Kimya tarihi - History of chemistry

Dmitri Mendeleev tarafından oluşturulan 1871 periyodik tablo . Periyodik tablo, kimyanın merkezinde yer alan ve alanın en temel ilkelerini bünyesinde barındıran bilimdeki en güçlü simgelerden biridir.

Kimya tarihi bir zaman dilimini temsil antik tarihi günümüze. MÖ 1000'e kadar medeniyetler, sonunda kimyanın çeşitli dallarının temelini oluşturacak teknolojileri kullandılar. Örnekler çıkarma, yangın ortaya çıkması, metaller arasından cevheri , verme çanak ve sırlar, fermente bira ve şarap için bitkilerden kimyasal ekstre ilaç ve parfüm , içine yağ oluşturma sabun yapımında cam ve yapım alaşımlar gibi bronz .

Kimyanın önbilimi olan simya , maddenin doğasını ve dönüşümlerini açıklamakta başarısız oldu. Ancak simyacılar deneyler yaparak ve sonuçları kaydederek modern kimya için zemin hazırlarlar. Ayrım, Robert Boyle'un The Skeptical Chymist (1661) adlı çalışmasında kimya ve simya arasında net bir ayrım yapıldığında ortaya çıkmaya başladı . Her iki iken simya ve kimya madde ve değişimleriyle birlikte söz konusu, kimyagerler uygulayarak olarak görülüyor bilimsel yöntemi işlerine.

Kimya tarihi , özellikle Willard Gibbs'in çalışmaları aracılığıyla, termodinamik tarihi ile iç içedir .

Antik Tarih

İlk insanlar

Bir 100,000 yaşındaki hardal -İşleme atölyesi yerinde bulundu Blombos Mağarası içinde Güney Afrika . İlk insanların temel bir kimya bilgisine sahip olduğunu gösterir. Mağara duvarlarında bulunan diğer sıvılarla hayvan kanını karıştıran ilk insanlardan oluşan ilk insanlar tarafından çizilen resimler de küçük bir kimya bilgisine işaret ediyor.

Erken metalurji

İnsanlar tarafından kullanılan en eski kaydedilen metal , serbest veya "yerli" bulunabilen altın gibi görünüyor . 40.000 civarında geç Paleolitik dönemde kullanılan İspanyol mağaralarında az miktarda doğal altın bulunmuştur .

Gümüş , bakır , kalay ve meteorik demir de doğal olarak bulunabilir, bu da eski kültürlerde sınırlı miktarda metal işlemeye izin verir . MÖ 3000 yıllarında meteorik demirden yapılmış Mısır silahları, "Cennetten gelen hançerler" olarak çok değerliydi.

Muhtemelen kontrollü bir şekilde kullanılan ilk kimyasal reaksiyon ateşti . Bununla birlikte, binlerce yıldır ateş, ısı ve ışık üretirken bir maddeyi diğerine (yanan odun veya kaynar su) dönüştürebilen mistik bir güç olarak görüldü. Yangın, erken toplumların birçok yönünü etkiledi. Bunlar, yemek pişirme ve yaşam alanı ısıtma ve aydınlatma gibi günlük yaşamın en basit yönlerinden çömlek ve tuğla yapmak ve alet yapmak için metalleri eritmek gibi daha gelişmiş kullanımlara kadar uzanıyordu.

Camın keşfine ve metallerin saflaştırılmasına yol açan ateşti ; bunu metalurjinin yükselişi izledi . Metalurjinin ilk aşamalarında, metallerin saflaştırılması yöntemleri arandı ve eski Mısır'da MÖ 2900 gibi erken bir tarihte bilinen altın, değerli bir metal haline geldi.

Bronz Çağı

Bazı metaller, kayaları bir ateşte basitçe ısıtarak cevherlerinden geri kazanılabilir: özellikle kalay , kurşun ve (daha yüksek bir sıcaklıkta) bakır. Bu işlem eritme olarak bilinir . Bu maden çıkarma metalürjisinin ilk kanıtı MÖ 6. ve 5. binyıllara aittir ve her üçü de Sırbistan'daki Majdanpek , Yarmovac ve Plocnik arkeolojik alanlarında bulunmuştur . Bugüne kadar, en erken bakır eritme işlemi Belovode sahasında bulunmuştur; bu örnekler arasında MÖ 5500'den Vinča kültürüne ait bir bakır balta bulunmaktadır . Palmela (Portekiz), Los Millares (İspanya) ve Stonehenge (Birleşik Krallık) gibi yerlerde MÖ üçüncü binyıldan itibaren erken metallerin diğer belirtileri bulunur . Bununla birlikte, tarih öncesi zamanların incelenmesinde sıklıkla olduğu gibi , nihai başlangıçlar açıkça tanımlanamaz ve yeni keşifler devam etmektedir.

Eski Orta Doğu'nun madencilik alanları. Kutu renkleri: arsenik kahverengi, bakır kırmızı, kalay gri, demir kırmızımsı kahverengi, altın sarı, gümüş beyaz ve kurşun siyahtır. Sarı alan arsenik bronzunu , gri alan ise kalay bronzunu temsil eder .

Bu ilk metaller tek tek elementlerdi ya da doğal olarak oluşan kombinasyonlardı. Bakır ve kalay birleştirilerek, üstün bir metal, bronz adı verilen bir alaşım yapılabilir . Bu, MÖ 3500 civarında Bronz Çağı'nı başlatan büyük bir teknolojik değişimdi . Tunç Çağı, en gelişmiş metal işlemenin (en azından sistematik ve yaygın kullanımda) , doğal olarak oluşan bakır cevherlerinden bakır ve kalay eritme ve daha sonra bu cevherleri eriterek bronz dökümü yapma tekniklerini içerdiği, insanlığın kültürel gelişiminde bir dönemdi . Bu doğal olarak oluşan cevherler tipik olarak ortak bir safsızlık olarak arsenik içeriyordu. Batı Asya'da MÖ 3000'den önce kalay bronzlarının yokluğunda yansıtıldığı gibi, bakır/kalay cevherleri nadirdir .

Tunç Çağı'ndan sonra, metalurji tarihine daha iyi silahlar arayan ordular damgasını vurdu. Avrasya'daki devletler , daha iyi zırh ve daha iyi silahlar yapan üstün alaşımları yaptıklarında başarılı oldular. Eski Hindistan'da metalurji ve simyada önemli ilerlemeler kaydedildi .

Demir Çağı

Ekstraksiyonu demir çalışılabilir bir metal içine cevherden çok daha zor bakır ya da kalay aşıyor. Demir, aletler için bronzdan daha uygun olmasa da ( çelik keşfedilene kadar ), demir cevheri bakır veya kalaydan çok daha bol ve yaygındır ve bu nedenle ticarete gerek kalmadan yerel olarak daha sık bulunur.

Demir işçiliği , MÖ 1200 yıllarında Hititler tarafından Demir Çağı'nın başlangıcında icat edilmiş gibi görünüyor . Demiri çıkarmanın ve işlemenin sırrı, Filistinlerin başarısında kilit bir faktördü .

Demir Çağı, demir işlemenin ( demirli metalurji ) ortaya çıkışına atıfta bulunur . Demir metalurjisindeki tarihsel gelişmeler, çok çeşitli geçmiş kültürlerde ve medeniyetlerde bulunabilir. Bunlar, Orta Doğu ve Yakın Doğu'nun antik ve ortaçağ krallıklarını ve imparatorluklarını, eski İran'ı , eski Mısır'ı , eski Nubia'yı ve Anadolu'yu (Türkiye), Antik Nok'u , Kartaca'yı , eski Avrupa'nın Yunanlılarını ve Romalılarını , ortaçağ Avrupa'sını, antik ve diğerleri arasında ortaçağ Çin, antik ve ortaçağ Hindistan, antik ve ortaçağ Japonya. Eski Çin'de yüksek fırın , dökme demir , hidrolik tahrikli tetik çekiçleri ve çift etkili piston körükleri gibi metalurji ile ilişkili veya metalurji ile ilgili birçok uygulama, uygulama ve cihaz kurulmuştur .

Klasik antik çağ ve atomizm

Demokritos , atomcu okulun Yunan filozofu.

Farklı maddelerin neden farklı özelliklere (renk, yoğunluk, koku) sahip olduklarını, farklı hallerde (gaz, sıvı ve katı) var olduklarını ve örneğin su, ateş veya sıcaklık gibi ortamlara maruz kaldıklarında farklı bir şekilde tepki verdiklerini rasyonelleştirmeye yönelik felsefi girişimler değişiklikler, antik filozofları doğa ve kimya üzerine ilk teorileri önermeye yöneltti. Kimya ile ilgili bu tür felsefi teorilerin tarihi, muhtemelen her bir eski uygarlığa kadar izlenebilir. Tüm bu teorilerdeki ortak yön , doğadaki tüm çeşitli maddeleri oluşturan az sayıda birincil klasik elementi tanımlama girişimiydi . Hava, su ve toprak/toprak gibi maddeler, ateş ve ışık gibi enerji formları ve düşünceler, eter ve cennet gibi daha soyut kavramlar , herhangi bir çapraz döllenmenin yokluğunda bile eski uygarlıklarda yaygındı: örneğin Eski Yunan, Hint, Maya ve Çin felsefelerinin tümü hava , su , toprak ve ateşi birincil unsurlar olarak kabul etti.

Antik Dünya

MÖ 420 civarında, Empedokles , tüm maddelerin dört temel maddeden oluştuğunu belirtti : toprak, ateş, hava ve su. Atomizmin ilk teorisi, eski Yunanistan'a ve eski Hindistan'a kadar uzanabilir . Yunan atomizmi , maddenin MÖ 380 civarında "atomos" adı verilen bölünmez ve yok edilemez parçacıklardan oluştuğunu ilan eden Yunan filozofu Demokritos'a kadar uzanır . Leucippus ayrıca atomların maddenin en bölünmez parçası olduğunu ilan etti. Bu da benzer bir bildiri ile çakıştı Hint filozofu Kanada onun içinde Vaisheshika sutraların aynı zaman dilimi etrafında. Gazların varlığını da hemen hemen aynı şekilde tartıştı . Kanada'nın sutra ile ilan ettiğini, Democritus felsefi derin düşüncelerle ilan etti. Her ikisi de ampirik veri eksikliğinden muzdaripti . Bilimsel kanıt olmadan atomların varlığını inkar etmek kolaydı. Aristoteles , MÖ 330'da atomların varlığına karşı çıktı. Daha önce, 380 M.Ö., atfedilen bir Yunan metin Polybus İnsan vücudu dört oluştuğunu savundu humours . MÖ 300 civarında, Epikuros , insanın dengeli bir yaşam elde etmekten sorumlu olduğu, yok edilemez atomlardan oluşan bir evren varsaymıştı.

Romalı şair ve filozof Lucretius , Epikür felsefesini Romalı bir dinleyici kitlesine açıklamak amacıyla, MÖ 50'de De rerum natura'yı (Şeylerin Doğası) yazdı . Eserde Lucretius atomizmin ilkelerini sunar ; zihnin ve ruhun doğası ; duyum ve düşünce açıklamaları ; dünyanın gelişimi ve fenomenleri; ve çeşitli göksel ve karasal olayları açıklar .

Arıtma yöntemlerinin ilk gelişmelerinin çoğu tarafından açıklanan Pliny onun içinde Naturalis Historia . Birçok mineralin durumu hakkında akut gözlemler yapmanın yanı sıra bu yöntemleri açıklamaya çalıştı.

Ortaçağ simyası

Pers-Arap simyacı ve organik kimyada öncü olan Jābir ibn Hayyān'ın (Geber) 15. yüzyıldaki sanatsal izlenimi .
Merkezi üçgende tria prima ile birlikte görüntünün köşelerinde dört Klasik unsuru gösteren on yedinci yüzyıl simya amblemi.

Ortaçağ simyasında kullanılan temel sistem , öncelikle Fars - Arap simyacı Jabir ibn Hayyān tarafından geliştirildi ve Yunan geleneğinin klasik unsurlarına dayandı. Sistemi, iki felsefi öğeye ek olarak dört Aristotelesçi unsur olan hava, toprak, ateş ve sudan oluşuyordu: yanıcılık ilkesini karakterize eden kükürt , "yanan taş"; ve metalik özellikler ilkesini karakterize eden cıva . İlk simyacılar tarafından evrenin indirgenemez bileşenlerinin idealize edilmiş ifadeleri olarak görüldüler ve felsefi simya içinde daha geniş bir değerlendirmeye sahipler.

Üç metalik ilkeleri (uçuculuğu ve stabilitesi ve üzere tutuşabilirlik yanma, cıva sülfür tuzu sağlamlığı) oldu tria prima simyageri Swiss Paracelsus'un . Aristoteles'in dört element teorisinin cisimlerde üç ilke olarak ortaya çıktığını düşündü. Paracelsus bu ilkeleri temel olarak gördü ve ahşabın ateşte nasıl yandığının tarifine başvurarak onları haklı çıkardı. Merkür, bağ ilkesini içeriyordu, böylece ahşabı terk ettiğinde (duman içinde) ağaç dağıldı. Duman uçuculuğu (cıva prensibi), ısı veren alevler yanıcılığı (kükürt) ve kalan kül katılığı (tuz) tanımladı.

Felsefe Taşı

"Simyacı", Sir William Douglas, 1855

Simya, çalışması sembolik mistisizmle dolu olan ve modern bilimden büyük ölçüde farklı olan Hermetik felsefe taşı arayışı ile tanımlanır . Simyacılar ezoterik (ruhsal) ve/veya ekzoterik (pratik) düzeyde dönüşümler yapmak için uğraştılar . Greko-Romen Mısır'da , İslami Altın Çağ'da ve daha sonra Avrupa'da kimyanın evrimine büyük ölçüde katkıda bulunan simyanın ilk- bilimsel , egzoterik yönleriydi . Simya ve kimya, maddenin bileşimi ve özelliklerine ilgi duyarlar ve 18. yüzyıla kadar ayrı disiplinler değildiler. Kimya terimi , o zamandan önce var olan simya ve kimya karışımını tanımlamak için kullanılmıştır.

Ortak çağın ilk yüzyıllarında yaşayan en eski Batılı simyacılar, kimyasal aygıtları icat ettiler. Benmari veya su banyosu, adını taşıyan Mary Yahudi kadın . Çalışmaları ayrıca tribikos ve kerotakis'in ilk tanımlarını verir . Simyacı Kleopatra, fırınları tanımladı ve imbik icadıyla anıldı . Daha sonra, Jabir ibn Hayyan tarafından kurulan deneysel çerçeve , disiplinin İslam dünyasında ve ardından MS 12. yüzyılda Avrupa'ya göç etmesiyle simyacıları etkiledi .

Rönesans sırasında, egzoterik simya, Paracelsian iatrokimya biçiminde popüler kalırken , ruhsal simya gelişti, Platonik , Hermetik ve Gnostik köklerine yeniden hizalandı . Sonuç olarak, felsefe taşı için yapılan sembolik arayış, bilimsel ilerlemeler tarafından değiştirilmedi ve 18. yüzyılın başlarına kadar hala saygın bilim adamlarının ve doktorların alanıydı. Bilimsel katkılarıyla tanınan erken dönem modern simyacılar arasında Jan Baptist van Helmont , Robert Boyle ve Isaac Newton bulunmaktadır .

