История развития аналитической химии (2). История развития аналитической химии
 Скачать 23.1 Kb.
|
|
История развития аналитической химии Аналитическая химия сформировалась в современную науку в процессе длительного исторического развития. С глубокой древности известны простейшие приемы качественного распознавания веществ по их твердости, вкусу, цвету и запаху, а также несложные приемы очистки их с помощью перекристаллизации, фильтрования или перегонки. Первым химическим производствам — керамике, металлургии, получению лекарственных препаратов и парфюмерии — сопутствовало возникновение и развитие отдельных приемов и методов анализа. Так называемое пробирное искусство, т. е. совокупность приемов для определения главным образом благородных металлов существовало в древнем Египте. В Киевской Руси оно было известно в IX—X веках. Анализ на так называемом пробирном камне для определения золота и других драгоценных металлов в изделиях описан еще Теофрастом в его книге «О камнях» (IV–III вв. до н.э.), однако он используется и в настоящее время. Инспекции пробирного надзора Министерства финансов, лаборатории Гохрана проверяют содержание золота, серебра и платиновых металлов, используя пробирный камень, на который анализируемыми изделиями наносят штрихи. По тону и толщине штриха оценивают пробу драгоценного металла; часто штрихи проявляют растворами кислот или другими реактивами. Алхимики в XIV –XVI в.в. ввели взвешивание, создали химические методы различия веществ. Аналитическая химия как научная дисциплина начинает развиваться с середины XVII века. Основателем качественного анализа является английский ученый Роберт Бойль (1627—1691). Бойль вводит термин химический анализ. В своей книге Химик-скептик он доказывает нереальность элементов древнегреческого философа Аристотеля (земля, воздух, огонь, вода) и основных начал всех металлов швейцарского ученого Парацельса 493—1541), т. е. ртути, серы и соли. Бойль определяет понятие элемент как простое тело, которое входит в состав смешанных тел, и на которые последние могут быть разложены. Бойль признавал значение огня (нагревания) в качестве анализатора сложных тел. Он применял различные реактивы при проведении качественного анализа: известковые соли для определения серной кислоты, нитрат серебра для определения хлороводородной кислоты, соли меди определял по добавлению избытка аммиака, соли железа — по добавлению настоя дубовой коры. Для определения кислот и щелочей он использовал настойки лакмуса, фиалок и васильков. Р. Бойль (так же, как и некоторые ученые до него) использовал экстракт дубильных орешков, чтобы различать железо и медь в растворе. Однако, по-видимому, именно Бойль впервые заметил, что чем больше железа содержится в растворе, тем более интенсивна окраска последнего. Это был первый шаг к колориметрии. В России анализ руд выполняла первая аптека, созданная в Москве в 1581 г. по инициативе Ивана Грозного. Приемами пробирного искусства владел Петр I, по его инициативе была создана в 1720 г. русская химическая лаборатория. Основателем химической науки в нашей стране является М. В. Ломоносов (1711—1765). Трудно полностью охарактеризовать вклад в развитие науки этого Гениального ученого-энциклопедиста, который далеко опередил свое время. Ломоносов является одним из основоположников физической химии, развитие которой было необходимой теоретической базой аналитической химии. В качестве бесспорных положений (концепций) он признавал атомно-молекулярную теорию (корпускулярную теорию) и принцип сохранения вещества и движения, который он называл всеобщим естественным законом. Именно этот закон лежит в основе количественного анализа. В 1748 г. он основал первую в России химическую научно-исследовательскую лабораторию, и в ней широко пользовался взвешиванием для контроля химических превращений. В этой лаборатории он выполнил много химических анализов руд и других материалов и экспериментально подтвердил закон сохранения массы вещества. Точность, с которой Ломоносов проводил взвешивания, была высокой и достигала 0,0003 г. В этот период химики на Западе еще не осознали важности обязательной проверки своих опытов мерой и весом. Ломоносов же подчеркивал необходимость измерять, взвешивать, проверять вычислением химические анализы. Основные принципы и приемы качественного и количественного анализа, например осаждение, прокаливание, взвешивание осадков Ломоносов применял раньше Бергмана и Тенара, считающихся на Западе основателями аналитической химии. Химические операции, применяемые в анализе, М. В. Ломоносов описал в руководстве по металлургии, в