UNIVERZITET U SARAJEVU

PRIRODNO MATEMATIČKI FAKULTET

ODSJEK ZA HEMIJU

KABINET ZA METODIKU NASTAVE

HISTORIJA HEMIJE

AKADEMSKA GODINA 2011./2012.

ANTOINE LAURENT LAVOISIER I MIHAIL VASILJEVIČ LOMONOSOV

SEMINARSKI RAD

Studenti:

Alma Begović

Medina Berbić

Nerma Alagić

Esma Bešlić

Senija Aldžić

Dino Metarapi

Mentor

Prof. dr. Meliha Zejnilagić – Hajrić

Sarajevo, 2011.

SADRŽAJ:

1. Biografija A. L. Lavoisiera.............................................................................................22. Hemijska revolucija.......................................................................................................33. Reforma hemijske nomenklature..................................................................................74. Osnove hemije..............................................................................................................85. Lavoisierovi savremenici.............................................................................................116. Mihail Vasiljevič Lomonosov.......................................................................................137. Literatura.....................................................................................................................16

Antoine Laurent Lavoisier

Biografija

ANTOINE LAURENT LAVOISIER (1743-1794) rodio se u Parizu kao sin državnog advokata. Srednjoškolsko obrazovanje od 1754. do 1760. stekao je u College Mazarin, uglednoj gimnaziji, kao izvrstan, više puta nagrađen učenik. Tokom studija prava, završenog 1764, imao je dovoljno vremena udovoljiti svojoj želji za studijem prirodnih nauka. Zanimao se za matematiku, astronomiju, botaniku, mineralogiju, geologiju. Od G. F. Rouellea(1703-1786), demonstratora u Kraljevu vrtu, uspješnog eksperimentatora i pionira flogistonske teorije u Francuskoj, mladi je Lavoisier naučio hemiju koju će, desetako godina, poslije svojim otkrićima iz temelja promijeniti. Lavoisier je bio poklonik korisne nauke. Pariška je policija posredovanjem Akademije nauke raspisala nagradni konkurs za rješenje javne rasvjete u gradu. Na temelju vlastitih istraživanja, Lavoisier je 1766. podnio naučno obrazložen prijedlog za tipove svjetiljki, vrstu goriva i održavanje rasvjete. Lavoisieru je kralj dao zlatnu medalju, a Akademija je štampala Lavoisierov rad. Godine 1768. bio je izabran, ali tek sljedeće godine postao član-saradnik Akademije nauje, godine 1772. Izvanredni, a 1778. punopravni član s platom i pravom na penziju. Imao j vodeću ulogu u njenim odborima za razna pitanja kao što su pitka voda za Pariz, reforma zatvora i bolnica, preseljenje klaonica, otkrivanje podzemnih voda villinim rapšljama, mesmerizam, let balonom i druga. U to se vrijeme Lavosier odlučio obračunati sa uvjerenjem o pretvorbi vode u zemlju, jednog počela u drugo, prema Aristetolovom nauku. Dokaz za to hemičari su vidjei u zemljastom talogu nastalom u vodi, makar o destiliranoj, kad se dugo kuhala u staklenoj posudi. Svoju pretpostavku da talog nastaje otapanjem stakla u vodi, Lavoisier je dokazao tačnim vaganjem posude, vode, taloga i ostatka od uparavanja vode. Odvagnut uzorak destilovane vode grijao je 101 dan u zatvorenoj tikvici s ugrađenim povratnim hladilom, zvanoj „pelikan“. Saopćenje o tome, u dva dijela, historijskog i eksperimentalng, bilo je pročitano na sjednicu Akademije 1770. a objavljeno 1773. Tim istraživanjem Lavoisier je predstavio svoj pristup hemijskoj pojavi po kojem treba vagnuti sve sastojke koji u njoj učetvuju. Godine 1771. oženio se kćeri dvog pretpostvaljenog u Fermi, četrnaestogodišnjom Marie Anne Pierette Paulze. Taj brak bez djece bio je sretan za Lavoisiera hemičara, ističu svi historičari. Žena mu je pomagala u eksperimentima, vodila laboratorijski dnevnik, prevodila sa engleskog, priređivala naučne domjenke u njihovu domu, risala hemijske naprave i ovjekovječila se u ilustracijama u Osnovama hemije. Lavoisier je radio u Ferminu odjelu za duhan, a duhan je, osim soli, nio posebno oporezivan. Tada se duhan prerađivao u burmut, prašak koji se ušmrkavao kroz nos. Patvorio se dodatkom pepela, pa je Lavoisier uveo test razrijeđenom sumpornom kiselinom od koje se patvoren burmut pjenio. No, Ferman nije mogla spriječtiti patvorenje, pa je Lavoisiera, unatoč zaslugama za kakvoću duhana, Revolucionarni sud optužio za patvorenje duhana. Druga je optužba bila za vlažan barut, a time i za izdajničku saradnju s neprijateljima Republike. I ta je optužba bila lažna. Istina je bila da je upravo Lavoisier bio zaslužan za proizdvodnju baruta kojim je Francuska bila vodeća u svijetu. Lavoisier je držao da je napredak u poljoprivredu jedan od uvjeta općeg napretka. Sam se u tome htio okušati, pa je 1778. Kupio imanje, ustrojio pokusnu farmu i naučno pristupio obrađivanj zemlje i uzgoju stoke. O tome se sačuvalo nekoliko Lavoisierovih memoranduma. Za Robespierrove diktature od ljeta 1793. Do ljeta 1794. dešavalo se ono najgore. Raspuštena je Akademija nauka i donesena odluka o suđenju svim zakupcima poreza. Lavoisier je bio uhapšen 28. Novembra 1793. Gospođa Lavoisier nije uspjela izbaviti ni oca

ni supruga, kao ni neki odlučniji naučnici. Oni koji su mogli kao što je bio Fourcroy, član Konventa te de Morveau, član Narodne skupštine, nisu ništa poduzeli. Zajedno sa zakupnicima poreza, njih dvadeset osam, bio je 8. Maja 1794. Osuđen na smrt giljotinom, a osuda izvršena istog dana.

