Tko je otkrio sastav vode. Povijest otkrića vodika - od teorije do prakse Koji je znanstvenik otkrio vodik

U periodnom sustavu vodik se nalazi u dvije skupine elemenata koji su potpuno suprotni po svojim svojstvima. Ova značajka ga čini potpuno jedinstvenim. Vodik nije samo element ili tvar, već je i sastavni dio mnogih složenih spojeva, organogen i biogen element. Stoga, pogledajmo njegova svojstva i karakteristike detaljnije.

Oslobađanje zapaljivog plina tijekom interakcije metala i kiselina uočeno je još u 16. stoljeću, odnosno u vrijeme formiranja kemije kao znanosti. Poznati engleski znanstvenik Henry Cavendish proučavao je tvar počevši od 1766. godine i dao joj naziv “zapaljivi zrak”. Kada je sagorijevao, ovaj plin je proizvodio vodu. Nažalost, znanstvenikovo pridržavanje teorije o flogistonu (hipotetskoj "ultrafinoj materiji") spriječilo ga je da dođe do pravih zaključaka.

Francuski kemičar i prirodoslovac A. Lavoisier, zajedno s inženjerom J. Meunierom i uz pomoć posebnih plinometara, sintetizirao je 1783. vodu, a potom je analizirao razgradnjom vodene pare vrućim željezom. Tako su znanstvenici uspjeli doći do pravih zaključaka. Otkrili su da je “zapaljivi zrak” ne samo dio vode, već se iz nje može dobiti.

Godine 1787. Lavoisier je predložio da je plin koji se proučava jednostavan tvar i, prema tome, pripada broju primarnih kemijskih elemenata. Nazvao ga je hidrogen (od grčkih riječi hydor - voda + gennao - rađam), tj. "rađanje vode".

Ruski naziv "vodik" predložio je 1824. kemičar M. Solovjev. Određivanje sastava vode označilo je kraj “teorije flogistona”. Na prijelazu iz 18. u 19. stoljeće utvrđeno je da je atom vodika vrlo lagan (u usporedbi s atomima drugih elemenata) te je njegova masa uzeta kao osnovna jedinica za usporedbu atomskih masa, dobivši vrijednost jednaku 1.

Fizička svojstva

Vodik je najlakša tvar poznata znanosti (14,4 puta je lakša od zraka), gustoća mu je 0,0899 g/l (1 atm, 0 °C). Ovaj se materijal tali (skrućuje) i vrije (ukapljuje) na -259,1 °C odnosno -252,8 °C (samo helij ima niže temperature vrenja i taljenja).

Kritična temperatura vodika je izuzetno niska (-240 °C). Zbog toga je njegovo ukapljivanje prilično složen i skup proces. Kritični tlak tvari je 12,8 kgf/cm², a kritična gustoća 0,0312 g/cm³. Među svim plinovima, vodik ima najveću toplinsku vodljivost: pri 1 atm i 0 °C jednaka je 0,174 W/(mxK).

Specifični toplinski kapacitet tvari pri istim uvjetima je 14,208 kJ/(kgxK) ili 3,394 cal/(rx°C). Ovaj element je malo topiv u vodi (oko 0,0182 ml/g pri 1 atm i 20 °C), ali dobro topljiv u većini metala (Ni, Pt, Pa i drugi), posebno u paladiju (oko 850 volumena po volumenu Pd). .

Potonje svojstvo povezano je s njegovom sposobnošću difuzije, a difuzija kroz leguru ugljika (na primjer, čelik) može biti popraćena uništavanjem legure zbog interakcije vodika s ugljikom (taj se proces naziva dekarbonizacija). U tekućem stanju tvar je vrlo lagana (gustoća - 0,0708 g/cm³ pri t° = -253 °C) i tekuća (viskoznost - 13,8 poise pod istim uvjetima).

U mnogim spojevima, ovaj element pokazuje valenciju +1 (oksidacijsko stanje), poput natrija i drugih alkalnih metala. Obično se smatra analogom ovih metala. Prema tome, on je na čelu I. skupine periodnog sustava. U metalnim hidridima vodikov ion pokazuje negativan naboj (oksidacijsko stanje je -1), odnosno Na+H- ima strukturu sličnu Na+Cl- kloridu. U skladu s ovom i nekim drugim činjenicama (sličnost fizikalnih svojstava elementa “H” i halogena, sposobnost njegove zamjene halogenima u organskim spojevima), vodik se svrstava u VII skupinu periodnog sustava.

Pod normalnim uvjetima, molekularni vodik ima nisku aktivnost, izravno se spaja samo s najaktivnijim od nemetala (s fluorom i klorom, s potonjim na svjetlu). Zauzvrat, kada se zagrijava, stupa u interakciju s mnogim kemijskim elementima.

Atomski vodik ima povećanu kemijsku aktivnost (u usporedbi s molekulskim vodikom). S kisikom stvara vodu prema formuli:

N₂ + ½O₂ = N2O,

oslobađajući 285,937 kJ/mol topline ili 68,3174 kcal/mol (25 °C, 1 atm). U normalnim temperaturnim uvjetima reakcija se odvija prilično sporo, a pri t° >= 550 °C je nekontrolirana. Granice eksplozivnosti mješavine vodika i kisika po volumenu su 4–94% H₂, a mješavine vodika i zraka 4–74% H₂ (smjesa dva volumena H₂ i jednog volumena O₂ naziva se detonirajući plin).

Ovaj se element koristi za redukciju većine metala, budući da uklanja kisik iz oksida:

Fe3O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4H2O,

CuO + H₂ = Cu + H2O, itd.

Vodik tvori vodikove halogenide s različitim halogenima, na primjer:

H2 + Cl2 = 2HCl.

Međutim, kada reagira s fluorom, vodik eksplodira (to se također događa u mraku, na -252 ° C), s bromom i klorom reagira samo kada se zagrije ili osvijetli, a s jodom - samo kada se zagrije. U interakciji s dušikom nastaje amonijak, ali samo na katalizatoru, pri povišenim tlakovima i temperaturama:

ZN₂ + N2 = 2NN3.

Kada se zagrijava, vodik aktivno reagira sa sumporom:

H₂ + S = H₂S (vodikov sulfid),

a mnogo teže s telurom ili selenom. Vodik reagira s čistim ugljikom bez katalizatora, ali na visokim temperaturama:

2H₂ + C (amorfni) = CH4 (metan).

Ova tvar izravno reagira s nekim od metala (alkalijski, zemnoalkalijski i drugi), tvoreći hidride, na primjer:

H₂ + 2Li = 2LiH.

Interakcije između vodika i ugljikovog monoksida (II) od velike su praktične važnosti. U tom slučaju, ovisno o tlaku, temperaturi i katalizatoru, nastaju različiti organski spojevi: HCHO, CH₃OH, itd. Nezasićeni ugljikovodici tijekom reakcije postaju zasićeni, na primjer:

S n N₂ n + N₂ = S n N₂ n ₊₂.

Vodik i njegovi spojevi imaju iznimnu ulogu u kemiji. Određuje kisela svojstva tzv. protinske kiseline, sklona stvaranju vodikovih veza s različitim elementima, što ima značajan učinak na svojstva mnogih anorganskih i organskih spojeva.

Proizvodnja vodika

Glavne vrste sirovina za industrijsku proizvodnju ovog elementa su plinovi rafiniranja nafte, prirodni zapaljivi plinovi i plinovi iz koksnih peći. Također se dobiva iz vode elektrolizom (na mjestima gdje je dostupna struja). Jedna od najvažnijih metoda za proizvodnju materijala iz prirodnog plina je katalitička interakcija ugljikovodika, uglavnom metana, s vodenom parom (tzv. konverzija). Na primjer:

CH₄ + H2O = CO + ZN₂.

Nepotpuna oksidacija ugljikovodika s kisikom:

CH4 + ½O₂ = CO + 2H2.

Sintetizirani ugljikov monoksid (II) prolazi kroz konverziju:

CO + H₂O = CO₂ + H2.

Najjeftiniji je vodik proizveden iz prirodnog plina.