соответствии с традициями своего времени. В 1744 г. М. В. Ломоносов впервые применил микроскоп для изучения химических процессов. Эти работы М. В. Ломоносова были продолжены русским академиком Т. Е. Ловицем (1757—1804). По инициативе и проекту М. В. Ломоносова в 1755 г. был основан Московский университет — первый университет России, сыгравший огромную роль в развитии науки и образования в нашей стране, в том числе II в развитии аналитической химии. М. В. Ломоносов впервые выдвинул идеи, лежащие в основе современного физико-химического анализа. Значительные химико-аналитические исследования провел академик В. С. Севергин (1765—1826)—последователь М. В. Ломоносова. Им опубликованы руководства по химическому анализу минералов, руд, минеральных вод, лекарственных препаратов. Например, Способ испытывать минеральные воды (1800 г.), Пробирное искусство (1801 г.). Им был предложен колориметрический метод анализа. Основы систематического анализа катионов металлов разработал шведский химик Т. У. Бергман (1735—1784). При анализе сухим путем он широко применял паяльную трубку. Развил новые концепции гравиметрического анализа. Лавуазье установил состав диоксида углерода, оксида фосфора (фосфорного ангидрида), создал основы элементного анализа органических веществ (СН анализ), методики точного определения углерода и водорода. Лавуазье предложил сжигать навески исследуемого вещества и определять количество выделившегося углекислого газа. В 1783 г. он с Менье определил состав воды анализом и подтвердил его синтезом. Работы Лавуазье привели к крушению теории флогистона, задержавшей развитие химии. Он принимает активное участие в создании новой химической номенклатуры, в которой выделяются простые и сложные вещества. Дальтон считал, что воде соответствует формула НО. Конечно, эти данные имеют сейчас только исторический интерес. В дальнейшем были получены весьма точные значения атомных масс элементов, известных в то время. Особенно значительную работу в этой области провел шведский химик И. Я. Берцелиус (1779—1848). На протяжении 20 лет он изучил более 2000 соединений известных тогда 43 элементов, чтобы определить их атомные массы. По шкале Берцелиуса атомная масса кислорода была принята за 100. Берцелиус открыл ряд новых элементов селен, кремний, цирконий, торий. Он работал исключительно плодотворно и почти без ошибок. Мы пользуемся системой химической символики для обозначения элементов и химических реакций, разработанной Берцелиусом в 1814—1819 гг. В 1826 г. Берцелиус завершил работу по определению атомных масс элементов и опубликовал третью таблицу атомных масс, Все значения в ней были точными, исключая атомные массы серебра, калия, натрия. Эти элементы он считал двухвалентными. Берцелиус открыл изомерию и катализ, создал. электрохимическую теорию, сыгравшую в свое время важную роль, и написал Учебник химии в трех томах, который был переведен на основные языки и выдержал 5 изданий. В 1805 г. французский ученый Гей-Люссак устанавливает для воды формулу Н2О, основал титриметрический (объёмный) метод анализа, ввёл понятие «титрование», «титрант», Вместе с Тенаром он открывает бор. В 1844 г. в Казани проф. К. К. Клаус (1796—1864), разрабатывая метод анализа платиновых руд, открыл новый элемент — рутений. Фундаментальное руководство по качественному и количественному анализу публикует немецкий химик Фрезениус (1818—1897), в значительной степени опираясь на работы Бергмана (1735—1784) и А. Тенара (1777—1857). Именно ими был создан классический гравиметрический анализ. На основе сероводорода, предложенного в качестве группового реагента английским ученым Р. Кирваном (1733—1812), К. Фрезениус разработал способы определения большого числа веществ. Успехи в области химического анализа в значительной степени подготовили открытие одного из важнейших законов современного естествознания — периодического закона химических элементов и создание периодической системы. Это открытие Д. И. Менделеева (1834—1907) положило начало новому этапу в развитии аналитической химии. Аналитическая химия получила теперь прочную теоретическую основу. Был ясно указан путь направленного поиска новых химических элементов. М. А. Ильинский (1856—1941) и Л. А. Чугаев (1873—1922) заложили основы применения органических реагентов в анализе. В 1893 г. швейцарский химик А. Верпер (1866—1919) создает координационную теорию, имеющую весьма важное значение для развития аналитической химии. В самом конце XIX века Мария и Пьер Кюри разработали особый способ анализа радиоактивных веществ и, пользуясь ими, в 1898 г. они открыли радий и полоний. |