Hemijska revolucija

Preokret koji se u hemiji dogodio potkraj 18. stoljeća s pravom se zove hemijskom revolucijom, jer je označio pad stare, flogistonske hemije i uspon nove, naučne, koju je utemeljio A.L.Lavoisier svojim djelom Traite elementaire de chimie presente dans un ordre nouveau et d’apres les decouvertes moderns (Osnove hemije po novom sistemu I prema savremenim otkrićima), Pariz 1789., nekoliko mjeseci prije pada Bastille, zloglasne tamnice u Parizu, kojim je počela Francuska revolucija. Naziv “hemijska” populizirao je Berthelot u knjizi Hemijska revolucija: Lavoisier, štampanoj u Parizu 1890. [1]. No, nije bio prvi koji ga je upotrebio. Još prije Lavoisierovih Osnova, u svom udžbeniku štampanom 1782. A. F. de Fourcroy je napisao kako je uvjeren da će nova otkrića u pneumatskoj hemiji biti povod velikoj revoluciji u hemiji. Ponovio je to i u drugo izdanju 1786. kad se javno odrekao flogistonske teorije i izjasnio se za Lavoisierov nauk.

U to se vrijeme revolucija u društvu smatrala neizbježnom, pa je primejena te riječi u nauci odgovarala duhu vremena. O potrebi revolucije u hemiji pisao je Venel u svom prikazu hemije u Diderotovoj i D’Alembetovoj Enciklopediji 1771. Enciklopedija je bila jedna od glasnika Francuske revolucije. Zadaća joj je bila skupiti svo znanje i umijeće čovječanstva u velebno djelo, kao obračun sa svime postignutim, kako bi se počelo s novim, na nov način, na nauci kao jedinom osloncu. Historičari se slažu da se hemijska revolucija završila Osnovama hemije 1789., djelom kojim je Lavoisier bez flogistona objasnio hemijske pojave, uveo prave hemijske elemente i poslužio se novom hemijskom nomenklaturom. Ukratko, staro je zamijenio novim, položio temelje novoj hemiji. Lavoisierove Osnove hemije imale su u hemiji onu ulogu koju su u Newtonovi Principi 1687. imali u fizici. Godine 1772. Lavoisier je izveo svoje prve pokuse o gorenju. Fosforov pentoksid, za Lavoisiera fosforna kiselina, nastao je gorenjem fosfora u zatvorenoj posudi, bio je teži u odnosu na fosfor. Povećanje težine Lavoisier je pripisao dijelu zraka što se vezao s fosforom. Osjetio se pozvanim pokusima istražiti pojave kao što su rast biljaka, disanje životinja, gorenje, ovapnenje metala i druge hemijske promjene koje se sastoje od vezanja zraka. Tvar se promijeni porastom težine, jer veže dio zraka, a gubitkom težine ga izluči, bila je njegova misao vodilja, suprotna vladajućoj flogistonskoj teoriji, kako je najavio u Memorandumu. Iz tog su vremena i dva priopćenja Akademije nauka 1772. I 1773. grijanju dijamanta u zatvorenoj retorti. Po pojavi “vetanog zraka” zaključio je kako je promjena dijamanta slična gorenju, no nije došap do zaključka o istovjetnosti dijamanta i ugljika. Prvi Memorandum, kao i Sistem o počelima, iz 1772. iz istog su vremena, “najraniji su postojeći dokumenti u kojima je Lavoisier istaknuo ulogu zraka u hemijskim promjenama”.

Prvo je, na svoj način ponovio Blackova istraživanja vapna i alkalija, tako da je otopini sodepostepeno dodavao vapno i jerio joj gustoću koja se smanjivala do završetka taloženja. Zatim je u otopinu natrijeve lužine postupno uvodio „vezani zrak“ dok joj se gustoća nije prestala povećavati. Talog kalcijevog karbonata, odvojen filtriranjem, otopio je u kiselini,

izmjerio volumen razvijenog plina i ustanovio da je jednak onom volumenu „vezanog zraka“ koji bi inale dobio od te količine sode. Spoznaja je Blackova, ali na nov, Lavoisierov način.

Eksperiment redukcije minija ugljenom primjer je Lavoisierova pristupa hemijskoj promjeni. Smjesu minija s viškom ugljena, u tačno vagnutim količinama, ugrijao je u željeznoj retorti. Plin je skupio u cilindru iznad vode i prvi od svih hemičara dokazao da je taj plin istovjetna plinu što se dobije od vapnenca. Zaključio je da je najveći dio tog „elastičnog fluida“ potječe od minija, a porijeklo mu je u obočnom zraku, jer je minij nastao grijanjem olova na zraku. Metalno „vapno“, dakle, sadrži taj dio zraka što „ovapni“ metal, pretvori ga u oksid, kako se to danas kaže. Eksperiment „ovapnenja“ olova i kositra mu je samo djelomično uspio, eksperiment sa fosforom u zatvorenoj posudi sa više uspjeha.

