Закон чинних мас. Історія та суть наукового відкриття

ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Найважливіші наукові відкриття

Закон чинних мас. Історія та суть наукового відкриття

Найважливіші наукові відкриття

Довідник / Найважливіші наукові відкриття

У наукову та навчальну літературу закон чинних мас входить як один із основних законів хімії. Те, що процес хімічної взаємодії залежить від кількості діючих мас, підтверджували факти, що надходили як в галузі органічної, так і неорганічної хімії. Г. Розе (1851), Р. Бунзен (1853), Д Гледстон (1855) дали матеріал для доказу існування оборотних хімічних перетворень та можливості зміни спрямування реакції шляхом підбору відповідних умов її перебігу. Французький хімік Сент-Клер Девіль (1818-1881) в 1857 довів, що розкладання хімічних сполук може починатися і нижче температури їх повного розкладання.

До цього відкриття Анрі Етьєн Сент-Клер Девіль був вже професором Вищої Нормальної школи Парижі. У 1861 він стає членом Паризької Академії наук. Саме Сент-Клер Девіль розробив перший промисловий спосіб одержання алюмінію (1854). Французький вчений запропонував і новий метод плавки та очищення платини. Він зробив синтез різних мінералів. Цікаво, що у 1869 року Сент-Клер Девіля обрали членом-кореспондентом Петербурзької Академії наук.

Отже, у статті 1857 року "Про дисоціацію, або мимовільне розкладання речовин під впливом тепла" (1857) Сент-Клер Девіль показав, що під впливом температури відбувається розкладання водяної пари на кисень і водень при температурі плавлення платини (1750 °C) і при температурі плавлення срібла (950 ° C).

Пізніше в лекціях про дисоціацію, прочитаних в 1864 році перед Французьким хімічним товариством, Сент-Клер Девіль формулює кінцевий висновок своїх експериментів: "Перетворення водяної пари в суміш водню і кисню є повна зміна стану, що відповідає певній температурі, і ця температура є з одного стану в інший, у якому напрямі ці зміни не відбувалися ". Це "явище мимовільного розкладання води пропоную назвати дисоціацією".

Слід зазначити, що таке визначення охоплювало лише випадки, "у яких розкладання має місце частково і при нижчій температурі, ніж температура, яка відповідає абсолютному руйнуванню сполуки".

Французький вчений показав: деякі сполуки, навіть найстійкіші, легко дисоціюють за високих температур (1200–1500 °C). Хімічною рівновагою, що встановлюється при цьому, можна керувати, змінюючи температуру і тиск.

Сент-Клер Девіль запропонував також метод "загартування" хімічних реакцій. "Виявилося, - пише Ю. І. Соловйов, - що якщо дуже швидко охолодити будь-яку систему, в якій встановився стан рівноваги при високій температурі, то ця система ніби застигає в тому стані, в якому застав її різке охолодження. Цей метод "холодно-гарячої трубки" полягав у наступному. Через нагріту до високої температури порцелянову трубку повільно пропускали досліджуваний газ. У центрі фарфорової трубки проходила тонка срібна трубочка, через яку протікала холодна вода. При пропусканні через гарячу порцелянову трубку в протилежному напрямку оксиду вуглецю на сірці трубочці відкладався вуглець, при пропущенні хлороводню виходив хлорид срібла, згодом В. Нернст показав, що методом "загартування" можна кількісно вивчати рівновагу системи, що встановилася при високій температурі.

Сент-Клер Девіль пов'язував хімічну рівновагу з двома взаємозумовленими процесами: з'єднанням та розкладанням. Праці його з термічної дисоціації мали першорядне значення задля її подальшого розвитку вчення про хімічні рівноваги " .

"...Дослідження Анрі Сент-Клер Девіля, присвячені явищу дисоціації, - писав Ж. Дюма, - є найбільшим придбанням не тільки хімії, а й фізики. Завдяки відкриттю цього капітального явища (термічної дисоціації. - Прим. авт.) він виявив Новий шлях у науці - шлях зближення хімічних явищ із суто фізичними".

Високо цінував роботи Сент-Клера Девіля з дисоціації його продовжувач російський фізико-хімік Н. Н. Бекетов. Вони становлять як " історичну епоху у розвитку хімії " , а й " поворот у напрямі вивчення хімії. З цього часу почалося знову (майже занедбане) вивчення хімічних явищ (замість майже виняткового вивчення складу та будови сполук), т. е. вивчення статичної хімії пішло поруч із вивченням хімії динамічної".

