Содержание
Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1780-1849) был немецким химиком, который открыл способы организовать химические элементы три на три на основе их атомных характеристик. Эти способы организации элементов называются триадами Доберейнера.
Триады были величайшим вкладом этого ученого, потому что они предшествовали упорядочению химических элементов в периодической таблице, которая известна сегодня. Он также известен лампой Дёберейнера, которая продавалась с 1880 года.
Жизнь Дёберейнера была очень интересной, поскольку его интерес к науке проявлялся с раннего возраста. Он посвятил себя изучению химии, и его исследования принесли плоды, поскольку они во многом сотрудничали, чтобы изменить представление о времени по отношению к химическим элементам.
Из их исследований можно было обнаружить сходство между некоторыми компонентами, и, благодаря этому новому порядку, стало возможным изучать химические элементы более эффективным способом и более глубоко.
Но, помимо триад Доберейнера, этот немецкий ученый оставил и другие важные достижения современной науки.
Далее будут упомянуты некоторые из наиболее важных аспектов его жизни и характеристики его наиболее важных вкладов в научную область.
Открытия
Правило триады
Доберейнер считается идейным лидером по структуре периодической таблицы элементов . В 1816 году он обнаружил связь между элементами кальция, стронция и бария . У них очень похожие свойства, а атомная масса среднего элемента — это среднее значение атомных масс двух других элементов.
элемент | Габаритные размеры | |
Кальций ок. | 40 078 u | |
Стронций Sr | 87,62 ед. | Среднее значение Са и Ва = 88,7 ед. |
Барий Ба | 137 327 u |
Это знание было опубликовано в 1829 году в его работе « Попытка сгруппировать элементарные вещества по их аналогии» . Доберейнер собрал 30 из 53 известных в то время элементов в группы по три, «триады».
Правило триады позволяло делать прогнозы о еще неизвестных элементах. Так Döbereiner предсказал атомный вес на бром .
Правило триады Доберейнера послужило важной основой для периодической таблицы элементов, разработанной около 1870 года (см. ).
Катализ и зажигалка Дёберейнера
Изучение каталитического действия платиновых металлов составило большую часть его исследований. Еще в 1816 году ему удалось окислить этанол до уксусной кислоты с помощью платиновой черни . Несколькими годами позже он сделал одно из самых важных открытий ранней каталитической химии, воспламенив смесь газов с кислородом под действием платиновой губки . Это привело к изобретению платиновой зажигалки Döbereiner, которая стала популярным коммерческим объектом. Крупнейшим производителем этих зажигалок была фабрика Готфрида Пиглера в Шлайце.
При наблюдении, что гремучий газ с помощью иридия — осмий растворителя смеси взрыв может быть приведен Döbereiner обнаружен в 1824 году, принцип химического вещества позднее в крупной промышленности используется смешанные катализаторы .
Функция зажигалки Döbereiner ( платиновая зажигалка )
В стеклянном сосуде находится разбавленная серная кислота и погруженный в нее кусочек цинка в колпаке. В верхнем конце колпак закрывается клапаном; если открыть его с помощью рычага, газ в колпаке вытечет через сопло, кислота поднимается вверх и вступает в реакцию с цинком, образуя водородный газ H 2 . Он протекает через сопло на «платиновую губку» (мелкодисперсная платина). Это катализирует реакцию водорода с кислородом 2H 2 + O 2 → 2H 2 O ( кислородно-водородная реакция ); тепло, выделяющееся в процессе ( экзотермическая реакция ), воспламеняет газовую смесь.
Если вы отпустите рычаг, клапан снова закроется, водород больше не сможет выходить вверх и вытеснит кислоту из колпака обратно в емкость для хранения.
Почести
Памятник перед лекционным залом Доберейнер в Йене
В Хофе его именем названа улица Дёберейнерштрассе . В его честь лекционный зал химического и геонаучного факультета Йенского университета носит название Лекционный зал Дёберейнера, который находится всего в нескольких сотнях метров от его могилы. Перед зданием стоит статуя Доберейнера. Вайсдорфская община удостоила его мемориальной доски в поместье Буг, где он провел детство и юность. В 1965 году его именем была названа школа, основанная десятью годами ранее в Шварце . С 20 по 22 мая 1980 г. в Йенском университете им. Фридриха Шиллера состоялся Международный коллоквиум доберейнеров по случаю его 200-летия. Бывшая штаб-квартира Химического института Йенского университета под руководством Дёберейнера (с 1816 г.) в Hellfeldschen Haus (Neugasse 23) в Йене была добавлена к Историческим местам химии в 2016 году .
