Текст научной статьи на тему «ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КАЛИЯ И НАТРИЯ (К 200-ЛЕТИЮ ОТКРЫТИЯ)»
ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2007, том 62, № 11, с. 1218-1221
ИСТОРИЯ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КАЛИЯ И НАТРИЯ (К 200-ЛЕТИЮ ОТКРЫТИЯ)
Воронежский государственный университет, химический факультет 394006 Воронеж, Университетская пл., 1 Поступила в редакцию 20.03.2007 г., после доработки 20.04.2007 г.
Рассмотрена история открытия X. Дэви калия и натрия, а также бария, кальция, бора и кадмия. Показана преемственность исследований в области электрофизиологии, физики, электрохимии, которые привели его к открытиям. Изложены основные факты биографии X. Дэви.
Существует противоречие между сложностью реального мира и стремлением свести его к минимальному количеству исходных принципов и объектов. В химии такими первоначалами являются элементы (е1етеп1ит — лат. первоначальная материя, начало, алфавит). Их общим свойством со времен Аристотеля была неразложимость на более простые тела.
🔥 ЛУЧШИЙ способ получения НАТРИЯ и КАЛИЯ своими руками.
В настоящее время принципиально расширились представления об элементах, изменилась и их дефиниция, новые элементы в настоящее время синтезируют из уже известных элементов при высоких энергиях. Однако большая часть известных и самых распространенных элементов была получена аналитическими методами при выделении их из сложных соединений. Каждое открытие элемента становилось настоящим подвигом химика-аналитика, иногда требующим проявления героизма. Примером является трагическая история открытия фтора. Попытки открыть фтор унесли жизни Т. Нокса, П. Лайета, Д. Никлеса, причем каждый из них знал роковые последствия предыдущих экспериментов.
В 1807 г. выдающийся английский химик Хэмфри Дэви открыл калий и натрий, годом позже кальций, барий, бор, а в 1817 г. кадмий [1]. Яркая жизнь X. Дэви и история его открытий представляют интерес для наших современников и дают повод для размышлений. Принято, что для достижения высоких ступеней в науке необходимо хорошее университетское образование, научная школа и талантливый руководитель.
Жизнь X. Дэви опровергает это суждение как универсальное. Она является примером для молодежи, не имеющей достаточных средств для получения хорошего образования в университетах. Дэви не имел высшего образования, не имел руководителей и обязан своему таланту, трудолюбию и любознательности своими великими открытиями.
Рожденный в семье мелкого землевладельца Роберта Дэви и приемной дочери местного врача Грации Миллет 17 декабря 1778 г. в небольшом шахтерском городе Пензанс, расположенном на полуострове Корнуолл на юго-западе Англии, он учился с семи до пятнадцати лет в местной школе Гаритона. Школа дала ему мало знаний, но оставляла много свободного времени [2].
После смерти отца он поступил в аптеку Борлаза учеником, где с шестнадцати до двадцати лет не только аккуратно выполнял свои обязанности, но и реализовал обширный план самообразования. Если мы говорим, что Дэви не имел возможности учиться в университете, то это не значит, что он не имел учителей. У него была возможность иметь самых выдающихся учителей, по книгам которых он самостоятельно занимался. Сначала это были философы Локк, Беркли, затем восемнадцатилетний Дэви изучает «Элементы химии» Лавуазье и «Химический словарь» Николсона. Эти книги возбудили на всю жизнь интерес к химии, и Дэви, используя реактивы аптеки, приступил к экспериментальной работе, ставшей для него радостью, а не обязанностью.
🔥 Собрал свой МИНИ-ЗАВОД по производству НАТРИЯ и КАЛИЯ.
В двадцать лет Дэви получил приглашение возглавить лабораторию в Пневматическом институте, организованном Томасом Беддо в Клифтоне, пригороде Бристоля. Дэви исследовал свойства оксидов азота, метана, аммиака, водорода. В самом начале своей творческой жизни Дэви самоотверженно испытывал на себе физиологическое действие газов, зачастую теряя сознание и балансируя между жизнью и смертью. Удачным оказался выбор для исследования физиологического воздействия на организм оксида диазота (закиси азота) К20, открытого еще в 1772 г. Д. Пристли. Дэви, обнаружив его своеобразное эйфоризиру-ющее и анестизирующее действие, назвал «веселящим газом». Демонстрация свойств «веселяще-
го газа» привлекла толпы людей в Клифтон и сделала Дэви широко известным. В 22 года он получил приглашение от графа Румфорда занять место ассистента в Королевском институте в Лондоне. После пробной лекции ему было доверено их чтение в большом зале. Лекции Дэви стали настолько популярны, что люди стояли в проходах и у стен.