Za elektrolizu vode koristi se istosmjerna struja koja se propušta kroz otopinu NaOH ili KOH (kiseline se ne koriste kako bi se izbjegla korozija opreme). U laboratorijskim uvjetima materijal se dobiva elektrolizom vode ili kao rezultat reakcije klorovodične kiseline i cinka. Međutim, češće se koristi gotov tvornički materijal u cilindrima.

Ovaj element je izoliran od plinova rafiniranja nafte i koksnog plina uklanjanjem svih ostalih komponenti plinske smjese, budući da se oni lakše ukapljuju tijekom dubokog hlađenja.

Ovaj se materijal počeo industrijski proizvoditi krajem 18. stoljeća. Tada se koristio za punjenje balona. Trenutno se vodik široko koristi u industriji, uglavnom u kemijskoj, za proizvodnju amonijaka.

Masovni potrošači tvari su proizvođači metilnih i drugih alkohola, sintetičkog benzina i mnogih drugih proizvoda. Dobivaju se sintezom iz ugljičnog monoksida (II) i vodika. Hidrogen se koristi za hidrogenaciju teških i krutih tekućih goriva, masti i sl., za sintezu HCl, hidrotretiranje naftnih derivata, kao i za rezanje/zavarivanje metala. Najvažniji elementi za nuklearnu energiju su njezini izotopi - tricij i deuterij.

Biološka uloga vodika

Oko 10% mase živih organizama (u prosjeku) dolazi od ovog elementa. Dio je vode i najvažnijih skupina prirodnih spojeva, uključujući proteine, nukleinske kiseline, lipide i ugljikohidrate. Čemu služi?

Ovaj materijal igra odlučujuću ulogu: u održavanju prostorne strukture proteina (kvaternar), u provedbi načela komplementarnosti nukleinskih kiselina (tj. u implementaciji i pohranjivanju genetskih informacija), te općenito u "prepoznavanju" na molekularnom razini.

Vodikov ion H+ sudjeluje u važnim dinamičkim reakcijama/procesima u tijelu. Uključujući: u biološku oksidaciju, koja živim stanicama osigurava energiju, u reakcijama biosinteze, u fotosintezi u biljkama, u bakterijskoj fotosintezi i fiksaciji dušika, u održavanju acidobazne ravnoteže i homeostaze, u procesima membranskog transporta. Zajedno s ugljikom i kisikom čini funkcionalnu i strukturnu osnovu životnih pojava.

Vodik, vodik, H (1)

Vodik je već duže vrijeme poznat kao gorivi (zapaljivi) zrak. Dobiven je djelovanjem kiselina na metale; izgaranje i eksplozije eksplozivnog plina uočili su Paracelsus, Boyle, Lemery i drugi znanstvenici 16. - 18. stoljeća. Širenjem teorije o flogistonu neki su kemičari pokušali proizvesti vodik kao "slobodni flogiston". Lomonosovljeva disertacija "O metalnom sjaju" opisuje proizvodnju vodika djelovanjem "kiselih alkohola" (na primjer, "klorovodičnog alkohola", tj. klorovodične kiseline) na željezo i druge metale; Ruski znanstvenik je prvi (1745.) iznio hipotezu da je vodik ("zapaljiva para" - pare inflammabilis) flogiston. Cavendish, koji je detaljno proučavao svojstva vodika, iznio je sličnu hipotezu 1766. Vodik je nazvao "zapaljivim zrakom" dobivenim od "metala" (zapaljivi zrak iz metala), i vjerovao je, kao i svi flogističari, da kada se otopi u kiselinama metal gubi vaš flogiston. Lavoisier, koji je 1779. proučavao sastav vode kroz njezinu sintezu i razgradnju, nazvao je vodik Hydrogine (vodik), ili Hydrogene (vodik), od grčkog. hidro - voda i gaynome - proizvodim, rađam.

Nomenklaturna komisija 1787. prihvatila je riječ production Hydrogene od gennao - rađam. U Lavoisierovoj tablici jednostavnih tijela vodik se spominje među pet (svjetlost, toplina, kisik, dušik, vodik) "jednostavnih tijela koja pripadaju svim trima kraljevstvima prirode i koja treba smatrati elementima tijela"; Kao stari sinonim za naziv Hydrogene, Lavoisier naziva zapaljivi plin (gaz inflammable), osnovu zapaljivog plina. U ruskoj kemijskoj literaturi s kraja 18. i početka 19.st. Postoje dvije vrste naziva za vodik: flogistički (zapaljivi plin, zapaljivi zrak, zapaljivi zrak, zapaljivi zrak) i antiflogistički (stvorenje koje stvara vodu, biće koje stvara vodu, plin koji stvara vodu, plin vodik, vodik). Obje skupine riječi su prijevodi francuskih naziva za vodik.

Izotopi vodika otkriveni su 30-ih godina ovog stoljeća i brzo su stekli veliku važnost u znanosti i tehnologiji. Krajem 1931. Urey, Brekwedd i Murphy ispitali su ostatak nakon dugotrajnog isparavanja tekućeg vodika i otkrili teški vodik s atomskom težinom 2. Taj je izotop na grčkom nazvan deuterij (D). - drugi, drugi. Četiri godine kasnije u vodi podvrgnutoj dugotrajnoj elektrolizi otkriven je još teži izotop vodika, 3H, koji je od grčkog naziva tricij (Tritium, T). - treće.
Helij, Helij, On (2)

Godine 1868. francuski astronom Jansen promatrao je potpunu pomrčinu Sunca u Indiji i spektroskopski proučavao kromosferu Sunca. Otkrio je svijetlu žutu liniju u spektru Sunca, koju je označio kao D3, a koja se nije poklapala sa žutom D linijom natrija. Istodobno je istu crtu u spektru sunca vidio engleski astronom Lockyer, koji je shvatio da pripada nepoznatom elementu. Lockyer je zajedno s Franklandom, za kojeg je tada radio, odlučio nazvati novi element helijem (od grčkog helios - sunce). Zatim su drugi istraživači otkrili novu žutu liniju u spektru "zemaljskih" proizvoda; Tako ga je 1881. Talijan Palmieri otkrio proučavajući uzorak plina uzet u krateru Vezuva. Američki kemičar Hillebrand, proučavajući minerale urana, otkrio je da oni ispuštaju plinove kada su izloženi jakoj sumpornoj kiselini. Sam Hillebrand je vjerovao da je to dušik. Ramsay, koji je obratio pažnju na Hillebrandovu poruku, podvrgao je spektroskopskoj analizi plinove koji su se oslobodili kad je mineral kleveit tretiran kiselinom. Otkrio je da su plinovi sadržavali dušik, argon i nepoznati plin koji je proizveo svijetlu žutu liniju. Budući da nije imao dovoljno dobar spektroskop, Ramsay je poslao uzorke novog plina Crookesu i Lockyeru, koji su ubrzo identificirali plin kao helij. Također 1895. Ramsay je izolirao helij iz mješavine plinova; pokazalo se da je kemijski inertan, poput argona. Ubrzo nakon toga Lockyer, Runge i Paschen izjavili su da se helij sastoji od mješavine dvaju plinova - ortohelija i parahelija; jedan od njih daje žutu liniju spektra, drugi zelenu. Predložili su da se ovaj drugi plin nazove asterium (Asterium) od grčke - zvijezda. Zajedno s Traversom, Ramsay je testirao ovu tvrdnju i dokazao da je pogrešna, budući da boja linije helija ovisi o tlaku plina.
Litij, litij, Li (3)