Астероид (32853) Döbereiner был назван в честь его 27 -го апреля 2002 года. Дёберейнерштрассе в Йена-Зюд также носит его имя.
Лампа Дёберейнера
Эта зажигалка представляет собой применение платины в качестве катализатора. Аппарат представлял собой стеклянный цилиндр, внутри него находилась открытая бутылка, которая висела в центре цилиндра.
Внутри подвешенной бутылки висела нить с цинковой частью на нижнем конце. Вверху цилиндра находились запорный кран, сопло и платиновая губка.
Лампа работала за счет стимулирования водорода, который образовывался в результате действия цинка внутри цилиндра.
Водород выходит через сопло, вступает в контакт с платиной, расположенной снаружи цилиндра, нагревается под действием кислорода с платиной, и возникает пожар.
Это изобретение появилось в 1823 году и широко продавалось до 1880 года. В то время, когда оно было на рынке, оно пользовалось большим спросом, было продано более миллиона ламп.
Недостатками этого изобретения были материалы: водород — опасный газ, потому что он чрезвычайно огнеопасен, он может вызвать взрывы, а при вдыхании в больших количествах он может генерировать недостаток кислорода.
С другой стороны, платина была очень дорогим материалом, поэтому продолжать продавать лампы Дёберейнера было невыгодно или практично.
Тем не менее, некоторые из этих артефактов до сих пор сохранились, которые считаются предметами коллекционирования, поскольку это изобретение считается первой созданной портативной зажигалкой.
Известные химики / Дёберейнер (Dobereiner), Иоганн Вольфганг
Немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер родился в баварском городке Хоф в семье извозчика. Бедственное материальное положение семьи не позволило ему получить среднее образование, поэтому Дёберейнер занимался самостоятельно и изредка брал уроки у приходского священника. Тем не менее Дёберейнер смог сдать экзамены на должность помощника аптекаря. Чтобы получить право заведовать аптекой, в 1800–1803 гг. он изучал естественные науки в Страсбурге. Вернувшись в Германию, Дёберейнер из-за недостатка средств и цеховых ограничений фармацевтов не смог осуществить свои планы. Его попытки организовать производство и продажу химических веществ, а также основать учебное заведение по подготовке химиков-технологов не увенчались успехом.
Благодаря тому, что многочисленные публикации Дёберейнера о совершенствовании способов получения различных веществ были с одобрением встречены специалистами, в 1810 г. он при содействии И.В.Гёте был приглашен в Йенский университет на должность профессора.
Большая часть исследований Дёберейнера посвящена изучению свойств металлов и их оксидов, а также закономерностей в изменении свойств элементов. В 1821 г. он получил уксусную кислоту окислением этилового спирта в присутствии платины; в 1823 г. Дёберейнер сообщил о воспламенении струи водорода, направленной на губчатую платину. На основе последней реакции он сконструировал прибор, получивший название «огниво Дёберейнера». В ходе обеих реакций сама платина никак не изменялась. Эти работы, сразу же получившие высокую оценку среди химиков, наряду с исследованиями Гемфри Дэви заложили основы каталитической химии – раздела химии, называемого сейчас гетерогенным катализом.
Дёберейнеру удалось установить первые закономерности в изменении свойств элементов. Он заметил, что если расположить три сходных по химическим свойствам элемента в порядке возрастания их атомных весов, то атомный вес второго (среднего) элемента будет равен среднему арифметическому атомных весов первого и третьего. В 1817 г. Дёберейнер установил такую закономерность для первой «триады» – щелочноземельных металлов: кальция, стронция и бария. В 1829 г., после того, как Й.Я.Берцелиус подтвердил его данные, Дёберейнер распространил этот принцип на другие элементы, предложив ещё две триады (литий, натрий, калий и сера, селен, теллур). В основу своей классификации, помимо атомных весов, он положил также аналогию свойств и характерных признаков элементов и их соединений.
