Прощание с флогистоном или открытие кислорода

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА Д.МАКСИМОВКА

МР СТЕРЛИТАМАКСКИЙ РАЙОН

ВЫПОЛНИЛ: ИРКЕШЕВ НУРЛАН УЧЕНИК 9 КЛАССА

РУКОВОДИТЕЛЬ: ИСХАКОВА РУФИНА УРАЛОВНА УЧИТЕЛЬ ХИМИИ

2016 год

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение………………………………………………………………………….3 стр.

2. Основная часть.

2.1. Теория флогистона……………………………………………………4 стр.

2.2. Карл Вильгельм Шееле……………………………………………….5 стр.

2.3. Джозеф Пристли………………………………………………………6 стр.

2.4. Антуан Лавуазье……………………………………………………….7 стр.

2.5.Сходства и различие методов и выводов ученых…………………..8 стр.

III. Заключение…………………………………………………………………….…10 стр.

IV. Список литературы……………………………………………………………...11 стр.

1. ВВЕДЕНИЕ

Кислород - самый распространенный элемент на нашей планете. Он входит в состав воды (88,9%),которая покрывает 2/3 поверхности земного шара, образуя его водную оболочку-гидросферу. Кислород-вторая по количеству и первая по значению для жизни составная часть воздушной оболочки Земли - атмосферы, где на его долю приходится 20,95% по объему и 23,15% по массе. Кислород входит в состав многочисленных минералов твердой оболочки земной коры - литосферы: из каждых 100 атомов земной коры на долю кислорода приходится 58 атомов.

Кислород играет исключительно важную роль в природе. При участии кислорода совершается один из важнейших процессов - дыхание. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. Важное значение имеет и другой процесс, в котором участвует кислород, - тление и гниение погибших животных и растений; при этом сложные органические вещества превращаются в более простые (в конечном итоге в CO_2, H₂O и N₂), а последние вновь вступают в общий круговорот.

Единственным источником, пополняющим атмосферу кислородом, является жизнедеятельность зеленых растений (процесс фотосинтеза). Поэтому серьезной экологической проблемой является сохранение растительного мира нашей планеты.

Свыше 60% всего промышленного кислорода используется в металлургии. При выплавке чугуна и стали дл интенсификации процессов окисления применяется кислородное дутье. Кислород в смеси с ацетиленом используют для сварки и резки металлов. Широкое применение кислород находит в практически во всех отраслях химической промышленности. Кислород используют в лечебных целях в медицине.

Такое замечательное вещество! Поэтому целью моей работы является узнать все об истории открытия этого вещества. Для достижения цели мною определены следующие задачи:

1. Изучить литературу по данной проблеме

2. Выяснить, что собой представляет теория флогистона.

3. Выяснить, кто же первым открыл кислород?

4. Сделать выводы.

Для этого использовал учебники химии 8-9 класса, научно-познавательную литературу, интернет ресурсы.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

   1. ТЕОРИЯ ФЛОГИСТОНА

Шталь ввел понятие «флогистона» (от греч. «флогистос» - горючий, воспламеняющийся). Термин «флогистон» получил большое распространение благодаря работам самого Шталя и потому, что его теория объединила многочисленные сведения о горении и обжигании.

Теория флогистона основана на убеждении, что все горючие вещества богаты особым горючим веществом - флогистоном и чем больше флогистона содержит данное тело, тем более оно способно к горению. То, что остается после завершения процесса горения, флогистона не содержит и потому гореть не может. Шталь утверждает, что расплавление металлов подобно горению дерева. Металлы, по его мнению, тоже содержат флогистон, но, теряя его, превращаются в известь, ржавчину или окалину. Однако если к этим остаткам опять добавить флогистон, то вновь можно получить металлы. При нагревании этих веществ с углем металл «возрождается».

