Kemisk revolution - Chemical revolution

Geoffroys affinitetstabel fra 1718 : i toppen af ​​hver søjle er en kemisk art, som alle nedenstående arter kan kombineres med. Nogle historikere har defineret denne tabel som starten på den kemiske revolution.

Den kemiske revolution , også kaldet den første kemiske revolution , var den tidlige moderne omformulering af kemi , der kulminerede i loven om bevarelse af masse og ilt teori om forbrænding . I løbet af det 19. og 20. århundrede blev denne transformation krediteret arbejdet hos den franske kemiker Antoine Lavoisier (" far til moderne kemi "). Imidlertid betragter det nylige arbejde med historien om den tidlige moderne kemi den kemiske revolution for at bestå af gradvise ændringer i kemisk teori og praksis, der opstod over en periode på to århundreder. Den såkaldte videnskabelige revolution fandt sted i det sekstende og syttende århundrede, mens den kemiske revolution fandt sted i det syttende og attende århundrede.

Primære faktorer

Flere faktorer førte til den første kemiske revolution. For det første var der former for gravimetrisk analyse, der opstod fra alkymi og nye slags instrumenter, der blev udviklet i medicinsk og industriel sammenhæng. I disse indstillinger udfordrede kemikere i stigende grad hypoteser, der allerede var blevet præsenteret af de gamle grækere. For eksempel begyndte kemikere at hævde, at alle strukturer var sammensat af mere end de fire elementer fra grækerne eller de otte elementer fra de middelalderlige alkymister. Den irske alkymist , Robert Boyle , lagde grundlaget for den kemiske revolution med sin mekaniske korpuskulære filosofi, som igen baserede sig stærkt på den alkymiske korpuskulære teori og eksperimentelle metode, der går tilbage til pseudo-Geber .

Tidligere værker af kemikere som Jan Baptist van Helmont hjalp med at flytte troen på teorien om, at luft eksisterede som et enkelt element til det, hvor luft eksisterede som en sammensætning af en blanding af forskellige slags gasser. Van Helmonts dataanalyse antyder også, at han havde en generel forståelse af loven om bevarelse af masse i det 17. århundrede. Desuden hjalp Jean Reys arbejde i det tidlige 17. århundrede med metaller som tin og bly og deres oxidation i nærværelse af luft og vand med til at identificere iltets bidrag og eksistens i oxidationsprocessen.

Andre faktorer omfattede nye eksperimentelle teknikker og opdagelsen af ​​'fast luft' (kuldioxid) af Joseph Black i midten af ​​det 18. århundrede. Denne opdagelse var særlig vigtig, fordi den empirisk beviste, at 'luft' ikke kun bestod af et stof, og fordi det etablerede 'gas' som et vigtigt eksperimentelt stof. Nærmere slutningen af ​​det 18. århundrede viste eksperimenterne med Henry Cavendish og Joseph Priestley yderligere, at luft ikke er et element og i stedet er sammensat af flere forskellige gasser . Lavoisier oversatte også navnene på det kemiske stof til et nyt nomenklaturligt sprog, der mere appellerer til forskere fra det nittende århundrede. Sådanne ændringer fandt sted i en atmosfære, hvor den industrielle revolution øgede den offentlige interesse i at lære og praktisere kemi. Da han beskrev opgaven med at genopfinde den kemiske nomenklatur, forsøgte Lavoisier at udnytte den nye centralitet i kemi ved at fremsætte den ret hyperbolske påstand om, at:

Vi skal rense huset grundigt, for de har gjort brug af et gådefuldt sprog, der er særligt for sig selv, som generelt præsenterer en betydning for adeptene og en anden betydning for det vulgære og samtidig indeholder intet, der er rationelt forståeligt, heller ikke for den ene eller for den anden.

Præcisionsinstrumenter

Meget af ræsonnementet bag Antoine Lavoisier, der blev udnævnt til "moderne kemisk far", og starten på den kemiske revolution lå i hans evne til at matematisere feltet og skubbe kemi til at bruge de eksperimentelle metoder, der blev anvendt i andre "mere nøjagtige videnskaber". Lavoisier ændrede kemifeltet ved at føre nøje balance i sin forskning og forsøgte at vise, at den samlede mængde stof blev bevaret gennem transformation af kemiske arter. Lavoisier brugte instrumenter til termometriske og barometriske målinger i sine eksperimenter og samarbejdede med Pierre Simon de Laplace i opfindelsen af kalorimeteret , et instrument til måling af varmeændringer i en reaktion. I et forsøg på at afvikle phlogiston-teorien og implementere sin egen teori om forbrænding, brugte Lavoisier flere apparater. Disse omfattede en rødglødende jernkanon, der var designet til at lade vand løbe igennem det og nedbrydes, og en ændring af apparatet, der implementerede et pneumatisk trug i den ene ende, et termometer og et barometer. Præcisionen i hans målinger var et krav for at overbevise modstanden mellem hans teorier om vand som en forbindelse, med instrumenter designet af ham selv implementeret i sin forskning.

På trods af at han havde nøjagtige målinger for sit arbejde, stod Lavoisier over for en stor mængde modstand i sin forskning. Tilhængere af phlogiston-teorien, såsom Keir og Priestley , hævdede, at demonstration af fakta kun kunne anvendes til rå fænomener, og at fortolkning af disse fakta ikke indebar nøjagtighed i teorier. De erklærede, at Lavoisier forsøgte at pålægge observerede fænomener orden, mens en sekundær gyldighedskilde ville være påkrævet for at give et endeligt bevis for sammensætningen af ​​vand og manglen på phlogiston.

Antoine Lavoisier

De sidste stadier af revolutionen blev drevet af 1789-udgivelsen af ​​Lavoisiers Traité Élémentaire de Chimie (Elementer af kemi). Begyndende med denne publikation og andre til at følge, syntetiserede Lavoisier andres arbejde og opfandt udtrykket "ilt". Antoine Lavoisier repræsenterede den kemiske revolution ikke kun i sine publikationer, men også i den måde, han praktiserede kemi på. Lavoisiers arbejde var præget af hans systematiske vægtbestemmelse og hans stærke vægt på præcision og nøjagtighed. Mens det er blevet postuleret, at loven om bevarelse af masse blev opdaget af Lavoisier, er denne påstand blevet afvist af videnskabsmanden Marcellin Berthelot. Tidligere brug af loven om bevarelse af masse er blevet foreslået af Henry Guerlac , idet han bemærkede, at videnskabsmand Jan Baptist van Helmont implicit havde anvendt metoden til sit arbejde i det 16. og 17. århundrede. Tidligere referencer til loven om bevarelse af masse og dens anvendelse blev foretaget af Jean Rey i 1630. Selv om loven om bevarelse af masse ikke eksplicit blev opdaget af Lavoisier, arbejdede han med en bredere vifte af materialer end hvad de fleste forskere havde til rådighed på tiden tillod hans arbejde i høj grad at udvide rektoren og dens grundlæggende grænser.

Lavoisier bidrog også til kemi en metode til forståelse af forbrænding og respiration og bevis for sammensætningen af ​​vand ved nedbrydning i dets bestanddele. Han forklarede teorien om forbrænding og udfordrede phlogiston-teorien med sine synspunkter på kalorieindhold . Den Traité inkorporerer forestillinger om en "ny kemi" og beskriver de eksperimenter og ræsonnement, der førte til hans konklusioner. Ligesom Newtons Principia , som var højdepunktet i den videnskabelige revolution, kan Lavoisiers Traité ses som kulminationen på den kemiske revolution.

Lavoisiers arbejde blev ikke straks accepteret, og det tog flere årtier, før det fik fart. Denne overgang blev hjulpet af Jöns Jakob Berzelius 'arbejde , der kom med en forenklet stenografi for at beskrive kemiske forbindelser baseret på John Daltons teori om atomvægte. Mange anerkender Lavoisier og hans væltning af phlogiston-teorien som den traditionelle kemiske revolution, hvor Lavoisier markerer begyndelsen på revolutionen og John Dalton markerer dens kulmination.

Méthode de nomenclature chimique

Antoine Lavoisier, i et samarbejde med Louis Bernard Guyton de Morveau , Claude Louis Berthollet , og Antoine François de Fourcroy , publiceret Méthode de nomenklatur chimique i 1787. Dette arbejde etableret en terminologi for den "nye kemi", som Lavoisier var at skabe, som fokuserede på et standardiseret sæt vilkår, etablering af nye elementer og eksperimentelt arbejde. Méthode etablerede 55 elementer, som var stoffer, der ikke kunne opdeles i enklere sammensatte dele på tidspunktet for udgivelsen. Ved at introducere ny terminologi i marken opfordrede Lavoisier andre kemikere til at vedtage hans teorier og praksis for at bruge hans udtryk og holde sig opdateret inden for kemi.

Traité élémentaire de chimie

En af Lavoisiers vigtigste indflydelser var Étienne Bonnet, abbé de Condillac . Condillacs tilgang til videnskabelig forskning, som var grundlaget for Lavoisiers tilgang i Traité , var at demonstrere, at mennesker kunne skabe en mental repræsentation af verden ved hjælp af indsamlede beviser. I Lavoisiers forord til Traité , siger han

Det er en maksimum, der er universelt anerkendt i geometri og faktisk i enhver gren af ​​viden, at vi i løbet af undersøgelsen skal gå fra kendte fakta til det ukendte. ... På denne måde opstår der fra en række sensationer, observationer og analyser et successivt tanketog, der er så sammenkoblet, at en opmærksom observatør kan spore tilbage til et bestemt punkt rækkefølgen og forbindelsen af ​​hele menneskets sum viden.

Lavoisier binder tydeligt sine ideer sammen med Condillacs ideer om at reformere kemifeltet. Hans mål i Traité var at forbinde feltet med direkte erfaring og observation snarere end antagelse. Hans arbejde definerede et nyt fundament for grundlaget for kemiske ideer og satte en retning for det fremtidige kemiforløb.

Humphry Davy

Humphry Davy var en engelsk kemiker og professor i kemi ved Londons Royal Institution i begyndelsen af ​​1800-tallet. Der udførte han eksperimenter, der rejste tvivl om nogle af Lavoisiers nøgleideer, såsom surhedsgraden af ​​ilt og ideen om et kalorieindhold. Davy var i stand til at vise, at surhedsgraden ikke skyldtes tilstedeværelsen af ​​ilt ved hjælp af muriatsyre (saltsyre) som bevis. Han beviste også, at forbindelsen oxymuriatsyre ikke indeholdt ilt og i stedet var et element, som han kaldte klor . Gennem hans brug af elektriske batterier ved Royal Institution isolerede Davy først klor, efterfulgt af isolering af elementært jod i 1813. Ved hjælp af batterierne var Davy også i stand til at isolere elementerne natrium og kalium . Fra disse eksperimenter konkluderede Davy, at kræfterne, der forbinder kemiske grundstoffer sammen, skal være elektriske. Davy var også en talsmand for tanken om, at kalorieindhold var en uvæsentlig væske, og argumenterede i stedet for, at varme var en slags bevægelse.

John Dalton

John Dalton var en engelsk kemiker, der udviklede ideen om atomteori om kemiske grundstoffer. Daltons atomteori om kemiske elementer antog, at hvert element havde unikke atomer forbundet med og specifikt for det atom. Dette var i modsætning til Lavoisiers definition af grundstoffer, nemlig at grundstoffer er stoffer, som kemikere ikke kunne nedbryde yderligere i enklere dele. Daltons idé afveg også fra ideen om korpuskulær teori om stof , som mente, at alle atomer var de samme, og havde været en understøttet teori siden det 17. århundrede. For at hjælpe med at støtte hans idé arbejdede Dalton med at definere atommers relative vægt i kemikalier i sit arbejde New System of Chemical Philosophy, offentliggjort i 1808. Hans tekst viste beregninger for at bestemme de relative atomvægte af Lavoisiers forskellige elementer baseret på eksperimentelle data vedrørende de relative mængder af forskellige grundstoffer i kemiske kombinationer. Dalton argumenterede for, at elementer ville kombinere i den mest enkle form. Vand var kendt for at være en kombination af hydrogen og ilt, og Dalton mente således, at vand var en binær forbindelse indeholdende et hydrogen og et ilt.

Dalton var i stand til nøjagtigt at beregne den relative mængde gasser i atmosfærisk luft. Han brugte den specifikke tyngdekraft af azotisk (nitrogen), ilt, kulsyre (kuldioxid) og brintgasser samt vandig damp bestemt af Lavoisier og Davy til at bestemme de proportionelle vægte af hver som en procent af et helt volumen atmosfærisk luft . Dalton fastslog, at atmosfærisk luft indeholder 75,55% azotisk gas, 23,32% iltgas, 1,03% vandig damp og 0,10% kulsyregas.

Jöns Jacob Berzelius

Jöns Jacob Berzelius var en svensk kemiker, der studerede medicin ved universitetet i Uppsala og var professor i kemi i Stockholm. Han trak på idéerne fra både Davy og Dalton for at skabe et elektrokemisk billede af, hvordan elementer kombineres. Berzelius klassificerede elementer i to grupper, elektronegative og elektropositive, afhængigt af hvilken pol af et galvanisk batteri de blev frigivet fra, når de blev nedbrudt. Han skabte en ladningsskala med ilt som det mest elektronegative element og kalium det mest elektropositive. Denne skala betød, at nogle elementer havde positive og negative ladninger forbundet med dem, og placeringen af ​​et element på denne skala, og elementets ladning bestemte, hvordan dette element blev kombineret med andre. Berzelius 'arbejde med elektrokemisk atomteori blev offentliggjort i 1818 som Essai sur la théorie des proporsions chimiques et sur l'influence chimique de l'électricité . Han introducerede også en ny kemisk nomenklatur i kemi ved at repræsentere elementer med bogstaver og forkortelser, såsom O for ilt og Fe for jern. Kombinationer af elementer blev repræsenteret som sekvenser af disse symboler, og antallet af atomer blev først repræsenteret af overskrifter og derefter senere abonnementer.

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links