gázkémia neve, a 18. század végén - a 19. század elején használták. Jelenleg kizárólag a gázok kémiai vizsgálatának korai időszakát jellemző történelmi kifejezésként használják.

Becoming

A 17. század közepéig a gázokat még nem különböztették meg, és csak a levegő különböző típusainak tekintették őket. Jan Van Helmont flamand kémikus , úgy tűnik, az első, aki kimutatta, hogy számos különböző levegőszerű test létezését kell felismerni , amelyeket gázoknak nevezett (franciául gaz , a görög káosz  - káosz szóból ). A pneumatikus kémia alapjait az " erdei gáz " ( gas sylvestre ) képződésével kapcsolatos megfigyeléseivel, a levegőtől eltérően, a savak mészkőre gyakorolt ​​hatására, a fiatal bor erjedése és a szén elégetése során tette le.

Van Helmont után külön kutatók foglalkoztak a gázok tanulmányozásával. Jean Re 1630-ban javasolta a levegő részvételét a fémek égetésében . Robert Boyle , az elemek meghatározásának kísérleti megközelítésének megalapítója megtervezte az egyik első légszivattyút , és 1660-ban az ő segítségével fedezte fel a ma a nevét viselő gáztörvényt . 1665-ben Robert Hooke a Micrographia-ban szintén egy speciális anyag jelenlétét javasolta a levegőben, hasonlóan ahhoz az anyaghoz, amely kötött állapotban van a salétromban . Ezeket a nézeteket továbbfejlesztette John Mayow angol kémikus "On saltpeter and the air spirit of saltpeter" című könyvében . Meiou, miután a híres kísérleteket egy harang alatt égő gyertyával végezte, megpróbálta bebizonyítani, hogy a levegőben van egy különleges gáz ( spirus nitroaëreus ), amely támogatja az égést és szükséges a légzéshez.

A 17. század második felében a flogiszton-elmélet  - a kémia első tudományos elmélete - kialakulása erőteljes ösztönzőként szolgált a kvantitatív kutatások fejlődéséhez, amely nélkül lehetetlen volt kísérletileg megerősíteni a kémiai elemek hipotézisét . A flogiszton-elmélet megjelenésének fontos következménye volt, hogy a vegyészek aktívan tanulmányozták a gázokat általában, és különösen a gáznemű égéstermékeket. Az a tény, hogy a levegő könnyen összenyomható, kétségtelen érv lett az atomisztikus eszmék felélesztése mellett, és már a gáznemű anyagokkal végzett első kísérletek az anyag diszkrét ( korpuszkuláris , lat. corpuscula - részecske) szerkezetének hipotéziséhez vezettek.

A XVIII. század elején. a vegyészek kevés érdeklődést mutattak a gázok tanulmányozása iránt. Ennek fő oka az volt, hogy a rendelkezésükre álló egyes gázok megszerzésére, összegyűjtésére és tulajdonságainak vizsgálatára nem voltak megfelelő módszerek. Egyes tudósok azonban még mindig megpróbálták vizsgálni a gázok akkoriban ismert tulajdonságait Boyle légszivattyújával és a különféle folyamatok során felszabaduló gázok összegyűjtésére alkalmas primitív eszközökkel. Tehát Mihail Lomonoszov , aki a fémek savakban való oldódásának mechanizmusát tanulmányozta , nitrogén-oxidokat kapott a réz salétromsavban való feloldásával, és leírta ennek a gáznak néhány tulajdonságát. Bikabuborékot használt a gáz összegyűjtésére.

A 18. század elején fontos lépést tett a kísérleti nehézségek leküzdésében Stephen Hales angol kémikus , aki feltalálta a „ pneumatikus fürdőt ” – az anyagok bomlása során felszabaduló gázok felfogására szolgáló eszközt, amely fejjel lefelé merített vízedény volt. vízfürdőben. Így a kutatók megkapták a legfontosabb eszközt a különféle illékony anyagok izolálására, azonosítására és tanulmányozására.

