ประวัติความเป็นมาของเคมี นักเคมีที่มีชื่อเสียง

ในหลาย ๆ ด้านประวัติศาสตร์ของอารยธรรมคือประวัติศาสตร์ของเคมี - การศึกษาเรื่องและคุณสมบัติของมัน มนุษย์พยายามที่จะระบุใช้และเปลี่ยนวัสดุในสภาพแวดล้อมของเราเสมอ Potters ยุคแรก ๆ พบแว่นตาที่สวยงามเพื่อตกแต่งและอนุรักษ์สินค้าของพวกเขา Herdsmen, Brewers และ Vintners ใช้เทคนิคการหมักเพื่อทำชีสเบียร์และไวน์ แม่บ้านชะล้างด่างจากเถ้าไม้เพื่อทำสบู่ สมิ ธ เรียนรู้ที่จะรวมทองแดงและดีบุกเพื่อทำทองสัมฤทธิ์ ช่างฝีมือเรียนรู้ที่จะทำแก้ว หนังหนังขน

ในโฆษณาศตวรรษที่แปดJābir Ibn Hayyānนักดาราศาสตร์มุสลิมนักปรัชญาและนักวิทยาศาสตร์กลายเป็นหนึ่งในคนแรกที่ใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการศึกษาวัสดุ ยังเป็นที่รู้จักกันในชื่อภาษาละตินของเขาคือ Geber เขาเป็นที่รู้จักในฐานะ "บิดาแห่งเคมี" เขาคิดว่าเป็นผู้เขียน 22 ม้วนที่อธิบายวิธีการกลั่นการตกผลึกการระเหิดและการระเหย เขาคิดค้น Alembic ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กลั่นและศึกษากรด นอกจากนี้เขายังพัฒนาระบบการจำแนกทางเคมีในช่วงต้นโดยใช้คุณสมบัติของวัสดุที่เขาศึกษา หมวดหมู่ของเขาคือ:

• “ วิญญาณ” - วัสดุที่จะกลายเป็นไอเมื่อความร้อน
• "โลหะ" - รวมถึงเหล็กดีบุกทองแดงและตะกั่ว
• สารที่ไม่สามารถปิดบังได้-วัสดุที่สามารถทำเป็นผงได้เช่นหิน

วันนี้เราอาจเรียกว่าวัสดุที่คล้ายกัน“ สารเคมีระเหยโลหะและโลหะที่ไม่ใช่โลหะ”

เคมีคลาสสิก

ในยุโรปการศึกษาของเคมีดำเนินการโดยนักเล่นแร่แปรธาตุโดยมีเป้าหมายในการเปลี่ยนโลหะสามัญเป็นทองคำหรือเงินและประดิษฐ์ยาอายุวัฒนะทางเคมีที่จะยืดอายุชีวิต แม้ว่าเป้าหมายเหล่านี้จะไม่ประสบความสำเร็จ แต่ก็มีการค้นพบที่สำคัญบางอย่างในความพยายาม

โรเบิร์ตบอยล์(1627-1691) ศึกษาพฤติกรรมของก๊าซและค้นพบความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างปริมาตรและความดันของก๊าซ นอกจากนี้เขายังกล่าวว่า“ ความเป็นจริงและการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดสามารถอธิบายได้ในแง่ของอนุภาคเบื้องต้นและการเคลื่อนไหวของพวกเขา” ความเข้าใจในช่วงต้นของทฤษฎีอะตอม ในปี ค.ศ. 1661 เขาได้เขียนตำราเคมีเล่มแรก“ The Skeptical Cymist” ซึ่งย้ายการศึกษาสารออกไปจากความสัมพันธ์ลึกลับด้วยการเล่นแร่แปรธาตุและสู่การสอบสวนทางวิทยาศาสตร์

ในปี 1700 อายุแห่งการตรัสรู้ได้หยั่งรากไปทั่วยุโรปJoseph Priestley(1733-1804) หักล้างความคิดที่ว่าอากาศเป็นองค์ประกอบที่แยกไม่ออก เขาแสดงให้เห็นว่ามันเป็นการรวมกันของก๊าซเมื่อเขาแยกออกซิเจนและไปค้นพบก๊าซที่สุขุมอีกเจ็ดตัวJacques Charlesงานของ Boyles อย่างต่อเนื่องและเป็นที่รู้จักกันในการระบุความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างอุณหภูมิและความดันของก๊าซ ในปี ค.ศ. 1794Joseph Proustศึกษาสารประกอบทางเคมีบริสุทธิ์และระบุว่ากฎของสัดส่วนที่แน่นอน - สารประกอบทางเคมีจะมีอัตราส่วนลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบองค์ประกอบ ยกตัวอย่างเช่นน้ำมักจะมีอัตราส่วนไฮโดรเจนสองต่อหนึ่งต่อออกซิเจน

Antoine Lavoisier(1743-1794) เป็นนักเคมีชาวฝรั่งเศสที่ให้ความสำคัญกับวิทยาศาสตร์ ในขณะที่ทำงานเป็นตัวเก็บภาษี Lavoisier ช่วยพัฒนาระบบเมตริกเพื่อประกันน้ำหนักและมาตรการที่สม่ำเสมอ เขาเข้ารับการรักษาในสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศสในปี ค.ศ. 1768 สองปีต่อมาตอนอายุ 28 เขาแต่งงานกับลูกสาววัย 13 ปีของเพื่อนร่วมงานMarie-Anne Lavoisierเป็นที่รู้จักกันว่าช่วยสามีของเธอในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของเขาโดยการแปลเอกสารภาษาอังกฤษและทำภาพวาดมากมายเพื่อแสดงให้เห็นถึงการทดลองของเขา

การยืนกรานของ Lavoisier เกี่ยวกับการวัดที่พิถีพิถันนำไปสู่การค้นพบกฎการอนุรักษ์มวลชนในปี 1787 Lavoisier ตีพิมพ์ "วิธีการของระบบการตั้งชื่อทางเคมี" ซึ่งรวมถึงกฎสำหรับการตั้งชื่อสารเคมีที่ยังคงใช้งานอยู่ในปัจจุบัน "บทความเบื้องต้นของเคมี" (1789) เป็นตำราเคมีสมัยใหม่เล่มแรก มันกำหนดองค์ประกอบทางเคมีอย่างชัดเจนว่าเป็นสารที่ไม่สามารถลดน้ำหนักได้โดยปฏิกิริยาทางเคมีและแสดงรายการออกซิเจน-เหล็ก-คาร์บอน-กำมะถันและเกือบ 30 องค์ประกอบอื่น ๆ ก็รู้ว่ามีอยู่ หนังสือเล่มนี้มีข้อผิดพลาดเล็กน้อย มันแสดงรายการแสงและความร้อนเป็นองค์ประกอบ

Amedeo Avogadro(1776-1856) เป็นทนายความของอิตาลีที่เริ่มเรียนวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ในปี 1800 ขยายงานของ Boyle และ Charles เขาชี้แจงความแตกต่างระหว่างอะตอมและโมเลกุล- เขากล่าวต่อไปว่าปริมาณก๊าซที่เท่ากันที่อุณหภูมิและความดันเดียวกันมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน จำนวนโมเลกุลในตัวอย่างโมเลกุล 1 กรัม (1 โมล) ของสารบริสุทธิ์เรียกว่าค่าคงที่ของ Avogadro เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา มันได้รับการทดลองว่าเป็น 6.023 x 10²³โมเลกุลและเป็นปัจจัยการแปลงที่สำคัญที่ใช้ในการกำหนดมวลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาเคมี

ในปี ค.ศ. 1803 นักอุตุนิยมวิทยาชาวอังกฤษเริ่มคาดเดาปรากฏการณ์ไอน้ำJohn Dalton(1766-1844) ทราบว่าไอน้ำเป็นส่วนหนึ่งของบรรยากาศ แต่การทดลองแสดงให้เห็นว่าไอน้ำจะไม่เกิดขึ้นในก๊าซอื่น ๆ เขาคาดการณ์ว่าสิ่งนี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับจำนวนอนุภาคที่มีอยู่ในก๊าซเหล่านั้น บางทีอาจไม่มีที่ว่างในก๊าซสำหรับอนุภาคของไอน้ำที่จะเจาะ มีอนุภาคมากขึ้นในก๊าซ“ หนักกว่า” หรืออนุภาคเหล่านั้นมีขนาดใหญ่กว่า การใช้ข้อมูลของเขาเองและกฎของสัดส่วนที่แน่นอนเขาได้พิจารณามวลสัมพัทธ์ของอนุภาคสำหรับหกองค์ประกอบที่รู้จัก:ไฮโดรเจน(เบาที่สุดและกำหนดมวล 1) ออกซิเจนไนโตรเจน, คาร์บอน, ซัลเฟอร์และฟอสฟอรัส- ดาลตันอธิบายการค้นพบของเขาโดยระบุหลักการของทฤษฎีอะตอมแรกของสสาร

1. องค์ประกอบประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมากที่เรียกว่าอะตอม
2. อะตอมขององค์ประกอบเดียวกันมีขนาดเหมือนกันมวลและคุณสมบัติอื่น ๆ อะตอมขององค์ประกอบที่แตกต่างกันมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน
3. ไม่สามารถสร้างอะตอมแบ่งย่อยหรือทำลายได้
4. อะตอมขององค์ประกอบที่แตกต่างกันรวมกันในอัตราส่วนจำนวนทั้งหมดอย่างง่ายเพื่อสร้างสารเคมี
5. ในอะตอมของปฏิกิริยาทางเคมีรวมกันแยกหรือจัดเรียงใหม่เพื่อสร้างสารประกอบใหม่

Dmitri Mendeleev(1834-1907) เป็นนักเคมีชาวรัสเซียที่รู้จักกันดีในการพัฒนาคนแรกตารางธาตุขององค์ประกอบ- เขาแสดงรายการองค์ประกอบที่รู้จัก 63 และคุณสมบัติของพวกเขาบนการ์ด เมื่อเขาจัดองค์ประกอบตามลำดับการเพิ่มมวลอะตอมเขาสามารถจัดกลุ่มองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายกัน ด้วยข้อยกเว้นเล็กน้อยทุกองค์ประกอบที่เจ็ดมีคุณสมบัติคล้ายกัน (กลุ่มเคมีแปด - ก๊าซอันสูงส่ง - ยังไม่ได้ค้นพบ) Mendeleev ตระหนักว่าถ้าเขาออกจากพื้นที่สำหรับสถานที่ที่ไม่มีองค์ประกอบที่รู้จักเข้ากับรูปแบบที่แน่นอนยิ่งกว่า การใช้พื้นที่ว่างในตารางของเขาเขาสามารถทำนายคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ยังไม่ได้ค้นพบ ตารางดั้งเดิมของ Mendeleev ได้รับการปรับปรุงเพื่อรวมองค์ประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ 92 และองค์ประกอบที่สังเคราะห์ขึ้น 26 รายการ

อธิบายอะตอม

2439Henri Becquerelค้นพบรังสี พร้อมกับปิแอร์และMarie Curieเขาแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบบางอย่างปล่อยพลังงานในอัตราคงที่ ในปี 1903 Becquerel แบ่งปันกรางวัลโนเบลด้วยการรักษาเพื่อการค้นพบกัมมันตภาพรังสี ในปี 1900Planck สูงสุดค้นพบว่าพลังงานจะต้องถูกปล่อยออกมาในหน่วยรอบคอบที่เขาเรียกว่า "quanta" (ตั้งแต่โฟตอนที่มีชื่อ) ไม่ได้อยู่ในคลื่นต่อเนื่อง ปรากฏว่าอะตอมประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่าซึ่งบางส่วนอาจเคลื่อนตัวออกไปได้

ในปี 1911เอิร์นส์รัทเธอร์ฟอร์ดแสดงให้เห็นว่าอะตอมประกอบด้วยพื้นที่ที่มีประจุบวกขนาดเล็กขนาดเล็กที่ล้อมรอบไปด้วยพื้นที่ว่างขนาดใหญ่ซึ่งยังคงมีขนาดเล็กลงอนุภาคที่มีประจุลบ (อิเล็กตรอน) เคลื่อนที่ รัทเธอร์ฟอร์ดสันนิษฐานว่าอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสในวงโคจรที่เรียบร้อยแยกต่างหากเช่นเดียวกับดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตามเนื่องจากนิวเคลียสมีขนาดใหญ่กว่าและหนาแน่นกว่าอิเล็กตรอนเขาจึงไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมอิเล็กตรอนไม่ได้ถูกดึงเข้าไปในนิวเคลียสจึงทำลายอะตอม

Niels Bohrรูปแบบอะตอม (1885-1962) แก้ไขปัญหานี้โดยใช้ข้อมูลของ Planck โฟตอนจะถูกปล่อยออกมาจากอะตอมที่ถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเท่านั้นที่ความถี่บางอย่าง เขาตั้งสมมติฐานว่าอิเล็กตรอนอาศัยอยู่ในระดับพลังงานและแสงที่แตกต่างกันจะถูกปล่อยออกมาเฉพาะเมื่ออิเล็กตรอน“ ตื่นเต้น” ไฟฟ้าถูกบังคับให้เปลี่ยนระดับพลังงาน

อิเล็กตรอนในระดับพลังงานแรกใกล้เคียงกับนิวเคลียสจะถูกผูกไว้อย่างแน่นหนากับนิวเคลียสและมีพลังงานค่อนข้างต่ำ ในระดับที่ห่างไกลจากนิวเคลียสอิเล็กตรอนมีพลังงานเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนในระดับพลังงานที่ไกลที่สุดจากนิวเคลียสจะไม่ถูกผูกไว้อย่างแน่นหนาและเป็นอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องเมื่ออะตอมเชื่อมต่อกับสารประกอบ ลักษณะเป็นระยะของคุณสมบัติองค์ประกอบเป็นผลมาจากจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอกที่สามารถมีส่วนร่วมในพันธะเคมี แม้ว่าโมเดล BOHR จะถูกแทนที่ด้วยโมเดลอะตอมที่แม่นยำยิ่งขึ้น แต่หลักการพื้นฐานนั้นเป็นรุ่นที่ดีและรุ่น BoHR ยังคงถูกใช้เป็นไดอะแกรมที่เรียบง่ายเพื่อแสดงพันธะเคมี

ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอะตอมยังคงได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง 2478James Chadwickได้รับรางวัลโนเบลรางวัลสำหรับการค้นพบของเขาว่ามีอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจำนวนเท่ากันในนิวเคลียสของอะตอม เนื่องจากนิวตรอนเป็นกลางทางไฟฟ้าจึงไม่ได้เบี่ยงเบนไปจากอิเล็กตรอนหรือโปรตอน นอกจากนี้นิวตรอนมีมวลมากกว่าโปรตอน ข้อเท็จจริงเหล่านี้รวมกันเพื่อให้เป็นไปได้ที่นิวตรอนจะเจาะอะตอมและแยกนิวเคลียสออกจากกันปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีความชัดเจนมากขึ้นว่าโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอนของเคมีคลาสสิกนั้นประกอบไปด้วยอนุภาค subatomic ขนาดเล็ก วิทยาศาสตร์ของเคมีและฟิสิกส์กำลังทวีคูณมากขึ้นและทฤษฎีทับซ้อนกันและความขัดแย้งในขณะที่เรายังคงตรวจสอบวัสดุที่จักรวาลของเราทำ