Kad je Davy izvodio svoje poznate pokuse o elektrolizi zemnoalkalijskih spojeva, nitko nije sumnjao u postojanje litija. Litij zemno alkalijski je otkrio tek 1817. godine talentirani analitički kemičar, jedan od Berzeliusovih učenika, Arfvedson. Godine 1800. brazilski mineralog de Andrada Silva, na znanstvenom putovanju Europom, pronašao je dva nova minerala u Švedskoj, koje je nazvao petalit i spodumen, a prvi od njih ponovno je otkriven nekoliko godina kasnije na otoku Ute. Arfvedson se zainteresirao za petalit, izvršio njegovu kompletnu analizu i otkrio isprva neobjašnjiv gubitak od oko 4% tvari. Ponavljajući pažljivije analize, ustanovio je da petalit sadrži “zapaljivu lužinu dosad nepoznate prirode”. Berzelius je predložio da se to nazove litijem, budući da je ova alkalija, za razliku od kalija i sode, prvi put pronađena u "kraljevstvu minerala" (kamenje); Ovo ime je izvedeno iz grčke riječi - kamen. Arfvedson je kasnije otkrio litijevu zemlju, ili litin, u nekoliko drugih minerala, ali njegovi pokušaji da izolira slobodni metal bili su neuspješni. Vrlo malu količinu metalnog litija dobili su Davy i Brande elektrolizom lužine. Godine 1855. Bunsen i Matthessen razvili su industrijsku metodu za proizvodnju metalnog litija elektrolizom litijeva klorida. U ruskoj kemijskoj literaturi s početka 19.st. nalaze se imena: litij, litin (Dvigubsky, 1826) i litij (Hess); litijeva zemlja (lužina) ponekad se nazivala litina.
Berilij, Be (4)

Minerali koji sadrže berilij (drago kamenje) - beril, smaragd, smaragd, akvamarin itd. - poznati su od davnina. Neki od njih iskopani su na Sinajskom poluotoku još u 17. stoljeću. PRIJE KRISTA e. Stockholmski papirus (3. stoljeće) opisuje metode za izradu krivotvorenog kamenja. Naziv beril nalazimo u grčkim i latinskim (Beryll) antičkim piscima iu staroruskim djelima, na primjer u “Svjatoslavljevom zborniku” iz 1073. godine, gdje se beril pojavljuje pod imenom virullion. Međutim, proučavanje kemijskog sastava dragocjenih minerala ove skupine počelo je tek krajem 18. stoljeća. s početkom kemijsko-analitičkog razdoblja. Prve analize (Klaproth, Bindheim i dr.) nisu u berilu našle ništa posebno. Krajem 18.st. poznati mineralog opat Gahuy upozorio je na potpunu sličnost kristalne strukture berila iz Limogesa i smaragda iz Perua. Vaukelin je izvršio kemijsku analizu oba minerala (1797.) i u oba otkrio novu zemlju, različitu od glinice. Primivši soli nove zemlje, otkrio je da neke od njih imaju sladak okus, zbog čega je novu zemlju nazvao glucina (Glucina) od grčkog. - slatko. Novi element sadržan u ovoj zemlji prikladno je nazvan Glucinij. Ovaj naziv se u 19. stoljeću koristio čak i simbolom - Gl. Klaproth, kao protivnik imenovanja novih elemenata na temelju nasumičnih svojstava njihovih spojeva, predložio je da se glucinij nazove berilij, ističući da spojevi drugih elemenata također imaju sladak okus. Metalni berilij prvi su pripremili Wöhler i Bussy 1728. redukcijom berilijevog klorida metalnim kalijem. Spomenimo ovdje izvanredna istraživanja ruskog kemičara I.V.Avdejeva o atomskoj težini i sastavu berilijevog oksida (1842.). Avdeev je ustanovio atomsku težinu berilija kao 9,26 (moderno 9,0122), dok je Berzelius uzeo da je 13,5, i točna formula za oksid.

Postoji nekoliko verzija o podrijetlu imena minerala berila, od kojeg je izvedena riječ berilij. A. M. Vasiliev (prema Diergartu) navodi sljedeće mišljenje filologa: latinsko i grčko ime berila može se usporediti s prakritskim veluriya i sanskritskim vaidurya. Potonje je ime određenog kamena, a izvedeno je iz riječi vidura (jako daleko), što izgleda znači neka zemlja ili planina. Müller je ponudio drugo objašnjenje: vaidurya dolazi od izvornog vaidarya ili vaidalya, a potonje od vidala (mačka). Drugim riječima, vaidurya otprilike znači "mačje oko". Rai ističe da su se na sanskrtu topaz, safir i koral smatrali mačjim okom. Treće objašnjenje daje Lippmann, koji smatra da je riječ beril označavala neku sjevernu zemlju (odakle je dolazilo drago kamenje) ili ljude. Na drugom mjestu Lippmann primjećuje da je Nikola Kuzanski napisao da njemački Brille (naočale) dolazi od barbarskog latinskog berillus. Konačno, Lemery, objašnjavajući riječ beril (Beryllus), ističe da Berillus, odnosno Verillus, znači "čovječji kamen".

U ruskoj kemijskoj literaturi s početka 19.st. Glucina je nazivana slatka zemlja, slatka zemlja (Severgin, 1815.), slatka zemlja (Zakharov, 1810.), glutina, glicin, baza glicinske zemlje, a element se nazivao glicinija, glicinit, glicij, slatka zemlja itd. Giese je predložio naziv berilij (1814). Hess se, međutim, zadržao na imenu Glitium; također ga je kao sinonim koristio Mendeljejev (1. izdanje “Osnove kemije”).
Bor, Borum, V (5)

Prirodni spojevi bora (engleski Boron, francuski Bore, njemački Bor), uglavnom nečisti boraks, poznati su još od ranog srednjeg vijeka. Pod imenima Tinkal, Tinkar, Attinkar (Tinkal, Tinkar, Attinkar) boraks je u Europu uvezen iz Tibeta; služio je za lemljenje metala, osobito zlata i srebra. U Europi se tinkal češće nazivao boraks (Borax) od arapske riječi bauraq i perzijske riječi burah. Ponekad je boraks, ili boraco, označavao razne tvari, poput sode (nitrona). Ruland (1612) naziva boraks chrysocolla, smolu sposobnu za "lijepljenje" zlata i srebra. Lemery (1698) boraks naziva i "zlatnim ljepilom" (Auricolla, Chrisocolla, Gluten auri). Ponekad je boraks značio nešto poput "uzda od zlata" (capistrum auri). U aleksandrijskoj, helenističkoj i bizantskoj kemijskoj literaturi borah i borakhon, kao i na arapskom (bauraq) općenito su označavali lužinu, primjerice bauraq arman (armenski borak), ili soda, kasnije su počeli zvati boraks.

Godine 1702. Homberg je kalciniranjem boraksa sa željeznim sulfatom dobio "sol" (bornu kiselinu), koja je postala poznata kao "Hombergova umirujuća sol" (Sal sedativum Hombergii); ova sol ima široku primjenu u medicini. Godine 1747. Baron je sintetizirao boraks iz "umirujuće soli" i natrona (soda). Međutim, sastav boraksa i "soli" ostao je nepoznat sve do početka 19. stoljeća. Kemijska nomenklatura iz 1787. godine sadrži naziv horacique acid (borna kiselina). Lavoisier u svojoj “Tablici jednostavnih tijela” navodi radikalni boracique. Godine 1808. Gay-Lussac i Thénard uspjeli su izolirati slobodni bor iz bornog anhidrida zagrijavanjem potonjeg s metalnim kalijem u bakrenoj cijevi; predložili su da se element nazove bor (Bora) ili bor (Bore). Davy, koji je ponovio pokuse Gay-Lussaca i Thénarda, također je dobio slobodni bor i nazvao ga boracij. Kasnije su Britanci skratili ovo ime u Bor. U ruskoj literaturi riječ boraks nalazi se u zbirkama recepata 17. - 18. stoljeća. Početkom 19.st. Ruski kemičari nazivali su bor boraks (Zaharov, 1810), buron (Strahov, 1825), bazu borne kiseline, buracin (Severgin, 1815), boriju (Dvigubsky, 1824). Prevoditelj Gieseove knjige pod nazivom boron burium (1813). Osim toga, postoje nazivi kao što su bušilica, drljača, buronit itd.
Ugljik, karboneum, C (6)