Двадцатитрехлетний Дэви стал профессором, а его предшественник был уволен. Причиной популярности Дэви было не только глубокое знание предмета, но и выбор актуальных тем, широта взглядов, эмоциональность выступлений, увлекательные демонстрационные эксперименты. Один из епископов предложил ему духовное звание любой степени, но Дэви отказался от этого предложения.
Значительную роль в жизни Дэви сыграло его увлечение поэзией. Уже его первая поэма «Сыновья гения» была включена в «Ежегодную антологию» 1799 г. Поэтическое творчество было не данью молодости, а постоянной потребностью в течение всей жизни. Даже о своей науке Дэви говорил восторженно как поэт: «Прекрасная химия — мать наук — должна стать рычагом для великой борьбы за цивилизацию» [2]. Английский поэт Кольридж ходил на лекции Дэви для того, чтобы обогащать свой запас слов и метафор.
Достоинством университетского образования является возможность творческой исследовательской работы студента, катализирующей восприятие знаний. Положительной стороной этого процесса является переход объективного знания в личностное, ускорение восприятия знаний, подкрепляемое собственными успехами.
Недостатком является то, что студент на стадии своего становления как ученого реализует планы научного руководителя и в большинстве случаев продолжает в течение всей жизни научное направление руководителя. Но истинные достижения в науке приносит эволюция знаний, в ходе которой возникают принципиально новые, неожиданные идеи. Будучи учеником аптекаря в Пензансе, Дэви писал, что «постоянство в убеждениях — настоящий яд для интеллектуальной жизни, убивающий ее яркость и свежесть» [2]. В знаменитой лаборатории Кавендиша в Кембридже с этим боролись сменой научного руководителя. Были значительные трудности в 1919 г. при передаче руководства лабораторией от Джозефа Дж.Томсона — лауреата Нобелевской премии, известного открытием электрона и принципа масс-спектрометра, к Эрнесту Резерфорду — лауреату Нобелевской премии, открывшему строение атома и химические превращения элементов, в связи с тем, что последний был учеником Томсона. Решающую роль сыграло то, что модель атома Резерфорда была
полной противоположностью модели Томсона, так как по Томсону отрицательные заряды находились в центре атома. Однако после смерти Резерфорда лаборатории не разрешили продолжать это перспективное направление, и ее руководителем стал Лоуренс Брэгг, получивший еще в 1915 г. Нобелевскую премию за работы в области теории и практики рентгеноструктурного анализа. Достоинство такого выбора стало очевидным в 1962 г., когда сотрудники лаборатории Д. Уотсон и Ф. Крик получили Нобелевские премии за открытие структуры ДНК, а Д. Кендрью и М. Пе-рутц за открытие структуры гемоглобина.
Дэви был полностью свободен от необходимости подчиняться воле руководителя, поскольку еще в Пневматическом институте он стал сам руководителем лаборатории. Однако это не означает, что Дэви строил свои планы на пустом месте, просто он имел возможность выбирать и развивать любые полюбившиеся ему идеи.
Работая в Пневматическом институте, он увлекся идеями гальванизма и продолжил работы в области электрохимии в Королевском институте. Только в 1800 г. им было опубликовано 6 статей, в которых подчеркивалась химическая природа возникновения электричества на границе разнородных тел.
Истоки этих работ ведут в Италию, а открытия Дэви стали убедительным примером преемственности в науке и непрерывности развития идей. Кроме того, они указывают на интернациональную природу исследовательской работы крупного масштаба. Волны бушевавшего в конце XVIII в. океана познания были подняты профессором старейшего в Европе Болонского университета Луиджи Гальвани.