Slika 1. Lavoisirevo eksperiment redukcije minija ugljenom u željeznoj retorti na plamenoj peći i s posebnom pneumatskom kadom za “vezani zrak”.

Slika 2. Velika leća u žarištu koje je Lavoisier pravio pokuse o žarenju metala i metalnih oksida i o gorenju dijamanta.

French postavlja teoriju o razvoju “Lavoisierove revolucije kroz sljedećih pet faza:

1. eksperimentisanje sa gorenjem, vapnom, metalima, tumačenje “vezanog zraka”2. Brestleyeva spoznaja o “deflogistonskom zraku” (1774.), Lavoisierova otkrića da je taj

plin onaj sastojak koji uzrokuje ovaporenje metala3. Lavoisierovi pokusi ovaporenja žive zrakom4. Lavoisierovo tumačenje Cavendishove sinteze vode5. Vrhunac Lavoisierovih otkrića, djelo “Osnove hemije” (1789.)

Nakon ovih uspjeha 1776. i 1777. Lavoisier se osjetio spremnim postaviti opću teoriju gorenja bez flogistona. Ali, za to je najprije trebao protumačiti disanje, pojavu koja je flogistonskim hemičarima bila dokaz postojanja flogistona. Putanje je bilo zašto krv u plućima poprimi jarko crvenu boju. U Prestleyejevom eksperimentu to je bio dokaz kako se krv u plućima lišava flogistona kojeg je primila hrana u tijelu, jer je sa flogistonom tamne boje, a bez njega krv je svijetla. Lavoisier se protivio tome i tvrdio da krv u plucima ne izlučuje flogiston, vec uzima zraku njegov dio za disanje i troši ga na izgaranje hrane, jer prema njegovom mišljenju nema velike razlike između gorenja i disanja, što dokazuje tjelesna toplina i izdahnuti "vezani zrak".

Svoju teoriju gorenja ili hipotezu, kako ju je sudržano najavio u uvodu, temeljio je na četiri pojave, „koje su, kako se čini, nepromjenljivi prirodni zakoni“:

1. Tokom svakog gorenja oslobodi se vatrena ili svjetlosna tvar.2. Tvari gore samo u “čistom zraku", tj. onom zraku kojeg je Priestley nazvao

"deflogistoniranim". 3. Tokom gorenja “čisti zrak" se rastavlja, pa proizvodima gorenja poraste težina onoliko

koliko se “čistog zraka" rastavilo. 4. Spojivši se sa zrakom, izgorjela tvar postaje teža i postane kisela.

“Čistim zrakom" je smatrao spoj vatrene ili svjetlosne tvari s osnovom. Tako je u obračun svih sastojaka u hemijskoj reakciji unio vatru (toplinu) i svjetlo, zvao ih je "tvar vatre i svjetla“ što je kasnije zamijenio nazivom "toplinska tvar" (le calorique). Sa savremenog gledišta o ekvivalenciji materije i energije pristupio je pravilno, ali i ne s gledišta o hemijskim elementima među koje je ubrojio toplinu i svjetlo. Da bi provjerio svoju zamisao, ponovio jer vrlo točno eksperiment gorenja fosfora. Nije ustanovio gubitak težine zbog oslobađanja topline i svjetla i time potvrdio svoju pretpostavku da su toplina i svjetlo tvari bez težine. Isto tako, voda zaleđivanjem ne gubi na težini. Ali, gdje se onda nalazi toplinska i svjetlosna tvar prije gorenja i kalcinacije? Prema Lavoiseru, ne u metalu ili u nekoj gorivoj tvari, nego u „čistom zraku“ (kisiki), a „čist zrak“ je sastavljen od „osnove“, la base , i toplinske (svjetlosne) tvari. Pri kalcinaciji ili pri gorenju, metali ili gorive tvari spajaju se s osnovom, a oslobodi se toplina i svjetlo. To je teorija kojom je Lavoisier zamijenio flogistonsku teoriju. U prioćenju 1780. Lavoisier je doduše Stahlov flogiston nazvao izmišljenim, ali ga nije pobio. Učinio je to u priopćenju Akademiji 1783. koje je bilo objavljeno 1786. Tada je ustvrdio kako vodik nije flogiston, da voda nije počelo nego spoj vodika sa kisikom, činjenice koje je tek tada mogao obuhvatiti općom teorijom gorenja. Lavoisierovo tumačenje agregatnih stanja sadržano je

također u priopćenju iz 1783.i ima historijsko značenje. On je prvi ustvrdio da sva tijela mogu biti u plinovitom, tečnom i čvrstom stanju. „Ta tri stanja ovise jedino o većoj ili manjoj količini vatrene tvari (topline) kojom su tijela prožeta ili spojena“ tumačio je Lavoisier. Osnova „čistog“ ili „vitalnog“ zraka (kisika) bila je, prema Lavoiseru, „princip“ koji daje „kiselost“, princip acidifiant. Godine 1778. u priopćenju Akademiji obajvljenom 1781. dao mu je ime oxigine, od grčke riječi oxys za kiselinu. Kasnije ga je promijenio u oxygene, u značenju kislotvoran. Riječ je zatim dobila latinski oblik oxygenium , i bila različito prihvaćena ili prevedena u drugim jezicima. Na bosanskom kao kisik.