İslam dünyasında simya

Gelen İslam Dünyası , Müslümanlar antik eserlerini tercüme edildi Yunan ve Helenistik Arapça'ya filozof ve bilimsel fikirlerin deneme idi. 8. yüzyıl simyacı Jabir ibn Hayyān'a atfedilen Arapça eserler , kimyasal maddelerin sistematik bir sınıflandırmasını tanıttı ve organik maddelerden (bitkiler, kan ve saç gibi ) inorganik bir bileşik ( sal amonyak veya amonyum klorür ) türetilmesi için talimatlar verdi . kimyasal araçlar. Bazı Arapça Jabirian eserleri (örneğin "Merhamet Kitabı" ve "yetmiş Kitabı") daha sonra altında Latince'ye çevrilen Latinized adı "Geber" ve 13. yüzyıldan kalma Avrupa anonim yazar içinde, genellikle olarak anılacaktır sahte -Geber , bu isim altında simya ve metalurjik yazılar üretmeye başladı. Abū al-Rayhān al-Bīrūnī ve Avicenna gibi daha sonraki etkili Müslüman filozoflar, simya teorilerine, özellikle metallerin dönüşümü teorisine itiraz ettiler .

Simya ile karşılaşılan sorunlar

Bugünün bakış açısından görüldüğü gibi, simya ile ilgili birkaç sorun vardı. Yeni bileşikler için sistematik bir adlandırma şeması yoktu ve dil, terminolojilerin farklı insanlar için farklı şeyler ifade ettiği noktaya kadar ezoterik ve belirsizdi. Aslında, The Fontana History of Chemistry'ye göre (Brock, 1992):

Simya dili kısa süre sonra, bilgisizlerden bilgi gizlemek için tasarlanmış gizemli ve gizli bir teknik kelime dağarcığı geliştirdi. O okuyucuları açıktır olsa büyük bir dereceye kadar, bu dil, bize bugün anlaşılmaz Geoffery Chaucer 'ın Canon'un Yeoman Masalı veya izleyicilere Ben Jonson ' ın Alchemist gülmek için yeterince nasıl oluşturursak başardık.

Chaucer'ın hikayesi, simyanın daha hileli yanını, özellikle de ucuz maddelerden sahte altın imalatını ortaya çıkardı. Bir asırdan daha kısa bir süre önce, Dante Alighieri de bu sahtekarlığın farkında olduğunu gösterdi ve yazılarında tüm simyacıları Cehenneme göndermesine neden oldu . Kısa bir süre sonra, 1317'de, Avignon Papa John XXII , tüm simyacılara sahte para yapmak için Fransa'yı terk etmelerini emretti. 1403'te İngiltere'de "metallerin çoğaltılmasını" ölümle cezalandırılan bir yasa kabul edildi. Bu ve görünüşte aşırı olan diğer önlemlere rağmen, simya ölmedi. Kraliyet ve ayrıcalıklı sınıflar hala filozofun taşını ve yaşam iksirini kendileri için keşfetmeye çalıştılar.

Ayrıca deneyleri tekrarlanabilir hale getirmek için üzerinde anlaşmaya varılmış bir bilimsel yöntem de yoktu. Gerçekten de, birçok simyacı, yöntemlerine gelgitlerin zamanlaması veya ayın evreleri gibi alakasız bilgileri dahil etti. Simyanın ezoterik doğası ve kodlanmış kelime dağarcığı, pek bir şeyden emin olamayacakları gerçeğini gizlemede daha faydalı görünüyordu. 14. yüzyılın başlarında, simya cephesinde çatlaklar büyüyor gibiydi; ve insanlar şüpheci oldu. Açıkça, deneylerin başkaları tarafından tekrarlanabileceği bilimsel bir yöntemin olması ve sonuçların hem bilinenleri hem de bilinmeyenleri ortaya koyan açık bir dilde rapor edilmesi gerekiyordu.

17. ve 18. yüzyıllar: Erken kimya

Agricola, De re Metalica'nın yazarı
Çalışma odası, De re metalica'dan , 1556, Kimyasal Miras Vakfı

Cevherlerin rafine edilmesini ve metallerin eritilmesi için çıkarılmasını iyileştirmeye yönelik pratik girişimler, 16. yüzyılın ilk kimyagerleri için önemli bir bilgi kaynağıydı; aralarında , 1556'da büyük eseri De re Metalica'yı yayınlayan Georg Agricola (1494-1555) . çalışma, zamanın metal cevheri madenciliği, metal çıkarma ve metalurjinin son derece gelişmiş ve karmaşık süreçlerini anlatıyor. Yaklaşımı, konuyla ilgili mistisizmi ortadan kaldırarak, başkalarının üzerine inşa edebileceği pratik bir temel yarattı. Çalışma, cevheri eritmek için kullanılan birçok fırın türünü ve minerallere ve bunların bileşimlerine olan ilgiyi teşvik ediyor. Daha önceki yazar Pliny the Elder ve Naturalis Historia'sına sayısız referans vermesi tesadüf değildir . Agricola, "metalurjinin babası" olarak tanımlanmıştır.

1605'te Sir Francis Bacon , daha sonra bilimsel yöntem olarak bilinecek olanın bir tanımını içeren Öğrenmenin Yeterliliği ve İlerlemesi'ni yayınladı . 1605'te Michal Sedziwój , daha sonra oksijen olarak tanınan havadaki "yaşam gıdasının" varlığını öne süren Simyanın Yeni Işığı adlı simya incelemesini yayınladı . 1615'te Jean Beguin , erken bir kimya ders kitabı olan Tyrocinium Chymicum'u yayınladı ve içinde ilk kimyasal denklemi çizdi . 1637'de René Descartes , bilimsel yöntemin ana hatlarını içeren Discours de la méthode'u yayınlar .

Hollandalı kimyager Jan Baptist von Helmont bireyin çalışma Ortus Medicinae 1648 yılında ölümünden sonra yayımlandı; Kitap, bazıları tarafından simya ve kimya arasında büyük bir geçiş çalışması ve Robert Boyle üzerinde önemli bir etki olarak gösteriliyor . Kitap sayısız deneyin sonuçlarını içeriyor ve kütlenin korunumu yasasının erken bir versiyonunu oluşturuyor . Paracelsus ve iatrokimyadan hemen sonraki dönemde çalışan Jan Baptist van Helmont, havadan başka aslî olmayan maddeler olduğunu öne sürdü ve onlara Yunanca kaos kelimesinden " gaz " adını verdi . "Gaz" kelimesini bilim adamlarının sözlüğüne sokmanın yanı sıra, van Helmont gazlarla ilgili birkaç deney yaptı. Jan Baptist van Helmont bugün de büyük ölçüde spontane oluşum üzerine fikirleri ve 5 yıllık ağaç deneyi ile anılıyor ve pnömatik kimyanın kurucusu olarak kabul ediliyor .

Robert Boyle

Modern kimyanın kurucularından biri olan Robert Boyle , kimyayı simyadan daha da ayıran uygun deneyleri kullanmasıyla
Şüpheci kimyager , 1661, Chemical Heritage Foundation'dan başlık sayfası

Anglo-İrlandalı kimyager Robert Boyle (1627-1691) simya için modern bilimsel yöntemi geliştirmiş ve kimyayı simyadan daha fazla ayırmış olarak kabul edilir. Araştırmasının kökleri açıkça simya geleneğinde olmasına rağmen , Boyle bugün büyük ölçüde ilk modern kimyager ve bu nedenle modern kimyanın kurucularından ve modern deneysel bilimsel yöntemin öncülerinden biri olarak kabul edilmektedir . Boyle ilk keşfedici olmasa da, en çok 1662'de sunduğu Boyle yasasıyla tanınır : yasa , eğer sıcaklık kapalı bir sistem içinde sabit tutulursa, bir gazın mutlak basıncı ile hacmi arasındaki ters orantılı ilişkiyi tanımlar .

Boyle, aynı zamanda , kimya alanında bir mihenk taşı olarak görülen 1661'deki The Skeptical Chymist adlı çığır açan yayını için de itibar kazanmıştır . Çalışmada Boyle, her fenomenin hareket halindeki parçacıkların çarpışmasının sonucu olduğu hipotezini sunar. Boyle kimyagerleri deney yapmaya çağırdı ve deneylerin kimyasal elementlerin yalnızca klasik dörtlüyle (toprak, ateş, hava ve su) sınırlandırılmasını reddettiğini iddia etti. Ayrıca kimyanın tıbba veya simyaya boyun eğmeyi bırakmasını ve bir bilim statüsüne yükselmesini talep etti. Daha da önemlisi, bilimsel deneye katı bir yaklaşımı savundu: tüm teorilerin doğru olarak kabul edilmeden önce deneysel olarak kanıtlanması gerektiğine inanıyordu. Çalışma, atomlar , moleküller ve kimyasal reaksiyonla ilgili en eski modern fikirlerden bazılarını içeriyor ve modern kimya tarihinin başlangıcını işaret ediyor.

Boyle ayrıca tekrarlanabilir reaksiyonlar elde etmek için kimyasalları saflaştırmaya çalıştı. René Descartes tarafından maddi maddelerin fiziksel özelliklerini ve etkileşimlerini açıklamak ve ölçmek için önerilen mekanik felsefenin sesli bir savunucusuydu . Boyle bir atomist, ama bir kelime tercih parçacık üzerinde atomu . Özelliklerin korunduğu maddenin en iyi bölümünün, cisimcikler düzeyinde olduğunu yorumladı. Ayrıca bir hava pompasıyla çok sayıda inceleme yaptı ve hava dışarı pompalanırken cıvanın düştüğünü kaydetti . Ayrıca bir kaptan dışarı pompalamanın alevi söndüreceğini ve içine yerleştirilen küçük hayvanları öldüreceğini de gözlemledi. Boyle , mekanik parçacık felsefesiyle Kimya Devrimi'nin temellerinin atılmasına yardımcı oldu . Boyle, van Helmont'un ağaç deneyini tekrarladı ve asitlikle renk değiştiren göstergeleri ilk kullanan kişi oldu .

Flojistonun geliştirilmesi ve sökülmesi

Joseph Priestley , "flojistiği giderilmiş hava" olarak adlandırdığı oksijen elementinin ortak keşfi

1702'de Alman kimyager Georg Stahl , yanma sürecinde açığa çıktığına inanılan madde için " flojiston " adını verdi. 1735 civarında, İsveçli kimyager Georg Brandt , bakır cevherinde bulunan koyu mavi bir pigmenti analiz etti. Brandt, pigmentin daha sonra kobalt olarak adlandırılan yeni bir element içerdiğini gösterdi . 1751'de İsveçli bir kimyager ve Stahl'ın öğrencisi Axel Fredrik Cronstedt , bakır cevherindeki safsızlığı nikel olarak adlandırdığı ayrı bir metalik element olarak tanımladı . Cronstedt, modern mineralojinin kurucularından biridir . Cronstedt ayrıca 1751'de İsveççe "ağır taş" anlamına gelen tungsten adını verdiği mineral şeliti keşfetti .

1754'te İskoç kimyager Joseph Black , "sabit hava" olarak adlandırdığı karbondioksiti izole etti. 1757'de Louis Claude Cadet de Gassicourt , arsenik bileşiklerini araştırırken , daha sonra ilk sentetik organometalik bileşik olarak kabul edilen kakodil oksit olduğu keşfedilen Cadet'in dumanlı sıvısını yarattı . 1758'de Joseph Black , faz değişimlerinin termokimyasını açıklamak için gizli ısı kavramını formüle etti . 1766'da İngiliz kimyager Henry Cavendish , "yanıcı hava" olarak adlandırdığı hidrojeni izole etti. Cavendish, hidrojeni, yanan ve hava ile patlayıcı bir karışım oluşturabilen renksiz, kokusuz bir gaz olarak keşfetti ve flojistikten arındırılmış havada (şimdi oksijen olarak bilinen) yanıcı havayı (yani hidrojeni) yakarak su üretimi üzerine bir makale yayınladı. ikincisi atmosferik havanın bir bileşenidir ( flojiston teorisi ).

1773'te İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele , "ateş havası" adını verdiği oksijeni keşfetti , ancak başarısını hemen yayınlamadı. 1774'te İngiliz kimyager Joseph Priestley , oksijeni gaz halindeyken bağımsız olarak izole etti ve buna "deflojistiği giderilmiş hava" adını verdi ve çalışmasını Scheele'den önce yayınladı. Hayatı boyunca, Priestley'in önemli bilimsel itibarı sodalı suyu icadına , elektrik üzerine yazılarına ve birkaç "hava" (gaz) keşfetmesine dayanıyordu; en ünlüsü Priestley'in "flojistiği giderilmiş hava" (oksijen) olarak adlandırdığı şeydir. Bununla birlikte, Priestley'nin flojiston teorisini savunma ve kimyasal devrime dönüşecek olanı reddetme kararlılığı sonunda onu bilim camiasında izole etti.

1781'de Carl Wilhelm Scheele , Cronstedt'in şelitinden (o zamanlar tungsten olarak adlandırılan) yeni bir asit olan tungstik asit yapılabileceğini keşfetti . Scheele ve Torbern Bergman , bu asidi indirgeyerek yeni bir metal elde etmenin mümkün olabileceğini öne sürdüler. 1783'te José ve Fausto Elhuyar , tungstik asitle aynı olan volframitten yapılmış bir asit buldular. O yılın ilerleyen saatlerinde, İspanya'da kardeşler , bu asidin kömürle indirgenmesiyle şimdi tungsten olarak bilinen metali izole etmeyi başardılar ve elementin keşfiyle kredilendirildiler.

Volta ve Voltaik yığın

Volta'nın Como'daki evinin yakınındaki Tempio Voltiano'da (Volta Tapınağı) sergilenen bir volta yığını .

İtalyan fizikçi Alessandro Volta , bir dizi indüksiyon ve topraklama ile büyük bir yük biriktirmek için bir cihaz yaptı. O 1780'lerde bulma "incelenmiştir hayvan elektrik tarafından" Luigi Galvani ve tespit elektrik akımı farklı metallerin temas elde edildi ve kurbağa bacak, sadece bir detektör olarak faaliyet gösterdiği. Volta 1794'te iki metal ve tuzlu suya batırılmış kumaş veya karton bir devrede düzenlendiğinde bir elektrik akımı ürettiklerini gösterdi .

1800'de Volta , elektrolit iletkenliğini artırmak için tuzlu suya ( elektrolit ) batırılmış bez veya kartonla ayrılmış birkaç çift alternatif bakır (veya gümüş ) ve çinko diski ( elektrotlar ) istifledi. Üst ve alt kontaklar bir tel ile bağlandığında, bu voltaik yığından ve bağlantı telinden bir elektrik akımı akıyordu . Bu nedenle, Volta ilk inşa ile yatırılmaktadır elektrik pili üretmek için elektrik .

Böylece Volta, elektrokimya disiplininin kurucusu olarak kabul edilir . Bir Galvanik hücre (veya voltaik hücre) bir bir elektrokimyasal hücre, bu spontane türetilmiştir elektrik enerjisi redoks hücresinin içindeki reaksiyon geçiyor. Genellikle bir tuz köprüsü ile birbirine bağlanan iki farklı metalden veya gözenekli bir zarla ayrılmış bireysel yarım hücrelerden oluşur.