Gázok felfedezése és kutatása a 18. század második felében

A pneumatikus kémia kezdetét Joseph Black angol tudós munkája rakta le . Black megállapította (1756), hogy a fehér magnézia hevítésekor gáz szabadul fel belőle, és tömegveszteséggel égett magnézia képződik . E kísérletek alapján Black arra a következtetésre jutott, hogy a lágy lúgok ( karbonsók ) összetétele tartalmaz egy bizonyos " kötött levegőt ", amelyet később szén-dioxidnak neveznek . Black felfedezte a szén-dioxid és a " mészvíz " közötti reakciót is. Ezért merült fel az ötlet, hogy bizonyos hatások miatt el lehet különíteni az egyes gázokat keverékeikből. Ez a tapasztalat volt a legfontosabb előfeltétele a gázelemzés kialakulásának . Ezenkívül Black felfedezte a gáz halmazállapotú anyagok tömegének meghatározásának lehetőségét szilárd halmazállapotú vegyületeik figyelembevételével.

Az ásványi savak (elsősorban kénsav és sósav ) kinyerésére szolgáló módszerek felfedezése a 17. században egy bizonyos „levegő” felszabadulásának megfigyelései kezdetét jelentette, amikor a savak a vasra és más fémekre hatnak. Henry Cavendish angol tudós volt az első, aki leírta ennek a gáznak a természetét . 1766-ban Cavendish kiadta az Artificial Air című művét, amely az "éghető levegő" ( hidrogén ) felfedezéséről számolt be, és leírta a gázok összegyűjtésére, tisztítására és tanulmányozására szolgáló módszereket. Cavendishnek sikerült tiszta hidrogént és szén-dioxidot nyernie, hogy megállapítsa relatív sűrűségüket és egyéb tulajdonságaikat.

1781-ben Cavendish meghatározta a levegő összetételét, 1784-ben pedig hidrogén elégetésével megállapította a víz minőségi összetételét, megcáfolva a víz elemi voltának (egyszerűbb anyagokra bonthatatlanságának) elképzelését. Kutatásai során Cavendish egy új módszert alkalmazott - a levegőtől elkülönített üvegedényekben lévő gázkeveréken elektromos kisülést. Cavendish így nyert először vizet hidrogén és oxigén keverékéből. 1785-ben Cavendish felhívta a figyelmet a "maradék levegő" (az eredeti térfogat 1/120-a) buborékaira, amelyek nem változtak az elektromosság hatására (csak 1894-ben állapította meg Lord Rayleigh , hogy a "maradék levegő" az inert argon gáz ). Antoine Lavoisier francia vegyész 1784-ben arra a következtetésre jutott, hogy az „éghető levegő” egy egyszerű anyag . Először vízből szerezte, és ennek az anyagnak a Hydrogénium (hidrogén) nevet adta.

Joseph Priestley protestáns pap nagy sikereket ért el a gázok elkülönítésében és tulajdonságaik tanulmányozásában . Leeds közelében , ahol szolgált, volt egy sörfőzde, ahonnan nagy mennyiségben lehetett "kötött levegőt" nyerni kísérletekhez. Priestley felfedezte, hogy a gázok vízben oldódhatnak, és azt javasolta, hogy ne víz, hanem higany felett gyűjtsék össze őket. Így sikerült összegyűjtenie és tanulmányoznia a " nevetőgázt ", ammóniát , hidrogén-kloridot , kén-dioxidot . Priestley 1774-ben tette meg legfontosabb felfedezését, az oxigént : vörös higany-oxid hevítésével gázt bocsátott ki, amelyben az anyagok különösen fényesen égtek. A flogiszton-elmélet híveként a gázt „deflogisztikus levegőnek” nevezte. A Priestley által felfedezett gáz az angol kémikus, Daniel Rutherford által 1772-ben izolált, kémiailag inert "flogisztizált levegő" ( nitrogén ) ellentétének tűnt .