Lavoisier je nastojao nauku o toplinskoj tvari da egzaktnu osnovu tačnim mjerenjem toline. Toplina se, poput tvari, tijelu dodaje i oduzima, ali je bez težine, ne da se vagnuti. Rješenje je našao u latentnoj toplini promjene agregaznoj stanja, stalnoj veličini za pojedinu tvar. Eksperimentalno se to moglo jednostavno provesti vaganjem vode što se istali iz leda pod utjecajem topline koju je trebao mjeriti. Provedba jednostana, a zamisao genijalna. Lavoisier ju je ostvario u saradnji koju mu je svesrdno pružio prijatelj, astronom i matematičar Pierre Simon Laplace. Njihova naprava „kalorimetar s ledom“, prvi kalorimetar je uopće.

Slika 3. Kalorimetar s ledom prema Lavoisieru i Laplaceu. Izvor topline koju je trebalo izmjeriti stavljao se u žičanu košaricu, smještenu u srednjoj posudi napunjenoj smrvljenim ledom i s pipcem za ispuštanje vode os rastaljena leda. Vanjski omotač, također ispunjen ledom, imao je ulogu toplinske izolacije.

Izmjerili su specifičnu toplinu, capacite de chaleur, mnogim tvarima (voda = 1),ali i toplinu hemijskim reakcija kao što su ogrenje ugljena, sumpora i fosfora itd. 1784. su u priopćenju „O toplini“ donijeli historijski zaključak da se za rastvljanje hemijskog spoja mora utrošiti onoliko topline, koliko se izluči njegovim nastajanjem iz elemenata. To je bila jedna od eksperimentalnih podloga za zakon o očuvanje energije i drugi korak ka osnivanju termohemije.

Lavoisier je bio uvjeren da gorenjem vodika nastaje neka kiselina, što se inače dešava gorenjem nemetala – ugljika, sumpora, fosfora. Alo 1783. kad je Lavoisier doznao za pokus kojim je Cavendish dokazao kako je voda jedini proizvod gorenja „upaljivog zraka“, postalo mu je jasno da je gorenje vodika spajanje s kisikom u vodu, da se ono u potpunosti uklapa u njegovu teroriju gorenja. Ponovio je Cavendishev pokus koji je odlučio upotpuniti analizom vode, i time je dokazao da voda nije jednostavna tvar, niti element, nego je podložna rastavljanju i ponovnom sastavljanju. Time se obistinila Lavoisier-ova "nova hipoteza "i postala sastavna teorija koja je povezala hemijske odnose između: metala, oksida, kisika, vodika i vode.

Protivio se "svjetlosnoj tvari" u ulozi flogistona, jer kada bi bila flogiston, trebala bi u žaristu leće i bez ugljena reducirati metalno "vapno", sto su eksperimenti opovrgli. Nakon razmatranja o flogistonu odlučio je dovesti hemijsku revoluciju do kraja, za takvo nešto trebao je pridobiti mišljenja uglednih hemičara iz domovine i inostranstva. Sačuvani su Lavoisierovi rukopisi, u jednom od njih je izrazio plin kao "elastičan fluid" koji se ne razlikuje puno od pare, a isparavnje je smatrao otapanjem čestica u toplinskoj tvari, a ne u zraku. Tom otapanju su podložne sve tvari, pa to ukazuje na to da se mogu naći u tri agregatna stanja. Postoji miljenje da Lavoisier nije bio hemičar vec fizičar, te se osporava njegov hemijski značaj, koji se prikazuje kao usputni događaj u Lavoisierovim fizikalnim istraživanjima.

Za hemijsku revoluciju mozemo reći da obuhvata barem pet glavnih promjena:

1. zamjena flogistona kisikom 2. tačnost kvantitativnih metoda 3. emprijska definicija hemijskog elementa 4. razvoj teorije hemijskog afiniteta

novi sastav hemijskog imenovanja 5. i nove metode analize

(posebno analize organskih spojeva).

Reforma hemijske nomenklature

Nakon Razmatranja o flogistonu, objavljenih 1786, Lavoisier je pred tim da svoju novu hemiju izloži i u knjizi, s kojom bi upoznao širok krug čitatelja i za nju pridobio vodeće hemičare. Ali, za to mu je bila potrebna nova hemijska nomenklatura. Nauku čine činjenice, misli i riječi, pa novoj misli o činjenici treba i nova riječ, istaknuo je Lavoisier, a nomenklaturu usporedio sa algebrom, pozvavši se na opata E. B. Condillaca (1715-1780), čiju je logiku veoma cijenio. Nazivi su se prevodili ili zadržali u farmaciji i medicini, gdje je latinski bio propisan. Nazivi po fizikalnim svojstvima bili su najčešći. Tako se svaki plin zvao „zrakom“, o čemu je već bilo riječi, svaki destilat „spiritom“, svaka otopina „vodom“ itd. Evo primjera: dimljivi solni spirit (konc.solna kiselina, žestoka voda (dušična kiselina), vitriolno ulje (konc. sumporna kiselina), sumporno mlijeko (koloidan sumpor), antimonov maslac (antimonov hlorid), tartarovo vrhnje (pročiščen sriješ, kalijev kiseli tartarat), sumporna jetra (kalijev polisulfid), cinkovo cvijeće (subl.cinkov oksid, mineralni kermes (crveni antimonov sulfid), olovni (ili Saturnov) šećer (olovo acetat), pakleni kamen (srebrov nitrat), gorka sol (magnezijev sulfat heptahidrat), koja se po porijeklu zvala još epsomskom solju, pa