Antoine-Laurent de Lavoisier

Mösyö Lavoisier ve eşinin portresi tarafından, Jacques-Louis David

Antoine-Laurent de Lavoisier, suyun toprağa dönüşmesinin mümkün olmadığını, ancak kaynayan sudan gözlemlenen tortunun kaptan geldiğini dikkatli ölçümlerle gösterdi. Havada fosfor ve kükürt yaktı ve elde edilen kütlenin havadan kaybolmasıyla ürünlerin orijinal numunelerden daha ağır olduğunu kanıtladı. Böylece 1789'da "Lavoisier Yasası" olarak da adlandırılan Kütlenin Korunumu Yasasını kurdu .

Dünyanın ilk buz kalorimetresi, 1782-83 kışında Antoine Lavoisier ve Pierre-Simon Laplace tarafından çeşitli kimyasal değişimlerde yer alan ısıyı belirlemek için kullanıldı ; Joseph Black'in daha önce gizli ısı keşfine dayanan hesaplamalar . Bu deneyler termokimyanın temelini oluşturur .

Priestley'in deneylerini tekrarlayarak, havanın, biri metallerle birleşerek calx'leri oluşturan iki kısımdan oluştuğunu gösterdi . Gelen Hususlar Generales sur la Nature des asitler (1778), o yanma sorumlu "hava" da asidite kaynağı olduğunu gösterdi. Ertesi yıl, bu kısma oksijen (Yunancada asit oluşturucu anlamına gelir) ve diğer kısma azot (Yunanca yaşam yok anlamına gelir) adını verdi. Bir element olarak daha kapsamlı bir şekilde karakterize etmesi nedeniyle, Lavoisier, Priestley ve Scheele ile birlikte oksijeni keşfetme iddiasındadır. Ayrıca Cavendish tarafından keşfedilen - hidrojen (Yunanca su oluşturan için) olarak adlandırdığı - "yanıcı havanın" oksijenle birleşerek, Priestley'in bildirdiği gibi, su gibi görünen bir çiy oluşturduğunu keşfetti . Gelen Reflexions sur le Phlogistique (1783), Lavoisier gösterdi phlogiston teorisini tutarsız yanma. Mikhail Lomonosov , 18. yüzyılda Rusya'da bağımsız olarak bir kimya geleneği kurdu; ayrıca flojiston teorisini reddetti ve gazların kinetik teorisini öngördü . Lomonosov, ısıyı bir hareket biçimi olarak görmüş ve maddenin korunumu fikrini ifade etmiştir.

Lavoisier , kimyasal bileşikleri adlandırmanın modern sisteminin temeli olarak hizmet eden bir kimyasal isimlendirme sistemi tasarlamak için Claude Louis Berthollet ve diğerleri ile birlikte çalıştı . Onun içinde kimyasal adlandırma Yöntemi (1787) Lavoisier gibi isimlerin de, bugün büyük ölçüde hala kullanımda adlandırma ve sınıflandırma sistemi icat sülfürik asit , sülfatlar ve sülfitler . 1785 yılında, Berthollet, ticari bir ağartıcı olarak klor gazının kullanımını ilk tanıtan kişi oldu. Aynı yıl gaz amonyağının elementel bileşimini ilk kez belirledi . Berthollet ilk olarak 1789'da klor gazını bir sodyum karbonat çözeltisinden geçirerek modern bir ağartma sıvısı üretti - sonuç zayıf bir sodyum hipoklorit çözeltisiydi . Araştırdığı ve ilk ürettiği güçlü bir klor oksidan ve ağartıcı olan potasyum klorat (KClO 3 ), Berthollet Tuzu olarak bilinir. Berthollet ayrıca tersinir reaksiyonların mekanizması yoluyla kimyasal denge teorisine yaptığı bilimsel katkılarla da bilinir .

Traité élémentaire de chimie

Lavoisier'in Traité Élémentaire de Chimie (Temel Kimya İncelemesi, 1789) ilk modern kimya ders kitabıydı ve yeni kimya teorilerinin birleşik bir görünümünü sundu, Kütlenin Korunumu Yasasının açık bir ifadesini içeriyor ve flojistonun varlığını reddediyordu. Ek olarak, oksijen, nitrojen , hidrojen, fosfor , cıva , çinko ve kükürt gibi daha fazla parçalanamayan elementlerin veya maddelerin bir listesini içeriyordu . Bununla birlikte, listesi, maddi maddeler olduğuna inandığı hafif ve kaloriyi de içeriyordu . Çalışmada, Lavoisier kimyasının gözlemsel temelinin altını çizerek, "Gerçekleri birbirine bağlayarak gerçeğe ulaşmaya çalıştım; çoğu zaman aldatıcı olan güvenilmez bir araç olan akıl yürütmenin kullanımını mümkün olduğunca bastırmaya çalıştım. gözlem ve deney meşalesini olabildiğince takip etmek için." Bununla birlikte, atomların gerçek varlığının felsefi olarak imkansız olduğuna inanıyordu. Lavoisier, organizmaların atmosferik havayı yanan bir cisimle aynı şekilde parçalarına ayırıp yeniden oluşturduklarını gösterdi.

İle Pierre-Simon Laplace , Lavoisier el kalorimetre üretilen karbon dioksit birimi başına gelişmiş ısı tahmin etmek. Alev ve hayvanlar için aynı oranı buldular, bu da hayvanların bir tür yanma ile enerji ürettiğini gösteriyor. Lavoisier , kimyasal bir reaksiyonda tek bir grup olarak işlev gören radikallerin reaksiyonlarda oksijenle birleşeceğini belirten radikal teorisine inanıyordu . Tüm asitlerin oksijen içerdiğine inanıyordu. Ayrıca elmasın kristal bir karbon şekli olduğunu keşfetti .

Lavoisier'in ortaklarının birçoğu kimyanın bilimsel bir disiplin olarak ilerlemesinde etkili olsa da, eşi Marie-Anne Lavoisier tartışmasız hepsinden en etkili olanıydı. Evlenmeleri üzerine, Mme. Lavoisier, ya kağıtları Lavoisier'in bilmediği bir dil olan İngilizce'ye çevirerek ya da Lavoisier'in laboratuvarlarında kullandığı çeşitli aparatları kaydederek ve çizerek kocasına işinde yardımcı olmak için kimya, İngilizce ve çizim öğrenmeye başladı. Kocası için Britanya'dan makaleler okuyup tercüme etme yeteneği sayesinde Lavoisier, laboratuvarının dışında meydana gelen birçok kimyasal gelişme hakkında bilgi sahibi oldu. Ayrıca, Mme. Lavoisier, kocasının çalışmalarının kayıtlarını tuttu ve eserlerinin yayınlanmasını sağladı. Marie-Anne'nin Lavoisier'in laboratuarında bir kimyager olarak gerçek potansiyelinin ilk işareti, bilim adamı Richard Kirwan'ın bir kitabını tercüme ederken geldi . Çeviri yaparken, birden fazla hatayı tökezledi ve düzeltti. Notlarıyla birlikte çevirisini Lavoisier'e sunduğunda, katkıları Lavoisier'in flojiston teorisini çürütmesine yol açtı.

Lavoisier kimya bilimine birçok temel katkı yaptı. Çalışmasını takiben kimya, güvenilir tahminlerin yapılmasına izin veren katı, nicel bir nitelik kazandı. Kimyada devrim diye getirdiği tek bir teori çerçevesinde içine tüm deneyler uyması için bilinçli bir çaba sonucudur. Kimyasal dengenin tutarlı kullanımını kurdu, flojiston teorisini yıkmak için oksijen kullandı ve yeni bir kimyasal isimlendirme sistemi geliştirdi. Fransız Devrimi sırasında Lavoisier'in kafası kesildiğinde daha fazla potansiyel katkı kısa kesildi .

19. yüzyıl

1802 yılında, Antoine Lavoisier altında barut ve patlayıcı üretimini öğrenen Fransız Amerikalı kimyager ve sanayici Éleuthère Irénée du Pont , Delaware'de EI du Pont de Nemours and Company olarak bilinen bir barut üreticisi kurdu . Fransız İhtilali du Pont bir barut fabrikası başladığımız yere ABD'ye taşımak için ailesini zorladı Brendibadesi Nehri Delaware. Mümkün olan en iyi tozu yapmak isteyen du Pont, kullandığı malzemelerin kalitesi konusunda dikkatliydi. 32 yıl boyunca du Pont, sonunda Amerika'nın en büyük ve en başarılı şirketlerinden biri haline gelen EI du Pont de Nemours and Company'nin başkanı olarak görev yaptı.

19. yüzyıl boyunca kimya, John Dalton'un atom teorisini takip edenler ile Wilhelm Ostwald ve Ernst Mach gibi takip etmeyenler arasında bölündü . Atom teorisinin Amedeo Avogadro ve Ludwig Boltzmann gibi savunucuları, gazların davranışını açıklamada büyük ilerlemeler kaydetmiş olsalar da , bu anlaşmazlık, Jean Perrin'in Einstein'ın Brownian hareketinin atom açıklamasının ilk on yılındaki deneysel araştırmasına kadar nihayet çözülmedi . 20. yüzyıl.

Anlaşmazlık çözülmeden çok önce, çoğu atomizm kavramını kimyaya uygulamıştı. Bunun önemli bir örneği, atomik altyapı hakkında 20. yüzyıla kadar tam olarak gelişmeyen fikirleri öngören Svante Arrhenius'un iyon teorisiydi . Michael Faraday , kimyaya en büyük katkısı elektrokimya olan ve (diğer şeylerin yanı sıra) metallerin elektrolizi veya elektrodepozisyonu sırasında belirli bir miktar elektriğin belirli miktarlarda kimyasal elementlerle ve sabit miktarlarda kimyasal elementlerle ilişkili olduğu gösterilen başka bir erken işçiydi . elementler bu nedenle birbirleriyle, belirli oranlarda. Bu bulgular, Dalton'un birleştirme oranlarında olduğu gibi, maddenin atomik doğasına dair erken ipuçlarıydı.

John Dalton

John Dalton , gazlardaki kısmi basınçlar, renk körlüğü ve atom teorisi üzerine yaptığı çalışmalarla hatırlanır.

1803'te İngiliz meteorolog ve kimyager John Dalton , bir gaz karışımındaki bileşenler arasındaki ilişkiyi ve her birinin genel karışımınkine katkıda bulunan nispi basıncı tanımlayan Dalton yasasını önerdi . 1801'de keşfedilen bu kavram, Dalton'un kısmi basınçlar yasası olarak da bilinir.

Dalton ayrıca 1803'te tüm maddelerin atom adı verilen küçük bölünmez parçacıklardan oluştuğunu, belirli bir elementin atomlarının benzersiz özelliklere ve ağırlığa sahip olduğunu ve üç tip atomun bulunduğunu belirten modern bir atom teorisi önerdi : basit (elementler), bileşik (basit moleküller). ) ve karmaşık (karmaşık moleküller). 1808'de Dalton , atom teorisinin ilk modern bilimsel tanımını özetlediği Yeni Kimyasal Felsefe Sistemi'ni (1808-1827) ilk kez yayınladı . Bu çalışma, kimyasal elementleri belirli bir atom türü olarak tanımladı, bu nedenle Newton'un kimyasal afinite teorisini reddetti .

Bunun yerine Dalton, hidrojenin atom ağırlığını aynı olacak şekilde ayarlayarak, reaktanların ağırlık oranlarını alarak bileşiklerdeki elementlerin oranlarını çıkardı. Jeremias Benjamin Richter'in ardından ( stoichiometri terimini tanıtmasıyla bilinir ), kimyasal elementlerin integral oranlarda birleştiğini önerdi. Bu, çoklu oranlar yasası veya Dalton yasası olarak bilinir ve Dalton, Yeni Kimyasal Felsefe Sisteminde yasanın açık bir tanımını içeriyordu . Çoklu oranlar yasası, atom teorisini oluşturmak için kullanılan stokiyometrinin temel yasalarından biridir. Atomların fiziksel olarak gerçek varlıklar olarak ilk görüşü ve bir kimyasal semboller sisteminin tanıtılması olarak çalışmanın önemine rağmen, Yeni Kimyasal Felsefe Sistemi, atomizme olduğu kadar kalori teorisine de neredeyse çok yer ayırdı.

Fransız kimyager Joseph Proust , 1797 ve 1804 yılları arasında yapılan çeşitli deneylere dayanarak, elementlerin her zaman küçük, tam sayılı oranlarda birleşerek bileşikler oluşturduğunu belirten belirli oranlar yasasını önerdi. stokiyometrinin temeli. Belirli oranlar ve sabit bileşim yasası atomların var olduğunu kanıtlamaz, ancak atomların sabit oranlarda birleştiğinde kimyasal bileşiklerin oluştuğunu varsaymadan açıklamak zordur.

Jöns Jacob Berzelius

Modern kimyasal formül notasyonu tekniğini geliştiren ve modern kimyanın babalarından biri olarak kabul edilen kimyager Jöns Jacob Berzelius

İsveçli bir kimyager ve Dalton'un öğrencisi Jöns Jacob Berzelius , doğru ve kesin nicel ölçümler yapmak ve kimyasalların saflığını sağlamak için sistematik bir program başlattı. Lavoisier, Boyle ve Dalton ile birlikte Berzelius, modern kimyanın babası olarak bilinir. 1828'de oksijenin standart olarak kullanıldığı, ağırlığı 100 olarak ayarlanmış ve o sırada bilinen tüm elementleri içeren bir bağıl atom ağırlıkları tablosu derledi . Bu çalışma, Dalton'un atom teorisi lehine kanıt sağladı - inorganik kimyasal bileşikler, atomların tam sayı miktarlarda birleştirilmesinden oluşuyordu . Çok sayıda bileşiğin tam temel bileşenlerini belirledi; sonuçlar Proust'un Kesin Oranlar Yasasını güçlü bir şekilde destekledi. Atom ağırlıklarının hidrojen ağırlığının tam sayı katları olmadığını keşfeden Berzelius, Prout'un elementlerin hidrojen atomlarından oluştuğu hipotezini de çürüttü .

Kapsamlı atom ağırlığı belirlemeleriyle motive olmuş ve deneylerine yardımcı olma arzusuyla , elementlerin farklı bir sembol yapmak için bir veya iki harfe kısaltıldığı 1808 yayını Lärbok i Kemien ile klasik kimyasal semboller ve notasyon sistemini tanıttı . Latince isimleri. Elementlere oksijen için O veya demir için Fe gibi basit yazılı etiketler verildiği ve oranların sayılarla gösterildiği bu kimyasal gösterim sistemi, bugün kullanılan temel sistemle aynıdır. Tek fark, bugün kullanılan alt simge numarası (örneğin, H 2 O) yerine Berzelius'un bir üst simge (H 2 O) kullanmasıdır. Berzelius, silisyum , selenyum , toryum ve seryum kimyasal elementlerini tanımlamakla tanınır . Berzelius'un laboratuvarında çalışan öğrenciler ayrıca lityum ve vanadyumu keşfettiler .