Работы Дёберейнера по систематизации элементов вначале не привлекли к себе внимания. В 1840 г. Л.Гмелин, расширив список элементов, показал, что характер их классификации по свойствам гораздо сложнее, чем разделение на триады. Тем не менее закон триад Дёберейнера подготовил почву для систематизации элементов.
Дёберейнер был не только учёным, но и выдающимся химиком-технологом. Он занимался изучением процессов крашения тканей, организовал крахмально-паточное производство, изучал химические основы брожения и т.д. Найденный Дёберейнером способ окисления этилового спирта в уксусную кислоту нашел применение в промышленном производстве этого продукта. Стремясь содействовать распространению химических знаний, Дёберейнер организовал в Йенском университете практические коллоквиумы по химии, а затем – систематические лабораторные занятия.
Карле (Karle), Джером
Американский химик Джером Карле родился в Нью-Йорке, в семье Луиса Карле и Сэйди (Кан) Карфанкл. Он вырос в Бруклине и окончил там в 1933 г. среднюю школу Авраама Линкольна. Потом Карле учился в нью-йоркском Сити-колледже, где поз …
Методические рекомендации и разработки содержания школьного химического
эксперимента в системе проблемного обучения
Известно, что большая часть, проводимых в школе опытов имеет
иллюстративный характер и используется только для подтверждения изучаемых
явлений. Вместе с тем учащимся 9-10-х, и, особенно, 11-х классов, целесообразно
пр …
Гюйгенс (Huygens), Христиан
Голландский механик, физик и математик, создатель волновой теории света Христиан Гюйгенс ван Зюйлихем родился в Гааге в богатой и знатной семье крупного политического деятеля. Учился в университетах Лейдена (1645-1647) и Бреды (16 …
Решение
1. С подтверждением закона всё довольно просто.
а) М = (Li, Na, K). Для первой группы справедливо, что все эти металлы имеют очень сильные восстановительные свойства — достаточные, чтобы доводить даже водород до степени окисления -1: 2M + H2 = 2MH,
с галогенами образуют образует хорошо растворимые в воде соли: 2M + I2 = 2MI 2M + F2 = 2MF 2M + Cl2 = 2MCl 2M + Br2 = 2MBr
с галогенами они образуют соединения в степени окисления +2: M + F2 = MF2 M + Cl2 = MCl2 M + Br2 = MBr2 M + I2 = MI2.
Есть степени окисления -3, 0, +3, +5: 5HClO3 + 6M + 9H2O = 5HCl + 6H3MO4 2M + 3Cl2 = 2MCl3 2M + 8H2O = 2H3MO4 + 5H2 3M + 5HNO3 + 2H2O = 3H3MO4 + 5NO 4M + 10S = M4S10.
г) M = (S, Se, Te). Элементы из четвёртой группы проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства: H2 + M = H2M 2M + Br2 = M2Br2 M + 3F2 = MF6,
образуют устойчивые соединения в степенях окисления -2, 0, +4, +6, что является довольно характерной чертой: M + H2 = H2M 2Ag + M = Ag2M Zn + M = ZnM Ni + M = NiM (черн.) 2Li + M = Li2M 2LiH + 2M = Li2M + H2M C + 2M = CM2 CO + M = CMO NaCN (разб.) + M = NaNCM KCN (разб.) + M = KNCM Mi + M = MiM Mi + 2M = MiM2 Mn + 2M = MnM2 PbO2 + 2M = PbM + MO2 2PbCO3 + 3M = 2PbM + 2CO2 + MO2 2NO2 + 2M = N2 + 2MO2 4P (красн.) + 9M = P4M9 P4O6 + 9M = P4M6 + 3MO2 2NaH + 2M = Na2M + H2M 2Na2O2 + M = Na2MO3 + Na2O P4M3 + 2M = P4M5
2. А вот с опровержением всё гораздо интереснее.
а) Для первой группы всё довольно просто, надо рассмотреть реакции с кислородом или озоном:
литий всегда будет образовывать оксиды: 4Li + O2 = 2Li2O,
натрий стремится образовывать пероксиды: 2Na + O2= Na2O2,
а калий — надпероксиды или супероксиды: K + O2 = KO2,а при реакции с озоном: K + O3 = KO3.