Кроме того, считалось, что наличие флогистона приводит к появлению и других свойств, например окраски. Шталь создал стройную флогистонную теорию, которая, по словам Д. И. Менделеева, «обобщила множество реакций, и это было уже очень важным шагом в науке». Действительно, согласно данной теории металлы - горючие вещества и превращение их в оксиды при прокаливании есть не что иное, как горение, т. е. выделение флогистона. Если затем на оксид металла (окалину, как говорили в XVIII в.) подействовать каким-либо веществом, богатым флогистоном, например углем, то можно вновь получить металл, поскольку флогистон от угля переходит к окалине и придает ей новые свойства (горючесть, характерный металлический блеск и т.д.).

Такое понимание процесса плавления позволило дать приемлемое объяснение и процессу превращение руд в металлы - первому теоретическому открытию в области химии.

Теория флогистона Шталя на первых порах встретила резкую критику, но при этом быстро начала завоевывать популярность и во второй половине XVII в. была принята химиками повсеместно, так как позволила дать четкие ответы на многие вопросы. Однако один вопрос ни Шталь, ни его последователи разрешить не смогли. Дело в том, что большинство горючих веществ (дерево, бумага, жир) при горении в значительной степени исчезали. Оставшиеся зола и сажа были намного легче, чем исходное вещество. Но химикам XVIII в. эта проблема не казалась важной, они еще не сознавали важность точных измерений, и изменением в весе они пренебрегали. Теория флогистона объясняла причины изменения внешнего вида и свойств веществ, а изменения веса были неважны.

За время почти столетнего господства теории флогистона были открыты многие газы, изучены различные металлы, оксиды, соли. Но противоречивость этой теории тормозила дальнейшее развитие химии.

Однако ко второй половине XVIII в. стали появляться факты и гипотезы, ставившие теорию флогистона под вопрос. Было выяснено, что при прокаливании металлов на воздухе последний отнюдь не является пассивной средой. Наоборот, прокаливаемый металл поглощает воздух, в результате чего вес окалины оказывается больше веса взятого металла. А что происходит при горении неметаллических веществ, например серы и фосфора? Поглощают ли они воздух или что то-другое?

2.2.КАРЛ ВИЛЬГЕЛЬМ ШЕЕЛЕ

Самым первым первооткрывателей кислорода был Карл Вильгельм Шееле.

Сам Шееле происходит из небогатой семье. Его отец был пивоваром, а мать занималась детьми ведь Карл был 7 ребенком в семье. Именно по этой причине у родителей Шееле не было возможности дать ему высшее образование. И вскоре он пошел работать в аптеку Бауха в Гётеборге (1756). Там же он и научился проводить эксперименты и освоил основы фармации. Не теряя времени, Карл Шееле перешел на самообразование он изучал труды великих (того времени) химиков И.Кункеля, Н.Лемери, Г.Шталя. Благодаря своим трудам, Шееле перепрыгнул через еще 4 годовалое обучение, аптекари того времени должны были учиться десять лет, но Шееле все закончил за шесть лет, отлично сдав все экзамены , он получил звание аптекаря.

После долгого скитания в поисках лучшего заработка от одной аптеки, в другую. Он останавливается в городе Чепинг и приобретает там аптеку, где до конца своих дней будет проводить свои эксперименты и открывать все новые и новые вещества.

Кстати, о его открытиях Карл Вильгельм Шееле открыл столько кислот, что их хватило бы на еще целую дюжину талантливых учен ых.

Первая его работа была посвящена получению «вишневой кислоты» C₂H₂(OH)₂(COOH) (1769) из вишневого камня и плавиковой (фтороводородной) HF .

В 1775 г. Шееле приготовил мышьяковую кислоту H₃AsO₄, в 1782-1783 гг. - синильную (циановодородную) кислоту HCN, в период с 1776 по 1785 гг. - целый набор органических кислот: мочевую C₅(NH)₄O₃, щавелевую H₂C₂O₄, молочную C₂H₄(OH)COOH.

Шееле первым получил и исследовал перманганат калия KMnO₄ - всем известную «марганцовку», которая широко используется в медицине.