Berzelius , reaksiyonların moleküller arasında radikal adı verilen kararlı atom grupları değiş tokuşu olarak gerçekleştiğini savunan radikal kimyasal kombinasyon teorisini geliştirdi . Tuzların asit ve bazlardan oluşan bileşikler olduğuna inanıyordu ve asitlerdeki anyonların pozitif bir elektrota ( anot ) çekildiğini, oysa bir bazdaki katyonların negatif bir elektrota ( katot ) çekildiğini keşfetti . Berzelius, Vitalizm Teorisine değil, bunun yerine bir organizmadaki dokuların organizasyonunu üreten düzenleyici bir güce inanıyordu . Berzelius, orijinal tanımları modern kullanımdan önemli ölçüde farklı olmasına rağmen, " kataliz ", " polimer ", " izomer " ve " alotrop " kimyasal terimlerinin kökeniyle de tanınır. Örneğin, 1833'te "polimer" terimini, aynı ampirik formülleri paylaşan, ancak toplam moleküler ağırlıkta farklılık gösteren organik bileşikleri tanımlamak için kullandı; bileşiklerden daha büyük olanı, en küçüğünün "polimerleri" olarak tanımlandı. Bu uzun yerini olarak, tanım yapısal ön, glukoz (Cı- 6 , H 12 O 6 ) bir polimer olarak kabul edildi formaldehid (CH 2 O).

Yeni elementler ve gaz yasaları

Humphry Davy , çeşitli alkali ve toprak alkali metallerin keşfinin yanı sıra klor ve iyotun elementel doğasının keşiflerine katkı sağlamıştır .

İngiliz kimyager Humphry Davy , Alessandro Volta'nın volta yığınını ortak bileşikleri ayırmak ve böylece bir dizi yeni elementi izole etmek için kullanarak elektroliz alanında öncüydü . Erimiş tuzları elektrolize etmeye devam etti ve alkali metaller olarak bilinen oldukça reaktif elementler olan sodyum ve potasyum başta olmak üzere birkaç yeni metal keşfetti . Elektroliz ile izole edilen ilk metal olan potasyum, 1807'de Davy tarafından kostik potastan (KOH) türetilen keşfedildi . 19. yüzyıldan önce potasyum ve sodyum arasında hiçbir ayrım yapılmadı. Sodyum ilk olarak aynı yıl Davy tarafından erimiş sodyum hidroksitten (NaOH) bir elektrik akımı geçirilerek izole edildi . Davy, Berzelius ve Pontin'in kireci cıva içinde elektrolize ederek kalsiyum amalgam hazırladıklarını duyunca, kendisi denedi. Davy başarılı oldu ve 1808'de kireç ve cıva oksit karışımını elektrolize ederek kalsiyumu keşfetti . Hayatı boyunca elektroliz ile çalıştı ve 1808'de magnezyum , stronsiyum ve baryumu izole etti .

Davy ayrıca gazları soluyarak deneyler yaptı. Bu deneysel prosedür, birkaç durumda neredeyse ölümcül olduğunu kanıtladı, ancak gülme gazı olarak bilinen azot oksidin olağandışı etkilerinin keşfedilmesine yol açtı . Klor , 1774'te İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele tarafından keşfedildi ve ona "flojistondan arındırılmış deniz asidi" (bkz. flojiston teorisi ) adını verdi ve yanlışlıkla oksijen içerdiğini düşündü . Scheele, turnusol üzerindeki ağartıcı etkisi, böcekler üzerindeki ölümcül etkisi, sarı-yeşil rengi ve kokusunun aqua regia'ya benzerliği gibi klor gazının çeşitli özelliklerini gözlemledi . Ancak, Scheele bulgularını o sırada yayınlayamadı. 1810'da klora, klorun aslında bir element olduğu konusunda ısrar eden Humphry Davy (Yunanca yeşil kelimesinden türetilmiştir) tarafından bugünkü adı verildi . Ayrıca oksimuriatik asit (HCl solüsyonu) olarak bilinen maddeden oksijen elde edilemeyeceğini de gösterdi . Bu keşif, Lavoisier'in asitlerin oksijen bileşikleri olarak tanımını alt üst etti. Davy popüler bir öğretim görevlisi ve yetenekli bir deneyciydi.

Tepkimeye giren gazların hacimleri ile ürünler arasındaki oranın basit tam sayılarla ifade edilebileceğini belirten Joseph Louis Gay-Lussac .

Fransız kimyager Joseph Louis Gay-Lussac , Lavoisier ve diğerlerinin gazların özelliklerinin nicel çalışmasına olan ilgisini paylaştı. 1801-1802 yılında araştırmanın ilk büyük programından, bütün gazların bu eşit hacimleri sıcaklık aynı artış ile eşit genişletmek sonucuna: Bu sonuç, genellikle "denir Charles'ın yasa Gay-Lussac kredi verdi," Jacques Charles , kim 1780'lerde hemen hemen aynı sonuca varmıştı, ancak bunu yayınlamamıştı. Dalton'un açıklaması Gay-Lussac'ınkinden daha az kapsamlı olmasına rağmen, yasa 1801'de İngiliz doğa filozofu John Dalton tarafından bağımsız olarak keşfedildi. 1804'te Gay-Lussac, hidrojenle doldurulmuş balonlarla deniz seviyesinden 7.000 metrenin üzerinde birkaç cüretkar çıkış yaptı - bu, gazların diğer yönlerini araştırmasına izin veren bir 50 yıl daha erişilemeyecek bir başarıydı. Sadece çeşitli irtifalarda manyetik ölçümler yapmakla kalmadı, aynı zamanda daha sonra kimyasal olarak analiz ettiği basınç, sıcaklık ve nem ölçümleri ve hava örnekleri aldı.

1808'de Gay-Lussac muhtemelen en büyük başarısının ne olduğunu açıkladı: kendisinin ve diğerlerinin deneylerinden, sabit sıcaklık ve basınçtaki gazların hacimce basit sayısal oranlarda birleştiğini ve sonuçta ortaya çıkan ürün veya ürünlerin -eğer gazlarsa- aynı zamanda hacimce reaktanların hacimlerine basit bir oran. Başka bir deyişle, eşit sıcaklık ve basınç koşulları altındaki gazlar, birbirleriyle küçük tam sayıların hacim oranlarında reaksiyona girer. Bu sonuç daha sonra " Gay-Lussac yasası " veya " Ciltleri Birleştirme Yasası " olarak tanındı . Onun arkadaşı profesör ile Ecole Polytechnique , Louis Jacques Thenard , Gay-Lussac aynı zamanda yoluyla keşfedilen elemanları araştıran, erken elektrokimyasal araştırmaya katılmıştır. Diğer başarılarının yanı sıra, erimiş potasyum kullanarak borik asidi ayrıştırdılar ve böylece bor elementini keşfettiler . İkisi aynı zamanda Lavoisier'in asit tanımını değiştiren ve organik bileşikleri oksijen ve hidrojen içerikleri için analiz etme programını ilerleten çağdaş tartışmalara katıldı.

İyot elementi Fransız kimyager Bernard Courtois tarafından 1811'de keşfedildi. Courtois , araştırmalarına devam etmeleri için arkadaşları Charles Bernard Desormes (1777-1862) ve Nicolas Clément'e (1779-1841) örnekler verdi . Ayrıca maddenin bir kısmını Gay-Lussac'a ve fizikçi André-Marie Ampère'e verdi . 6 Aralık 1813'te Gay-Lussac, yeni maddenin ya bir oksijen elementi ya da bir bileşik olduğunu açıkladı. Menekşe için Yunanca ιώδες (iyotlar) kelimesinden (iyot buharının renginden dolayı) "iyot" adını öneren Gay- Lussac'dı . Ampère örneğinin bir kısmını Humphry Davy'e vermişti. Davy madde üzerinde bazı deneyler yaptı ve klora olan benzerliğine dikkat çekti. Davy, 10 Aralık tarihli Royal Society of London'a yeni bir unsur tespit ettiğini belirten bir mektup gönderdi . Davy ve Gay-Lussac arasında iyotu ilk kimin tanımladığı konusunda tartışmalar patlak verdi, ancak her iki bilim adamı da elementi ilk izole edenin Courtois olduğunu kabul etti.

1815'te Humphry Davy , kömür madenlerindeki madencilerin yanıcı gazların varlığında güvenli bir şekilde çalışmasına izin veren Davy lambasını icat etti . Neden birçok maden patlamalar olmuştu grizu veya metan genellikle daha sonra madencilerin kullandığı lambaların açık alev ile ateşlenir. Davy, bir lambanın alevini kapatmak için demir bir gazlı bez kullanmayı ve böylece lambanın içinde yanan metanın genel atmosfere yayılmasını önlemeyi tasarladı. Güvenlik lambası fikri William Reid Clanny ve o zamanlar bilinmeyen (ama daha sonra çok ünlü) mühendis George Stephenson tarafından zaten gösterilmiş olmasına rağmen , Davy'nin alevin yayılmasını önlemek için tel gazlı bez kullanması, diğer birçok mucit tarafından daha sonraki çalışmalarında kullanıldı. tasarımlar. Davy'nin lambasının arkasındaki ilkeleri Smithson Tennant'ın çalışmasının yardımı olmadan keşfedip keşfetmediği konusunda bazı tartışmalar vardı , ancak genellikle her iki adamın çalışmalarının bağımsız olduğu konusunda hemfikirdi. Davy, lambanın patentini almayı reddetti ve icadı , 1816'da Rumford madalyası almasına yol açtı .

Amedeo Avogadro , kontrollü sıcaklık ve basınç koşulları altında, eşit hacimde gazların eşit sayıda molekül içerdiğini öne sürdü. Bu, Avogadro yasası olarak bilinir .

Dalton 1808'de atom teorisini yayınladıktan sonra, temel fikirlerinden bazıları kısa sürede çoğu kimyager tarafından benimsendi. Ancak atom teorisinin nasıl yapılandırılacağı ve somut durumlara nasıl uygulanacağı konusunda yarım yüzyıl boyunca belirsizlik devam etti; farklı ülkelerdeki kimyagerler birkaç farklı uyumsuz atomistik sistem geliştirdiler. Bu zor durumdan bir çıkış yolu öneren bir makale , aynı sıcaklık ve basınçta eşit hacimde gazların eşit sayıda molekül içerdiğini varsayan , İtalyan fizikçi Amedeo Avogadro (1776-1856) tarafından 1811 gibi erken bir tarihte yayınlandı. herhangi iki gazın nispi moleküler ağırlıklarının , aynı sıcaklık ve basınç koşulları altında iki gazın yoğunluklarının oranı ile aynı olduğu sonucu çıktı. Avogadro ayrıca basit gazların tek atomlardan oluşmadığını, bunun yerine iki veya daha fazla atomun bileşik molekülleri olduğunu düşündü. Böylece Avogadro, Dalton ve diğerlerinin Gay-Lussac'ın 100 °C'nin üzerinde su buharı hacminin onu oluşturmak için kullanılan oksijenin hacminin iki katı olduğunu bildirdiği zaman karşılaştığı zorluğun üstesinden gelmeyi başardı. Avogadro'ya göre oksijen molekülü, su buharı oluşturma sürecinde iki atoma ayrılmıştı.

Avogadro'nun hipotezi ilk yayınlandıktan sonra yarım yüzyıl boyunca ihmal edildi. Jöns Jacob Berzelius'un bileşiklerin pozitif ve negatif elektrik yüklerinin çekimiyle bir arada tutulduğunu öne süren ve elektriksel olarak iki elektriksel olarak oluşan bir molekülün düşünülemez hale geldiğini öne süren bazı teorik problemler de dahil olmak üzere, bu ihmalin birçok nedeni belirtilmiştir. benzer atomlar -oksijende olduğu gibi- var olabilir. Kabulün önündeki ek bir engel, birçok kimyagerin problemlerini çözmek için fiziksel yöntemleri (buhar yoğunluğu tayinleri gibi) benimseme konusunda isteksiz olmalarıydı. Bununla birlikte, yüzyılın ortalarına gelindiğinde, bazı önde gelen isimler, rekabet halindeki atom ağırlıkları ve moleküler formül sistemlerinin kaotik çeşitliliğini tahammül edilemez olarak görmeye başlamışlardı. Üstelik, Avogadro'nun yaklaşımının her şeye rağmen doğru olabileceğini düşündüren tamamen kimyasal kanıtlar artmaya başladı. 1850'lerde, İngiltere'de Alexander Williamson , Fransa'da Charles Gerhardt ve Charles-Adolphe Wurtz ve Almanya'da August Kekulé gibi daha genç kimyagerler, teorik kimyayı Avogadrian teorisiyle tutarlı hale getirmek için reformu savunmaya başladılar.

Wöhler ve vitalizm tartışması

Yapısal formül üre

1825'te Friedrich Wöhler ve Justus von Liebig , daha önce Berzelius tarafından adlandırılan izomerlerin ilk doğrulanmış keşfini ve açıklamasını gerçekleştirdiler . Siyanik asit ve fulminik asit ile çalışarak , izomerizmin moleküler bir yapı içindeki farklı atom düzenlemelerinden kaynaklandığını doğru bir şekilde çıkardılar . 1827'de William Prout , biyomolekülleri modern gruplarına ayırdı: karbonhidratlar , proteinler ve lipitler . Yanmanın doğası çözüldükten sonra, vitalizm ve organik ve inorganik maddeler arasındaki temel ayrım hakkında bir tartışma başladı. 1828'de Friedrich Wöhler üreyi sentezlediğinde , vitalizm sorusu devrim yarattı , böylece organik bileşiklerin inorganik başlangıç ​​maddelerinden üretilebileceğini belirledi ve vitalizm teorisini çürüttü.

Bu, kimyada yeni bir araştırma alanı açtı ve 19. yüzyılın sonunda bilim adamları yüzlerce organik bileşiği sentezleyebildiler. Bunlar arasında en önemlileri leylak rengi , macenta ve diğer sentetik boyaların yanı sıra yaygın olarak kullanılan ilaç aspirindir . Üre ve amonyum siyanatın deneysel kimyasal formülleri aynı olduğundan , ürenin yapay sentezinin keşfi, izomerizm teorisine büyük ölçüde katkıda bulunmuştur (bkz. Wöhler sentezi ). 1832'de Friedrich Wöhler ve Justus von Liebig , organik kimya ile ilgili fonksiyonel grupları ve radikalleri keşfetti ve açıkladı , ayrıca ilk sentezleyen benzaldehit . Alman kimyager olan Liebig, tarımsal ve biyolojik kimyaya büyük katkılarda bulundu ve organik kimyanın organizasyonu üzerinde çalıştı . Liebig, temel bir bitki besin maddesi olarak azotu keşfetmesi ve bireysel besinlerin mahsuller üzerindeki etkisini tanımlayan Minimum Yasasını formüle etmesi nedeniyle " gübre endüstrisinin babası" olarak kabul edilir .

