Роберт Вильгельм Бунзен
 Скачать 2.24 Mb.
|
                                                                                   ПРЕДИСЛОВИЕНастоящее методическое пособие предназначается для студентов фармацевтического факультета. При его подготовке авторы учитывали возрастание требований к теоретической подготовке студентов и интеграцию с курсами специальных дисциплин. В пособие вошли такие разделы физической химии как химическая термодинамика фазовые равновесия и растворы электрохимия и кинетика. Содержание пособия соответствует программе по физической химии. Более широко даны такие разделы как буферные растворы электрохимия и кинетика. Это позволит использовать данный методический материал в перспективе при неизбежных изменениях в программе, а также даст возможность использовать его при изучении органической аналитической и фармацевтической химии ВВЕДЕНИЕ Физическую химию можно считать пограничной наукой между химией и физикой. Пользуясь теоретическими и экспериментальными методами обеих наук, а также собственными методами физическая химия устанавливает законы протекания химических процессор и условия достижения химического равновесия. В связи с этим, названная наука играет большую роль не только в химической, но и в развитии медицинской и биологической промышленности. Физическая химия является основой таких специальных дисциплин как фармацевтическая химия, химия и технология синтетических лекарственных препаратов, технология фитопрепаратов, аптечная технология лекарств и др. Из этого следует большое значение физической химии как важной учебной дисциплины, освоению которой уделяется большое значение в высшей школе на фармацевтических факультетах. Роберт Вильгельм Бунзен Роберт Вильгельм Бунзен – один из знаменитых немецких химиков XIX века, подлинный основатель физико-химического направления исследований.  Роберт Вильгельм Бунзен родился 31 марта 1811 г. в Гёттингене. Он происходил из образованной и хорошо обеспеченной семьи. Бунзен получил блестящее школьное образование. В 1828 г. он поступил в Гёттингенский университет, где изучал химию, физику, геологию, минералогию, ботанику, анатомию и математику. В возрасте 20 лет Бунзен окончил университет; его докторская работа была посвящена разработке новых измерительных приборов. В 1836 г. он начал преподавать химию в Высшей промышленной школе в Касселе, где ранее работал Вёлер, и здесь Бунзен начал первый большой цикл работ по изучению органических соединений мышьяка. В 1839 г. Бунзен был приглашен в Марбургский, где занялся исследованием в области электрохимии, а также изучал реакции в газовых смесях. Таким образом к анализу проблем прикладной и физической химии, которыми и занимался всю свою творческую жизнь. В 1852 г. перешел в Гейдельбергский университет и вместе с физиком Г.Ф. Тирхгофом занялся разработкой методов спектрального анализа. Бунзен был превосходным преподавателем. Лаборатория Бунзена в Гейдельберге стала заветным местом для многих молодых ученых, желавших серьезно заниматься химией. Его учениками были Тиндаль, Кольбе, Эрленмейер, Л. Мейер и В. Мейер, Д.И. Менделеев и др. Для лабораторных и демонстрации опытов на лекции Бунзен применял эффективные и часто удивительные приборы. Например, фотометр с жировым пятном и клапан Бунзена. Газовая горелка, сконструированная Бунзеном, стала необходимой принадлежностью каждой лаборатории. Он же усовершенствовал водоструйный насос и калоритметры различных конструкций. Наиболее важным результатом работ Бунзена явилось создание спектрального анализа совместно с его другом Кирхгофом в 1859-1860гг. Эти исследования наглядно показали большую пользу научного сотрудничества физиков и химиков. Использование спектрального анализа позволило значительно увеличить число известных элементов. Тем самым Бунзен и Кирхгоф подготовили систематизацию основных химических веществ. С помощью спектрального анализа оказалось возможным исследовать химический состав звезд. Исследования Бунзена всегда были ориентированы на решение практических задач. Уже в его первой работе, проведенной вместе с врачом А.А. Бертольдом приведены сведения об использовании свежеосажденного гидроксида железа (III) как противоядия при отравлении мышьяком. Бунзен также изучал электрохимические процессы. Он заменил угольными пластинами дорогие электроды гальванических элементов, изготовлявшиеся ранее лишь из благородных металлов. При помощи новых элементов Бунзен получил путем электролиза расплавленных солей довольно большие количества магния (1852г.) и алюминия (1854г.) Это легло в основу металлургии легких металлов. Бунзен изучал и другие свойства легких металлов. Он исследовал свечение горящего магния и связанные с этим фотохимические явления. В 1862 г. Бунзен и Роско установили количественные закономерности фотохимических процессов, которые были сформулированы в законе, получившим в последствии их имена – закон Бунзена-Роско. Этот закон был использован в фотографии, когда следовало определить например зависимость времени освещения от яркости предмета. Совместными исследованиями Бунзена и Роско была основа измерительная фотохимия. В признание научных заслуг Бунзена по предложению В. Оствальда Общество электрохимии и физической