Ebben a tiszta levegőben a gyertyaláng nagyobb erősségéből és fényességéből arra lehet következtetni, hogy ez (Priestley-gáz) bizonyos fájdalmas esetekben különösen hasznos lehet a tüdő számára. Lehetőségem volt saját magamon is megtapasztalni a hatását úgy, hogy jelentős mennyiségű csövön keresztül szívtam be belőle. A szabadság és a könnyedség csodálatos érzését adta a mellkasomban. Ki tagadhatná, hogy egyszer ez a tiszta levegő a szórakozás divatos eszközévé válik? Eddig azonban csak két egérnek és jómagamnak volt kiváltsága lélegezni.
Csak hízeleghetek magamnak, hogy a megfelelő időben ezeknek a különféle típusú gázoknak a felhasználását széles körben alkalmazzák az orvostudományban.

— Per. szerző: [1]

Megjegyzendő, hogy a Priestley által kibocsátott gáz tulajdonságait még 1771-ben írta le Carl Wilhelm Scheele svéd kémikus, aki a salétrom lebontásával jutott hozzá , de üzenete a kiadó hanyagsága miatt csak nyomtatásban jelent meg. Scheele ezt a gázt "tüzes levegőnek" nevezte, és beszámolt Lavoisier-i tapasztalatairól. Scheele nagy halak légzőhólyagját használta a gázok csapdázására. Csak Scheele rendkívüli kísérletezői képességei tette lehetővé, hogy e primitív technika segítségével olyan kiemelkedő felfedezéseket tegyen, mint a klór (1774) és a hidrogén-szulfid (1776) felfedezése.

Az oxigén felfedezéséhez hozzájáruló fontos lépés Pierre Bayen francia kémikus munkája volt , aki a higany oxidációjáról és oxidjának ezt követő lebontásáról publikált munkát (1784).

Végül A. Lavoisier Priestley és Scheele információi alapján végre rájött a keletkező gáz természetére. A kutatásai során folyamatosan a pontos méréshez folyamodó Lavoisier kimutatta, hogy az égési folyamat során az anyag nem szabadul ki az égő testből, hanem csatlakozik hozzá. Az égési és oxidációs folyamatokról alkotott új nézetét kialakítva (1775-1789-es munkák), Lavoisier ugyanakkor helyesen megértette a levegő összetételét. Elemzésekkel és szintézisekkel kimutatta, hogy a levegő két gáz keveréke: az egyik gáz, amely főként az égést támogatja, „egészséges ( salubre ) levegő, tiszta levegő, életfontosságú levegő, oxigén”, ahogy maga Lavoisier következetesen nevezte. a másik gáz - egészségtelen levegő ( moffetta ), vagy nitrogén. Munkássága nagy jelentőségű volt, mert ennek köszönhetően megdőlt az akkoriban uralkodó, a kémia fejlődését akadályozó flogisztonelmélet.

Lavoisier azt is javasolta (1778), hogy egy anyag összetételében az oxigén jelenléte határozza meg annak savas tulajdonságait (ez a hipotézis adta az oxigénnek, mint kémiai elemnek a nevét). A hidrogén (éghető levegő) és oxigén (rendkívül tiszta levegő) vízből való kinyerésének tényét a gőzgép híres feltalálója, James Watt állapította meg 1783-ban . Ugyanebben az évben Lavoisier ellenőrizte Cavendish és Priestley kísérleteit, és már egészen határozottan kijelentette, hogy a víz nem elem, de lebontható és újra kombinálható. Watt értesült Lavoisier e magyarázatáról, és mélységes sértődöttséggel ezt írta egyik barátjának:

Lavoisier tisztában volt az elméletemmel, de egy cseppet sem említett. A gazdagoknak megengedik, hogy alacsony cselekedeteket tegyenek.

— Idézet. szerint [2]

Az elmúlt negyedszázadban a kémia gazdagodott különféle gáznemű anyagok felfedezésével, amelyek között soha nem találtak flogisztonnal azonos anyagot. Így a 18. század végére a vegyészek elméleti nézeteiben forradalom következett be, amelyet általában „kémiai forradalomnak” neveznek. A gázok felfedezése és Lavoisier oxidációs elmélete a kémia racionalizálásához vezettek. Azóta a gázok tanulmányozása kizárólag a mérési, térfogat- és nyomásmérési módszerek alapján történt.