Гальвани изучал действие электричества на бедренные мышцы лягушки. Он обратил внимание на то, что когда ассистент касался кончиком пинцета мышцы, то она сокращалась так, как будто к ней подключали электрическую машину. Гальвани сделал вывод о существовании «животного» электричества, положив начало электрофизиологии. В. Оствальд отнес открытие Гальвани к случайным, однако обратил внимание на то, что такие открытия случаются гораздо чаще, чем об этом сообщает нам история науки. Но открытием оно становится только в руках талантливого человека. «Особая даровитость ученого, — писал он в «Истории электрохимии», -обнаруживается именно в том, что, заметив след нового открытия, он, не отрываясь, прослеживает его, подобно лениво бродящей гончей, которая вся настораживается, едва почуяв дичь» [3]. Изданный в 1791 г. «Трактат о силах электричества при мышечном движении» Л. Гальвани вызвал общий интерес, и в электричестве искали не только жизненную силу, но и возможность оживле-
ния. Профессор физики университета Павии Алессандро Вольта с восторгом принял работу и повторял опыты до тех пор, пока не пришел к иному выводу. Анализируя эксперименты, он предположил, что в данном случае основной причиной возникновения электродвижущей силы является разность электрических потенциалов между металлами, разделенными электролитом. Вольта считал, что мышца лягушки играла преимущественно роль электроизмерительного прибора. Для доказательства он изготовил первый элемент из пластинок меди и цинка, между которыми был проложен картон, смоченный раствором соли, а затем при последовательном соединении элементов получил гальваническую батарею, которую называли вольтов столб.
В письме к президенту Лондонского королевского общества Д. Бэнксу от 20 марта 1800 г. Вольта описал способ изготовления гальванической батареи. Первая бурная реакция на письмо возникла у профессора медицины Энтони Карлайла, у которого любознательность оказалась выше меркантильных расчетов,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.
Источник: naukarus.com
Из истории калия и натрия.
Название «натрий» (англ. и франц. Sodium, нем. Natrium) происходит от древнего слова, распространенного в Египте, у древних греков (vixpov) и римлян. Оно встречается у Плиния (Nitron), у других древних авторов и соответствует древнееврейскому нетер (neter). В древнем Египте натроном, или нитроном, называли вообще щелочь, получаемую не только из природных содовых озер, но и из золы растений.
Ее употребляли для мытья, изготовления глазурей, при мумификации трупов. В средние века название нитрон (nitron, natron, nataron), а также борах (baurach), относилось и к селитре (Nitrum). Арабские алхимики называли щелочи alkali. С открытием пороха в Европе селитру (Sal Petrae) стали строго отличать от щелочей, и в XVII в. уже различали нелетучие, или фиксированные щелочи, и летучую щелочь (Alkali volatile).
Вместе с тем было установлено различие между растительной (Alkali fixum vegetabile — поташ) и минеральной щелочью (Alkali fixum minerale — сода). В конце XVIII в. Клапрот ввел для минеральной щелочи название натрон (Natron), или натр и для растительной — кали (Kali), Лавуазье не поместил щелочи в «Таблицу простых тел», указав в примечании к ней, что это, вероятно, сложные вещества, которые когда-нибудь будут разложены.
Действительно, в 1807 г. Дэви путем электролиза слегка увлажненных твердых щелочей получил свободные металлы — калий и натрий, назвав их потассий (Potassium) и содий (Sodium). В следующем году Гильберт, издатель известных «Анналов физики», предложил именовать новые металлы калием и натронием (Natronium); Берцелиус сократил последнее название до «натрий» (Natrium). В начале XIX в. в России натрий называли содием (Двигубский, 182i; Соловьев, 1824); Страхов предлагал название содь (1825). Соли натрия назывались, например, сернокислая сода, гидрохлоровая сода и одновременно уксусный натр (Двигубский, 1828). Гесс, по примеру Берцелиуса, ввел название натрий.
Калий (англ. Potassium, франц. Potassium, нем. Kalium) открыл в 1807 г. Дэви, производивший электролиз твердого, слегка увлажненного едкого кали. Дэви именовал новый металл потассием (Potassium), но это название не прижилось. Крестным отцом металла оказался Гильберт, известный издатель журнала «Annalen deг Physik», предложивший название «калий»; оно было принято в Германии и России.