Glauberova sol (natrijev sulfat dekahidrat) po hemičaru koji ju je opisao kao „čudnovatu“. Flogistonski hemilčari nastavili su s nazivanjem novih hemijski jedinki starim načinom. Berthollet, pariški hemičar velika ugleda, član Francukse akademije nauke od 1780. drekao se flogistona 1785. i odazvao Laovoisierovu pozivu za reformu naziva. Kad se Guyton de Morveau, pišući članak o plinovima za Encyclopedie methodique, trebao je odlučiti da li da upotrijebi flogiston ili ne, doputovao je iz Dijona u Pariz u februaru 1787., te prihvatio Lavoisierov nauk i saradnju na nomenklaturi. U zdušnoj saradnji, Guyton de Morveau, Lavoisier, Berthollet i Fourcroy napisali su i već u septembru oste godine štampali knjigu Methode de nomenclature chimique, od tristo stranica. U dodatku su pariški hemičari Jean Henre Hasenfrantz i Pierre August Adet. Predložili nove hemijske simbole i formule. Početno slovo latinske riječi u kružići, bilo je simbol za metal. Spoj je bio označen simbolika sastojaka. Njihov prijedlog nije bio prihvaćen. Podjela na jednostavne tvari (elemente) i sastavljene tvari (spojeve) bila je temelj nove nomenklature, prvi put u jednoj hemijskoj knjizi. Zrak, dakle, više nije bio element. Analiza je pokazala da se sastoji od zagušljivog i zraka za disanje. Lavoisierov oxigine kao baze zraka za disanje, ispravio je Fourcroya u oxygene, prema grčkom oxys – kiselina, gennao – tvorim, na bosanskom kisik. Za zagušljiv dio zraka, Guyton de Morveau je predložio naziv azote, prema grčkom a – ne, zoe – život, na bosasnkom dušik. Kao ni zrak tako ni voda više nije bila elemnt, nego kisikov spoj s „upaljivim zrakom“ kojem je Guyton de Morveau dao ime „vodotvor“, hydrogene, prema grčkom hydor – voda, gennao – tvorim na bosanskom vodik. I sumpor, fosfor i ugljik su postali elemntima, a također i svi metali. Spojevi s kisikom dobili su ime oksidi, s vodikom hidrureti, s dušikom azureti, sa sumporom sulfureti itd. Kiseline su se razlikovale prema oksidacijskom stepenu: sumporna i sumporasta, dušična i dušičnata, fosforna i fosforasta, a njihove soli sulfati i sulfiti, nitrati i nitriti, fosfati i fosfiti. Soli ugljične kiseline postale su kabonati umjesto aerata. Hloridi su bili muriati, jer se muriatična kiselina odvodila od „radikala“ muriuma. Kisik je dominirao nomenklaturom: nemetale čino kiselinama, metale bazama, a one zajedno činile su soli. Od protivnika Lavoiserova nauka i nove nomenklature u Francuskoj, najžešći je bio Jean Claude de la Metherie (1743-18179). Kad je 1785. Naslijedio opata Roziera kao urednik časopisa Oservations sur la physique, iskoristio je časopis za borbu protiv Lavoisiera nauka i njegovih pristaša. Zbog toga su Lavoisier i Adet osnovali poseban časopis Annales de chimie, prvi broj se pojavio u aprilu 1789. Akademijini „Memoari“, koji su izlazili s velikim zakašnjenjem, izgubili su značenje za hemiju. Svoja su otkrića francuski hemičari objavljivali u Annales de chimie, časopisu koji i danas izlazi.

Slika 4. Naslovnica knjige u kojoj je Lavoisier sa saradnicima, uz nove nazive, uveo i načina nazivanja hemijskih spojeva koji u osnovi vrijede i danas.

Osnove hemije

U februaru 1789. u Parizu pod pokroviteljstvom Akademij nauka, izašlo je iz štampe Lavoisierovo djelo Traite elementaire de chimie, presente dans un ordre nouveau et d'apres les decouvertes modernes (Osnove hemije po novom sustavu i prema savremnim otkrićima), u dvije knjige i bilo predstavljeno na kraljevskom dvoru u Versaillesu. Prve primjerke, uvezane u crveni safijan, Lavoisier je predao kralju Louisu XVI. i kraljici Mariji – Antoinetti. Umjesto uvoda, Lavoisier je napisao opširan predgovor, a sadržaj podijelio na tri dijela i dodatak, s numeričkim podacima. U predgovoru je biranim riječima branio novu nomenklaturu kao potrebu novog hemijskog sistema jer se stara protivila činjenicama. Predgovor je ušao u historiju hemije zbog Lavoisierova suda o elementima. „Ako naziv elementi ili principi pripišemo posljednjim sastojcima tijela do kojih dođemo analizom, onda sve tvari koje nikako nećemo moći rastaviti, jesu za nas elementi, ne zato što bismo mogli tvrditi da ti sastojci koje smatramo jednostavnima, ne bi bili i sami sastavljeni od dva ili više principa, nego zato što se ti pricipi nikada ne rastavlaju ili, bolje rekavši, jer nemamo nikakovog sredstva da ih rastvaimo; za nas se oni ponašaju kao jednostavna tijela i ne moramo ih smatrati sastavljenimas sve dok na, eksperimenti i opažanje ne pruže za to dokaz.“ Definicija elementa drukčija je od Boyleove: ne elementi kao krajnji dijelovi diobe, koja je zapravo filozofska, nego krajnji sastojci do kojih dopire hemijska analiza. Lavoisierova je definicija bila radna, vodila je hemičare do otkrića elemenata nepoznatih u Lavoisierovo vrijeme. U prvom dijeli knjige O nastajanju i rastavljanju zrakolih fluidova, o gorenju jednostavnih tvari i nastajanju kiselina, u njegovom trećem poglavlju „Analiza atmosferskog zraka i njegovo rastavljanje na dva elastična fluida: jedan pogodan za disanje i drugi koji to nije“, Lavoisier je opisao historijski eksperiment o zraku kao smjesi dušika i kisika, što ga je izveo već 1777, ali ne podrobno. Eksperiment je izveo na načina pokazna na slici 2., koju je kao i sve slike u Osnovama narisala gđa Lavoisier.