1800'lerin ortası

1840'ta Germain Hess , enerjinin korunumu yasasının erken bir ifadesi olan Hess yasasını önerdi ; bu yasa, kimyasal bir süreçteki enerji değişikliklerinin, ikisi arasında alınan belirli yola değil, yalnızca başlangıç ​​ve ürün malzemelerinin durumlarına bağlı olduğunu ortaya koydu. devletler. 1847'de Hermann Kolbe , tamamen inorganik kaynaklardan asetik asit elde etti ve bu da vitalizmi daha da çürüttü. 1848'de William Thomson, 1. Baron Kelvin (yaygın olarak Lord Kelvin olarak bilinir) , tüm moleküler hareketin durduğu sıcaklık olan mutlak sıfır kavramını oluşturdu . 1849 yılında, Louis Pasteur keşfetti rasemik formu , tartarik asit , böylece doğasını açıklık, sola çeviren ve dextrotatory formların bir karışımıdır optik rotasyon ve alanını ilerleyen stereokimya . 1852'de August Beer , bir karışımın bileşimi ile emeceği ışık miktarı arasındaki ilişkiyi açıklayan Beer yasasını önerdi . Kısmen Pierre Bouguer ve Johann Heinrich Lambert'in daha önceki çalışmalarına dayanarak , spektrofotometri olarak bilinen analitik tekniği kurdu . 1855'te Benjamin Silliman, Jr. , tüm modern petrokimya endüstrisini mümkün kılan petrol kırma yöntemlerine öncülük etti .

1861'de August Kekulé tarafından verilen asetik asit formülleri .

Avogadro'nun hipotezi, ancak hemşehrisi ve meslektaşı bilim adamı Stanislao Cannizzaro'nun Avogadro'nun ölümünden iki yıl sonra, 1858'de değerini göstermesinden sonra kimyagerler arasında geniş bir çekicilik kazanmaya başladı . Cannizzaro'nun kimyasal ilgi alanları başlangıçta doğal ürünlere ve aromatik bileşiklerin reaksiyonlarına odaklanmıştı ; 1853 yılında zaman keşfettik benzaldehid konsantre bir baz ile muamele edilir, her ikisi de benzoik asit ve benzil alkol , bugün bilinen üretilen-a fenomenle Cannizzaro reaksiyonu . 1858 broşüründe Cannizzaro, Avogadro'nun fikirlerine tam bir dönüşün, mevcut ampirik kanıtların neredeyse tamamına uyan tutarlı ve sağlam bir teorik yapı oluşturmak için kullanılabileceğini gösterdi. Örneğin, tüm temel gazların molekül başına iki atomdan oluşmadığını öne süren kanıtlara işaret etti - bazıları tek atomlu , çoğu iki atomlu ve birkaçı daha karmaşıktı.

Bir başka çekişme noktası, alkali metallerin ( sodyum gibi ) ve alkalin toprak metallerinin ( kalsiyum gibi ) bileşiklerinin formülleriydi; bu formüller , çarpıcı kimyasal benzerlikleri nedeniyle, çoğu kimyagerin aynı formüle atamak istemiştir. tip. Cannizzaro, bu metalleri farklı kategorilere yerleştirmenin, atom ağırlıklarını çıkarmak için fiziksel özelliklerini kullanırken bazı anormallikleri ortadan kaldırmak gibi faydalı bir sonuca sahip olduğunu savundu. Ne yazık ki, Cannizzaro'nun broşürü başlangıçta yalnızca İtalyanca olarak yayınlandı ve hemen etkisi çok az oldu. Gerçek atılım , Eylül 1860'ta Almanya'nın Karlsruhe kasabasında düzenlenen ve önde gelen Avrupalı ​​kimyagerlerin çoğunun katıldığı uluslararası bir kimya kongresiyle geldi . Karlsruhe Kongresi, Kekulé, Wurtz ve Cannizzaro'nun kimyanın gitmesi gerektiği yönündeki anlayışını paylaşan birkaç kişi tarafından düzenlenmişti. Fransızca konuşan (oradaki herkesin yaptığı gibi), Cannizzaro'nun belagat ve mantığı, bir araya getirilen vücutta silinmez bir izlenim bıraktı. Ayrıca arkadaşı Angelo Pavesi, toplantının sonunda katılımcılara Cannizzaro'nun broşürünü dağıttı; birden fazla kimyager daha sonra bu belgenin okunmasının sağladığı belirleyici izlenim hakkında yazdı. Örneğin, Lothar Meyer daha sonra Cannizzaro'nun makalesini okurken, "Terazi gözlerimden düşüyor gibiydi" diye yazdı. Cannizzaro böylece reform savaşını kazanmada çok önemli bir rol oynadı. Onun savunduğu ve kısa süre sonra önde gelen kimyagerlerin çoğu tarafından benimsenen sistem, bugün hala kullanılan sistemle büyük ölçüde aynıdır.

Perkin, Crookes ve Nobel

1856'da, 18 yaşındaki Sir William Henry Perkin , profesörü August Wilhelm von Hofmann tarafından bir meydan okumayla , kömür katranından sıtma ilacı olan kinin sentezlemeye çalıştı . Bir denemede, Perkin , toluidin safsızlıkları anilin ile reaksiyona giren ve siyah bir katı veren potasyum dikromat kullanarak anilini oksitledi ve bu da "başarısız" bir organik sentezi düşündürdü. Şişeyi alkolle temizleyen Perkin, çözeltinin mor kısımlarını fark etti: girişimin bir yan ürünü, leylak rengi veya Perkin'in leylak rengi olarak bilinen ilk sentetik boyaydı . Perkin'in keşfi, en eski başarılı kimya endüstrilerinden biri olan boya sentezi endüstrisinin temelidir.

Alman kimyager August Kekulé von Stradonitz'in en önemli tek katkısı, 1857 ve 1858'de yayınlanan iki makalede ana hatlarıyla belirtilen ve olağanüstü popüler Lehrbuch der organischen Chemie ("Organik Ders Kitabı") sayfalarında ayrıntılı olarak ele alınan yapısal organik kompozisyon teorisiydi. Kimya"), ilk taksiti 1859'da çıktı ve yavaş yavaş dört cilde yayıldı. Kekulé, dört değerlikli karbon atomlarının - yani tam olarak dört kimyasal bağ oluşturan karbonun - birbirine bağlanarak diğer değerliklere sahip diğer atomların (hidrojen, oksijen gibi) "karbon zinciri" veya "karbon iskeleti" dediği şeyi oluşturabileceğini savundu. , nitrojen ve klor) katılabilir. Kimyagerin bu ayrıntılı moleküler mimariyi en azından kendi zamanında bilinen daha basit organik bileşikler için belirlemesinin mümkün olduğuna ikna olmuştu. Bu çağda bu tür iddialarda bulunan tek kimyager Kekulé değildi. İskoç kimyager Archibald Scott Couper neredeyse aynı anda büyük ölçüde benzer bir teori yayınladı ve Rus kimyager Aleksandr Butlerov yapı teorisini açıklığa kavuşturmak ve genişletmek için çok şey yaptı. Ancak, kimya camiasında ağırlıklı olarak Kekulé'nin fikirleri hakimdi.

A Crookes tüpü (2 görünüm): açık ve koyu. Elektronlar , sağ taraftaki flüoresan üzerindeki Malta haçından dökülen gölgenin gösterdiği gibi , katottan (solda) düz çizgiler halinde hareket eder. Anot alt teldedir.

İngiliz kimyager ve fizikçi William Crookes , atom fiziğinin gelişiminde temel olan katot ışını çalışmaları ile dikkat çekiyor . Nadir bir gaz yoluyla elektrik boşalmaları üzerine yaptığı araştırmalar, onu şimdi Crookes karanlık alanı olarak adlandırılan katodun etrafındaki karanlık alanı gözlemlemeye yöneltti. Katot ışınlarının düz çizgiler halinde hareket ettiğini ve belirli maddelere çarptıklarında fosforesans ve ısı ürettiğini gösterdi. Vakum tüplerinin öncüsü olan Crookes , katot ışınlarının davranışını incelediği kısmi vakumlu erken deneysel bir deşarj tüpü olan Crookes tüpünü icat etti . Robert Bunsen ve Gustav Kirchhoff (1859-1860) tarafından spektrum analizinin tanıtılmasıyla Crookes, yeni tekniği selenyum bileşiklerinin çalışmasına uyguladı . Bunsen ve Kirchhoff daha önce sezyum ve rubidyumu keşfetmek için kimyasal analiz aracı olarak spektroskopi kullanmıştı . 1861 yılında Crookes keşfetmek için bu süreci kullanılan talyum bazı seleniferous yataklarında. Bu yeni element üzerinde çalışmaya devam etti, onu izole etti, özelliklerini inceledi ve 1873'te atom ağırlığını belirledi. Talyum çalışmaları sırasında Crookes , ışık radyasyonunu dönme hareketine dönüştüren bir cihaz olan Crookes radyometresinin prensibini keşfetti . Bu radyometrenin prensibi, hassas ölçüm cihazlarının geliştirilmesinde çok sayıda uygulama bulmuştur.

1862'de Alexander Parkes , Londra'daki Uluslararası Sergide en eski sentetik polimerlerden biri olan Parkesine'yi sergiledi . Bu keşif, modern plastik endüstrisinin temelini oluşturdu . 1864'te Cato Maximilian Guldberg ve Peter Waage , Claude Louis Berthollet'in fikirlerine dayanarak kitle eylemi yasasını önerdiler . 1865 yılında Johann Josef Loschmidt , daha sonra Avogadro sayısı olarak adlandırılan bir köstebek içindeki moleküllerin tam sayısını belirledi .

1865 yılında, kısmen Loschmidt ve diğerlerinin çalışmalarına dayanan August Kekulé, benzenin yapısını, değişen tek ve çift ​​bağlara sahip altı karbonlu bir halka olarak kurdu . Kekulé'nin benzenin döngüsel yapısıyla ilgili yeni önerisi çok tartışıldı, ancak hiçbir zaman daha üstün bir teori ile değiştirilmedi. Bu teori, 19. yüzyılın son üçte birinde Alman kimya endüstrisinin dramatik genişlemesinin bilimsel temelini sağladı. Bugün, bilinen organik bileşiklerin büyük çoğunluğu aromatiktir ve hepsi Kekulé'nin savunduğu türden en az bir altıgen benzen halkası içerir. Kekulé, benzen molekülüne dayalı bileşikler olan aromatik bileşiklerin doğasını açıklığa kavuşturmasıyla da ünlüdür. 1865 yılında Adolf von Baeyer , boya endüstrisinde devrim yaratan modern endüstriyel organik kimyada bir kilometre taşı olan indigo boya üzerinde çalışmaya başladı .

İsveçli kimyager ve mucit Alfred Nobel , nitrogliserin kieselguhr ( diyatomlu toprak ) gibi emici, atıl bir maddeye dahil edildiğinde, işlenmesinin daha güvenli ve daha uygun hale geldiğini buldu ve bu karışımın 1867'de dinamit olarak patentini aldı . Nobel daha sonra nitrogliserini kolodiona benzer çeşitli nitroselüloz bileşikleri ile birleştirdi , ancak başka bir nitrat patlayıcısını birleştiren daha verimli bir tarif üzerinde karar verdi ve dinamitten daha güçlü bir patlayıcı olan şeffaf, jöle benzeri bir madde elde etti. Gelignite ya da bilinen adıyla patlatma jelatininin patenti 1876'da alındı; ve bunu potasyum nitrat ve çeşitli diğer maddelerin eklenmesiyle modifiye edilmiş bir dizi benzer kombinasyon izledi .

Mendeleyev'in periyodik tablosu

Dmitri Mendeleev , bilinen kimyasal elementlerin periyodik bir tabloda düzenlenmesinden sorumludur .

Bilinen kimyasal elementlerin listesini anlamlandırmada (aynı zamanda atomların iç yapısını anlamada) önemli bir atılım, Dmitri Mendeleev'in ilk modern periyodik tabloyu veya elementlerin periyodik sınıflandırmasını geliştirmesiydi. Rus bir kimyager olan Mendeleev, elementlerde bir tür düzen olduğunu hissetti ve başlangıçta öğrencileri için alandaki bazı bozuklukları çözme fikriyle, yaşamının on üç yıldan fazlasını veri toplamak ve kavramı bir araya getirmek için harcadı. . Mendeleev, bilinen tüm kimyasal elementler artan atom ağırlığına göre düzenlendiğinde, ortaya çıkan tablonun element grupları içindeki özelliklerin tekrar eden bir modelini veya periyodikliğini gösterdiğini buldu. Mendeleev'in yasası, o zamanlar atom kütlesine dayalı olarak bilinen tüm 66 elementin sistematik bir periyodik tablosunu oluşturmasına izin verdi ve bunu 1869'da Principles of Chemistry'de yayınladı. İlk Periyodik Tablosu, elementlerin artan düzende düzenlenmesi temelinde derlendi. atom ağırlığı ve özelliklerin benzerliğine göre gruplandırılması.

Mendeleev, periyodik yasanın geçerliliğine o kadar inanıyordu ki, birkaç elementin atom ağırlığı için genel kabul görmüş değerlerde değişiklikler önerdi ve 1871 tarihli periyodik tablo versiyonunda, bilinmeyen elementlerin tablosundaki yerleri birlikte tahmin etti. özellikleri ile. Hatta üç henüz-to-keşfedilmeyi o denilen elemanlar, muhtemel özelliklerini tahmin ekaboron (Eb), ekaaluminium (Ea) ve ekasilicon (Es) özelliklerinden belirlemede yeterli kanıtladı, skandiyum , galyum , ve her biri Mendeleev tarafından atanan periyodik tablodaki yeri dolduran sırasıyla germanyum .

İlk başta periyodik sistem kimyagerler arasında ilgi uyandırmadı. Ancak, tahmin edilen elementlerin, özellikle 1875'te galyum, 1879'da skandiyum ve 1886'da germanyumun keşfi ile geniş kabul görmeye başladı. Mendeleev'in yaşamı boyunca yaptığı tahminlerin birçoğunun sonraki kanıtı, periyodik yasanın kurucusu olarak Mendeleev'e ün kazandırdı. Bu organizasyon tarafından sınıflandırma daha erken girişimleri aştı Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois 1862, içinde Tellürik sarmalı, elementlerin periyodik tablosunun erken, üç boyutlu versiyonu yayınlanan John Newlands oktavlık yasası önerdi, (habercisi 1864'te periyodik yasaya) ve 1864'te valans tarafından düzenlenen 28 elementli periyodik tablonun erken bir versiyonunu geliştiren Lothar Meyer . Mendeleev'in tablosu , henüz keşfedilmemiş olan soy gazların hiçbirini içermiyordu . Yavaş yavaş, periyodik yasa ve tablo, kimya teorisinin büyük bir bölümünün çerçevesi haline geldi. Mendeleev 1907'de öldüğünde, uluslararası tanınırlığın tadını çıkardı ve birçok ülkeden ayrıcalıklar ve ödüller aldı.

1873'te Jacobus Henricus van 't Hoff ve Joseph Achille Le Bel , bağımsız olarak çalışarak , Pasteur'ün kiralite deneylerini açıklayan ve kiral bileşiklerde optik aktivite için fiziksel bir neden sağlayan bir kimyasal bağ modeli geliştirdiler . van 't Hoff'un V oorstel tot Uitbreiding der Tegenwoordige in de Scheikunde gebruikte Structuurformules in de Ruimte , vb. adlı ve on iki sayfa metin ve bir sayfa diyagramdan oluşan yayını , stereokimyanın gelişimine ivme kazandırdı . Bu yayında ele alınan "asimetrik karbon atomu" kavramı, o sırada mevcut yapısal formüller vasıtasıyla açıklanamayan çok sayıda izomerin oluşumunun bir açıklamasını sağlamıştır. Aynı zamanda optik aktivite ile asimetrik bir karbon atomunun varlığı arasındaki ilişkinin varlığına dikkat çekti.