химии было переименовано в Немецкое общество электрохимии и физической химии имени Бунзена. Роберт Бунзен – один из последних великих исследователей и педагогов ХIX века – сделал выдающиеся открытия на благо человечества. Его ученик Тиндаль говорил, что Бунзен ближе всего подходит к идеалу преподавателя высшей школы. Анри Луи Ле Шаталье В XIX столетии резко возросло число известных химических элементов и соединений, были открыты основополагающие закономерности и разработаны теории, принципиально важные для развития химии. Широкое использование физических методов для исследования химических знаний привело к возникновению самостоятельной научной дисциплины – физической химии. Результатами этих работ явилось, в частности, установление связи между температурой кипения и строением химических соединений, познание природы электрохимических явлений, фотохимических и термических процессов, а также количественный анализ химических реакций.  Во второй половине XIX века возникло примыкающее к физике новое направление исследований в химии – химическая термодинамика. Луи Ле Шаталье (1815 – 1873 гг.) родился и умер в Париже. Он был одним из первых химиков, систематически проводившим фундаментальные исследования металлургических и химико-технологических процессов. Наиболее значительные физико-химические работы Ле Шаталье посвящены исследованию влияния давления и температуры на равновесие в химических реакциях. На основе работ Горстмана и Дж.У. Гиббса, Ле Шаталье сформировал в 1884г. принцип, названные в последствии его именем. Этот принцип описывал влияние различных факторов на состояние равновесия химических систем. Аналогичные исслдования проводил профессор, заведующий кафедры экспериментальной физики в Тюбингенском университете Фердинанд Браун, который хотел распространить правило на многочисленные системы. Ле Шаталье же применял сформулированное им положение только для систем, находящихся в «химически стабильном равновесии». Когда взгляд Брауна получили известность, они помогли расширить область применения принципа Ле Шаталье, который стал называться принципом Ле Шаталье-Брауна. Хотя со временем было показано, что этот принцип применим только для систем, рассмотренным Ле Шаталье, все же имя Брауна Сохранилось в названии этого принципа до настоящего времени. Вильгельм Фридрих Оствальд Вильгельм Фридрих Оствальд родился 2 сентября 1853 г. в Риге. После завершения химического образования Оствальд был оставлен в университете в г. Дерпте (ныне Парту) В 1878 г. Оствальд защитил докторскую диссертацию «Объемно-химические и оптико-химические исследования», в которой начал систематически применять физические методы для решения химических проблем.  Оствальд продолжал развивать физико-химические исследования будучи ассистентом приват-доцентом и профессором Рижского политехнического училища. В 1885-1887гг. Оствальд опубликовал двухтомный «Учебник общей химии», где изложил основные положения учения об ионах, от признания которого тогда отказывалось большинство химиков, и подчеркнул значение физической химии как самостоятельной науки. Появление этого учебник аи основание совместно с Аррениусом и Вант-Гоффом в 1887 г. Журнала физической химии не только обеспечило самостоятельность новой научной дисциплины, но и подготовило путь проникновения физики во все области химии. Оствальд был приглашен на должность профессора заведующего кафедрой физической химии в Лейпцигском университете. Эту лабораторию он превратил в институт физической химии Лейпцигского университета, который стал центром подготовки нового поколения исследователей. Химики, прошедшие стажировку в этом институте, стали профессорами семидесяти университетов и других высших школ. Многие из них были удостоены Нобелевской премии. В 1888г. Оствальд вывел для бинарных слабых электролитов зависимость, которую назвали законом разбавления. В этом частном случае закона действующих масс сформулированы соотношения между константой диссоциации электролита, электропроводностью и концентрацией раствора. Новый закон стал основным для химии водных растворов. Проблемы теории растворов и электрохимии вышли на план в творчестве Оствальда уже в начале его исследовательской деятельности. При этом особое внимание ученый обращал на энергетический аспект реакций. Поиск «движущей силы химического явления» и изучения течения химических процессов во времени явилось одновременно двумя истоками последующих работ Оствальда по катализу. Благодаря работам Оствальда исследования катализа заняли прочное место в химии. Оствальд разработал процесс катаболического окисления аммиака. В его работах получили дальнейшее развитие химические основы производстваазотной кислоты из азота воздуха. Эти труды способствовали разработке высокоэффективного метода синтеза азотной кислоты в достойных для производства взрывчатых веществ и удобрений количествах. За изучение природы катализа и основополагающие исследования скорости химических реакций Оствальд в 1909 г. был удостоен Нобелевской премии по химии. Оствальд умел блестяще организовывать научную работу, систематизировать экспериментальные материалы, разрабатывать новые методы исследования и оригинально осмысливать полученные результаты. |