Из Трактата видно, что Шееле - независимо от Пристли и Лавуазье и за два года до них - открыл кислород и подробно описал его свойства.

Кислород он получил нагреванием карбоната ртути и карбоната серебра. В плотно закрытом сосуде. Воздух, находящийся в сосуде всегда уменьшался на одну пятую часть, и в результате вода почти всегда заполняла сосуд.

Итак, после этих фактов можно смело утверждать, что Шееле был первым кто смог открыть кислород (1772), да еще и не одним способом.

Карл Шееле хотел раскрыть загадку огня и при этом неожиданно обнаружил, что воздух - не элемент, а смесь двух газов, которые он называл воздухом «огненным» и воздухом «негодным». Это было величайшим из всех открытий Шееле.

Карл Шееле не хотел сдаваться, и он хотел раскрыть загадку «огненного» воздуха открытого им. Но всему виной стало теория «флогистона» господствующая в те времена. И надо заметить Шееле был одним из самых главных ее сторонников. Именно по этой причине загадка «огненного» воздуха, так и осталась загадкой для Шееле.

Нужно так же заметить еще один нюанс, к сожалению Шееле опубликовал свои результаты лишь в 1777 году. Быстрее его опубликовал свои записи английский священник Джозеф Пристли. Исходя из этого, формально Шееле не был первооткрывателем, но во всем мире настоящим первооткрывателем кислорода считают Карла Вильгельма Шееле. К слову этот величайший химик искренне преданный своему делу умер в Чёпинге 21 мая 1786 году, прожив всего 44 года, по некоторым данным он умер от неправильного введения опытов, так как в то время нужно было пребывать получившиеся вещества на вкус, а Шееле не редко работал с ртутью и мышьяком.

Ну, перейдем ко второму официально открывшему кислород Джозефу Пристли.

2.3. ДЖОЗЕФ ПРИСТЛИ.

Джозеф Пристли на самом деле английский священник, но не обыкновенный священник он, прежде всего химик, химик-священник.

После разочарования в кальвинизме Джозеф поступает в Духовную академию Дивентрия.

Поступил он в год ее основания 1751 .Благодаря, многообразию языков, которые знал Пристли французский, итальянский, латинский, немецкий, древнегреческий, арабский, сирийский, халдейский, древнееврейский в 1755 году Пристли помощником священника в Суффолке.

По предложению знаменитого американского учёного и политического деятеля Б.Франклина, с которым они на всю жизнь стали друзьями, он написал в 1767 г. монографию История учения об электричестве.

Следует отметить, что глубокая вера в Бога и убеждённость в том, что именно провидение избрало его, Пристли, раскрывать людям «тайны мироздания», самым неожиданным образом сочетались в нём с истинным, горячим энтузиастом подлинного ученого.

Проживая под Лидсом, Пристли продолжал упорно заниматься изучением химии. Удивительно, но проживавший в провинциальной обстановке, никому неизвестный, скромный священник постепенно делал одно за другим крупные открытия в области научной химии. Особенно значительными были его достижения в области газовой химии. Пристли впервые получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний, сернистый газ.

Самое замечательное свое открытие Пристли сделал 1 августа 1774 г.: нагревая красный оксид ртути в солнечных лучах, сфокусированных двояковыпуклой линзой, он получил новый газ - кислород. Собрав этот газ над ртутью, ученый стал вносить в него слабо горящую свечу, тлеющую лучину и нагретую железную проволоку. Свеча ярко загоралась, лучина вспыхивала, проволока начинала светиться. Ученый считал, что получил не кислород, а закись азота. Многие люди науки понимают, что Пристли не был настоящим ученым - он был любителем. Часто он не понимал важность собственных открытий. Сейчас же мы можем утверждать, что его достижения легли в основу исследований почти всех ученых, которые были после него. И все это он сделал без формального научного образования. Может быть, это было его преимуществом?

Но истинную природу кислорода и его роль в химических реакциях смог объяснить лишь французский ученый А. Л. Лавуазье. Пристли до конца дней придерживался теории флогистона, и вершиной своей деятельности он считал работу «Теория флогистона доказана и состав воды опровергнут», опубликованную в 1800 г.

2.4.АНТУАН ЛАВУАЗЬЕ

Я поставил перед собой задачу
объединить все то, что мы знаем
о том воздухе, который связывается
или выделяется из тел... и создать
теорию, которая должна вызвать
революцию в физике и химии.
А. Лавуазье

К большому сожалению ни Шееле, ни Пристли не смогли объяснить процесс горения, опираясь и веря всем сердцем в теорию « флогистона». Кроме Антуана Лавуазье.

Антуан Лавуазье родился 26 августа 1743 в Париже в семье адвоката. Он сам из зажиточной семьи изначально учился на адвоката, но после начал активно заниматься химией. После того, как Антуана пригласили стать членом Академии наук , ровно через год его пригласил в генеральный откуп, откупщик Бордон, который занимался собиранием налогов и податей. Антуан был изворотлив и хитер. С каждым годом Лавуазье забирал самые «сладкие» должности французского правительства, тем самым обворовывая государство .

В 1771 году в возрасте 28 лет А. Лавуазье женился на 14-летней Марии Анне Пьеретте Польз, дочери своего товарища по откупу. Антуан не воспринимал в серьез свою супругу , так как ему было важно материальное положение , ведь для того чтобы проводить опыты в то время во Франции это стоило больших денег . И он был убежден брак их будет недолговечен, ведь они женились по расчету , но на удивление их брак был счастливым и крепким (хотя у них и не было детей ). В своем распорядке Лавуазье поставил строгое правило заниматься наукой ПО 6 ЧАСОВ В ДЕНЬ. А в воскресенье и вовсе, они запирались в своей лаборатории спорили, обсуждали различные химические процессы с самого утра до поздней ночи . Ради науки Антуан Лавуазье «был» готов на многое он жертвовал практически всем временем, ему не было жалко огромных средств, которые он тратил на обустройство лаборатории и приборы. Наука значила для него просвещение и без преувеличения смысл его жизни.

Безусловно, такое отношение к науке принесло немало плодов. Но мы поговорим об «интересующим» нас открытие кислорода. Итак, в 1775 году Лавуазье провел очередной опыт, он нагревал колбу с красной ртутью и в результате получил « воздух без особого изменение, кроме того что этот воздух был более ЛЕГКИМ, то есть более пригодный для дыхания ».

И мы получаем дорогие друзья, что Карл Вильгельм Шееле и Джозеф Пристли выделили газ, но так и не узнали, что именно они получили. В Отличие от Антуана Лавуазье, он не просто получил кислород, но в первую очередь он знал, что именно получил и с неоспоримыми доказательствами.

В первую очередь, у него был верный союзник в борьбе против теории « флогистона», которым забывали пользоваться Шееле и Пристли. Лавуазье почти перед каждым опытом взвешивал все вещества, а после опыта снова взвешивал и сравнивал результаты взвешивания до и после.

В 1772 году Лавуазье представил в Академию свои результаты по изучению горению вещества. При сгорание фосфора и серы вес продуктов становится больше, нежели вес исходных веществ, а после восстановление оксида свинца вес свинца уменьшается. При этом выделяется значительное количество воздуха.

С самого начала своей карьеры молодой ученый был убежден, что в теории флогистона есть что-то неверное. И вот уже зрелый ученый доказал это себе и всему миру.

Интересным фактом является то, что впервые кислород выделили не химики. Это сделал изобретатель подводной лодки К. Дреббель вначале XVII в. Этот газ он использовал для дыхания в лодке, при погружении воду. Но работы изобретателя были засекречены. Поэтому работы К. Дреббеля не сыграли большой работы для развития химии.