Ugljik (engleski Carbon, francuski Carbone, njemački Kohlenstoff) u obliku ugljena, čađe i čađe poznat je čovječanstvu od pamtivijeka; prije otprilike 100 tisuća godina, kada su naši preci ovladali vatrom, svakodnevno su se bavili ugljenom i čađom. Vjerojatno su se ljudi vrlo rano upoznali s alotropskim modifikacijama ugljika - dijamantom i grafitom, kao i fosilnim ugljenom. Nije iznenađujuće da je izgaranje tvari koje sadrže ugljik bio jedan od prvih kemijskih procesa koji je zainteresirao čovjeka. Budući da je goruća tvar nestajala kad ju je progutala vatra, izgaranje se smatralo procesom raspadanja tvari, pa se ugljen (ili ugljik) nije smatrao elementom. Element je bio vatra - pojava koja prati izgaranje; U drevnim učenjima o elementima vatra se obično pojavljuje kao jedan od elemenata. Na prijelazu iz XVII u XVIII stoljeće. Pojavila se teorija flogistona, koju su iznijeli Becher i Stahl. Ova teorija prepoznala je prisutnost u svakom zapaljivom tijelu posebne elementarne tvari - bestežinske tekućine - flogistona, koja isparava tijekom procesa izgaranja. Budući da pri sagorijevanju velike količine ugljena ostaje samo malo pepela, flogističari su vjerovali da je ugljen gotovo čisti flogiston. To je ono što je posebno objasnilo "flogistički" učinak ugljena - njegovu sposobnost obnavljanja metala iz "vapna" i ruda. Kasniji flogističari - Reaumur, Bergman i drugi - već su počeli shvaćati da je ugljen elementarna tvar. No, "čisti ugljen" prvi je kao takav prepoznao Lavoisier, koji je proučavao proces izgaranja ugljena i drugih tvari u zraku i kisiku. U knjizi "Metoda kemijske nomenklature" (1787.) Guitona de Morveaua, Lavoisiera, Bertholleta i Fourcroixa pojavio se naziv "ugljik" (carbone) umjesto francuskog "čistog ugljena" (charbone pur). Pod istim imenom, ugljik se pojavljuje u "Tablici jednostavnih tijela" u Lavoisierovom "Osnovnom udžbeniku kemije". Godine 1791. engleski kemičar Tennant prvi je dobio slobodni ugljik; propustio je pare fosfora preko kalcinirane krede, što je rezultiralo stvaranjem kalcijevog fosfata i ugljika. Odavno je poznato da dijamant pri jakom zagrijavanju gori bez ostavljanja taloga. Davne 1751. godine francuski kralj Franjo I. pristao je dati dijamant i rubin za pokuse spaljivanja, nakon čega su ti pokusi postali čak i moderni. Ispostavilo se da samo dijamant gori, a rubin (aluminijev oksid s primjesom kroma) može izdržati dugotrajno zagrijavanje u žarištu leće za paljenje bez oštećenja. Lavoisier je izveo novi pokus spaljivanja dijamanta pomoću velikog zapaljivog stroja i došao do zaključka da je dijamant kristalni ugljik. Drugi alotrop ugljika - grafit - u alkemijskom razdoblju smatran je modificiranim olovnim sjajem i nazivan plumbago; Pott je tek 1740. otkrio odsutnost bilo kakve nečistoće olova u grafitu. Scheele je proučavao grafit (1779.) i kao flogističar smatrao ga je posebnom vrstom sumpornog tijela, posebnim mineralnim ugljenom koji sadrži vezanu "zračnu kiselinu" (CO2) i veliku količinu flogistona.

Dvadeset godina kasnije, Guiton de Morveau je pažljivim zagrijavanjem dijamant pretvorio u grafit, a zatim u ugljičnu kiselinu.

Međunarodni naziv Carboneum dolazi od lat. karbo (ugljen). Ova riječ je vrlo drevnog porijekla. Uspoređuje se s cremare – spaliti; korijen car, cal, ruski gar, gal, gol, sanskritsko sta znači kuhati, kuhati. Riječ "carbo" povezana je s nazivima ugljika u drugim europskim jezicima (ugljik, charbone, itd.). Njemački Kohlenstoff dolazi od Kohle - ugljen (staronjemački kolo, švedski kylla - grijati). Staroruski ugorati, ili ugarati (paliti, spaliti) ima korijen gar, ili planine, s mogućim prijelazom u gol; ugljen u staroruskom yugal, ili ugljen, istog podrijetla. Riječ dijamant (Diamante) dolazi od starogrčkog – neuništiv, nepopustljiv, tvrd, a grafit od grčkog – pišem.

Početkom 19.st. stara riječ ugljen u ruskoj kemijskoj literaturi ponekad je zamijenjena riječju "karbonat" (Scherer, 1807; Severgin, 1815); Od 1824. Solovjev je uveo naziv ugljik.

Dušik, dušik, N (7)

Dušik (engleski Nitrogen, francuski Azote, njemački Stickstoff) otkrilo je nekoliko istraživača gotovo istovremeno. Cavendish je dobio dušik iz zraka (1772.) propuštajući ga kroz vrući ugljen, a zatim kroz otopinu lužine kako bi apsorbirao ugljični dioksid. Cavendish nije dao posebno ime novom plinu, nazivajući ga mefitnim zrakom (Air mephitic od latinskog mephitis - zagušljivo ili štetno isparavanje zemlje). Priestley je ubrzo otkrio da ako svijeća dugo gori u zraku ili je prisutna životinja (miš), onda takav zrak postaje nepogodan za disanje. Službeno se otkriće dušika obično pripisuje Blackovom učeniku, Rutherfordu, koji je 1772. godine objavio disertaciju (za stupanj doktora medicine) - “O fiksiranom zraku, inače zvanom gušenje”, gdje su neka od kemijskih svojstava dušika su prvi put opisani. Tijekom istih godina, Scheele je dobivao dušik iz atmosferskog zraka na isti način kao Cavendish. Novi je plin nazvao "pokvarenim zrakom" (Verdorbene Luft). Budući da su kemičari flogisti smatrali da je prolazak zraka kroz vrući ugljen flogistički, Priestley (1775.) je nazvao dušik flogističkim zrakom. Cavendish je također ranije govorio o flogisticaciji zraka u svom iskustvu. Lavoisier je 1776.-1777 detaljno proučavao sastav atmosferskog zraka i utvrdio da 4/5 njegovog volumena čini zagušljivi plin (Air mofette - atmosferski mofette, ili jednostavno Mofett). Nazivi dušika - phlogisticated air, mephic air, atmospheric mofett, spoiled air i neki drugi - koristili su se prije priznavanja nove kemijske nomenklature u europskim zemljama, odnosno prije objavljivanja poznate knjige “Metoda kemijske nomenklature. ” (1787.).

Sastavljači ove knjige - članovi komisije za nomenklaturu Pariške akademije znanosti - Guiton de Morveau, Lavoisier, Berthollet i Fourcroix - prihvatili su samo nekoliko novih naziva za jednostavne tvari, posebno nazive "kisik" i "vodik". predložio Lavoisier. Pri odabiru novog imena za dušik komisija se, temeljena na načelima teorije kisika, našla u teškoćama. Kao što je poznato, Lavoisier je predložio da se jednostavnim tvarima daju imena koja bi odražavala njihova osnovna kemijska svojstva. U skladu s tim, ovom dušiku treba dati naziv "nitratni radikal" ili "nitratni radikal". Takvi nazivi, piše Lavoisier u svojoj knjizi "Načela elementarne kemije" (1789.), temelje se na starim pojmovima nitra ili salitra, prihvaćenim u umjetnosti, kemiji i društvu. Oni bi bili sasvim prikladni, ali poznato je da je dušik također osnova hlapljive lužine (amonijaka), kako je Berthollet nedavno otkrio. Stoga naziv radikal, odnosno baza nitratne kiseline, ne odražava osnovna kemijska svojstva dušika. Nije li bolje zadržati se na riječi dušik, koja, prema članovima komisije za nomenklaturu, odražava glavno svojstvo elementa - njegovu neprikladnost za disanje i život? Autori kemijske nomenklature predložili su da se riječ dušik izvede iz grčkog negativnog prefiksa "a" i riječi život. Tako je naziv dušik, po njihovom mišljenju, odražavao njegovu nevitalnost, odnosno beživotnost.