Slika 5. Lavoisierov eksperiment kojim je grijanjem žive u retorti sa zadanim volumenom zraka dokazao da je zrak smjesa dušika i kisika.

U retorti, koja je svojim dva puta svinutim grlom bila spojena sa zrakom pod staklenim zvonom iznad žive u pnumatskoj kadi, grijao je živu, 4 unce (oko 120 g), dvanaest dana na temperaturi nižpj od njena vrelišta. Ukupni volumen zraka od 50 kubnih palaca (oko 0,88 l) na početku eksperimenta smanjo je na 42 kubna palca. Na živinoj površini u retorti izlučen živin oksid. 45 grena (oko 2,9 g), pažljivo sabran i zagrijan, raspao se na 41,5 grena žive i 8 do 9 kubnih palaca kisika koji je, pomiješan s dobivenih dušikom opet dao atmosferki zrak. Da je eksperiment bilo teško izvesti, priznao je i sam Lavoisier. Nalaz da kisik zauzima 1/6 volumena zraka, bio je prosjek rezultata većeg broja eksperimenata. Daleko tačniji bio je onaj Cavendihev od 1/5 volumena dobiven s pomoću dušikova monoksida. No, Lavoisierov je eksperiment direktan, pa zato i očit dokaz o zraku kao smjesi, a ne počelu, što je onda kad ga je zamislio, i trebalo dokazati. U trinaestom poglavlju „O rastavljanju biljnih oksida vinskim vrenjem“, Lavoisier je filozofsko načelo „ništa se ne gubi, ništa se ne stvara“, postavio kao temeljni hemijski zakon. Znao je da nije prvi zastupao to načelo, pa mu zato i nije dao uvodno jesto u Osnovama. Ali, bio je uvjeren da je bio prvi sa zahtjevom da se ono dosljedo provede u istraživanju hemijskih promjena. Jer, kod hemijske promjene mora se uzeti u račun masa svih tvari, onih ishodnih i onih konačnih, onih na početku i na kraju promjene. Tog se načela držao i inače u svom istraživanju, a izložio ga u poglavlju o vrenju mošta, pojavi od davnine zagonetnoj, koja je upravo izazivala primjenu načela. Da istraži vrenje, odvagnuo je uzorak šećera, otopio ga u vodi, dodao pivski kvasac, izmjerio volumen izašlog ugljikova dioksida i odredio nastali alkohol svojom analitičkom metodom, avoj zakon o očuvanju mase postavio ovim riječima: „Može se postaviti načelo da je u svakoj hemijskoj promjeni količina tvari jednaka prije i poslije promjene; da narav i količina elemenata ostaju isti, jedino se dešava promjena, preinaka“ . Slijedi primjer primjene zakona: „Na tom se načelu osniva svo umijeće eksperimenta u hemiji: mora se u svemu pretpostaviti prava jednakost ili jednadžba između ispitanih i dobivenih sastojaka. Dakle, zato sto mošt od grožđa daje plinovitu ugljičnu kiselinu i alkohol mogu reći:

mošt od grožđa = ugljična kiselina + alkohol

Dakle, da bi svoje načelo matematički izrazio, napisao je jednačinu alkoholnog vrenja, prvu hemijsku jednačinu ikad napisanu, koju danas pišemo:

C6H12O6 = 2 CO2 + 2 C2H5OH

Drugi dio Osnova, pod naslovom „O spajanju kiselina sa solotvornim bazama i o nastajanju neutralnih soli“, ustvari je pregled binarnih spojeva i soli u novom sistemu, po novoj nomenklaturi, i uz tradicionalne nazive u nizu tablica. Na početku je „Tablica jednostavnih tvari“, to jest, elemenata, prva takva tablica u historiji hemije. Prema Lavosierovim riječima, tablica sadrži „jednostavne tvari, ili barem one koje smo po našem sadašnjem znanju obavezni smatrati takvima“.Tablica počinje s „jednostavnim tvarima koje pripadaju trima kraljevstvima prirode i koje se mogu smatrati elemntima svih tijela“. To su svjetlosna i toplinska tvar – kisik, dušik i vodik, na prvom mjestu u Lavoisierovoj hijerahiji hemijskih elemenata. Istaknuo ih je kao zamjenu za nekadašnja tri počela – vatru, zrak i vodu, te tako zadržao kontinuitet, nastavak na prijašnju hemiju na kojoj je izgradio novu. Svjetlosna i toplinska tvar javljaju se združene sa svim tvarima. Toplinska, o kojoj se, prema Lavoisieru zna više, spojena s tvari mijenja njeno agregatno stanje, pa je najviše ima u parama i

plinovima. Kisik kao plin, to jest, kisikova osnova plus toplina, zajedno sa dušikom plinom čini zrak, a spojen s vodikom daju vodu i toplinu. Kisik je centralni element, svi ostali elemnti svrstavaju se u odnosu prema kisiku,od druge do četvrte grupe. U drugoj su grupi „nemetalne jednostavne tvari koje daju okside i kiseline“. To su sumpor, fosfor, ugljik, i tri „radikala“, murijatični, fluorov i boraksov. Naziv „radikal“ (od lat. radix, korijen) uveo je Guyton de Morveau 1787. u Metodi hemijske nomenklature. Na pitanje što se to spoji s kisikom i daje octenu kiselinu, on je odgovorio da se s kisikom spoji „sastavljena osnova ili, kraće, radikal“ octene kiseline. Općenito, radikalom je smatrao svaku tvar, jednostavnu ili sastavljenu, nepoznata sastava koja se hemijski ponaša kao da je element. Treću grupu čine metaloidi antimon i arsen, te jedanaest tada poznatih metala, pod naslovom „metalne jednostavne tvari koje daju okside i kiseline“. Ispravno bi bilo „koje daju okside i soli“, koje su salifiables, kao u sljedećim tablicama u knjizi, a ne acidifiables; greška na koju je upozorio Partington. Lavoisier nije znao za hidrokside, nego je držao da metalni oksidi čine soli s nemetalnim oksidima u vodi kao otapalu. Četvrtu grupu tvore „zemljane tvari koji čine soli“. To su vapno, magnezija, teška zemlja (barija), glinica (alumina) i kremen (silika). Nepromjenljivost vatrom tih tvari, koje su zvali zemljama, bila je potvrda da su jednostavne a ne sastavljene tvari. U tablici Lavoisier nije uvrstio alkalije – sodu i potašu, premda su na varti postojane. To je opravdao riječima: „Te su tvari očito sastavljene, iako se jpš ne zna narav principa koji je u njima spojen.“ Bio je nedosljedan, jer je uvrstio „zemlje“, iako nije poznavao njihov sastav. Odstupio je od načela na kojem je postavio tablicu, jer je sve alkalije htio svesti na jedan element, kao što je sve kiseline sveo na kisik. U trećem dijelu Osnova, pod naslovom „Opis naprava i postupaka u hemiji“, opisao je Lavoisier sve naprave i postupke kojima se poslužio u eksperimentima spomenutim u prva dva dijela. Taj dio predstavlja Lavoisiera kao izvrsna eksperimentatora i konstruktora naprava, često namijenjenih i izrađenih samo za jedan eksperiment.

Slika 6. Lavoisierova tablica hemijskih elemenata

LAVOISIEROVI SAVREMENICI

Louis Bernard Guyton de Morveau

Pridružio se Lavoisieru i bio je najzaslužniji autor knjige “Metode hemijske nomenklature”. Dijamant je smatrao čistim ugljikom a drveni ugljen njegovim nižim oksidom. Bio je upućen u sve hemijske grane. Mogao je, ali nije ništa učinio da spriječi Lavoisierovo smaknuće, ali

nema dokaza da je bio i odgovoran za njega.

Claude Louis Berthollet

Završio studij medicine u Torinu. Bio je član Francuske akademije nauka. Svojim djelovanjem je učinio da Francuska bude “nezavisna o uvozu”. Zajedno sa drugim učenjacima pratio je Napoleona u pohodu na Egipat. Osnovao je klub naučnika u Parizu. Odigrao je historijsku ulogu u napretku hemije na početku 19. Stoljeća. Puštao je električne iskre kroz amonijak, nastali vodik spojio sa kisikom i izmjerio preostalo dušik. Bertholletu pripada zasluga otkrića amonijaka. Napustio je flogiston i prihvatio Lavoisierov nauk.

Antoine Francois de Fourcroy

Završio studij medicine. Napisao je knjigu “Osnovna predavanja iz prirodopisa i hemije". Izjavio je da je Lavoisierov nauk ispravan i da to dokazao saradnjom sa njim na novoj hemijskoj nomenklaturi. Mnogobrojni su i trajni bili Fourcroyovo prilozi hemiji naročito organskoj, istraživanjem biljnih i životinjskih tvari.

Louis Nicolas Vauquelin

Bio je jedan od osnivača savremene analtičke hemije. Otkrio je dva elementa hrom i berilij. Analizirao je minerale. Napisao je “Uvod u hemijsku analizu”.

Martin Heinrich Klaproth

Osnovao je Berlinski univerzitet i za prvog profesora hemije bio je izabran Klaproth. Učinio je mnogo za širenje antiflogistonske hemije. Jedan je od osnivača savremene analitičke hemije a tom svjedoče njegovi sabrani radovi “Prilozi hemijskom poznavanju mineralnih tijela”. Otkrio je uran, cirkonij, stroncij i titan. Klaproth je mnogim mineralima ustanovio tačan hemijski sastav i omogućio njihovu klasifikaciju.