В заключении хотел бы сказать, что все-таки официально первооткрывателем кислорода был Джозеф Пристли, но Карл Вильгельм Шееле «опубликовал» свои результаты лишь в 1755 «опоздав» на год до Пристли. А Антуан Лавуазье был тем, кто полностью охарактеризовал кислород и именно он дал ему имя кислород (живой воздух).

2.5.СХОДСТВА И РАЗЛИЧИЕ МЕТОДОВ И ВЫВОДОВ УЧЕНЫХ

сходство

различие

Карл Шееле

Кислород он получил нагреванием карбоната ртути и карбоната серебра. В плотно закрытом сосуде. Воздух, находящийся в сосуде всегда уменьшался на одну пятую часть, и в результате вода почти всегда заполняла сосуд.

Ученый хотел раскрыть загадку огня и при этом неожиданно обнаружил, что воздух - не элемент, а смесь двух газов, которые он называл воздухом «огненным» и воздухом «негодным». Это было величайшим из всех открытий Шееле.

Джозеф Пристли

Кислород получил при нагревании с помощью двояковыпуклой линзы без доступа воздуха ртутной окалины, находящейся под стеклянным колпаком.

Ученый считал, что получил не кислород, а закись азота

Антуан Лавуазье

Повторил опыты Шееле и Пристли

Использовал весы

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Химики и физики XVIII века, не в силах правильно объяснить процессы горения и окисления, считали, что в Природе существует особая огненная материя, невидимое эфирное вещество - флогистон, получивший свое имя от греческого слова « флогистос» - горючий. При горении флогистон покидал вещество, и вес вещества должен был уменьшаться.

Повторяя и продолжая опыты своих предшественников - М.В.Ломоносов, Р.Бойля и его помощников, многих других «скептических химиков» (по меткому определению Бойля), Лавуазье доказал, что с нагреваемыми веществами соединяется (и окисляет их!) определенная часть воздуха - газ кислород. Этот же газ необходим для дыхания живым существам. Поэтому ученый назвал его «жизненный воздух».

Экспериментальная техника, которую применял Лавуазье в этих опытах, была оригинальной и простой.

Стеклянный колпак он надевал основанием вниз на разлитую по плоскости ртуть. Воздух под колпаком оказывался замкнутым. Нагревая ртуть, Лавуазье наблюдал, что на поверхности она постепенно превращается в красный оксид ртути, соединяясь с кислородом.

Оксид ртути(в полном противоречии с теорией флогистона!) тяжелее чистой ртути, а воздух , оставшийся в стеклянном колпаке после нагревания ртути, легче, чем обычный воздух, на одну пятую часть.

В этом воздухе уже нет кислорода, в нем остались только «горючий воздух»- водород «удушливый воздух»- азот, «связывающий воздух»- углекислый газ и некоторые другие составляющие. Мышь, помещенная под колпак, начинала задыхаться.

Лавуазье, прокалив оксид ртути, снова выделили из него кислород и вновь получил чистую блестящую ртуть. Под стеклянным колпаком, где опять появился кислород, теперь ярко горела свеча, дышали и резвились мышки.

После этих опытов понятие о флогистоне навсегда ушло из науки. Фридрих Энгельс справедливо сказал, что тем самым Лавуазье «…впервые поставил на ноги химию, которая в своей флогистонной форме стояла на голове».

Лавуазье существенно дополнил и «всеобщий естественный закон», доказав, что в различных превращениях остается неизменной масса не только химического соединения в целом, но и отдельных его составляющих. Закон сохранения массы получил могучее подкрепления!

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Габриелян О.С. Химия. 8 класс. Дрофа. 1010. 250 стр.

2. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. Дрофа. 1013. 180 стр.

3. Марк Колтун. Мир химии. Москва «Детская литература». 1988.28 стр.

4. critical.ru/calendar/oxigen2.htm- Удивительная история открытия кислорода. Кто же был первым?

5. alhimikov.net/otkritie_elementov/O.html-

.