Međutim, riječ dušik nisu skovali Lavoisier ili njegovi kolege iz komisije. Poznat je od davnina, a koristili su ga filozofi i alkemičari srednjeg vijeka za označavanje "primarne tvari (baze) metala", tzv. žive filozofa ili dvostruke žive alkemičara. Riječ dušik ušla je u književnost vjerojatno u prvim stoljećima srednjeg vijeka, kao i mnogi drugi šifrirani nazivi mističnog značenja. Nalazi se u djelima mnogih alkemičara, počevši od Bacona (XIII. stoljeće) - kod Paracelsusa, Libaviusa, Valentinusa i drugih čak se ističe da riječ dušik (azoth) dolazi od stare španjolsko-arapske riječi azoque (. azoque ili azoc), što znači živa. No vjerojatnije je da su se te riječi pojavile kao rezultat pisarskog iskrivljenja korijenske riječi dušik (azot ili azot). Sada je točnije utvrđeno podrijetlo riječi dušik. Antički filozofi i alkemičari smatrali su “primarnu materiju metala” alfom i omegom svega što postoji. Zauzvrat, ovaj je izraz posuđen iz Apokalipse, posljednje knjige Biblije: "Ja sam alfa i omega, početak i kraj, prvi i posljednji." U antičko doba iu srednjem vijeku, kršćanski filozofi smatrali su ispravnim koristiti samo tri jezika koja su bila prepoznata kao "sveta" pri pisanju svojih rasprava - latinski, grčki i hebrejski (natpis na križu na Kristovom raspeću, prema evanđeoskoj priči, napravljen na ova tri jezika). Za formiranje riječi dušik uzeta su početna i završna slova abecede ova tri jezika (a, alfa, aleph i zet, omega, tov - AAAZOT).

Sastavljači nove kemijske nomenklature iz 1787. godine, a prije svega inicijator njezine izrade Guiton de Morveau, od davnina su dobro znali za postojanje riječi dušik. Morvo je u "Metodičkoj enciklopediji" (1786.) zabilježio alkemijsko značenje ovog pojma. Nakon objave Metode kemijske nomenklature, protivnici teorije kisika - flogistika - oštro su kritizirali novu nomenklaturu. Osobito je, kao što sam Lavoisier primjećuje u svom udžbeniku kemije, kritizirano usvajanje “starih imena”. Konkretno, La Mettrie, izdavač časopisa Observations sur la Physique, uporišta protivnika teorije kisika, istaknuo je da su alkemičari riječ dušik koristili u drugačijem smislu.

Usprkos tome, novi naziv je usvojen u Francuskoj, kao iu Rusiji, zamjenjujući prethodno prihvaćene nazive "flogistički plin", "mofet", "mofetna baza" itd.

Poštene komentare izazvala je i riječ dušik iz grčkog. D. N. Pryanishnikov je u svojoj knjizi "Dušik u životu biljaka i u poljoprivredi SSSR-a" (1945.) sasvim ispravno primijetio da tvorba riječi iz grčkog "izaziva sumnje". Očito su i Lavoisierovi suvremenici imali te sumnje. Sam Lavoisier u svom udžbeniku kemije (1789.) koristi riječ dušik uz naziv "radical nitrique".

Zanimljivo je primijetiti da su kasniji autori, očito pokušavajući nekako opravdati netočnost koju su napravili članovi nomenklaturne komisije, riječ dušik izveli iz grčkog - životvorni, životvorni, stvarajući umjetnu riječ "azotikos", koja nema ga u grčkom jeziku (Diergart, Remy i dr.). Međutim, ovakav način tvorbe riječi dušik teško se može smatrati ispravnim, budući da je riječ izvedenica za naziv dušik trebala zvučati "azotikon".

Neprikladnost naziva dušik bila je očita mnogim Lavoisierovim suvremenicima, koji su u potpunosti suosjećali s njegovom teorijom kisika. Tako je Chaptal u svom udžbeniku kemije “Elementi kemije” (1790.) predložio zamjenu riječi dušik riječju nitrogen (dušik) i nazvao plin, u skladu s pogledima svog vremena (svaka molekula plina predstavljana je kao okružena atmosferom kalorija), "plinoviti dušik" (Gas nitrogene). Chaptal je svoj prijedlog detaljno motivirao. Jedan od argumenata bila je naznaka da bi se naziv koji znači beživotno mogao s više opravdanja dati drugim jednostavnim tijelima (koja, na primjer, posjeduju jaka otrovna svojstva). Naziv dušik, usvojen u Engleskoj i Americi, kasnije je postao osnova za međunarodni naziv elementa (Nitrogenium) i simbol za dušik - N. U Francuskoj je početkom 19.st. Umjesto simbola N korišten je simbol Az. Godine 1800., jedan od koautora kemijske nomenklature, Fourcroy, predložio je drugo ime - alkaligen, na temelju činjenice da je dušik "baza" hlapljive lužine (Alcali volatil) - amonijaka. Ali ovaj naziv kemičari nisu prihvatili. Spomenimo na kraju naziv dušik, koji su koristili flogistički kemičari, a posebno Priestley, krajem 18. stoljeća. - septon (Septon od francuskog Septique - trulež). Ovo je ime očito predložio Mitchell, Blackov student koji je kasnije radio u Americi. Davy je odbio ovo ime. U Njemačkoj od kraja 18.st. i do danas se dušik naziva Stickstoff, što znači "tvar koja guši".

Što se tiče starih ruskih naziva za dušik, koji su se pojavili u raznim djelima s kraja 18. - početka 19. stoljeća, oni su sljedeći: zagušljiv plin, nečisti plin; mofetski zrak (sve su to prijevodi francuskog naziva Gas mofette), zagušljiva tvar (prijevod njemačkog Stickstoff), flogistički zrak, ugašeni, zapaljivi zrak (flogistički nazivi su prijevod termina koji je predložio Priestley - Plogisticated air). Korištena su i imena; pokvaren zrak (prijevod Scheeleovog izraza Verdorbene Luft), salitra, plin salitre, dušik (prijevod naziva koji je predložio Chaptal - Nitrogene), alkaligen, lužina (Fourcroyevi pojmovi prevedeni na ruski 1799. i 1812.), septon, sredstvo za truljenje (Septon ) i dr. Uz ove brojne nazive upotrebljavale su se i riječi dušik i plin dušik, osobito od početka 19. stoljeća.

V. Severgin u svom “Vodiču za najprikladnije razumijevanje stranih kemijskih knjiga” (1815.) objašnjava riječ dušik na sljedeći način: “Azoticum, Azotum, Azotozum - dušik, zagušljiva tvar”; "Azot - dušik, salitra"; "nitratni plin, plin dušik." Riječ dušik konačno je ušla u rusku kemijsku nomenklaturu i istisnula sve druge nazive nakon objavljivanja "Temelja čiste kemije" G. Hessa (1831.).
Nazivi izvedenica za spojeve koji sadrže dušik tvore se u ruskom i drugim jezicima ili od riječi dušik (dušična kiselina, azo spojevi itd.) ili od međunarodnog naziva dušik (nitrati, nitro spojevi itd.). Posljednji izraz dolazi od antičkih naziva nitr, nitrum, nitron, što je obično označavalo salitru, ponekad prirodnu sodu. Rulandov rječnik (1612) kaže: "Nitrum, bor (baurach), salitra (Sal petrosum), nitrum, kod Nijemaca - Salpeter, Bergsalz - isto što i Sal petrae."