Josiah Willard Gibbs

J. Willard Gibbs , bir sistemin enerji ve entropi açısından termodinamik dengesi kavramını formüle etti . Ayrıca kimyasal denge ve fazlar arasındaki denge üzerine kapsamlı çalışmalar yaptı.

Amerikalı matematiksel fizikçi J. Willard Gibbs'in termodinamiğin uygulamaları üzerine çalışması, fiziksel kimyayı titiz bir tümdengelim bilimine dönüştürmede etkili oldu . 1876'dan 1878'e kadar Gibbs, termodinamik ilkeleri üzerinde çalıştı ve bunları kimyasal reaksiyonlarda yer alan karmaşık süreçlere uyguladı. Kimyasal potansiyel veya kimyasal reaksiyonların çalışmasını sağlayan "yakıt" kavramını keşfetti . 1876'da , kimyasal dengenin fiziksel temelini açıklamak için serbest enerji kavramını ortaya koyan termodinamik ve fiziksel kimya üzerine çalışmalarının bir derlemesi olan " Heterojen Maddelerin Dengesi Üzerine " adlı en ünlü katkısını yayınladı . Bu denemelerde Gibbs'in maddenin evreleri teorilerinin başlangıcı vardı: maddenin her halini bir evre ve her maddeyi bir bileşen olarak kabul etti. Gibbs, bir kimyasal reaksiyonda yer alan tüm değişkenleri (sıcaklık, basınç, enerji, hacim ve entropi) aldı ve bunları Gibbs'in faz kuralı olarak bilinen basit bir denkleme dahil etti .

Bu yazıda belki de en göze çarpan katkısı, artık evrensel olarak Gibbs'in onuruna serbest enerji olarak adlandırılan serbest enerji kavramının tanıtılmasıydı . Gibbs serbest enerjisi, bir fiziksel veya kimyasal sistemin kendiliğinden doğal bir süreçte enerjisini aynı anda düşürme ve düzensizliğini veya entropisini artırma eğilimi ile ilgilidir . Gibbs'in yaklaşımı, bir araştırmacının, kimyasal reaksiyonda olduğu gibi, süreçteki serbest enerjideki değişimi ve bunun ne kadar hızlı olacağını hesaplamasına olanak tanır. Neredeyse tüm kimyasal süreçler ve birçok fiziksel süreç bu tür değişiklikleri içerdiğinden, çalışmaları bu bilimlerin hem teorik hem de deneysel yönlerini önemli ölçüde etkilemiştir. 1877'de Ludwig Boltzmann , entropi ve gaz fazındaki moleküler hız dağılımları dahil olmak üzere birçok önemli fiziksel ve kimyasal kavramın istatistiksel türevlerini oluşturdu . Boltzmann ve James Clerk Maxwell ile birlikte Gibbs, istatistiksel mekanik (kendi icat ettiği bir terim) olarak adlandırılan ve termodinamik yasalarını büyük parçacık topluluklarının istatistiksel özelliklerinin sonuçları olarak açıklayan yeni bir teorik fizik dalı yarattı. Gibbs ayrıca Maxwell denklemlerinin fiziksel optikteki problemlere uygulanması üzerinde çalıştı. Gibbs'in termodinamiğin fenomenolojik yasalarını birçok parçacıklı sistemlerin istatistiksel özelliklerinden türetmesi , ölümünden bir yıl önce 1902'de yayınlanan , oldukça etkili olan Elementary Principles in Statistical Mechanics adlı ders kitabında sunuldu . Bu çalışmada Gibbs, termodinamik yasaları ile moleküler hareketlerin istatistiksel teorisi arasındaki ilişkiyi gözden geçirdi. Süreksizlik noktalarında Fourier serilerinin kısmi toplamları tarafından orijinal fonksiyonun aşılması Gibbs fenomeni olarak bilinir .

19. yüzyılın sonlarında

Alman mühendis Carl von Linde'nin büyük miktarlarda gazları sürekli sıvılaştırma sürecini icat etmesi, modern soğutma teknolojisi için bir temel oluşturdu ve düşük sıcaklıklarda ve çok yüksek vakumlarda bilimsel araştırma yapmak için hem ivme hem de araçlar sağladı. Bir dimetil eter buzdolabı (1874) ve bir amonyak buzdolabı (1876) geliştirdi. Daha önce başka soğutma üniteleri geliştirilmiş olsa da, Linde'ler, kesin verimlilik hesaplamaları amacıyla tasarlanan ilk kişilerdi. 1895'te sıvı hava üretimi için büyük ölçekli bir tesis kurdu. Altı yıl sonra, saf sıvı oksijeni sıvı havadan ayırmak için bir yöntem geliştirdi ve bu, oksijen kullanan işlemlere (örneğin çelik imalatında) yaygın endüstriyel dönüşümle sonuçlandı .

1883'te Svante Arrhenius , elektrolitlerdeki iletkenliği açıklamak için bir iyon teorisi geliştirdi . 1884 yılında Jacobus Henricus van 't Hoff yayınlanan Etudes de Dynamique chimique üzerinde (Dinamik Kimya Çalışmaları), seminal çalışma kimyasal kinetik . Van 't Hoff bu çalışmasıyla ilk kez fiziksel kimya alanına girmiştir. Dönüşüm ısısı ile sıcaklık değişiminin bir sonucu olarak dengenin yer değiştirmesi arasındaki genel termodinamik ilişkiyi geliştirmesi büyük önem taşıyordu. Sabit hacimde, bir sistemdeki denge, sisteme uygulanan sıcaklık değişimine karşı koyacak bir yönde kayma eğiliminde olacaktır. Bu nedenle, sıcaklığın düşürülmesi ısı gelişimine neden olurken, sıcaklığın arttırılması ısı emilimine neden olur. Bu mobil denge ilkesi daha sonra (1885) , uygulanan basınç değişiklikleri için hacim değişikliği yoluyla telafiyi içerecek şekilde ilkeyi genişleten Henry Louis Le Chatelier tarafından genel bir forma getirildi. Van 't Hoff-Le Chatelier ilkesi veya basitçe Le Chatelier ilkesi , dinamik kimyasal dengelerin dış gerilimlere tepkisini açıklar .

1884'te Hermann Emil Fischer , birçok biyomolekülde kilit bir yapı olan pürinin yapısını önerdi ve daha sonra 1898'de sentezledi. Ayrıca glikoz ve ilgili şekerlerin kimyası üzerinde çalışmaya başladı . 1885'te Eugene Goldstein , daha sonra elektronlardan oluştuğu keşfedilen katot ışını ve daha sonra bir katod ışın tüpünde elektronlarından sıyrılmış pozitif hidrojen iyonları olduğu keşfedilen kanal ışını adını verdi ; bunlar daha sonra proton olarak adlandırılacaktı . 1885 yılı aynı zamanda JH van 't Hoff'un L'Équilibre chimique dans les Systèmes gazeux ou dissous à I'État dilué (gazlı sistemlerde kimyasal denge veya kuvvetli seyreltilmiş çözeltiler) adlı eserinin bu seyreltik çözeltiler teorisini ele alan yayınını da gördü . Burada , yeterince seyreltik çözeltilerdeki " ozmotik basıncın ", konsantrasyon ve mutlak sıcaklıkla orantılı olduğunu, böylece bu basıncın, gaz basıncı formülünden yalnızca bir katsayı i ile sapan bir formülle temsil edilebileceğini gösterdi . Ayrıca i'nin değerini çeşitli yöntemlerle, örneğin buhar basıncı ve François-Marie Raoult'un donma noktasının düşürülmesiyle ilgili sonuçları aracılığıyla belirledi. Böylece van 't Hoff, termodinamik yasaların sadece gazlar için değil, aynı zamanda seyreltik çözeltiler için de geçerli olduğunu kanıtlayabildi. Amsterdam'da (1888) onunla çalışmaya gelen ilk yabancı olan Arrhenius'un (1884-1887) elektrolitik ayrışma teorisi tarafından genel geçerliliği verilen basınç yasaları, doğa bilimleri alanında en kapsamlı ve önemli olarak kabul edilir. 1893'te Alfred Werner , kobalt komplekslerinin oktahedral yapısını keşfetti ve böylece koordinasyon kimyası alanını kurdu .

Ramsay'ın soy gazları keşfi

İskoç kimyager William Ramsay'in en ünlü keşifleri inorganik kimyada yapıldı. İngiliz fizikçi John Strutt, 3. Baron Rayleigh'nin 1892'de kimyasal bileşiklerde bulunan azotun atom ağırlığının atmosferde bulunan azottan daha düşük olduğunu keşfetmesi Ramsay'ın ilgisini çekmişti . Ramsay, atmosferik nitrojende şimdiye kadar keşfedilmemiş bir ağır gazdan şüphelenirken, bu tutarsızlığı azotun kimyasal bileşiklerinde bulunan hafif bir gaza bağladı. Bilinen tüm gazları havadan uzaklaştırmak için iki farklı yöntem kullanan Ramsay ve Lord Rayleigh, 1894'te atmosferin yaklaşık yüzde 1'ini oluşturan monatomik, kimyasal olarak inert gazlı bir element bulduklarını duyurdular; adını argon koydular .

Ertesi yıl, Ramsay, cleveite adı verilen bir mineralden başka bir inert gaz çıkardı ; bunun daha önce sadece güneş spektrumunda bilinen helyum olduğu kanıtlandı . Atmosfer Gazları (1896) adlı kitabında Ramsay, periyodik element tablosundaki helyum ve argonun konumlarının en az üç soy gazın daha var olabileceğini gösterdiğini gösterdi. 1898'de Ramsay ve İngiliz kimyager Morris W. Travers , neon , kripton ve ksenon olarak adlandırılan bu elementleri , düşük sıcaklık ve yüksek basınçta sıvı hale getirilen havadan izole etti . Sir William Ramsay , 1903'te, bir radyum örneğinin radyoaktif bozunması sırasında alfa parçacıklarının (helyum çekirdekleri) sürekli olarak üretildiğini göstermek için Frederick Soddy ile birlikte çalıştı . Ramsay, 1904 Nobel Kimya Ödülü'nü "havadaki inert gaz halindeki elementlerin keşfi ve periyodik sistemdeki yerlerinin belirlenmesi konusundaki hizmetleri" nedeniyle kazandı.

1897'de JJ Thomson , katot ışın tüpünü kullanarak elektronu keşfetti . 1898'de Wilhelm Wien , kanal ışınlarının (pozitif iyon akışları) manyetik alanlar tarafından saptırılabileceğini ve sapma miktarının kütle/yük oranıyla orantılı olduğunu gösterdi . Bu keşif , 1912'de kütle spektrometrisi olarak bilinen analitik tekniğe yol açacaktır .

Marie ve Pierre Curie

Marie Curie , radyoaktivite alanında öncü ve iki kez Nobel ödüllü ilk (ve iki farklı bilimde hala tek kişi)

Marie Skłodowska-Curie , radyoaktivite konusundaki öncü araştırmalarıyla ünlü, Polonya doğumlu bir Fransız fizikçi ve kimyagerdi . O ve kocası, radyoaktivite üzerine yaptıkları araştırmalarla nükleer çağın temel taşını atmış sayılırlar. Marie, 1896'da uranyumun Wilhelm Röntgen tarafından keşfedilen X-ışınlarına benzer ışınları yaydığını keşfeden Fransız fizikçi Henri Becquerel'in çalışmalarından etkilenmişti . Marie Curie, 1897'nin sonlarında uranyumu incelemeye başladı ve Century dergisi için yazdığı 1904 tarihli bir makaleye göre, "uranyum bileşikleri tarafından ışın emisyonunun metalin kendisinin bir özelliği olduğu - elementin atomik bir özelliği olduğu teorisini kurdu. uranyum, kimyasal veya fiziksel durumundan bağımsız." Curie, uranyum ışınları üzerinde kendi deneylerini yürüterek Becquerel'in çalışmasını birkaç adım daha ileri götürdü. Uranyumun durumu veya biçimi ne olursa olsun ışınların sabit kaldığını keşfetti. Teoriye göre ışınlar, elementin atomik yapısından geldi. Bu devrim niteliğindeki fikir, atom fiziği alanını yarattı ve Curies , fenomenleri tanımlamak için radyoaktivite kelimesini türetti .

radyoaktivitenin yanı sıra ferromanyetizma , paramanyetizma ve diamanyetizma konusundaki çalışmaları ile tanınan Pierre Curie ; özellikle Curie yasası ve Curie noktası .

Pierre ve Marie, uranyum cevherlerindeki maddeleri ayırmaya çalışarak ve daha sonra ortaya çıkan fraksiyonlar arasında bilinmeyen radyoaktif elementin dakika miktarını "izlemek" için radyasyon ölçümleri yapmak için elektrometreyi kullanarak radyoaktiviteyi daha da araştırdı . Mineral pitchblende ile çalışan çift, 1898'de yeni bir radyoaktif element keşfetti. Bu elemente , Marie'nin anavatanı olan Polonya'dan sonra polonyum adını verdiler . 21 Aralık 1898'de Curies, pitchblende'de başka bir radyoaktif maddenin varlığını tespit etti. Bu bulguyu 26 Aralık'ta Fransız Bilimler Akademisi'ne sunarak yeni elementin radyum olarak adlandırılmasını önerdiler . Curie'ler daha sonra polonyum ve radyumu doğal olarak oluşan bileşiklerden izole ederek yeni elementler olduklarını kanıtlamaya başladılar. 1902'de Curies, benzersiz bir kimyasal element olarak varlığını gösteren bir desigram saf radyum ürettiklerini açıkladılar. Radyumu izole etmeleri üç yıl alırken, polonyumu asla izole edemediler. Curie, iki yeni elementin keşfi ve radyoaktif izotopları izole etmek için teknikler bulmanın yanı sıra , radyoaktif izotoplar kullanarak neoplazmaların tedavisine yönelik dünyanın ilk çalışmalarını yönetti . Henri Becquerel ve eşi Pierre Curie ile birlikte 1903 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü . 1911 Nobel Kimya Ödülü'nün tek kazananıydı . Nobel Ödülü'nü kazanan ilk kadındı ve ödülü iki farklı alanda kazanan tek kadındı.

Marie ile birlikte cevherlerden saf maddeler çıkarmak için çalışırken, gerçekten endüstriyel kaynaklar gerektiren ancak nispeten ilkel koşullarda başardıkları bir girişim, Pierre'in kendisi yeni radyasyonların fiziksel çalışmasına (ışık ve kimyasal etkiler dahil) odaklandı. Radyumun yaydığı ışınlar üzerindeki manyetik alanların etkisiyle, elektriksel olarak pozitif, negatif ve nötr olan parçacıkların varlığını kanıtladı; bu Ernest Rutherford daha sonra alfa, beta ve gama ışınları olarak adlandırdı. Pierre daha sonra bu radyasyonları kalorimetri ile inceledi ve ayrıca radyumun fizyolojik etkilerini gözlemleyerek radyum tedavisinin yolunu açtı. Pierre Curie'nin keşifleri arasında, ferromanyetik maddelerin, üzerinde maddelerin ferromanyetik davranışlarını kaybettiği kritik bir sıcaklık geçişi sergilediği vardı - bu, " Curie noktası " olarak bilinir . 1903'te Marie ile birlikte Royal Society'nin prestijli Davy Madalyasını ve onunla ve Becquerel ile birlikte Nobel Fizik Ödülü'nü alarak Bilimler Akademisi'ne seçildi (1905). 1906'da Paris'te Dauphine Sokağı'nda bir araba tarafından ezildi ve anında öldü. Tüm eserleri 1908'de yayınlandı.