б) Со второй группой возникают значительные проблемы, но, в общем, тоже на мелочах можно попытаться сыграть:
кальций не образует озонидов, то есть МО2 + O3 = MO3 (M = Sr, Ba),
а Ba(OH)2 неплохо растворим в воде — в отличие от своих соседей по группе
Поскольку в неорганической химии вообще малорастворимых гидроксидов, это весьма важно
в) Фосфор, в отличие от своих соседей по группе, представляет стабильную систему из тетраэдров P4 (в отличие от мышьяка и сурьмы, которые имеют металлическую решетку, а также образуют устойчивый оксид M4O6 (в отличие от фосфора, который мгновенно на воздухе окисляется от P4O7 до P4O9 — да, тут школьные учебники врут).
В строение высших оксидов они тоже весьма значительно различаются: сурьма стремиться образовывать октаэдрические структуры, а фосфор — тетраэдрические; мышьяк образует промежуточные варианты, то есть смесь октаэдров и тетраэдров.
Кроме того, Sb2O5 не гигроскопичен (не стремится забрать воду из воздуха) и вообще не растворяется в воде.
г) Сера в виде простого вещества устойчива в похожем на корону состоянии S8.
Селен при восстановлении тоже образует так называемый красный селен Se8, но он не устойчив и переходит в полимерные цепочки.
Теллур их сразу образует.
Кроме того, селеновая кислота образует устойчивые комплексы с золотом и имеет соединение, в котором проявляет степень окисления «5+»: Se2O5.
Теллуровые соли, как правило, ортосоли, то есть имеют остаток в виде TeO6(6—).
Показательной также является реакция сернистой, селенистой и теллуристой кислот с йодом: H2SO3 + I2 = (реакция не идёт) H2SeO3 + I2 = HIO3 + Se + H2O H2TeO3 + I2=H4TeI4(OH)2
д) Ну и, наконец, с галогенами всё тоже довольно очевидно:
хлор — типичный окислитель, йод — типичный восстановитель, и относить их в одну группу, на первый взгляд, довольно странно.
Жизнь
Иоганн Вольфганг Дёберейнер
Могила Дёберейнера в Иоганнисфридхофе в Йене
Мемориальная доска в усадьбе Буг
Иоганн Вольфганг Дёберейнер был сыном кучера, он рос в бедной усадьбе в Буге недалеко от Вайсдорфа и получал лишь средние школьные уроки. Он начал учиться на фармацевта в Мюнхберге в 1794 году, после чего последовали пять лет скитаний. Он работал в аптеках в Дилленбурге, Карлсруэ и Страсбурге, а также получил знания в области химии, ботаники и минералогии как самоучка .
Он вернулся в 1802 году, но не смог стать фармацевтом по найму.
Доберейнер обратил на себя внимание исследованиями практических химических проблем. В 1810 году герцог Карл Август фон Заксен-Веймар назначил ему выдающуюся профессуру химии, фармации и технологии в Йенском университете .. Поскольку у него не было академического диплома, ему было присвоено звание доктора наук
Фил. предоставлено, потому что его предыдущие публикации «уже несли на себе безошибочную печать гения и совершенства».
Поскольку у него не было академического диплома, ему было присвоено звание доктора наук. Фил. предоставлено, потому что его предыдущие публикации «уже несли на себе безошибочную печать гения и совершенства».
Для факультета выбор Дёберейнера был удачей, потому что в его личности было сочетание гениальности исследователя, очень большого интереса к техническим процессам и отличной педагогической квалификации.
Его лекции были практически охарактеризованы множеством экспериментов по неорганической и органической химии. Кроме того, были многочисленные поездки на химические заводы в окрестностях Йены, чтобы показать своим ученикам химическую технологию и пневматическую химию на практике. Одним из его более поздних также очень успешных учеников был Рудольф Кристиан Бёттгер, изобретатель предохранительных спичек и дальнейший разработчик гальваники .
Как химический советник герцога Карла Августа, он работал над улучшением производственных процессов и открывал различные предприятия, которые можно было использовать с прибылью. Его попросили поделиться опытом с Bad Berkaer Mineralquellen, он участвовал в создании завода по производству серной кислоты и разработал процессы для добычи и использования индиго вместо вайды .