Mihail Vasiljevič Lomonosov

Mihail Vasiljevič Lomonosov 1711. - 1765. je bio ruski pisac i svestran čovjek koji je dao doprinose na poljima literature, obrazovanja, fizike, astronomije, hemije i geologije.

Od seljaka do studenta

Lomonosov je rođen u selu Denisovka (ime sela je kasnije preimenovano u Lomonosovo, u čast pjesnika), koje se nalazi na ostrvu nedaleko od Kolmogorija, na dalekom sjeveru Rusije. Njegov otac, ribolovac, je uzeo sina da mu pomaže u radu kad mu je bilo deset godina, ali je njegova žeđ za znanjem bila neutoljiva. Onih nekoliko knjiga koje su mu bile pri ruci je izučio, i vidjevši da kod kuće neće steći obrazovanje, pješke se uputio u Moskvu.

Prilika se ukazala kad je imao sedamnaest godina, i na intervenciju prijatelja je primljen u školu Zaikonospaski. Tamo je vrlo brzo napredovao, posebno u latinskom, i 1734. je poslat iz Moskve u Sankt Petersburg. I tamo je zapaženo njegovo znanje, posebno iz fizike, i on je bio jedan od mladih Rusa izabranih da dovrše obrazovanje u inostranstvu.

Inostrano obrazovanje

Poslat je na Univerzitet u Marburgu, Hesse, Njemačka, tada jedan od najrenomiranijih evropskih univerziteta - u to vrijeme su univerziteti uopšte bili u određenom padu - zbog prisustva najeminentnijeg njemačkog prosvjetiteljskog filozofa tog vremena, Christiana Wolffa. Lomonosov je studirao kod Wolffa, i postao je jedan od njegovih ličnih studenata. Ova veza je bila uticajna sve do kraja njegovog života.

Dok je bio u Marburgu, počeo je da piše poeziju, imitirajući njemačke pisce; priča se da je posebno cijenio Guntera. Njegova Oda osvajanju Kotina od Turaka je napisana 1739, i privukla je veliku pažnju u Petrogradu. Za vrijeme boravka u Njemačkoj Lomonosov se oženio sa Njemicom i bilo mu je teško da izdržava rastuću porodicu pomoću oskudnih primanja koja je dobijao od Ruske akademije nauka - primanja, koja su štaviše neredovno stizala. Njega je bilo sramota zbog ovih okolnosti, i on je odlučio da krišom napusti zemlju, i vrati se kući.

Dostignuća

Po dolasku u Rusiju, brzo je postao poznat, i postavljen je za profesora hemije na Univerzitetu u Sankt Petersburgu, gde je kasnije postao i rektor. Željan da unapredi rusko školstvo, Lomonosov se angažirao u osnivanju Moskovskog državnog univerziteta, koji je kasnije nazvan po njemu 1755. Godine 1764. je postavljen na poziciju državnog sekretara.

Prihvatio je materijalističko shvatanje prirode, bio je protivnik teorije o posebnim fluidima, kao flogistona i električnog fluida koja je u to vrijeme bila prihvaćena i predvidjeo je kinetičku teoriju gasova. Smatrao je da je toplota forma kretanja, predlagao talasnu teoriju svjetlosti, i isticao ideju održanja mase. Vjerovao je da priroda konstantno evoluira i isticao organsko porijeklo treseta, uglja, nafte i ćilibara.

Lomonosov je bio prva osoba koja je zabilježila mržnjenje žive. Mjerenjem prelamanja svjetlosti Venere na rubovima Sunca, utvrđuje da Sunce ima atmosferu. Godine 1745. je

objavio katalog preko 3.000 minerala, a 1760. objasnio nastanak ledenih brijegova. Osnovao je fabriku stakla, koja je proizvodila prve mozaike od bojenog stakla izvan Italije. Dao je objašnjenje polarne svjetlosti.

Smatrao da je materija sastavljena od prostijih i složenijih čestica (atoma i molekula) koje imaju datu zapreminu i između kojih vladaju privlačne sile. Toplotu smatra haotičnim kretanjem čestica, što je kasnije potvrdila kinetička teorija. Postavlja tezu da su Zemljinu koru oblikovala taloženja u morskim bazenima i vulkanske aktivnosti. Bavio se primjenom nauke u rudarstvu i metalurgiji.

Godine 1755. je napisao gramatiku koja je reformisala ruski književni jezik kombinujući stari crkvenoslovenski sa narodnim jezikom. Kako bi produbio svoje literarne teorije, napisao je preko 20 svečanih ceremonijalnih oda, od kojih je najznačajnija Večernja meditacija o božanskoj raskoši. U kasnijim poemama je primjenio idiosinkratičku teoriju da riječi koje sadrže glasove E, I i J treba da se koriste kada se opisuju nježni predmeti, a one sa glasovima O, U , Jeri (Ы)- za opisivanje stvari koje mogu uzrokovati strah ("kao bijes, zavist, bol i tuga"). Lomonosov je objavio svoju historiju Rusije 1760. godine. Ipak, većina njegovih dostignuća su bila nepoznata izvan Rusije dugo vremena poslije njegove smrti. Umro je u Sankt Petersburgu 1765.

LITERATURA

Grdenić, D., Povijest kemije, Školska knjiga, Zagreb, 2001. Janković, M., Historija hemije - Povijest kemije http://www.znanost.com/clanak/antoine-laurent-lavoisier/ http://hr.wikipedia.org/wiki/Antoine_Laurent_de_Lavoisier