Ernest Rutherford

Ernest Rutherford , çekirdeğin kaşifi ve nükleer fiziğin babası olarak kabul edilir.

Yeni Zelanda doğumlu kimyager ve fizikçi Ernest Rutherford , " nükleer fiziğin babası" olarak kabul edilir . Rutherford en çok alfa , beta ve gama isimlerini , zamanında yeterince anlaşılmayan çeşitli radyoaktif "ışınları" sınıflandırmak için tasarlamasıyla tanınır (alfa ve beta ışınları parçacık ışınlarıdır, gama ışınları ise yüksek enerjili elektromanyetik dalgaların bir biçimidir). radyasyon ). Rutherford, 1903'te alfa ışınlarını hem elektrik hem de manyetik alanlarla saptırdı. Frederick Soddy ile birlikte çalışan Rutherford, radyoaktivitenin , artık nükleer reaksiyonları içerdiği bilinen elementlerin dönüştürülmesinden kaynaklandığını açıkladı .

Üst: Atomun o zaman kabul edilen erik pudingi modeline dayalı tahmin edilen sonuçlar. Alt: Gözlemlenen sonuçlar. Rutherford, erik pudingi modelini çürüttü ve atomun pozitif yükünün küçük, merkezi bir çekirdekte toplanması gerektiği sonucuna vardı.

Ayrıca, bir radyoaktif elementin radyoaktivite yoğunluğunun, belirli ve düzenli bir süre boyunca bir kararlılık noktasına kadar azaldığını gözlemledi ve yarılanma süresini " yarı ömür " olarak adlandırdı . 1901 ve 1902'de, bir radyoaktif elementin atomlarının, atomun bir parçasını yüksek hızda dışarı atarak kendiliğinden diğerine dönüşeceğini kanıtlamak için Frederick Soddy ile çalıştı. 1906'da Manchester Üniversitesi'nde Rutherford, öğrencileri Hans Geiger ( Geiger sayacıyla tanınır ) ve Ernest Marsden tarafından yürütülen bir deneyi denetledi . Gelen Geiger-Marsden deney , radyoaktif bozunumu ile üretilen alfa parçacıklarının bir ışın, radon , havası alınmış bir odacık içinde çok ince altın folyo tabaka üzerine normal yönetilmiştir. Hakim olan erik pudingi modelinde , alfa parçacıklarının tümü folyodan geçmeli ve dedektör ekranına çarpmalı veya en fazla birkaç derece sapmış olmalıdır.

Ancak, gerçek sonuçlar Rutherford'u şaşırttı. Alfa parçacıklarının çoğu beklendiği gibi geçmesine rağmen, diğerleri küçük açılarla saptı, diğerleri ise alfa kaynağına geri yansıdı. Parçacıkların çok küçük bir yüzdesinin 90 dereceden çok daha büyük açılardan saptığını gözlemlediler. Altın folyo deneyi, gelen parçacıkların küçük bir kısmı için büyük sapmalar gösterdi. Rutherford, bazı alfa parçacıklarının saptırılması veya yansıtılması nedeniyle atomun konsantre bir pozitif yük merkezine ve nispeten büyük kütleye sahip olduğunu fark etti - Rutherford daha sonra bu pozitif merkeze " atom çekirdeği " adını verdi . Alfa parçacıkları ya doğrudan pozitif merkeze çarpmıştı ya da pozitif yükünden etkilenecek kadar yakınından geçmişti. Diğer birçok parçacık altın folyodan geçtiğinden, pozitif merkezin atomun geri kalanına kıyasla nispeten küçük bir boyutta olması gerekir - bu, atomun çoğunlukla açık alan olduğu anlamına gelir. Bu sonuçlardan, Rutherford olarak bilinen güneş sistemine benzer atom modeli geliştirmiştir Rutherford modeli . Gezegenler gibi, elektronlar da merkezi, güneş benzeri bir çekirdeğin etrafında dönüyorlardı. Radyasyon ve atom çekirdeği ile ilgili çalışmaları için Rutherford, 1908 Nobel Kimya Ödülü'nü aldı.

20. yüzyıl

İlk Solvay Konferansı 1911'de Brüksel'de yapıldı ve fizik ve kimya dünyasında bir dönüm noktası olarak kabul edildi .

1903'te Mikhail Tsvet önemli bir analitik teknik olan kromatografiyi icat etti . 1904'te Hantaro Nagaoka , elektronların yoğun, büyük bir çekirdeğin yörüngesinde döndüğü atomun erken bir nükleer modelini önerdi. 1905'te Fritz Haber ve Carl Bosch , endüstriyel kimyada tarımda derin sonuçları olan bir kilometre taşı olan amonyak yapmak için Haber sürecini geliştirdi . Haber süreci veya Haber-Bosch süreci, gübre ve mühimmat üretimi için endüstriyel miktarlarda amonyak oluşturmak üzere azot ve hidrojeni birleştirdi . Dünyanın mevcut nüfusunun yarısı için gıda üretimi, gübre üretimi için bu yönteme bağlıdır. Haber, Max Born ile birlikte , bir iyonik katının kafes enerjisini değerlendirmek için bir yöntem olarak Born-Haber döngüsünü önerdi . Haber, I. Dünya Savaşı sırasında klor ve diğer zehirli gazları geliştirme ve dağıtma çalışmaları nedeniyle " kimyasal savaşın babası" olarak da tanımlandı .

Elektronun yükünü ölçmesiyle tanınan Robert A. Millikan , 1923'te Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.

1905'te Albert Einstein , Brownian hareketini atom teorisini kesin olarak kanıtlayacak şekilde açıkladı . Leo Baekeland icat bakalit , ilk ticari plastik biri. 1909'da, Avrupa'da Walther Nernst ve Max Planck altında çalışmış olan Amerikalı fizikçi Robert Andrews Millikan , düşen küçük su üzerindeki (ve daha sonra) elektrik yüklerini ölçtüğü yağ damlası deneyi aracılığıyla, tek tek elektronların yükünü benzeri görülmemiş bir doğrulukla ölçtü. yağ) damlacıkları. Çalışması, herhangi bir damlacığın elektrik yükünün belirli, temel bir değerin - elektronun yükünün - katı olduğunu ve böylece tüm elektronların aynı yük ve kütleye sahip olduğunun bir teyidi olduğunu ortaya koydu. 1912'den başlayarak, Albert Einstein'ın enerji ve frekans arasında önerdiği doğrusal ilişkiyi araştırmak ve sonunda kanıtlamak ve Planck sabiti için ilk doğrudan fotoelektrik desteği sağlamak için birkaç yıl harcadı . 1923'te Millikan, Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.

1909'da SPL Sørensen pH kavramını icat etti ve asitliği ölçmek için yöntemler geliştirdi. 1911'de Antonius Van den Broek , periyodik tablodaki elementlerin atom ağırlığından ziyade pozitif nükleer yük tarafından daha düzgün bir şekilde düzenlendiği fikrini önerdi. 1911'de Brüksel'de günün en önde gelen bilim adamlarını bir araya getiren ilk Solvay Konferansı düzenlendi. 1912'de William Henry Bragg ve William Lawrence Bragg , Bragg yasasını önerdiler ve maddelerin kristal yapısını aydınlatmak için önemli bir araç olan X-ışını kristalografisi alanını kurdular . 1912'de Peter Debye , bazı moleküllerdeki asimetrik yük dağılımını tanımlamak için moleküler dipol kavramını kullandı.

Niels Bohr

Atomun Bohr modelinin geliştiricisi ve kuantum mekaniğinin önde gelen kurucusu Niels Bohr

1913'te Danimarkalı bir fizikçi olan Niels Bohr , atomun Bohr modeli olarak bilinen , elektronların yalnızca çekirdek etrafındaki basamaklara benzer kesin olarak tanımlanmış dairesel yörüngelerde var olduğu şeyi önererek kuantum mekaniği kavramlarını atomik yapıya tanıttı. merdiven. Bohr Modeli, negatif yüklü elektronların, Güneş'in yörüngesindeki gezegenlere benzer küçük, pozitif yüklü bir çekirdeğin yörüngesinde döndüğü (yörüngelerin düzlemsel olmaması dışında) bir gezegen modelidir - güneş sisteminin yerçekimi kuvveti matematiksel olarak çekici olana benzer. Pozitif yüklü çekirdek ile negatif yüklü elektronlar arasındaki Coulomb (elektrik) kuvveti.

Bununla birlikte, Bohr modelinde elektronlar, belirli bir boyut ve enerjiye sahip yörüngelerde çekirdeğin yörüngesinde döner - enerji seviyelerinin kuantize olduğu söylenir , bu da yalnızca belirli yarıçaplara sahip belirli yörüngelere izin verildiği anlamına gelir; arasındaki yörüngeler basitçe mevcut değildir. Yörüngenin enerjisi büyüklüğü ile ilgilidir - yani en düşük enerji en küçük yörüngede bulunur. Bohr ayrıca, bir elektron bir yörüngeden diğerine hareket ettiğinde elektromanyetik radyasyonun emildiğini veya yayıldığını varsaymıştı. Yalnızca belirli elektron yörüngelerine izin verildiğinden, bir elektronun uyarılmış bir enerji durumundan temel duruma sıçramasına eşlik eden ışık emisyonu , her element için benzersiz bir emisyon spektrumu üretir . Bohr daha sonra bu çalışması için Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.

Niels Bohr ayrıca bir elektronun birbirini dışlayan ve geçerli iki şekilde yorumlanabileceğini belirten tamamlayıcılık ilkesi üzerinde çalıştı . Elektronlar dalga veya parçacık modelleri olarak yorumlanabilir. Onun hipotezi, gelen bir parçacığın çekirdeğe çarpacağı ve uyarılmış bir bileşik çekirdek yaratacağıydı. Bu, onun sıvı damla modelinin temelini oluşturdu ve daha sonra kimyagerler Otto Hahn ve Fritz Strassman tarafından keşfedildikten ve fizikçiler Lise Meitner ve Otto Frisch tarafından açıklama ve adlandırmadan sonra nükleer fisyon için bir teori temeli sağladı .

1913 yılında, Van den Broek'in önceki fikrinden yola çıkan Henry Moseley , Mendeleev'in atom ağırlığına dayalı periyodik tablosundaki bazı yetersizlikleri düzeltmek için atom numarası kavramını tanıttı. Frederick Soddy'nin radyokimyadaki kariyerinin zirvesi, 1913'te , belirli elementlerin farklı atom ağırlıklarına sahip, ancak kimyasal olarak ayırt edilemeyen iki veya daha fazla formda bulunduğunu belirten izotop kavramını formüle etmesiyle oldu . Bazı radyoaktif elementlerin izotoplarının varlığını kanıtladığı için hatırlanır ve diğerleriyle birlikte 1917'de protaktinyum elementinin keşfiyle de itibar kazanır . 1913'te JJ Thomson, Wien'in çalışmalarını, yüklü atom altı parçacıkların kütle spektrometrisi olarak bilinen bir teknik olan kütle-yük oranı ile ayrılabilirler .

Gilbert N.Lewis

Amerikalı fiziksel kimyager Gilbert N. Lewis , değerlik bağı teorisinin temelini attı ; atomun en dıştaki "değerlik" kabuğundaki elektronların sayısına dayanan bir bağ teorisi geliştirmede etkiliydi. 1902'de Lewis, öğrencilerine değerliliği açıklamaya çalışırken, atomları, her köşesinde elektron bulunan eşmerkezli bir dizi küpten yapılmış olarak tasvir etti. Bu "kübik atom", periyodik tablodaki sekiz grubu açıkladı ve kimyasal bağların, her bir atoma tam bir sekiz dış elektron ("oktet") vermek için elektron aktarımı ile oluşturulduğu fikrini temsil etti.

Lewis'in kimyasal bağ teorisi gelişmeye devam etti ve 1916'da, kimyasal bir bağın iki atom tarafından paylaşılan bir çift elektron olduğunu öne süren "Molekülün Atomu" adlı ufuk açıcı makalesini yayınladı. Lewis'in modeli, klasik kimyasal bağı , bağlı iki atom arasında bir çift elektronun paylaşılmasıyla eşitledi . Lewis, atomların ve moleküllerin elektronik yapılarını sembolize etmek için bu yazıda "elektron nokta diyagramlarını" tanıttı. Şimdi Lewis yapıları olarak bilinenler , hemen hemen her kimyaya giriş kitabında tartışılmaktadır.

1916 tarihli makalesinin yayınlanmasından kısa bir süre sonra, Lewis askeri araştırmalara dahil oldu. Modelini Valence and the Structure of Atoms and Molecules başlıklı kısa bir monografide ustaca özetlediği 1923 yılına kadar kimyasal bağ konusuna geri dönmedi. Bu konuya olan ilgisinin yenilenmesi, 1919 ve 1921 yılları arasında Lewis'in modelini popülerleştiren ve detaylandıran Amerikalı kimyager ve General Electric araştırmacısı Irving Langmuir'in faaliyetleri tarafından büyük ölçüde teşvik edildi . Langmuir daha sonra kovalent bağ terimini tanıttı . 1921'de Otto Stern ve Walther Gerlach , atom altı parçacıklarda kuantum mekaniksel dönüş kavramını oluşturdu.

Paylaşımın olmadığı durumlar için, 1923'te Lewis, asitler ve bazların elektron çifti teorisini geliştirdi : Lewis, bir asidi, başka bir atomdan elektronları kabul edebilen, tamamlanmamış bir oktetli herhangi bir atom veya molekül olarak yeniden tanımladı; bazlar elbette elektron vericilerdi. Teorisi, Lewis asitleri ve bazları kavramı olarak bilinir . 1923'te GN Lewis ve Merle Randall , kimyasal termodinamik üzerine ilk modern inceleme olan Termodinamik ve Kimyasal Maddelerin Serbest Enerjisini yayınladı .

1920'ler, organik ve koordinasyon kimyası alanlarında Lewis'in elektron çifti bağı modelinin hızlı bir şekilde benimsendiğini ve uygulandığını gördü. Organik kimyada, bu öncelikle İngiliz kimyagerler Arthur Lapworth , Robert Robinson , Thomas Lowry ve Christopher Ingold'un çabalarından kaynaklanıyordu ; Koordinasyon kimyasındayken, Lewis'in bağlanma modeli Amerikalı kimyager Maurice Huggins ve İngiliz kimyager Nevil Sidgwick'in çabalarıyla desteklendi .

Kuantum mekaniği

1920'lerde kuantum mekaniği
Broglie Büyük.jpgPauli.jpg
Erwin Schrödinger (1933).jpgWerner Heisenberg kırpılmış.jpg
Soldan sağa, üst sıra: Louis de Broglie (1892–1987) ve Wolfgang Pauli (1900–58); ikinci sıra: Erwin Schrödinger (1887–1961) ve Werner Heisenberg (1901–76)

1924'te Fransız kuantum fizikçisi Louis de Broglie , dalga-parçacık ikiliğine dayanan devrimci bir elektron dalgaları teorisini tanıttığı tezini yayınladı . Onun zamanında, ışığın ve maddenin dalga ve parçacık yorumlarının birbiriyle çeliştiği görülüyordu, ancak de Broglie bu görünüşte farklı özelliklerin bunun yerine farklı perspektiflerden gözlemlenen aynı davranış olduğunu öne sürdü - parçacıkların dalgalar gibi davranabileceğini ve dalgalar (radyasyon) parçacıklar gibi davranabilir. Broglie'nin önerisi, elektronların atom içindeki kısıtlı hareketinin bir açıklamasını sundu . Broglie'nin "madde dalgaları" fikrinin ilk yayınları diğer fizikçilerden çok az ilgi görmüştü, ancak doktora tezinin bir kopyası, yanıtı coşkulu olan Einstein'a ulaşma şansını yakaladı. Einstein, Broglie'nin çalışmalarının önemini hem açıkça hem de daha fazla geliştirerek vurguladı.

1925'te Avusturya doğumlu fizikçi Wolfgang Pauli , bir atomdaki tek bir çekirdeğin etrafındaki iki elektronun , dört kuantum sayısıyla tanımlandığı gibi aynı kuantum durumunu aynı anda işgal edemeyeceğini belirten Pauli dışlama ilkesini geliştirdi . Onun Pauli ilkesine keşfedilmesi için Fizik 1945 Nobel Ödülü verildi - - Pauli kuantum mekaniği ve kuantum alan teorisi büyük katkıları oldu hem de katı hal fiziği ve o başarıyla varlığını hipotez nötrinoya . Orijinal çalışmasına ek olarak, bilimsel literatürün klasikleri olarak kabul edilen fiziksel teorinin çeşitli alanlarının ustaca sentezlerini yazdı.

1926'da Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger , henüz 39 yaşındayken kuantum dalga mekaniğinin temellerini veren makaleleri üretti. Bu makalelerde, kuantum mekaniğinin temel denklemi olan ve atomun mekaniğiyle Newton'un hareket denklemlerinin gezegen astronomisiyle olan ilişkisinin aynısını taşıyan kısmi diferansiyel denklemini tanımladı . 1924 yılında Louis de Broglie tarafından madde parçacıklarının ikili bir yapıya sahip olduğu ve bazı durumlarda dalgalar gibi davrandığı önerisini benimseyen Schrödinger, böyle bir sistemin davranışını şimdi Schrödinger denklemi olarak bilinen bir dalga denklemi ile tanımlayan bir teori ortaya koydu . Schrödinger denkleminin çözümleri, Newton denklemlerinin çözümlerinden farklı olarak, yalnızca fiziksel olayların olası oluşumuyla ilişkilendirilebilen dalga fonksiyonlarıdır. Newton'un gezegensel yörüngelerinin kolayca görselleştirilmiş olay dizisi, kuantum mekaniğinde, daha soyut olasılık kavramıyla değiştirilir . (Kuantum teorisinin bu yönü, Schrödinger'i ve diğer bazı fizikçileri son derece mutsuz etti ve daha sonraki yaşamının çoğunu, teorinin yaratmak için çok şey yaptığı genel kabul görmüş yoruma felsefi itirazlar formüle etmeye adadı.)

Alman teorik fizikçi Werner Heisenberg , kuantum mekaniğinin en önemli yaratıcılarından biriydi. 1925'te Heisenberg, kuantum mekaniğini matrisler cinsinden formüle etmenin bir yolunu keşfetti. Bu keşif için 1932 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. 1927'de felsefesini üzerine inşa ettiği ve en çok bilinen belirsizlik ilkesini yayınladı . Heisenberg, bir atomdaki bir elektronu incelerseniz, nerede olduğunu (elektronun konumu) veya nereye gittiğini (elektronun hızı) söyleyebileceğinizi, ancak ikisini aynı anda ifade etmenin imkansız olduğunu gösterebildi. O da teorileri önemli katkılarda hidrodinamik bir türbülanslı akışları , atom çekirdeği, Ferromanyetizim , kozmik ışınlar ve atomaltı parçacıklar ve o ilk Batı Alman planlanmasında etkili oldu nükleer reaktör de Karlsruhe bir birlikte araştırma reaktöründe Münih , 1957'de. İkinci Dünya Savaşı sırasında atom araştırmaları konusundaki çalışmaları önemli tartışmalarla çevrilidir.

kuantum kimyası

Bazıları kuantum kimyasının doğuşunu Schrödinger denkleminin keşfinde ve onun 1926'da hidrojen atomuna uygulanmasında görür . Bununla birlikte, Walter Heitler ve Fritz London'ın 1927 tarihli makalesi genellikle kuantum kimyası tarihindeki ilk kilometre taşı olarak kabul edilir. Bu, kuantum mekaniğinin iki atomlu hidrojen molekülüne ve dolayısıyla kimyasal bağ olgusuna ilk uygulamasıdır . Sonraki yıllarda Edward Teller , Robert S. Mulliken , Max Born , J. Robert Oppenheimer , Linus Pauling , Erich Hückel , Douglas Hartree ve Vladimir Aleksandrovich Fock tarafından çok fazla ilerleme kaydedildi .

Yine de, karmaşık kimyasal sistemlere uygulanan kuantum mekaniğinin genel gücü konusunda şüphecilik devam etti. 1930 civarındaki durum Paul Dirac tarafından anlatılmaktadır :

Fiziğin büyük bir bölümünün ve kimyanın tamamının matematiksel teorisi için gerekli olan temel fiziksel yasalar bu nedenle tamamen bilinmektedir ve zorluk, yalnızca bu yasaların tam olarak uygulanmasının, çözülemeyecek kadar karmaşık denklemlere yol açmasıdır. Bu nedenle, karmaşık atomik sistemlerin ana özelliklerinin çok fazla hesaplama olmaksızın açıklanmasına yol açabilecek, kuantum mekaniğinin uygulanmasına yönelik yaklaşık pratik yöntemlerin geliştirilmesi arzu edilir hale gelir.

Bu nedenle 1930'larda ve 1940'larda geliştirilen kuantum mekaniksel yöntemlere , kimyasal olarak ilgili soruların cevaplarından ziyade kuantum mekaniğinin kimya ve spektroskopiye uygulanması olduğu gerçeğinin altını çizmek için genellikle teorik moleküler veya atom fiziği olarak adlandırılır . 1951'de kuantum kimyasında bir dönüm noktası makalesi, Clemens CJ Roothaan'ın Roothaan denklemleri üzerine çığır açan makalesidir . Hidrojen veya nitrojen gibi küçük moleküller için kendi kendine tutarlı alan denklemlerinin çözümüne giden yolu açtı . Bu hesaplamalar, zamanın en gelişmiş bilgisayarlarında hesaplanan integral tabloları yardımıyla yapıldı.

Döndü 1940'larda, birçok fizikçiler, molekül ya da atom fizik için nükleer fizik (gibi , J. Robert Oppenheimer ve Edward Teller ). Glenn T. Seaborg , uranyum ötesi elementleri ( uranyumdan daha ağır olanlar ) izole etme ve tanımlama konusundaki çalışmalarıyla tanınan Amerikalı bir nükleer kimyagerdi . 1951 Nobel Kimya Ödülü'nü , uranyumötesi elementlerin bağımsız keşifleri için Edwin Mattison McMillan ile paylaştı . Seaborgium onuruna seçildi, bu onu Albert Einstein ve Yuri Oganessian ile birlikte yaşamı boyunca kimyasal bir elementin adını alan tek kişi yaptı .

Moleküler biyoloji ve biyokimya

20. yüzyılın ortalarına gelindiğinde, prensipte, fizik ve kimyanın entegrasyonu , atomun elektronik yapısının bir sonucu olarak açıklanan kimyasal özelliklerle birlikte kapsamlıydı ; Linus Pauling'in Kimyasal Bağın Doğası üzerine kitabı, her zamankinden daha karmaşık moleküllerdeki bağ açılarını çıkarmak için kuantum mekaniğinin ilkelerini kullandı . Bununla birlikte, kuantum mekaniğinden çıkarılan bazı ilkeler, biyolojik olarak ilgili moleküller için bazı kimyasal özellikleri niteliksel olarak tahmin edebilse de, bunlar 20. yüzyılın sonuna kadar, katı ab initio nicel yöntemlerden çok bir kurallar, gözlemler ve reçeteler topluluğuydu .

DNA'nın bazı önemli yapısal özelliklerinin şematik gösterimi

Bu buluşsal yaklaşım 1953'te James Watson ve Francis Crick'in , Rosalind Franklin tarafından elde edilen X-ışını kırınım desenleri ve kurucu parçaların kimyası bilgisi ile sınırlandırılmış ve bilgilendirilmiş modeller inşa ederek DNA'nın çift ​​sarmal yapısını çıkardığında zafer kazandı . Bu keşif , yaşamın biyokimyasına yönelik bir araştırma patlamasına yol açar .

Aynı yıl, Miller-Urey deneyi , proteinin temel bileşenlerinin , basit amino asitlerin , Dünya'daki ilkel süreçlerin bir simülasyonunda daha basit moleküllerden oluşturulabileceğini gösterdi . Kimyagerlerin kontrollü koşullar altında laboratuvarda varsayımsal süreçleri incelemeye yönelik bu ilk girişimi, doğa bilimleri içinde yaşamın kökenlerine ilişkin bol araştırmaların başlamasına yardımcı oldu .

1983'te Kary Mullis , polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) olarak bilinen DNA'nın in vitro amplifikasyonu için laboratuvarda onu manipüle etmek için kullanılan kimyasal işlemlerde devrim yaratan bir yöntem geliştirdi . PCR, belirli DNA parçalarını sentezlemek için kullanılabilir ve devasa insan genom projesinde doruğa ulaşan organizmaların DNA'sının dizilenmesini mümkün kılabilir .

Pauling'in öğrencilerinden Matthew Meselson ve Frank Stahl tarafından çift sarmal bulmacanın önemli bir parçası çözüldü , işbirliklerinin sonucu ( Meselson-Stahl deneyi ) "biyolojideki en güzel deney" olarak adlandırıldı.

Molekülleri ağırlık farklılıklarına göre sıralayan bir santrifüj tekniği kullandılar. Azot atomları DNA'nın bir bileşeni olduğundan, etiketlendiler ve bu nedenle bakterilerde replikasyonda izlendiler.

20. yüzyılın sonlarında

Buckminsterfulleren, C 60

1970 yılında John Pople , hesaplamalı kimya hesaplamalarını büyük ölçüde kolaylaştıran Gauss programını geliştirdi . 1971'de Yves Chauvin , olefin metatez reaksiyonlarının reaksiyon mekanizmasının bir açıklamasını sundu . 1975 yılında, Karl Barry Sharpless ve grubu , Sharpless epoksidasyon , Sharpless asimetrik dihidroksilasyon ve Sharpless oksiaminasyon dahil olmak üzere stereoselektif oksidasyon reaksiyonlarını keşfetti . 1985 yılında Harold Kroto , Robert Curl ve Richard Smalley , mimar R. Buckminster Fuller tarafından tasarlanan jeodezik kubbeye yüzeysel olarak benzeyen büyük karbon moleküllerinin bir sınıfı olan fullerenleri keşfettiler . 1991'de Sumio Iijima , karbon nanotüp olarak bilinen bir tür silindirik fulleren keşfetmek için elektron mikroskobu kullandı , ancak bu alanda daha önceki çalışmalar 1951'de yapılmıştı. Bu malzeme nanoteknoloji alanında önemli bir bileşendir . 1994 yılında KC Nicolaou , grubu ve Robert A. Holton ve grubu ile Taxol'ün ilk toplam sentezini gerçekleştirdi . 1995'te Eric Cornell ve Carl Wieman , makroskopik ölçekte kuantum mekaniksel özellikleri gösteren bir madde olan ilk Bose-Einstein kondensatını ürettiler .

Matematik ve kimya

Klasik olarak, 20. yüzyıldan önce kimya, maddenin doğası ve dönüşümlerinin bilimi olarak tanımlanıyordu. Bu nedenle, maddenin bu kadar dramatik dönüşümü ile ilgilenmeyen fizikten açıkça farklıydı. Dahası, fiziğin aksine kimya, matematiğin çoğunu kullanmıyordu. Hatta bazıları kimyada matematiği kullanmaya özellikle isteksizdi. Örneğin, Auguste Comte 1830'da şunları yazdı:

Kimyasal soruların incelenmesinde matematiksel yöntemler kullanmaya yönelik her girişim, son derece irrasyonel ve kimyanın ruhuna aykırı olarak değerlendirilmelidir. bu bilimin hızlı ve yaygın bir yozlaşmasına neden olacaktır.

Ancak 19. yüzyılın ikinci yarısında durum değişti ve August Kekulé 1867'de şunları yazdı:

Bugün atom dediğimiz şey için bir gün onların özelliklerini açıklayacak matematiksel-mekanik bir açıklama bulacağımızı umuyorum.

kimyanın kapsamı

Maddenin doğasının anlaşılması geliştikçe, kimya biliminin uygulayıcıları tarafından kendini anlaması da gelişti. Bu devam eden tarihsel değerlendirme süreci, kimyanın kategorilerini, terimlerini, amaçlarını ve kapsamını içerir. Ek olarak, kimyasal araştırmayı destekleyen sosyal kurumların ve ağların gelişimi, kimyasal bilginin üretilmesini, yayılmasını ve uygulanmasını sağlayan son derece önemli faktörlerdir. (bkz : kimya felsefesi )

Kimyasal endüstri

On dokuzuncu yüzyılın sonraki kısmı, bir dizi kimyasalın üretimi için dünyadan çıkarılan petrolün sömürülmesinde büyük bir artış gördü ve daha önce kullanılan balina yağı , kömür katranı ve deniz depolarının kullanımının yerini büyük ölçüde aldı . Petrolün büyük ölçekli üretimi ve arıtılması, benzin ve dizel gibi sıvı yakıtlar , çözücüler , yağlayıcılar , asfalt , mumlar ve sentetik elyaflar , plastikler, boyalar gibi modern dünyanın birçok yaygın malzemesinin üretimi için hammadde sağladı. , deterjanlar , eczacılık , yapıştırıcılar ve amonyak olarak gübre ve diğer kullanımlar için. Bunların çoğu, uygun maliyetli üretimleri için yeni katalizörler ve kimya mühendisliğinin kullanılmasını gerektiriyordu .

Yirminci yüzyılın ortalarında, yarı iletken malzemelerin elektronik yapısının kontrolü , son derece saf tekli silikon ve germanyum kristallerinden oluşan büyük külçelerin yaratılmasıyla hassas hale getirildi . Diğer elementlerle doping yaparak kimyasal bileşimlerinin doğru kontrolü, 1951'de katı hal transistörünün üretimini ve özellikle bilgisayarlarda elektronik cihazlarda kullanılmak üzere küçük entegre devrelerin üretimini mümkün kıldı .

Ayrıca bakınız

Geçmişler ve zaman çizelgeleri

Önemli kimyagerler

kronolojik olarak sıralanmıştır:

Notlar

Referanslar

daha fazla okuma

belgeseller

Dış bağlantılar