Оба названия произошли от терминов, применявшихся задолго до открытия металлического калия. Слово потассий образовано от слова поташ, появившегося, вероятно, в XVI в. Оно встречается у Ван Гельмонта и во второй половине XVII в. находит широкое применение в качестве названия товарного продукта — поташа — в России, Англии и Голландии.
В переводе на русский язык слово potashe означает «горшечная зола или зола, вываренная в горшке»; в XVI — XVII вв. поташ получали в огромных количествах из древесной золы, которую вываривали в больших котлах. Из поташа приготавливали главным образом литрованную (очищенную) селитру, которая шла на изготовление пороха.
Особенно много поташа производилось в России, в лесах вблизи Арзамаса и Ардатова на передвижных заводах (майданах), принадлежавших родственнику царя Алексея Михайловича, ближнему боярину Б.И.Морозову. Что касается слова калий, то оно происходит от арабского термина алкали (щелочные вещества).
В средние века щелочи, или, как тогда говорили, щелочные соли, почти не отличали друг от друга и называли их именами, имевшими одинаковое значение: натрон, боракс, варек т. д. Слово кали (qila) встречается приблизительно в 850 г. у арабских писателей, затем начинает употребляться слово Qali (al-Qali), которое обозначало продукт, получаемый из золы некоторых растений, с этими словами связаны арабские qiljin или qaljan (зола) и qalaj (обжигать). В эпоху иатрохимии щелочи стали подразделять на «фиксиро- ванные» и «летучие».
В XVII в. встречаются названия alkali fixum minerale (минеральная фиксированная щелочь или едкий натр), alkali fixum. vegetabile (растительная фиксированная щелочь или поташ и едкое кали), а также alkali volatile (летучая щелочь или NН3). Блэк установил различие между едкими (caustic) и мягкими, или углекислыми, щелочами. В «Таблице простых тел» щелочи не фигурируют, но в примечании к таблице Лавуазье указывает, что фиксированные щелочи (поташ и сода), вероятно, представляют собой сложные вещества, хотя природа их составных частей еще не изучена. В русской химической литературе первой четверти XIX в. калий назывался потассий (Соловьев, 1824), поташ (Страховй, 1825), поташий (Щеглов, 1830); в «Магазине Двигубского» уже в 1828 г. наряду с названием поташ (сернокислый поташ) встречается название кали (едкое кали, кали соляный и др.). Название калий стало общепринятым после выхода в свет учебника Гесса.
Натрий и калий.
В природе щелочные металлы в свободном виде не встречаются. Натрий и калий входят в состав различных соединений. Наиболее важным является соединение натрия с хлором NaCl, которое образует залежи каменной соли (Донбасс, Соликамск, Соль-Илецк и др.) Хлорид натрия содержится также в морской воде и соляных источниках. Обычно верхние слои залежей содержат калийные соли.
Они имеются в морской воде, однако в значительно меньших количествах, чем соли натрия. Самые большие в мире запасы калийных солей находятся на Урале в районе Соликамска (минералы сильвинит NaCl * KCl * MgCl * 6H2O). Разведаны и эксплуатируются крупные залежи калийных солей в Белоруси (г.Солигорск).
Натрий и калий относятся к числу распространенных элементов. Содержание натрия в земной коре составляет 2,64%, калия – 2,6%.
Источник: megaobuchalka.ru
Кто открыл калий и натрий
Натрий и калий относятся к числу довольно распространенных элементов.
Содержание натрия в земной коре составляет 2,64%, калия – 2,6%.
В свободном виде калий и натрий в природе не встречаются. Эти щелочные металлы входят в состав различных соединений. Одним из таких соединений является – хлорид натрия NaCl (образует залежи каменной соли — Донбасс, Соликамск, Соль-Илецк и др).
Также хлорид натрия содержится в морской воде и соляных источниках.
Калийные соли также присутствуют в морской воде, но в значительно меньших количествах. Обычно калийные соли содержат верхние слои залежей. Самые большие в мире запасы калийных солей находятся на Урале в районе Соликамска. В Белоруссии (г.Солигорск) открыты крупные залежи калийных солей