Gázok feltárása a 19. század elején

A gázok (különösen az oxigén) élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásának kutatása, amelyet Priestley és Scheele indított el, egy rövid életű, de nagyon kíváncsi, divatos hobbihoz vezetett, amelyet " pneumatikus gyógyászatnak " neveznek. Dr. Thomas Beddoe -t lenyűgözte az a lehetőség, hogy gázokat alkalmaznak betegségek, különösen a tuberkulózis kezelésére , gázok belélegzésével ; ötletei nagyon meleg visszhangra és mindenféle segítségre találtak a társadalomban [3] . 1799 márciusában Beddo kezdeményezésére, a mecénások költségén létrehozták Bristol közelében a Pneumatikus Intézetet  - tudományos és egészségügyi intézményt laboratóriumokkal, 10 ágyas kórházzal és poliklinikai részleggel . Az intézet kiterjedt oxigén-, hidrogén-, nitrogén- és néhány nemrégiben felfedezett szénhidrogén inhalációs vizsgálatot végzett , megalkotta és tesztelte az első inhalátorokat , spirométereket , sűrített gázpalackokat stb. Beddo és munkatársai kutatásai megalapozták a modern légzésterápiát. : először terápiás céloxigénnel használták; kidolgozzák az aeroszolterápia alapjait; a teljes tüdőkapacitást hidrogénhígításos módszerrel mérték.

.

Ugyanebben az évben a fiatal vegyész , Humphrey Davy , akit meghívtak a Pneumatikai Intézetbe, megkezdte a gázok tanulmányozását . Davy különös figyelmet fordított a dinitrogén-oxidra . Ennek a gáznak a narkotikus tulajdonságai lehetővé tették, hogy Davy korábban "nevetésnek" ( nevetőgáznak ) nevezze. 1800-ban Davy leírja a dinitrogén-oxid belélegzésének fájdalomcsillapító hatásait:

Egy szerencsétlen fogam, a dentes sapientiae kitörése során heveny fogínygyulladást tapasztaltam, mely erős fájdalommal járt, ami egyformán zavarta a pihenést és a tudatos munkát. Egyszer, amikor a gyulladás rendkívül érzékeny volt, belélegeztem három nagy adag dinitrogén-oxidot. A fájdalom az első négy-öt lélegzetvétel után teljesen megszűnt, és a kellemetlen érzést néhány perces örömérzet váltotta fel. Amikor visszatért a korábbi tudatállapot, vele együtt visszatért a szervi állapot is, sőt nekem úgy tűnt, hogy a fájdalom erősebb volt az élmény után, mint korábban.

— Idézet. szerint [4]

Davy nagy érdeme a Pneumatikai Intézetben végzett munkája során a gázok mérgező szennyeződésektől való tisztítására szolgáló módszerek kidolgozása volt. Davy széles körben népszerűsítette megállapításait a Benjamin Thompson (Earl Rumfoord) , Joseph Banks és Henry Cavendish kezdeményezésére létrehozott Királyi Intézet nyilvános előadásai révén . Egy kortárs szerint "... az irodalmi társadalom és a tudomány elsőrangú és tehetséges emberei, művelők és teoretikusok", kékharisnyások "és magas rangú hölgyek, idősek és fiatalok - mind mohón megtöltötték a hallgatóságot " [5] .

A közvélemény érdeklődése a "nevetőgáz" belélegzése iránt olyan nagy volt, hogy ez számos röpiratban és karikatúrában is megmutatkozott .

A „pneumatikus orvoslás” iránti közérdeklődés gyorsan alábbhagyott. Ennek oka az volt, hogy a gázok különféle betegségekben való empirikus felhasználásához nem áll rendelkezésre tudományos alap. Egy idő után a "pneumatikus gyógyászatot" hazugságnak nyilvánították és betiltották, a Pneumatikai Intézetet már 1802-ben bezárták.

Ebben az időszakban jelentős mértékben hozzájárultak a gázok tanulmányozásához Joseph Louis Gay-Lussac és John Dalton , akik 1802-ben kezdtek el független vizsgálatokat végezni a gázok hőmérséklettől függő rugalmasságáról, valamint a párolgási folyamatokról. Gay-Lussac nagyon pontos értéket kapott a gázok hőtágulási együtthatójára, és azt találta, hogy ez a szám minden gázra azonos, annak ellenére, hogy az általánosan elfogadott vélekedés szerint a különböző gázok eltérő módon tágulnak hevítéskor ( Gay-Lussac törvénye ).

