ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные направления развития физической химии из "Краткий курс физической химии Изд5" В первой половине XIX века атомистические представления получают в химии широкое распространение главным образом благодаря работам Дальтона, Гей-Люссака, Авогадро. В то же время в результате исследований Дэви, Фарадея, Берцелиуса и др. было открыто значение электрических сил в образовании химических соединений. Позднее были найдены количественные законы электролиза — законы Фарадея (1830). [c.15] К тому же периоду относится развитие термохимии, одним из основателей которой был Г. И. Гесс (1802—1850), профессор Горного института в Петербурге. В результате обширных экспериментальных исследований он в 1840 г. опубликовал основной закон термохимии (названный впоследствии его именем), который можно рассматривать как одно из выражений открытого позднее первого закона термодинамики применительно к химическим процессам. [c.15] Преподавание курса физической химии впервые после Ломоносова снова ввел И. Н. Бекетов (1826—1911), который с 1860 г. начал читать в Харьковском университете курс Отношение физических и химических явлений между собой и с 1865 г, — курс, названный им физикохимией. С этого времени курс физической химии постепенно начинает входить как самостоятельная дисциплина в систему пре. подавания в высших учебных заведениях. [c.15] Бекетов четко установил (1865) значение зависимости направления химического процесса от концентрации реагирующих веществ, обосновав обширными и удачными опытами то положение, которое позднее в математической форме было выражено законом действия масс. Бекетов изучал также и восстанавливающую способность одних металлов по отношению к другим он первым установил высокую восстанавливающую способность металлических алюминия и магния. [c.16] Для развития физической химии, как и вообще всей химии, большое значение имели работы Дмитрия Ивановича Менделеева (1834—1907), и прежде всего открытие им знаменитого периодического закона (1869), впервые показавшего единство природы различных химических элементов. Этот закон дал возможность, пользуясь экспериментальными данными о свойствах одних элементов и их соединений, предвидеть эти свойства для других элементов и их соединений. Все элементы, открытые позднее, нашли место в периодической системе без каких-нибудь ее принципиальных изменений. [c.16] Периодический закон, установив закономерное изменение свойств элементов при возрастании их атомных масс, положил конец господству чисто эмпирического метода изучения химических свойств различных элементов и их соединений. Он остается и в настоящее время незыблемой основой систематики различных свойств химических элементов и их соединений. [c.16] Периодический закон показывает, что качественная характеристика каждого химического элемента зависит от количественного значения его атомной массы. Возрастание атомной массы приводит к качественному изменению — переходу от одного элемента к другому. Переход этот происходит не плавно, а скачкообразно, что неоднократно подчеркивал и Менделеев. В этом проявляется диалектический характер зависимости свойств химических элементов от их атомной массы. Энгельс писал , что Менделеев, применив бессознательно гегелевский закон о переходе количества в качество, совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверье, вычислившего орбиту еще неизвестной планеты— Нептуна .. [c.16] Большое внимание Менделеев уделял исследованию растворов. Он показал, что процесс растворения — это не просто физические явления, что в этом процессе важную роль могут играть и химические взаимодействия и что обе стороны явления неразрывно связаны между собой. [c.17] Из других работ Менделеева в областях, относящихся к физической химии, следует назвать его работы по упругости газов, введению универсальной газовой постоянной в уравнение состояния идеального газа, изучению термического расширения жидкостей и их поверхностного натяжения при различных температурах. В частности, последние работы привели к установлению Менделеевым существования температуры абсолютного кипения жидкостей (критической температуры). [c.17] Позднее систематическое изучение скоростей химических реакций привело к дальнейшему развитию химической кинетики. [c.17] Вант-Гоффом было разработано математическое выражение кинетических закономерностей. Н. А. Меншуткин (1887) провел систематическое исследование кинетики химических реакций в растворах, выявив значение растворителя. С. Аррениус (1889) исследовал влияние температуры на скорость химических реакций. [c.17] В развитии термодинамической теории равновесий, в частности равновесий в химических реакциях (гомогенных и гетерогенных), выдающаяся роль принадлежит работам В. Гиббса (1873—1878) и Ле-Шателье, который открыл (1885) общий принцип смещения равновесий при изменении внешних условий. Термодинамическая теория химических равновесий получила развитие в работах Вант-Тоффа. Им же была разработана количественная теория разбавленных растворов (1886). [c.17] Изучение особенностей в свойствах растворов электролитов получило теоретическую основу в результате разработки С. Аррениусом (1887) теории электролитической диссоциации. [c.17] На рубеже XIX и XX столетий в области учения о строении вещества был сделан ряд открытий, имевших большое принципиальное значение и приведших к признанию сложности атома. К ним относятся открытие электрона Перреном (1895) и Томсоном (1897), разработка Максвеллом электромагнитной теории света, открытие Планком (1900) квантовой природы света. П. Н. Лебедев (1899) экспериментально показал существование светового давления и произвел количественное изучение его. Открытие явления радиоактивности и изучение его, проведенное П. Кюри и М. Склодовской-Кюри (начиная с 1898 г.), убедило, в частности, что атомы одних элементов могут превращаться в атомы других элементов. [c.18] Таким образом, к началу XX века определялись основные направления физической химии как науки, изучающей строение вещества и его свойства в различных агрегатных состояниях, химическую термодинамику, включая термохимию и учение о равновесиях, растворы, в том числе и коллоидные, кинетику химических реакций и электрохимию. [c.18] Наиболее бурно развивалось учение о строении вещества, в особенности о строении атомов и молекул. Первым крупным достижением в этой области была ядерная теория атома, предложенная Резерфордом (1911), которая вскоре получила развитие в первой количественной теории атома водорода, разработанной Бором (1913). [c.18] Исследование спектров дало возможность, основываясь на периодической системе Менделеева, определить строение электронных оболочек атомов различных элементов и вместе с тем выяснить физические основания самого периодического закона. [c.19] Изучение радиоактивных процессов привело к открытию явления изотопии (Содди, 1909). Астоном было показано (1920), что и нерадиоактивные элементы имеют изотопы. [c.19] Первое искусственное осуществление ядерной реакции (Резерфорд, 1919) положило начало новому методу изучения атомного ядра. Открытие нейтронов (Чэдвик, 1932) привело к возникновению протонно-нейтронной теории атомных ядер, предложенной сначала Д. Д. Иваненко и Е. И. Гапоном (1932) и в том же году Гейзенбергом. Вскоре Фредерик и Ирен Жолио-Кюри (1934) открыли явление искусственной радиоактивности. В 1938 г. Хан и Штрассман осуществили деление атомного ядра урана, а в 1940 г, К. Д. Петржак и Г. Н. Флеров открыли явление самопроизвольного деления атомных ядер. В 40-х годах была осуществлена цепная ядерная реакция (Ферми) и вскоре был открыт новый вид ядерных превращений —термоядерные реакции. Дальнейшее развитие ядерной физики сделало возможным использование ядерной энергии. Позднее эти явления стали использовать при химических и биологических исследованиях. В настоящее время разрабатывается проблема осуществления управляемых термоядерных реакций. [c.19] Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучением строения атома. К началу двадцатых годов были разработаны основы электронной теории химической связи (Льюис, Коссель, Борн). Квантово-механическая теория ковалентной связи развита Гейтлером и Лондоном (1927). Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. [c.19] Вернуться к основной статье