Kisik, Oxygenium, O (8)

Otkriće kisika (engleski Oxygen, francuski Oxygene, njemački Sauerstoff) označio je početak modernog razdoblja u razvoju kemije. Od davnina je poznato da je za izgaranje potreban zrak, ali stoljećima je proces izgaranja ostao nejasan. Tek u 17.st. Mayow i Boyle su neovisno jedan o drugome izrazili ideju da zrak sadrži neku tvar koja podržava izgaranje, ali ta sasvim racionalna hipoteza u to vrijeme nije razvijena, budući da je ideja o izgaranju kao procesu spajanja gorućeg tijela s određenom komponentom činilo se tada zrak, što je u suprotnosti s tako očitom činjenicom kao što je činjenica da se tijekom izgaranja odvija razgradnja gorućeg tijela na elementarne komponente. Na temelju toga na prijelazu iz 17.st. Pojavila se teorija flogistona, koju su stvorili Becher i Stahl. Dolaskom kemijsko-analitičkog razdoblja u razvoju kemije (druga polovica 18. stoljeća) i pojavom “pneumatske kemije” - jedne od glavnih grana kemijsko-analitičkog pravca - izgaranje, kao i disanje , ponovno je privukla pozornost istraživača. Otkriće različitih plinova i utvrđivanje njihove važne uloge u kemijskim procesima bio je jedan od glavnih poticaja za sustavna istraživanja procesa izgaranja koja je poduzeo Lavoisier. Kisik je otkriven početkom 70-ih godina 18. stoljeća. Prvo izvješće o ovom otkriću dao je Priestley na sastanku Kraljevskog društva Engleske 1775. Priestley je zagrijavanjem crvenog živinog oksida velikom gorućom čašom dobio plin u kojem je svijeća gorjela jače nego u običnom zraku, a tinjajući iver se razbuktao. Priestley je odredio neka svojstva novog plina i nazvao ga daflogističkim zrakom. Međutim, dvije godine ranije, Priestley (1772.) Scheele je također dobio kisik razgradnjom živinog oksida i drugim metodama. Scheele je ovaj plin nazvao požarni zrak (Feuerluft). Scheele je mogao izvijestiti o svom otkriću tek 1777. U međuvremenu, 1775. Lavoisier je govorio pred pariškom Akademijom znanosti s porukom da je uspio dobiti “najčišći dio zraka koji nas okružuje” i opisao svojstva ovaj dio zraka. Isprva je Lavoisier ovaj “zrak” nazvao empirijskim, vitalnim (Air imperial, Air vital), osnovom vitalnog zraka (Base de l'air vital) zbog gotovo istovremenog otkrića kisika u različitim zemljama o prioritetu Posebno je bio uporan u postizanju priznanja sebe kao pronalazača Priestley: U biti, ti sporovi još nisu okončani. Detaljno proučavanje svojstava kisika i njegove uloge u procesima izgaranja i stvaranja oksida dovelo je Lavoisiera do netočnog zaključka da je ovaj plin kiselotvorni princip. Godine 1779. Lavoisier je, u skladu s tim zaključkom, uveo novi naziv za kisik - kiselotvorni princip (principe acidifiant ou principe oxygine). Lavoisier je riječ oxygine, koja se pojavljuje u ovom složenom nazivu, izveo iz grčkog. - kiselina i "ja proizvodim."
Fluor, Fluor, F (9)

Fluor (engleski Fluorine, francuski i njemački Fluor) je u slobodnom stanju dobiven 1886. godine, ali su njegovi spojevi odavno poznati i naširoko su se koristili u metalurgiji i proizvodnji stakla. Prvi spomen fluorita (CaF2) pod imenom fluorit (Fliisspat) datira iz 16. stoljeća. Jedno od djela koje se pripisuje legendarnom Vasiliju Valentinu spominje kamenje obojeno raznim bojama - fluks (Fliisse od lat. fluere - teći, sipati), koji su korišteni kao topitelji pri taljenju metala. O tome pišu Agricola i Libavius. Potonji uvodi posebne nazive za ovaj fluks - fluorit (Flusspat) i mineralni fluor. Mnogi autori kemijskih i tehničkih djela 17. i 18. stoljeća. opisati različite vrste fluorita. U Rusiji su to kamenje zvali plavik, spalt, spat; Lomonosov je to kamenje klasificirao kao selenite i nazvao ih spar ili flux (kristalni fluks). Ruski obrtnici, kao i kolekcionari zbirki minerala (na primjer, u 18. stoljeću, knez P.F. Golitsyn) znali su da neke vrste špaleta kada se zagriju (na primjer, u vrućoj vodi) svijetle u mraku. Međutim, Leibniz u svojoj povijesti fosfora (1710.) u tom pogledu spominje termofosfor (Thermophosphorus).

Očigledno su se kemičari i kemičari obrtnici upoznali s fluorovodičnom kiselinom tek u 17. stoljeću. Godine 1670. nürnberški obrtnik Schwanhard upotrijebio je fluorit pomiješan sa sumpornom kiselinom za urezivanje uzoraka na staklenim peharima. Međutim, u to vrijeme priroda fluorita i fluorovodične kiseline bila je potpuno nepoznata. Vjerovalo se, na primjer, da silicijeva kiselina ima učinak kiseljenja u Schwanhardovom postupku. Ovo pogrešno mišljenje otklonio je Scheele, koji je dokazao da kada fluorit reagira sa sumpornom kiselinom, nastaje silicijeva kiselina kao rezultat korozije staklene retorte nastalom fluorovodičnom kiselinom. Osim toga, Scheele je utvrdio (1771.) da je fluorit spoj vapnenaste zemlje s posebnom kiselinom, koja je nazvana "švedska kiselina". Lavoisier je radikal fluorovodične kiseline prepoznao kao jednostavno tijelo i uključio ga u svoju tablicu jednostavnih tijela. U više ili manje čistom obliku, fluorovodoničnu kiselinu dobili su 1809. Gay-Lussac i Thénard destilacijom fluorita sa sumpornom kiselinom u olovnoj ili srebrnoj retorti. Tijekom ove operacije oba su istraživača otrovana. Pravu prirodu fluorovodične kiseline ustanovio je 1810. Ampere. Odbacio je Lavoisierovo mišljenje da bi fluorovodična kiselina trebala sadržavati kisik i dokazao analogiju te kiseline sa solnom kiselinom. Ampere je o svojim nalazima izvijestio Davyja, koji je nedavno ustanovio elementarnu prirodu klora. Davy se u potpunosti složio s Ampereovim argumentima i uložio mnogo truda u dobivanje slobodnog fluora elektrolizom fluorovodične kiseline i na druge načine. Uzimajući u obzir snažan korozivni učinak fluorovodične kiseline na staklo, kao i na biljna i životinjska tkiva, Ampere je predložio da se element sadržan u njoj nazove fluorom (grčki - uništenje, smrt, kuga, kuga itd.). Međutim, Davy nije prihvatio ovaj naziv i predložio je drugi - Fluorine, po analogiji s tadašnjim nazivom klora - Chlorine, oba naziva se i danas koriste u engleskom jeziku. Ime koje je dao Ampere sačuvano je u ruskom.

Brojni pokušaji izolacije slobodnog fluora u 19.st. nije dovelo do uspješnih rezultata. Tek 1886. Moissan je to uspio i dobio slobodni fluor u obliku žuto-zelenog plina. Budući da je fluor neobično agresivan plin, Moissan je morao prevladati mnoge poteškoće prije nego što je pronašao materijal prikladan za opremu u pokusima s fluorom. U-cijev za elektrolizu fluorovodične kiseline na minus 55oC (hlađena tekućim metil kloridom) izrađena je od platine s čepovima od fluorita. Nakon proučavanja kemijskih i fizikalnih svojstava slobodnog fluora našao je široku primjenu. Danas je fluor jedna od najvažnijih komponenti u sintezi širokog spektra organofluornih tvari. U ruskoj književnosti ranog 19.st. fluor se nazivao drugačije: baza fluorovodične kiseline, fluor (Dvigubsky, 1824), fluoricitet (Iovsky), fluor (Shcheglov, 1830), fluor, fluor, fluorid. Hess je uveo naziv fluor 1831.
Neon, Neon, Ne (10)

Ovaj element otkrili su Ramsay i Travers 1898. godine, nekoliko dana nakon otkrića kriptona. Znanstvenici su uzorkovali prve mjehuriće plina nastale isparavanjem tekućeg argona i otkrili da spektar tog plina ukazuje na prisutnost novog elementa. Ramsay govori o odabiru imena za ovaj element:

“Kad smo prvi put pogledali njegov spektar, moj 12-godišnji sin je bio tamo.
"Oče", rekao je, "kako se zove ovaj prekrasni plin?"
"Još nije odlučeno", odgovorio sam.
- On je novi? - znatiželjan je bio sin.
"Novootkriven", usprotivio sam se.
- Zašto ga ne nazvati Novum, oče?
"To se ne odnosi jer novum nije grčka riječ", odgovorio sam. - Nazvat ćemo ga neon, što na grčkom znači novo.
Tako je plin dobio ime."
Autor: Figurovsky N.A.
Kemija i kemičari broj 1 2012

Nastavit će se...

Ima oblik lopte, ali mi smo ga zamislili u obliku diska ili čak lebdećeg pravokutnika, vatra, zrak, zemlja i voda računati kao četiri osnovni elementi svemira. Tko je vodu prestao nazivati ​​elementom? Tko joj je oduzeo ovu visoku titulu? ? Brojni hrabri kemičari, radeći neovisno jedni o drugima, došli su do ovog otkrića gotovo istovremeno.

Pronalazači kisika i vodika

Budući da su kemičari potisnuli alkemičare i vještce od retorti, obitelj elemenata se odmah povećala. Ako je prije stotinu godina brojao samo 60 članova, sada ih je, računajući umjetno dobivene elemente, stotinu. Njihova imena, kemijski znak, atomsku težinu i atomski broj možemo pronaći u bilo kojoj kemijskoj tablici. Iz njega su nestala samo imena “predaka”. Pronalazači kisika i vodika smatraju se:

1. francuski kemičar Antoine Laurent Lavoisier. Bio je upravitelj tvornice salitre i baruta, a kasnije, nakon pobjede Francuske buržoaske revolucije, povjerenik državne riznice, jedan od najutjecajnijih ljudi u Francuskoj.
2. engleski kemičar Henry Cavendish, podrijetlom iz stare kneževske obitelji, koji je značajan dio svog imetka darovao znanosti.
3. Cavendishev sunarodnjak Joseph Priestley. Bio je svećenik. Kao gorljivi pobornik Francuske revolucije, Priestley je protjeran iz Engleske i pobjegao je u Ameriku.
4. Poznati švedski kemičar Karl Wilhelm Scheele, farmaceut.

Ovo su njihova imena. Što su učinili?

Kisik - u vodi i zraku

Lavoisier, Priestley i Scheele izveli su brojne pokuse. Prvo oni otkrio kisik u vodi i zraku. U kemiji se označava skraćenicom "O". Kada smo rekli:

Bez vode nema života

to još nije rečeno kome, zapravo, voda duguje svoju životvornu moć. Sada možemo odgovoriti na ovo pitanje. Životvorna moć vode sastoji se od kisika. Kisik je najvažniji element zračnog omotača koji okružuje Zemlju. Bez kisika, život se gasi, poput plamena svijeće stavljene ispod staklene posude. Čak i najveća vatra se stiša ako se gorući predmeti pokriju pijeskom, čime se prekida pristup kisiku.
Je li vam sad jasno zašto vatra u peći tako slabo gori ako je pogled zatvoren? Isti proces sagorijevanja događa se u našem tijelu tijekom metabolizma. Parni stroj radi pomoću toplinske energije izgaranja ugljena. Na isti način naše tijelo koristi energiju hranjivih tvari koje konzumiramo. Zrak koji udišemo neophodan je da bi “peć” - naše tijelo - dobro gorjelo, jer naše tijelo mora imati određenu temperaturu. Prilikom izdisaja ispuštamo vodu u obliku pare i produkata izgaranja.
Lavoisier je proučavao te procese i otkrio da izgaranje je brzo spajanje raznih tvari s kisikom u zraku. Ovo stvara toplinu. Ali Lavoisier nije bio zadovoljan činjenicom da otkrio kisik. Želio je znati s kojim se tvarima spaja kisik.

Otkriće vodika

Gotovo istodobno s Cavendishem, koji je vodu također razložio na sastavne dijelove, Lavoisier otkrio vodik. Ovaj element se zove "hidrogenij", što znači: vodik je označen slovom "H". Ispitajmo još jednom postoji li vodik doista sastav vode. Napunite epruvetu ledom i zagrijte je na plamenu alkoholne lampe. (Alkohol je, kao i svaki alkohol, bogat vodikom.) Dakle, što ćemo vidjeti? Vanjska strana epruvete postat će prekrivena rosom. Ili držite čisti nož iznad plamena svijeće. Nož će također biti prekriven kapljicama vode. Odakle dolazi voda? Voda nastaje iz vatre. To znači da je vatra izvor vode! Ovo nije novo otkriće, ali je svejedno upečatljivo. Kemičari bi rekli ovo: tijekom izgaranja vodika, drugim riječima, Kada se vodik spoji s kisikom, nastaje vodena para. Zbog toga se epruveta i nož prekrivaju kapljicama vode. Dogodilo se otkriće sastava vode. Dakle, vodik, koji je 16 puta lakši od kisika i 14 puta lakši od zraka, gori! Istodobno stvara veliku količinu topline. Prije su se baloni punili vodikom. Bilo je jako opasno. Sada se umjesto vodika koristi helij. Na drugo pitanje možete odgovoriti:

Zašto voda ne gori?

Ovo pitanje izgleda toliko jednostavno da ga isprva nismo ni postavili. Većina će reći:

Voda je mokra, zato ne gori.

krivo Benzin je također "mokar", ali bolje je ne pokušavati saznati gori li! Voda ne gori jer je i sama nastala izgaranjem. Ovo je, moglo bi se reći, "tekući pepeo" vodika. Zato voda gasi vatru ništa gore od pijeska.

je plin čija je važnost u postojanju života na planetu započela prije više milijardi godina. Prema suvremenim pretpostavkama, vodik (H2) se pojavio prije otprilike 14 milijardi godina. Bez boje je i bez mirisa i najlakši je element u periodnom sustavu, s atomskom masom od 1,00794. Vodik ima heksagonalnu kristalnu strukturu i na 0° Celzijusa gustoća mu je 0,09099 g/l.

Može se smatrati “aristokratskim” plinom jer ga je 1766. godine otkrio britanski filozof, fizičar i kemičar plemićkog podrijetla Henry Cavendish, a ime je dobio 1783. godine zahvaljujući francuskom fizičaru, također plemićkog podrijetla, Antoineu. Lavoisier. Lord Cavendish je radije nazvao svoje otkriće "zapaljivim zrakom". Fantastično bogati lord Cavedish bio je toliko sramežljiv i suzdržan da je jedno od njegovih imanja čak imalo postavljeno zasebno stubište na ulazu zbog činjenice da nije mogao komunicirati sa poslugom, posebno ženskom, s kojom je bio posebno sramežljiv i komunicirao je samo s pomoć bilježaka. Prema modernim pretpostavkama, Henry Cavendish je patio od Aspergerovog sindroma.

Što se tiče Antoinea Lavoisiera, njegov kraj je bio tužan: nakon svih njegovih važnih znanstvenih radova, francuski seljaci su mu odrubili glavu giljotinom tijekom Francuske revolucije. Nekoliko tjedana nakon incidenta priznali su pogrešku i ispričali se obitelji Antoinea Lavoisiera, a kasnije su čak podigli i kip njemu u čast. Ali zbog nedostatka sredstava, glava drugog gospodina bila je pričvršćena za kip Lavoisiera. Ovo izgleda prilično ironično, zar ne?

Prilagodljivost je jednostavno nevjerojatna. Vodik je sposoban proizvoditi električnu energiju, zbog čega se koristi u gorivim ćelijama i, kao najčišća opcija, u motorima s unutarnjim izgaranjem.

Vodik je nastao kao rezultat Velikog praska i od tada je aktivan u najrazličitijim područjima na Zemlji. Tijekom protekle tri i pol milijarde godina aktivno je sudjelovao u proizvodnji vode, kao iu rađanju i održavanju staničnog života.

Danas je vodik (H2) pod velikom pažnjom medicinskih istraživanja. Stotine znanstvenih studija dokazale su terapeutski potencijal vode obogaćene vodikom u više od 140 modela bolesti.