В то время континентальной плотины, завод по производству сахара из крахмала был построен в Tiefurt при содействии Döbereiner в, а производство уксусной кислоты с использованием быстрого процесса уксуса через окисление от алкоголя также связанно с ним. Были также винокурни и пивоварни .
Примерно в 1818 году он предпринял попытку по предложению Гете и великого герцога производить газ для освещения, но он обнаружил, что «уголь и вода дают wohlfeilste и чистейший огненный газ при их взаимодействии при высокой температуре». В том же 1818 году он был членом избранной Леопольдины .
В 1823 году по инициативе Гете Дёберейнер провел эксперименты по плавлению авгитов и амфиболов, которые происходили из чешского вулканического купола Вольфсберг (Влчи гора). Эти эксперименты должны предоставить информацию об образовании минералов.
В 1828 г. он привел Плавление попытки произвести Селестину — Barytglas через и исследовали ферментации процессы .
Он сделал свои самые важные и самые известные открытия в области каталитического действия платиновых металлов и обнаружил сходство свойств элементов, известных в то время.
Доберейнер менее известен как пионер химических стажировок при обучении в немецких университетах. Еще до Юстуса фон Либиха в Гиссене Дёберейнер провел в Йене в 1820 году химико-практический коллоквиум, который пользовался огромной популярностью среди студентов. Гёте поддержал это, купив дом в Йене и закупив лабораторное оборудование . Несмотря на финансовые проблемы, Доберейнер остался верен Йенскому университету из благодарности, хотя он получил почетные назначения в других университетах.
В 1818 году он был принят в Леопольдину . С 1820 года он был иностранным членом Баварской академии наук . Прусская Академия наук он принадлежал с 1835 года в качестве члена — корреспондента. В 1846 году, в год его основания, он был избран действительным членом Королевского саксонского общества наук .
Бывший химический институт Доберейнера, Hellfeldsches Haus, Йена
Он умер 24 марта 1849 года в Йене и был похоронен в Иоганнисфридгофе на Философенвеге. Надпись на его надгробии гласит: «Советник Гете, создатель учения о триадах, первооткрыватель платинового катализа».
Ссылки
- «Сокровища: настольные зажигалки вызывают интерес у коллекционеров» . Ирландские независимые новости . 2016-11-11 . Проверено 27 января 2017 г. .
-
Доберейнер, Иоганн Вольфганг (1829). «Versuch zu Gruppirung der elementaren Stoffe nach ihrer Analogie» . Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке). 15 (2): 301–307. Бибкод1829AnP….91..301D . doi10.1002/andp.18290910217 .
Английский перевод: Лестер, Генри М.; Кликштейн, Герберт С., ред. (1952). Справочник по химии, 1400-1900 гг . Кембридж, Массачусетс, США: Издательство Гарвардского университета. стр. 268–272. Из стр. 269: «… попытка, которую я предпринял двенадцать лет назад, сгруппировать вещества по их аналогиям».
- «Иоганн Вольфганг Доберейнер» . Химическая химия . Архивировано из оригинала 23 марта 2016 г. Проверено 23 марта 2016 г. .
- «Исторический обзор: Менделеев и периодическая таблица» . Миссия Генезис . НАСА . Проверено 08 марта 2008 г. .
- Дж. В. Доберейнер (1832). «Ueber die medicinische und chemische Anwendung und die vortheilhafte Darstellung der Ameisensäure» . Аннален дер Фармасье . 3 (2): 141–146. doi10.1002/jlac.18320030206 . Из стр. 141: «Ich verbinde mit diese Bitte noch die Bemerkung, … Bittermandelöl riechende Materie enthält, …» (присоединяюсь к этой просьбе также к наблюдению, что муравьиная кислота, которая образуется при одновременной реакции серной кислоты и перекиси марганца с сахаром и которая содержит летучие вещества, которые в изолированном состоянии кажутся маслянистыми и пахнут смесью масла кассии и горького миндаля…)
-
См.:
- Доберейнер (1823 г.). «Neu entdeckte merkwürdige Eigenschaften des Sub-oxyds des Platins, des oxydirten Schwefel-Platins und des metallischen Platin-Staubes» . Аннален дер Physik . 1-я серия (на немецком языке). 74 (3): 269–273. doi10.1002/andp.18230740705 . См. также рис. 14 в таблице III.