Микола Миколайович Бекетов (1827-1911) у 1848 році закінчив Казанський університет. З 1859 до 1887 року був професором хімії Харківського університету. 1886 року Микола Миколайович стає академіком Петербурзької Академії наук. Головні роботи вченого присвячені вивченню природи хімічної спорідненості, хімічної рівноваги та термохімії. 1864 року Бекетов організував на фізико-математичному факультеті Харківського університету фізико-хімічне відділення, де сам читав систематичний курс лекцій з фізичної хімії.

У 1859–1865 роках Бекетов займався вивченням залежності явищ витіснення одних елементів іншими від зовнішніх фізичних умов (температура, тиск тощо. буд.). На прикладі однієї з реакцій - витіснення воднем металів із розчинів їх солей - показав, що "ця дія водню залежить від тиску газу і міцності металевого розчину, або, іншими словами, від хімічної маси тіла, що відновлюється". Він встановив, що "хімічна дія газів залежить від тиску і, дивлячись за величиною тиску, може навіть відбуватися у зворотному напрямку". Вчений уточнює положення, говорячи, що дія газу пропорційна тиску або масі. Безперечно, дані досліджень російського вченого мали велике значення для розвитку вчення про хімічну рівновагу та для підготовки відкриття закону мас.

У 1862 році з'явилася робота М. Бертло і Л. Пеан де Сен-Жиля, що узагальнювала великий фактичний матеріал про залежність межі реакцій етерифікації та омилення від кількостей взаємодіючих речовин, - "Дослідження про спорідненість. Про освіту та розкладання ефірів".

Наступний крок робить Анрі Дебре (1827-1888), французький хімік, який працював у 1855-1868 роках асистентом Сент-Клер Девіля у Вищій нормальній школі. У 1867-1868 роках викладач у Політехнічній школі в Парижі робить узагальнення, тиск газоподібної складової частини або складових частин, отриманих у процесі дисоціації, постійно за будь-якої певної температури і не залежить від кількості початкової речовини, що зазнала розкладання. Дебре показав, що у багатьох випадках, коли тверда речовина дисоціює, то тиск дисоціації залежить немає кількості присутніх речовин, лише від температури.

Спочатку робилися спроби встановити коефіцієнти спорідненості кожному за співвідношення взятих мас окремо. Однак пізніше виникає ідея знайти загальний шлях обчислення умов рівноваги для будь-яких кількостей речовин, що реагують.

Като Максиміліан Гульдберг (1836–1902), норвезький фізико-хімік, професор технології університету в Християнії (нині Осло), і Петер Вааге (1833–1900), норвезький хімік, професор хімії університету у Християні1862 оборотної обмінної реакції як рівність двох сил спорідненості, що діють у протилежних напрямках. Автори математично сформулювали закон діючих мас, побудувавши свою теорію на загальній умові рівноваги. При цьому вони спиралися на експериментальні дані М. Бертло та Пеан де Сен-Жиля, а також власні результати. Вони дотримувалися прийнятого у шістдесяті роки механічного тлумачення природи сил спорідненості.

Гульдберг і Вааге писали: "Ми вважаємо, що для визначення величини хімічних сил необхідно досліджувати хімічні процеси завжди в таких умовах, щоб одночасно виявлялися їх обидва протилежні напрямки... Якщо вважати, що при даному хімічному процесі діють дві протилежні сили: одна, яка прагне утворити нові речовини, та інша - відновити початкові сполуки з нових, то стає очевидним, що коли ці сили в хімічному процесі стають однаковими, система знаходиться в рівновазі».

У 1867 році у своїй монографії "Дослідження сил хімічної спорідненості" Гульдберга та Ваазі показали, що хімічні реакції протікають як у прямому, так і у зворотному напрямку. "Сила, що викликає освіту А і В, зростає пропорційно коефіцієнту спорідненості для реакції А+В=А'+В', але, крім того, вона залежить від мас А і В. Ми вивели з наших дослідів, що сила пропорційна добутку мас, що діють двох тіл А і В... "Сили" прямої та зворотної реакцій врівноважуються..." Це і є закон чинних мас.