Evo kratkog pregleda nekih od terapeutskih prednosti vodika i vodikove vode:

1. Smanjuje površinsku napetost stanica, omogućujući im bolju apsorpciju hranjivih tvari.
2. Ovo je najmanji s visokom bioraspoloživošću.
3. Vodik eliminira samo one najrazornije, pretvarajući ih u sigurnu vodu bez otrovnog otpada.
4. pojačava učinak antioksidansa kao što su glutation i superoksid dismutaza.
5. pomaže u osiguravanju pravilne hidratacije stanica.
6. Hidrogenska voda pomaže u smanjenju mliječne kiseline i tako ublažava bolove u mišićima tijekom i nakon tjelesnog treninga.
7. potiče proizvodnju ATP-a u mitohondrijima.
8. Voda s vodikom poboljšava funkciju mitohondrija u mozgu, čime se poboljšava aktivnost mozga. Također održava ravnotežu šećera i kolesterola.
9. Hidrogena voda djeluje protuupalno i štiti od štetnog djelovanja zračenja. Stoga, korištenje

Svrha današnje publikacije je pružiti nespremnom čitatelju iscrpne informacije o što je vodik, koja su njegova fizikalna i kemijska svojstva, područje primjene, značaj i načini proizvodnje.

Vodik je prisutan u velikoj većini organske tvari i stanica, u kojima čini gotovo dvije trećine atoma.

Slika 1. Vodik se smatra jednim od najčešćih elemenata u prirodi

U Mendelejevljevom periodnom sustavu elemenata, vodik zauzima počasno prvo mjesto s atomskom težinom jednakom jedan.

Naziv "vodik" (na latinskom - Hidrogenij) potječe od dvije starogrčke riječi: ὕδωρ - "" i γεννάω - "rađam" (doslovno "rađam"), a prvi ju je predložio 1824. ruski kemičar Mihail Solovjov.

Vodik je jedan od elemenata koji tvore vodu (uz kisik) (kemijska formula vode je H 2 O).

Prema fizikalnim svojstvima vodik je okarakteriziran kao bezbojan plin (lakši od zraka). Kada se pomiješa s kisikom ili zrakom, izuzetno je zapaljiv.

Može se otopiti u nekim metalima (titan, željezo, platina, paladij, nikal) iu etanolu, ali je vrlo slabo topljiv u srebru.

Molekula vodika sastoji se od dva atoma i označava se H2. Vodik ima nekoliko izotopa: protij (H), deuterij (D) i tricij (T).

Povijest otkrića vodika

Još u prvoj polovici 16. stoljeća, provodeći alkemijske pokuse, miješajući metale s kiselinama, Paracelsus je primijetio do tada nepoznati zapaljivi plin, koji nije uspio odvojiti od zraka.

Gotovo stoljeće i pol kasnije - krajem 17. stoljeća - francuski znanstvenik Lemery uspio je odvojiti vodik (još ne znajući da je to vodik) iz zraka i dokazati njegovu zapaljivost.

Slika 2. Henry Cavendish - otkrivač vodika

Kemijski pokusi sredinom 18. stoljeća omogućili su Mihailu Lomonosovu da identificira proces ispuštanja određenog plina kao rezultat određenih kemijskih reakcija, koji, međutim, nije flogiston.

Engleski kemičar napravio je pravi proboj u proučavanju zapaljivog plina. Henry Cavendish, kojemu se pripisuje otkriće vodika (1766.).

Cavendish je ovaj plin nazvao "zapaljivi zrak". Također je proveo reakciju sagorijevanja ove tvari, što je rezultiralo vodom.

Godine 1783. francuski kemičari pod vodstvom Antoinea Lavoisiera izveli su sintezu vode, a potom i razgradnju vode uz oslobađanje “zapaljivog zraka”.

Ove studije su definitivno dokazale prisutnost vodika u vodi. Lavoisier je predložio da se novi plin nazove hidrogenij (1801.).

Korisna svojstva vodika

Vodik je četrnaest i pol puta lakši od zraka.

Također se odlikuje najvećom toplinskom vodljivošću među ostalim plinovima (više od sedam puta većom toplinskom vodljivošću zraka).

U prošlosti su se baloni i zračni brodovi punili vodikom. Nakon niza katastrofa sredinom 1930-ih, koje su završile eksplozijama zračnih brodova, dizajneri su morali potražiti zamjenu za vodik.

Sada takve letjelice koriste helij, koji je puno skuplji od vodika, ali nije toliko eksplozivan.

Slika 3. Vodik se koristi za izradu raketnog goriva

U mnogim zemljama u tijeku su istraživanja za stvaranje motora na bazi vodika za automobile i kamione koji štede gorivo.

Automobili na vodikovo gorivo mnogo su ekološki prihvatljiviji od svojih benzinskih i dizelskih modela.

U normalnim uvjetima (sobna temperatura i prirodni tlak), vodik nerado reagira.

Kada se smjesa vodika i kisika zagrije na 600 °C, počinje reakcija koja završava stvaranjem molekula vode.

Ista se reakcija može izazvati električnom iskrom.

Reakcije koje uključuju vodik dovršavaju se tek kada se komponente uključene u reakciju potpuno potroše.

Temperatura gorenja vodika doseže 2500-2800 °C.

Vodik se koristi za pročišćavanje raznih vrsta goriva na bazi nafte i naftnih derivata.

U živoj prirodi nema ničega što bi moglo zamijeniti vodik, jer ga ima u svim organskim tvarima (pa i u ulju) iu svim proteinskim spojevima.

Bez sudjelovanja vodika to bi bilo nemoguće.

Agregatna stanja vodika

Vodik može postojati u tri glavna agregatna stanja:

• plinoviti;
• tekućina;
• teško

Normalno stanje vodika je plin. Snižavanjem temperature na -252,8 °C, vodik prelazi u tekućinu, a nakon temperaturnog praga od -262 °C vodik postaje čvrst.

Slika 4. Već nekoliko desetljeća umjesto jeftinog vodika za punjenje balona koristi se skupi helij.

Znanstvenici sugeriraju da vodik može biti u dodatnom (četvrtom) agregatnom stanju - metalnom.

Da biste to učinili, samo trebate stvoriti pritisak od dva i pol milijuna atmosfera.

Za sada je to, nažalost, samo znanstvena hipoteza, jer još nitko nije uspio dobiti "metalni vodik".

Zbog svoje temperature, tekući vodik može uzrokovati ozbiljne ozebline kada dođe u dodir s ljudskom kožom.

Vodik u periodnom sustavu

Raspodjela kemijskih elemenata u periodnom sustavu temelji se na njihovoj atomskoj težini, izračunatoj u odnosu na atomsku težinu vodika.

Slika 5. U periodnom sustavu vodiku je dodijeljena ćelija s rednim brojem 1

Dugi niz godina nitko nije mogao ni opovrgnuti ni potvrditi ovaj pristup.

Pojavom početkom 20. stoljeća i, posebno, pojavom poznatih postulata Nielsa Bohra, koji objašnjavaju strukturu atoma sa stajališta kvantne mehanike, bilo je moguće dokazati valjanost Mendelejevljeve hipoteze.

Istina je i suprotno: upravo je podudarnost postulata Nielsa Bohra s periodičnim zakonom koji je u osnovi periodnog sustava postao najuvjerljiviji argument u korist priznavanja njihove istinitosti.

Sudjelovanje vodika u termonuklearnoj reakciji

Izotopi vodika deuterij i tricij izvori su nevjerojatno snažne energije koja se oslobađa tijekom termonuklearne reakcije.

Slika 6. Termonuklearna eksplozija bez vodika bila bi nemoguća

Ova reakcija je moguća na temperaturama ne nižim od 1060 °C i odvija se vrlo brzo - unutar nekoliko sekundi.

Na Suncu termonuklearne reakcije teku sporo.

Zadatak znanstvenika je shvatiti zašto se to događa kako bi stečeno znanje iskoristili za stvaranje novih – praktički neiscrpnih – izvora energije.

Što je vodik (video):

>