- Доберейнер (1823 г.). «Neu entdeckte merkwürdige Eigenschaften des Sub-oxyds des Platins, des oxydirten Schwefel-Platins und des metallischen Platin-Staubes» . Журнал für Chemie und Physik (на немецком языке). 38 : 321–326.
- Уильямс, Уильям Д. (1999). «Водородная зажигалка Доберейнера» . Вестник истории химии . 24 : 66–68.
- Кауфман, Джордж Б. (1999). «Feuerzeug Иоганна Вольфганга Доберейнера». Обзор платиновых металлов . 43 (3): 122–128.
- Томас, Джон Мериг (2017). «Лекция о премии Фарадея RSC 1989 г.». Химические коммуникации . 53 (66): 9185–9197. дои10.1039/C7CC90240A . PMID .
Деберейнер
Деберейнер ( 1829 г.) объединял сходные по химическим свойствам элементы по три.
Деберейнер пытался найти другие такие триады, но безуспешно. Поскольку разбить пятьдесят шесть известных элементов на триады не удалось, химики пришли к выводу, что триады Деберейнера — явление случайное.
Деберейнер установил, что в триаде, состоящей из трех элементов, близких по химическим свойствам и расположенных по возрастанию их атомных масс, эта характеристика для второго элемента оказывается примерно равной среднеарифметическому значению от атомных масс первого и третьего элементов.
Деберейнер в 1822 установил, что водород и кислород соединяются па платине при обычной теми-ре, а О.
Деберейнер был не одинок в проведении такой аналогии.
Деберейнер нашел, что платина особенно хорошо абсорбирует горючие органические газы.
Деберейнер был одним из первых атомистов, последователей Дальтона и Волластона, в Германии.
Деберейнер ( Dobereiner) Иоганн Вольфганг ( 1780 — 1849) — немецкий химик.
Деберейнером и примененная Берцелиусом ( 1815 — 1817 гг.) при определении элементарного состава органических веществ посредством их сожжения в специально сооруженной вертикальной печи. Катализаторами процессов горения оказались и многие другие металлы, а также окислы. Применение катализаторов или каталитически действующих поверхностей ( например при футеровке топок) для процессов рорения явилось весьма эффективным мероприятием, позволяющим экономно расходовать топливо и достигать максимальных температур.
Классификация Деберейнера еще не связала все элементы в единое целое, но в ней уже имелись зародыши понимания взаимосвязи между количеством и качеством.
Так, Деберейнер ( 1829 г.) ввел понятие о триадах — группах из трех сходных в химическом отношении элементов, в которых величина атомного веса среднего элемента близка к среднеарифметическому значению атомных весов двух крайних элементов.
Менделеева ( Деберейнер, Ньюленд, Лотар Майер и др.) сравнивали только сходные элементы, а потому и не смогли открыть периодический закон.
Так, Деберейнер в период с 1817 по 1829 гг. открыл закон триад, по которому некоторые элементы могут быть сгруппированы в тройки. Он отметил, что атомный вес среднего члена такой тройки близок к полусумме атомных весов крайних элементов. Например, полусумма атомных весов хлора и иода ( 35 5 127) / 2 равна 81 25, что весьма близко к атомному весу брома. Аналогичная картина наблюдается для триады Са, Sr, В а и других.
Так, Деберейнер в период с 1817 по 1829 гг. открыл закон триад, по которому некоторые элементы могут быть сгруппированы в тройки. Он отметил, что атомный вес среднего члена такой тройки близок к полусумме атомных весов крайних элементов. Например, полусумма атомных весов хлора и иода ( 35 5 127) / 2 равна 81 25, что весьма близко к атомному весу брома. Аналогичная картина наблюдается для триады Са, Sr, Ba и других.
Иоганн Вольфганг Деберейнер ( 1780 — 1849) — в 14-летнем возрасте поступил в аптеку в качестве ученика и в начале XIX в. Будучи трудолюбивом и настойчивым, он основательно изучил химию и фармацию.