Гульдберг і Ваазі завершують свою працю так: "Хоча ми й не вирішили проблеми хімічної спорідненості, ми сподіваємося, що висловили загальну теорію хімічних реакцій, саме розгляд тих реакцій, при яких має місце стан рівноваги між протилежними силами... Метою нашого твору було показати , по-перше, що наша теорія пояснює хімічні явища загалом, і, по-друге, що формули, засновані на цій теорії, узгоджуються досить добре з кількісними дослідами... Усі наші бажання справдилися б, якби за допомогою цієї праці ми встигли б привернути серйозну увагу хіміків на галузь хімії, якої, поза сумнівом, надто нехтували від початку нинішнього століття".

У 1879 році з'явилася нова стаття Гульдберга і Вааги - "Про хімічну спорідненість". Тут вчені дають молекулярно-кінетичне пояснення хімічних реакцій та рівноваг замість уявлень про дію статичних "сил". Пояснюючи процес рівноваги протилежних реакцій, автори вважають, що "недостатньо простого припущення про сили тяжіння між речовинами або їх складовими частинами... Необхідно взяти до уваги рух атомів і молекул... Стан рівноваги, який настає при таких хімічних процесах, є стан рухомої рівноваги, тому що одночасно мають місце дві протилежні хімічні реакції: протікає не тільки освіта А'і В', а й зворотне освіта А і В. Якщо в одиницю часу утворюються рівні кількості кожної з цих пар, існує рівновага".

Маючи своє трактування хімічної рівноваги, Гульдберг і Ваазі вперше дають кінетичний висновок закону діючих мас. Вони роблять висновок, що швидкість реакції визначається ймовірністю зіткнення частинок, що вступають у взаємодію.

У 1880 році з'являється велика кількість робіт на підтвердження закону мас. Надалі вдалося встановити незастосовність цього закону до неідеальних систем. "Модернізація" формули концентрацій дозволила успішно застосовувати закон мас для вивчення рівноваги хімічних реакцій. Сьогодні закон є основним рівнянням хімічної кінетики, що використовується для розрахунку технологічних процесів.

Автор: Самін Д.К.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Найважливіші наукові відкриття:

▪ Закон збереження енергії

▪ Закони руху планет

▪ Психоаналіз Юнга

Дивіться інші статті розділу Найважливіші наукові відкриття.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Нічне молоко цілюще 04.07.2005

Фінські молочні господарства виробляють новий продукт: нічне молоко.

Виявляється, якщо доїти корову вночі чи вранці, але в затемненому приміщенні, в молоці виявляється у 10 разів більше мелатоніну – гормону сну, ніж у звичайних ранкових, денних чи вечірніх удоях. Мелатонін виробляється і в організмі людини, але з віком і під дією стресу його секреція сильно скорочується. Тому випивати перед сном склянку або два нічні молока рекомендується всім людям похилого віку і тим, кому важко заснути.

Новинка має у Фінляндії великий попит. На нічне доїння перейшли сотні фермерських господарств, тим більше що новий сорт молока помітно дорожчий за звичайний. До того ж фізіологи встановили, що нічне доїння підвищує плодючість корів.

Але у Швейцарії, де одна фермерка спробувала скористатися фінським досвідом, нічне молоко заборонили невдовзі після появи на полицях магазинів. Причина - суворі швейцарські закони про харчові продукти, ліки та біологічно активні добавки. Харчовий продукт не може заявлятися як засіб від хвороб або їх профілактики, а навіть легка форма безсоння розглядається законом як хвороба.

На пляшках з молоком не можна повідомляти про підвищений вміст мелатоніну, оскільки мелатонін – це гормон, отже, ліки. Можливо, пізніше у Швейцарії дозволять продавати нічне молоко в аптеках.

Інші цікаві новини:

▪ Земля все швидше відштовхує Місяць

▪ Технологія платформа у корпусі для стандарту ZigBee

▪ Картопляне молоко

▪ Створено штучну нервову клітину

▪ Воднева вантажівка Mercedes-Benz GenH2 Truck

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Цифрова техніка. Добірка статей

▪ стаття Самовар на дровах та електриці. Поради домашньому майстру

▪ стаття Коли вперше почали заморожувати продукти? Детальна відповідь

▪ стаття Аеросани Простор. Особистий транспорт

▪ стаття Перемикач гірлянд на реле. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Схема, розпинання (розпаювання) кабелю Siemens C25 - SL45, розпинування. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт