Открытия лавуазье в химии кратко

Обновлено: 04.07.2024

Созданное Л. направление привело к открытию новых веществ и к экспериментальному обоснованию стехиометрических законов (см. Стехиометрия), что подготовило почву для окончательного введения в химию Атомизма. К началу 19 в. воззрения Л. получили общее признание. В России их распространению активно способствовали академики Я. Д. Захаров, В. М. Севергин и В. В. Петров.

Л. — один из основателей термохимии (См. Термохимия). В 1783 Л. и Лаплас описали сконструированный ими ледяной калориметр и сделали первые определения теплот горения ряда веществ; они пришли к выводу, что теплота разложения соединения равна теплоте его образования. Л. показал (1777), что при дыхании поглощается кислород и образуется углекислый газ, т. е. процесс дыхания подобен горению; в 1783—84 Л. и Лаплас установили, что этот процесс для животных является главным источником теплоты. Л. был сторонником материалистических взглядов мыслителей эпохи Просвещения.

Лит.: Дорфман Я. Г., Лавуазье, 2 изд., М., 1962; Фигуровский Н. А., Очерк общей истории химии. От древнейших времён до начала 19 в., М., 1969, гл. VI; McKie D., Antoine Lavoisier, scientist, economist, social-reformer, L., 1952; Daumas М., Lavoisier, théoricien et expérimentateur. P., 1955; Partington J. R., A history of chemistry, v. 3, L., 1962, p. 363; Duveen D. J., KIickstein Н. S., A bibliography of the works of A. L. Lavoisier, N. Y., 1954.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Антуан-Лоран де Лавуазье (1743-1794) был французским экономистом, химиком и биологом, ведущей фигурой химической революции 18 века. Его наиболее важными вкладами были, среди прочего, закон сохранения массы и открытие роли кислорода в дыхании.

Он также изучил молекулу воды, опроверг теорию флогистона и объяснил горение. Кроме того, он написал элементарный текст по химии, помог ввести метрическую систему, создал первую таблицу Менделеева и внес свой вклад в создание номенклатуры современной химии.

Сын богатого парижского юриста, он закончил юридическое образование, хотя его настоящей страстью были естественные науки. Он начал свои исследования в области геологии, благодаря чему был провозглашен членом престижной Академии наук. В то же время он сделал карьеру сборщика налогов для Короны.

Он женился на Мари-Анн Пьеретт Польз, которая активно сотрудничала с Лавуазье над его научными работами, переводила британских химиков на французский и изучала искусство и гравюру, чтобы иллюстрировать эксперименты своего мужа.

В 1775 году Лавуазье был назначен комиссаром Королевского управления пороха и селитры, работавшим над улучшением пороха. Он занимал различные государственные должности и, как чиновник монархии, был приговорен к смертной казни и казнен на гильотине в Париже.

Наука Лавуазье

Главный принцип исследований Антуана Лавуазье - важность, которую он придавал измерению материи, так же, как это проводилось в таких областях, как физика.

Эта концепция сделала Лавуазье отцом современной химии, в основном потому, что он был тем, кто ввел количественное поле в эту науку и действительно придал этой дисциплине характер науки.

В рамках этого можно сказать, что Лавуазье всеми своими действиями ясно давал понять, что в его работе и учебе нет места случайности. Случайность не задумывалась как нечто, что могло бы активно участвовать в его экспериментах.

Акцент на вопрос

Материя была элементом, вызывающим наибольшее беспокойство, и, чтобы понять ее структуру и характеристики, Лавуазье сосредоточился на изучении четырех элементов, известных до того момента: земли, воздуха, воды и огня.

В разгар этих диссертаций Лавуазье пришел к выводу, что воздух играет фундаментальную роль в процессах горения.

Для Лавуазье химия была больше сосредоточена на синтезе и анализе материи. Этот интерес был оформлен именно в этом количественном понятии, что соответствует краеугольному камню предложений этого ученого.

Некоторые авторы, такие как философ, физик и историк Томас Кун, считают Лавуазье революционером в области химии.

Методология Декарта

Антуан Лавуазье отличался признанием важности использования строгого метода для проведения своих экспериментов, основанного на понимании контекста того, что исследуется.

Фактически, он считал необходимым составить глобальный план, с помощью которого можно было бы полностью охватить проблему и детально определить каждое действие, проверяя то, что изучали другие ученые.

Сотрудничество

Лавуазье искренне верил в важность сотрудничества между коллегами.

Фактически, в какой-то момент его жизни у него была лаборатория, оснащенная самыми современными инструментами, и, кроме того, у него было просторное и гостеприимное пространство, готовое принять ученых, приехавших из других городов или стран, с которыми Лавуазье поддерживал связь.

Для Лавуазье совместная работа была важна для открытия того, что он называл секретами природы.

Эксперименты

Лавуазье был охарактеризован как один из первых ученых, применивших на практике принципы того, что сейчас известно как стехиометрия, которая заключается в вычислении того, сколько каждого элемента используется в химической реакции.

Лавуазье всегда уделял особое внимание тщательному взвешиванию и измерению каждого элемента, участвующего в химической реакции, которую он изучал, что считается одним из наиболее характерных элементов влияния, которое он оказал на развитие химии как современной науки.

Нетрансмутация материи

С древних времен у алхимиков существовало общее представление, согласно которому можно преобразовывать и создавать материю.

Желание преобразовать малоценные металлы, такие как свинец, в другие ценные металлы, такие как золото, присутствовало всегда, и это беспокойство было основано на концепции трансмутации материи.

Используя свою неутомимую строгость, Лавуазье хотел поэкспериментировать с этой концепцией, но обязательно измерил абсолютно все элементы, вовлеченные в его эксперименты.

Он измерил определенный объем, а затем поместил его в инструмент, который также был измерен ранее. Он позволил воде кипятиться с обратным холодильником в течение 101 дня, а затем отогнал жидкость, взвесил и измерил. В результате он получил то, что начальная мера и вес совпадали с окончательной мерой и весом.

У колбы, которую вы использовали, был пыльный элемент на дне. Лавуазье взвесил эту колбу, и вес также совпал с записанным в начале, что свидетельствует о том, что этот порошок поступил из колбы и не соответствует превращению в воду.

Другими словами, материя остается неизменной: ничего не создается и не трансформируется. Другие европейские ученые уже применили этот подход, например, ботаник и врач Герман Бурхааве. Однако количественно это утверждение подтвердил Лавуазье.

Воздух и горение

Во времена Лавуазье все еще была в силе так называемая теория флогистона, относящаяся к веществу, носившему это имя и отвечавшему за образование горения в элементах.

То есть считалось, что любое вещество, имеющее предрасположенность к возгоранию, имеет в своем составе флогистон.

Лавуазье хотел углубиться в эту концепцию и основывался на экспериментах ученого Джозефа Пристли. Открытие Лавуазье заключалось в том, что он идентифицировал воздух, который оставался несвязанным после сгорания (это был азот), и другой воздух, который действительно сочетался. Он назвал этот последний элемент кислородом.

Форма воды

Точно так же Лавуазье обнаружил, что вода - это элемент, состоящий из двух газов: водорода и кислорода.

Некоторые предыдущие эксперименты, проведенные различными учеными, среди которых выделяется химик и физик Генри Кавендиш, исследовали этот вопрос, но не дали окончательных результатов.

В 1783 году и Лавуазье, и математик и физик Пьер-Симон Лаплас провели эксперименты по изучению горения водорода. Полученный результат, одобренный Академией наук, был водой в чистом виде.

Дыхание

Другой областью интересов Лавуазье было дыхание и ферментация животных. Согласно различным экспериментам, проведенным им, которые также были необычными и продвинутыми для того времени, дыхание соответствует процессу окисления, очень похожему на процесс сжигания углерода.

В рамках этих лекций Лавуазье и Лаплас провели эксперимент, в котором они взяли морскую свинку и поместили ее в стеклянный контейнер с кислородом примерно на 10 часов. Затем они измерили, сколько было произведено углекислого газа.

Точно так же они взяли в качестве ориентира человека в состоянии активности и в состоянии покоя и измерили количество кислорода, которое ему требовалось в каждый момент.

Эти эксперименты позволили Лавуазье утверждать, что сгорание, образующееся в результате реакции углерода и кислорода, является источником тепла у животных. Кроме того, он также пришел к выводу, что во время физической работы необходимо более высокое потребление кислорода.

Основной вклад в науку

Закон сохранения массы

Лавуазье показал, что масса продуктов химической реакции равна массе реагентов. Другими словами, в химической реакции не происходит потери массы.

Согласно этому закону, масса в изолированной системе не создается и не разрушается химическими реакциями или физическими превращениями. Это один из важнейших и основных законов современной химии и физики.

Природа горения

Одной из основных научных теорий времен Лавуазье была теория флогистона, в котором говорилось, что горение было образовано элементом под названием флогистон.

Считалось, что при сжигании флогистон попадает в воздух. Лавуазье опроверг эту теорию, показав, что другой элемент, кислород, играет важную роль в горении.

Вода - это соединение

Лавуазье в ходе своих экспериментов обнаружил, что вода представляет собой соединение, состоящее из водорода и кислорода. До этого открытия ученые на протяжении всей истории считали воду элементом.

Лавуазье сообщил, что вода содержала примерно 85% кислорода и 15% водорода по весу. Таким образом, оказалось, что вода содержит в 5,6 раза больше кислорода по весу, чем водород.

Элементы и химическая номенклатура

Большая часть их системы именования химических соединений используется до сих пор. Кроме того, он назвал элемент водородом и определил серу как элемент, заметив, что она не может быть разложена на более простые вещества.

Первый учебник химии

В 1789 году Лавуазье написал Элементарный трактат по химии, став первой книгой по химии, которая содержала список элементов, самые последние теории и законы химии (включая сохранение массы), а также опровергала существование флогистона.

Теория калорийности

Лавуазье провел обширные исследования теории горения, в которых, как он утверждал, процесс горения приводит к выделению калорийных частиц.

Дыхание животных

Путем своих экспериментов с дыханием Лавуазье опроверг теорию флогистона и развил исследования химии дыхания. Его жизненно важные эксперименты с морскими свинками позволили определить количество потребляемого кислорода и углекислого газа, производимого метаболизмом.

Используя ледяной калориметр, Лавуазье показал, что горение и дыхание - одно и то же.

Он также измерил количество кислорода, потребляемого во время дыхания, и пришел к выводу, что количество меняется в зависимости от деятельности человека: физических упражнений, еды, голодания или сидения в горячей или холодной комнате. Кроме того, он обнаружил колебания пульса и частоты дыхания.

Вклад в метрическую систему

Во время своего пребывания в комитете Французской академии наук Лавуазье вместе с другими математиками внес вклад в создание метрической системы измерения, с помощью которой было обеспечено единообразие всех мер и весов во Франции.

Вклад в изучение фотосинтеза

Лавуазье показал, что растения получают из воды, земли или воздуха материал, необходимый для их роста, и что свет, газ CO2, вода, газ O2 и энергия оказывают непосредственное влияние на процесс фотосинтеза. зеленая часть растений.

Интересы Лавуазье как ученого были разнообразны, но больше всего его интересовала химия. Одной из главных заслуг можно считать то, что он превратил химию в одну из точных наук, ввел новые понятия, предложил новую номенклатуру. На своем примере он доказал необходимость научного подхода ко всем экспериментам, необходимость строго следовать правилам. Всего лишь проводя тщательнейшие взвешивания на всех этапах экспериментов, ему удалось подтвердить многие факты и даже теории.


Мензурка коническая, 2000 мл, без ручки	Газовая пипетка, 500 мл	Колпак 180х300 мм

Изучая результаты своего эксперимента с оксидом ртути, ученый обратил внимание (помните, он всегда все очень тщательно взвешивал!), что масса оксида стала больше массы исходной ртути. А масса воздуха уменьшилась как раз на эту величину. Лавуазье предположил, что частью оксида стал какой-то компонент воздуха. Подобный опыт за несколько лет до Лавуазье провел Ломоносов, открывший закон сохранения материи. Иногда этот закон называют законом Лавуазье-Ломоносова, т. к. о первенстве русского ученого европейцы не знали.

Проводя различные эксперименты по сжиганию веществ в запаянном сосуде, Лавуазье пришел к выводу, что воздух состоит из двух газов, один из которых поддерживает горение и дыхание, а второй — с точностью наоборот. После открытия кислорода, он решил, что частью оксидов является как раз кислород. Он предложил стройную теорию окисления и горения, которая окончательно разрушила теорию флогистона. Дополнительно доказал, что воздух состоит из кислорода и азота и синтезировал воздух, соединив кислород и азот в пропорции 1:4.

Теория горения Лавуазье оказала большое влияние и на физиологию. Он предположил, что дыхание — это медленное горение, благодаря которому организм получает энергию. При этом из кислорода воздуха получается углекислый газ, состав которого ученый тоже уточнил.

Сжигая органические вещества, такие как спирт, воск, масло, Лавуазье определил, что все они содержат кроме кислорода углерод и водород. Изучал процессы брожения сахаросодержащих веществ. Предложил первые методы органического анализа. Совместно с Лапласом сконструировал ледяной калориметр для вычисления тепловых эффектов, сопровождающих химические реакции. Эти эксперименты позже вылились в новые науки — калориметрию, термохимию.

В 1787-м году (вместе с рядом французских химиков) предложил химическую номенклатуру, многие названия из которой мы используем до сих пор: например, кислород, азот, водород, углерод, серная, соляная, азотная, угольная, фосфорная кислоты. Он предложил использовать в названии указания на свойства веществ и соединений.

Лавуазье много сил отдавал пропаганде и развитию науки. Его лаборатория в пороховом арсенале была оснащена самыми современными приборами того времени, которые он сам совершенствовал, а иногда и разрабатывал. Эта лаборатория считалась научным центром Парижа, здесь встречались известные ученые для обсуждения разных вопросов. Новички приходили, чтобы учиться. Для всех, интересующихся наукой, Лавуазье проводил публичные опыты.

Имя Антуана Лорана Лавуазье внесено в список выдающихся ученых Франции, находящийся в Эйфелевой башне. Его именем назван кратер на Луне.

ЛАВУАЗЬЕ, АНТУАН ЛОРАН (Lavoisier, Antoine Laurent) (1743–1794), выдающийся французский химик, один из создателей современной химии. Обнаружил, что воздух имеет сложный состав, определил состав воды, объяснил сущность горения и окисления, разработал принципы химической номенклатуры.

Родился 26 августа 1743, в очень состоятельной буржуазной семье. Отец был одним из 400 адвокатов, находившихся в ведении Парижского парламента, и хотел, чтобы сын тоже стал адвокатом, и тот окончил юридический факультет Парижского университета. Но Лавуазье больше привлекали естественные науки, поэтому одновременно с юриспруденцией он изучал математику, астрономию, ботанику, минералогию и геологию, химию под руководством лучших парижских профессоров. Уже в возрасте 22 лет представил работу в Парижскую Академию наук на тему О лучшем способе освещать улицы большого города, за которую в 1766 был награжден золотой медалью академии. При выполнении этой работы ярко проявились качества Лавуазье как исследователя: необыкновенная настойчивость и целеустремленность, изобретательность и тщательность при проведении экспериментов. Не имея приборов для измерения силы света (тогда таких приборов еще не было), он полтора месяца провел в темной комнате, повысить чувствительность глаз к свету. А участие в 1763–1767 в составлении минералогической карты Франции помогло ему выработать такие качества как наблюдательность и тщательность ведения рабочих журналов.

Благодаря работам по химическому анализу минералов, привезенных из экспедиции (статью Анализ гипса он представил в Академию еще в 1765), Лавуазье стал известен среди химиков. В 1768 он избран сверхштатным адъюнктом Академии наук по химии, в 1774 – экстраординарным, а в 1778 – ординарным (т.е. действительным) академиком. Во время Великой Французской Революции Лавуазье прилагал все силы, чтобы спасти академию, но это ему не удалось: в 1793 академия была упразднена, а в следующем году жертвой революции стал и он сам.

Кроме научных работ, Лавуазье выполнял множество других обязанностей. В 1775 он был назначен управляющим пороховым делом, которое требовало очень больших усилий. В результате за 13 лет производство пороха во Франции удвоилось, а его качество значительно улучшилось. При этом сам он жил в пороховом арсенале и здесь же устроил лабораторию, в которой выполнил основные исследования. Эта лаборатория стала фактически научным центром Парижа, в ней он устраивал демонстрации опытов, на которые приглашал не только химиков, пробуждая у широкого круга людей интерес к науке.

Помимо этого, Лавуазье выполнял массу самых разнообразных поручений: занимался изучением тюремного дела, улучшением положения земледельцев, контролем качества продуктов, снабжением водой морских судов, организацией благотворительных учреждений и страховых касс, народным просвещением, школами прядения и ткачества. В 1790 стал секретарем и казначеем комиссии по выработке рациональной системы мер и весов. В результате была разработана метрическая система, распространившаяся постепенно по всему миру. Но основные интересы Лавуазье были связаны с химией. В работе ему помогала жена Мария, которая стала фактически его секретарем, вела его рабочие журналы, переводила для него с английского научные статьи, рисовала и гравировала чертежи для его книг. На известной картине Портрет господина Лавуазье и его жены кисти Жака Луи Давида (1788) супруги Лавуазье запечатлены у лабораторного стола (сейчас эта картина хранится в Метрополитен-музее в Нью-Йорке).

Огромный вклад Лавуазье в науку заключался не только в получении новых фактов – этим занимались многие. Лавуазье фактически создал новую философию химии, новую систему ее понятий. В лаборатории, оборудованной по последнему слову науки и техники конца 18 в., Лавуазье провел эксперименты, выводы из которых оказали огромное влияние на химию и другие науки. Например, он показал, как с помощью точного взвешивания можно не только получить новые научные данные, но и подтвердить научную теорию.

С помощью точного взвешивания Лавуазье показал, что масса оксида ртути равна массе металла и соединившегося с ним кислорода, и наоборот – образовавшийся оксид ртути разлагается с выделением тех же самых количеств ртути и кислорода. Увеличение массы металлов при прокаливании за несколько десятилетий до Лавуазье установил еще М.В.Ломоносов, однако его труды в то время оставались неизвестными в европейских странах. Таким образом, Лавуазье фактически заново открыл закон сохранения материи, который иногда называют законом Лавуазье – Ломоносова. Но Лавуазье не ограничился взвешиванием сосудов, а проанализировал изменения происходящие с воздухом, находящимся в контакте с металлом. Было известно, что при этом из воздуха исчезает 1/5 часть, но никто не знал, что собой представляет эта израсходованная часть воздуха и чем она отличается от оставшейся. Как показали эксперименты, остаток воздуха не поддерживает горения и дыхания лабораторных животных. Аналогичные результаты были получены при сжигании серы и фосфора.

Лавуазье сделал также много других научных открытий. Найдя, что при сжигании органических соединений образуется вода и углекислый газ, он установил, что в состав этих соединений входят углерод, кислород и водород. Одновременно Лавуазье выполнил первые анализы органических соединений, сжигая навески спирта, масла, воска и т.п. в определенном объеме кислорода и определяя объем выделившегося углекислого газа. Для сжигания он использовал также вещества, легко отдающие кислород: HgO, MnO₂, KClO₃. Исследуя процессы брожения сахаристых веществ, Лавуазье установил, что виноградный сахар при этом расщепляется с образованием спирта и углекислого газа. Вместе с Лапласом Лавуазье сконструировал ледяной калориметр, провел измерения тепловых эффектов химических реакций и этим заложил основы новой науки – термохимии.

Как утверждает биограф Лавуазье Э.Гримо (его книга была опубликована в Париже в 1888), жена Лавуазье говорила, что ее муж стал жертвой не столько революции, сколько ученых, которые не спасли его. Возможно, ими руководил страх за собственную жизнь, как это часто бывает в годы террора, когда от гнева диктатора не спасает самое высокое положение. Так, английский биограф Фуркруа У.А.Смитон в своей книге, изданной в Лондоне в 1962, приводит такой факт. Фуркруа в Комитете общественного спасения произнес речь в защиту Лавуазье, но председатель Комитета Робеспьер никак на нее не отреагировал. Когда же Фуркруа ушел, Робеспьер разразился по его адресу такими угрозами, что один из членов Комитета немедленно сообщил Фуркруа, что его жизни угрожает опасность.

Читайте также: