История химии: различия между версиями

15 450 байт добавлено ,  2 года назад
м
откат правок 93.77.50.24 (обс.) к версии S Levchenkov
м (откат правок 93.77.50.24 (обс.) к версии S Levchenkov)
 
[[Файл:Becquerel plate.jpg|thumb|right|Изображение на фотопластинке, полученное [[Беккерель, Анри|А. Беккерелем]] в 1896 г.]]
 
== Современный период: с начала XX в. ==
Открытие [[электрон]]а [[Вихерт, Эмиль|Э. Вихертом]]<ref>Wiechert E. // Schriften d. phys.-ökon. Gesell. zu Königsberg in Pr. 1897. 38. Jg. № 1. Sitzungsber. S. 3-16.</ref><ref>Быков Г. В. К истории открытия электрона // Вопросы истории естествознания и техники. 1963. Вып. 15. С. 25-29.</ref> и [[Томсон, Джозеф Джон|Дж. Дж. Томсоном]] ([[1897 год]]) и [[Радиоактивность|радиоактивности]] [[Беккерель, Анри|А. Беккерелем]] ([[1896 год]]) стали доказательством делимости атома, возможность которой стала обсуждаться после выдвижения [[Праут, Уильям|У. Праутом]] гипотезы о протиле ([[1815 год]]). Уже в начале [[XX век]]а появились первые модели строения атома: «кексовая» ([[Томсон, Уильям (лорд Кельвин)|У. Томсон]], [[1902 год]] и Дж. Дж. Томсон, [[1904]])<ref>Thomson J.J. On the structure of the atom: an investigation of the stability and periods of oscillation of a number of corpuscles arranged at equal intervals around the circumference of a circle; with application of the results to the theory of atomic structure // Philos. Mag. 1904. Vol. 7. P. 237—265.</ref>, планетарная ([[Перрен, Жан Батист|Ж. Б. Перрен]], [[1901 год]] и [[Нагаока, Хантаро|Х. Нагаока]], [[1903 год]])<ref>Nagaoka H. Kinetics of a system of particles illustrating the line and the band spectrum and the phenomena of radioactivity // Philos. Mag. 1904. Ser. 6. Vol. 7. N 41. P. 445—455.</ref>, «динамидическая» ([[Ленард, Филипп|Ф. Ленард]], 1904)<ref>Lenard P. Über die Absorption von Kathodenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit // Ann. d. Phys. 1903. B. 317. H. 12. S. 714—744.</ref>. В [[1911]] [[Резерфорд, Эрнест|Э. Резерфорд]], основываясь на опытах по рассеиванию α-частиц, предложил ядерную модель, ставшую основой для создания классической модели строения атома ([[Бор, Нильс|Н. Бор]], [[1913 год]]<ref>Bohr N. On the constitution of atoms and molecules // Philos. Mag. 1913. Vol. 26. P. 1—25.</ref> и [[Зоммерфельд, Арнольд|А. Зоммерфельд]], [[1916]]<ref>Sommerfeld A. Zur Quantentheorie der Spektrallinien // Ann. d. Phys. 1916. B. 356. H. 18. S. 125—167.</ref>). Основываясь на ней, Н. Бор в [[1921]] заложил основы формальной теории [[Периодический закон|периодической системы]], объяснившей периодичность свойств элементов периодическим повторением строения внешнего электронного уровня атома{{Sfn|Соловьев, Трифонов, Шамин|1984|с=7—12}}{{Sfn|Левченков|2006|с=94—98}}. После того, как [[Паули, Вольфганг|В. Паули]] сформулировал [[Принцип Паули|принцип запрета]] (1925)<ref>Pauli W. Über den Zusammenhang des Abschlusses der Elektronengruppen im Atom mit der Komplexstruktur der Spektren // Z. Phys. 1925. B. 31. S.765. (рус. пер.: Паули В. Труды по квантовой теории. 1920—1928. — М.: Наука, 1977. С. 645)</ref>, а [[Хунд, Фридрих|Ф. Хунд]] предложил [[Правило Хунда|эмпирические правила]] заполнения электронных оболочек (1925—1927)<ref>Hund F. Zur Deutung verwickelter Spektren, insbesondere der Elemente Scandium bis Nickel // Z. Phys. 1925. B. 33. S. 345—371.</ref>, была в целом установлена электронная структура всех известных к тому времени элементов.
 
После открытия делимости атома и установления природы электрона как его составной части возникли реальные предпосылки для разработки теорий химической связи. Первой стала концепция электровалентности [[Абегг, Рихард|Р. Абегга]] ([[1904]])<ref>Abegg R. Die Valenz und das periodische System. Versuch einer Theorie der Molekularverbindungen // Z. Anorgan. Chem. 1904. B. 39. H. 1. S. 330—380.</ref>, основанная на идее о сродстве атомов к электрону. Модель Бора — Зоммерфельда, представления о валентных электронах ([[Штарк, Йоханнес|И. Штарк]], 1915)<ref>Stark J. Prinzipien der Atomdynamik. T. 3. Die Elektrizität im chemischen Atom. Leipzig, 1915. 280 S.</ref> и идея об особой стабильности двух- и восьмиэлектронных [[Атомная орбиталь|оболочек]] атомов [[Инертные газы|инертных газов]] легли в основу классических теорий химической связи. [[Коссель, Вальтер|В. Коссель]] ([[1916]])<ref>Kossel W. Über Molekülbildung als Frage des Atombaus // Ann. d. Phys. 1916. B. 354. H. 3. S. 229—362.</ref> разработал теорию гетерополярной (ионной) связи, а [[Льюис, Гилберт Ньютон|Дж. Н. Льюис]] ([[1916]])<ref>Lewis G.N. The Atom and the Molecule // J. Am. Chem. Soc. 1916 Vol. 38. N 4. P. 762—785.</ref> и [[Ленгмюр, Ирвинг|И. Ленгмюр]] ([[1919]])<ref>Langmuir I. The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules // J. Am. Chem. Soc. 1919 Vol. 41. N 6. P. 868—934.</ref> — теорию гомеополярной (ковалентной) связи{{Sfn|Зефирова|2007|с=80—81}}{{Sfn|Соловьев, Трифонов, Шамин|1984|с=97—106}}.
 
В конце 20-х — начале 30-х годов [[XX век]]а сформировались принципиально новые — [[Квантовая механика|квантово-механические]] — представления о строении атома и природе химической связи.
 
Исходя из идеи французского физика [[Бройль, Луи де|Л. де Бройля]] о наличии у материальных частиц волновых свойств<ref>de Broglie L. Recherches sur la théorie des quanta. Thesis, Paris, 1924.</ref>, австрийский физик [[Шрёдингер, Эрвин|Э. Шрёдингер]] в [[1926 год]]у вывел основное [[Уравнение Шрёдингера|уравнение]] т. н. волновой механики, содержащее [[Волновая функция|волновую функцию]] и позволяющее определить возможные состояния квантовой системы и их изменение во времени<ref>Schrödinger E. An Undulatory Theory of the Mechanics of Atoms and Molecules // Phys. Rev. 1926. Vol. 28. N 6. P. 1049—1070.</ref>. Несколько ранее немецкий физик [[Гейзенберг, Вернер|В. Гейзенберг]] разработал свой вариант квантовой теории атома в виде матричной механики<ref>Heisenberg W. Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen // Z. Phys. 1925. B. 33. S. 879—893.</ref>.
 
Квантово-механический подход к строению атома привёл к созданию новых теорий, объясняющих образование связи между атомами. Уже в [[1927 год]]у [[Гейтлер, Вальтер Генрих|В. Г. Гейтлер]] и [[Лондон, Фриц|Ф. Лондон]] начали разрабатывать квантовомеханическую теорию химической связи и выполнили приближённый расчет молекулы водорода<ref>Heitler W., London F. Wechselwirkung neutraler Atome und homöopolare Bindung nach der Quantenmechanik // Z. Phys. A. 1927. B. 44. S. 455—472.</ref>. Распространение метода Гейтлера-Лондона на многоатомные молекулы привело к созданию [[теория валентных связей|метода валентных связей]], который создают в [[1928 год|1928]]—[[1931 год|1931]] гг. [[Полинг, Лайнус Карл|Л. Полинг]] и [[Слэтер, Джон Кларк|Дж. К. Слэтер]]. Основная идея этого метода заключается в предположении, что атомные орбитали сохраняют при образовании молекулы известную индивидуальность. В [[1928 год]]у Полинг предложил теорию резонанса и идею [[Гибридизация (химия)|гибридизации атомных орбиталей]], в [[1932 год]]у — новое количественное понятие [[Электроотрицательность|электроотрицательности]]{{Sfn|Зефирова|2007|с=81—85}}{{Sfn|Соловьев, Трифонов, Шамин|1984|с=106—109}}.
 
В [[1929 год]]у [[Хунд, Фридрих|Ф. Хунд]], [[Малликен, Роберт Сандерсон|Р. С. Малликен]] и [[Леннард-Джонс, Джон Эдвард|Дж. Э. Леннард-Джонс]] заложили фундамент [[Метод молекулярных орбиталей|метода молекулярных орбиталей]], основанного на представлении о полной потере индивидуальности атомов, соединившихся в молекулу. Хунд создал также современную классификацию химических связей; в [[1931 год]]у он пришёл к выводу о существовании двух основных типов химических связей — простой, или σ-связи, и π-связи. [[Хюккель, Эрих|Э. Хюккель]] распространил метод МО на органические соединения, сформулировав в [[1931 год]]у [[Ароматичность|правило ароматической стабильности]], устанавливающее принадлежность вещества к ароматическому ряду<ref>Hückel E. Quantentheoretische Beiträge zum Benzolproblem I. Die Elektronenkonfiguration des Benzols und verwandter Verbindungen. // Z. Phys. 1931. B. 70. S. 204—286.</ref>.
 
[[Файл:Fullerene C60-2.jpg|thumb|right|[[Фуллерен]] С60 — аллотропная форма углерода, открытая в [[1985]] г.]]
 
Благодаря квантовой механике к 30-м годам [[XX век]]а в основном был выяснен способ образования связи между атомами; кроме того, в рамках квантово-механического подхода получило корректную физическую интерпретацию менделеевское учение о периодичности. Создание надёжного теоретического фундамента привело к значительному росту возможностей прогнозирования свойств вещества. Особенностью химии в XX веке стало широкое использования физико-математического аппарата и разнообразных расчётных методов{{Sfn|Соловьев, Трифонов, Шамин|1984|с=7—12}}.
 
Подлинным переворотом в химии стало появление в XX веке большого числа новых аналитических методов, прежде всего физических и физико-химических ([[рентгеноструктурный анализ]], [[Электронный спектр|электронная]] и [[колебательная спектроскопия]], [[магнетохимия]] и [[масс-спектрометрия]], спектроскопия [[Электронный парамагнитный резонанс|ЭПР]] и [[ЯМР]], [[хроматография]] и т. п.). Эти методы предоставили новые возможности для изучения состава, структуры и реакционной способности вещества.
 
Отличительной чертой современной химии стало её тесное взаимодействие с другими естественными науками, в результате которого на стыке наук появились [[биохимия]], [[геохимия]] и др. разделы. Одновременно с этим процессом интеграции интенсивно протекал и процесс дифференциации самой химии. Хотя границы между разделами химии достаточно условны, [[Коллоидная химия|коллоидная]] и [[координационная химия]], [[кристаллохимия]] и [[электрохимия]], [[химия высокомолекулярных соединений]] и некоторые другие разделы приобрели черты самостоятельных наук.
 
Закономерным следствием совершенствования химической теории в [[XX век]]е стали новые успехи практической химии — каталитический синтез [[аммиак]]а, получение синтетических [[антибиотик]]ов, [[полимер]]ных материалов и т. п. Успехи химиков в деле получения вещества с желаемыми свойствами в числе прочих достижений прикладной науки к концу [[XX]] столетия привели к коренным преобразованиям в жизни человечества.
 
== См. также ==