1808-ban Gay-Lussac egy rövid megjegyzést tett közzé "A gáznemű anyagok kölcsönös kombinációjáról", amely a gázok közötti reakciók első kvantitatív vizsgálatának eredményeit tartalmazza. A cikkben levont következtetések olyan fontosnak bizonyultak, hogy később megkapták a térfogati arányok törvényének elnevezését. Gay-Lussac megállapította, hogy "az egymásra ható gázok egyszerű összefüggésben kapcsolódnak egymáshoz, például 1-től 1-hez, 1-hez 2-hez vagy 2-3-hoz" . Azokban az években az atomisztikus elmélet még csak az első lépéseket tette, így Gay- Lussac következtetései valóságosak voltak Gay-Lussac arra is rájött, hogy ez az arány nem változik a hőmérséklettel, ellentétben az akkori általánosan elfogadott elképzelésekkel, miszerint a gázt alkotó elemi részecskék száma a hőmérséklettel változik, a különböző gázoknál eltérő arányban.

Gay-Lussac kutatásának eredményei képezték az alapját a kémia egyik fontos alapelvének, amelyet Amedeo Avogadro 1811-ben fogalmazott meg : "A különböző gázok azonos térfogatai, azonos hőmérsékleten és nyomáson, azonos számú molekulát tartalmaznak" .

Az atom-molekuláris elmélet kialakulása véget vetett a pneumatikus kémia korszakának, amely a kémia és a fizika saját részévé vált.

A pneumatikus kémia periódusának jelentősége

A pneumatikus kémia és az analitikai kutatások fejlődése a 18. század második felében jelentős hatással volt a vegyészek elemekkel kapcsolatos megértésére. A különféle levegőfajták létezésének ténye a kémiailag egyedi anyagokról alkotott elképzelés megerősödéséről tanúskodott, ideértve egy olyan hipotézis kialakulását is, amely szerint különféle elemek léteznek, amelyek semmilyen komponensre nem bonthatók, és nem transzmutálhatók egymással. amelyek kombinációja kémiai vegyületeket képez és meghatározza azok tulajdonságait.

A kémiai kutatás tárgyainak bővülése a 18. század második felében. olyan nagyszámú, legkülönfélébb kísérleti tény felfedezéséhez vezetett, hogy azokat a flogisztonelmélet keretei között már nem lehetett rendszerezni. Itt vezető szerepet játszott a gázkémia megjelenése, a tömegarányok kérdésének megfogalmazása. A kémiai információk elméleti újragondolása számos neves kutató által az első kémiai forradalom kezdetét jelentette: a flogiszton elméletét felváltotta az égés oxigénfogalma, felülvizsgálták a vegyszerek elfogadott összetételi rendszerét, újragondolták a vegyi anyagokat. egy kémiai elem fogalma, és elképzelések kialakítása az anyagok tulajdonságainak minőségi és mennyiségi összetételétől való függéséről.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Priestley J. Kísérletek és megfigyelések különböző típusú levegőkön. 6 köt. 1:228, 1774
  2. ↑ Bevezetés a kémia történetébe és módszertanába . Letöltve: 2012. szeptember 4. Az eredetiből archiválva : 2017. július 21..
  3. ↑ Elég az hozzá, hogy a híres költő és feltaláló, Thomas Wedgwood ezer fontot bocsátott a rendelkezésére, és a gőzgép megalkotója, James Watt látta el laboratóriumait a szükséges felszerelésekkel.
  4. ↑ Davy G. Kémiai és filozófiai vizsgálatok elsősorban a dinitrogén-oxiddal vagy a deflogisztizált levegővel és annak belélegzésével kapcsolatban . Letöltve: 2012. szeptember 3. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 27..
  5. ↑ Idézett. írta: Ifjúsági Humphrey Davy. Dinitrogén-oxiddal végzett kísérletek archiválva : 2016. december 3., a Wayback Machine -nél

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák