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最も重要な科学的発見
燃焼理論。 科学的発見の歴史と本質
XNUMX 世紀後半、化学は発展を遂げ、次々と発見がなされました。 このとき、プリーストリー、ブラック、シェーレ、キャベンディッシュなど、数多くの優秀な実験者が頭角を現しました。 ブラック、キャベンディッシュ、そして特にプリーストリーの作品では、これまでまったく知られていなかったガスの領域という新しい世界が科学者たちに開かれています。 研究方法は常に改良されています。 ブラック、クロンステット、バーグマンらは定性分析を開発します。 その結果、大量の新しい元素や化合物を発見することができました。 1659 世紀と 1734 世紀の変わり目に、ドイツの化学者ゲオルグ エルンスト シュタール (XNUMX ～ XNUMX 年) は、いわゆるフロギストン理論、つまり本質的に最初の化学理論を提案しました。 それは誤りであったことが判明しましたが、これにより金属の燃焼と焙焼（か焼）のプロセスを体系化し、統一的な観点から説明することが可能になりました。 スチールは、さまざまな物質や金属がその組成に特別な「可燃性原理」、つまりフロギストンを含んでいると信じていました。 か焼すると、金属はフロギストンを失い、酸化物に変わります。つまり、酸化プロセスは、酸化された物質によるフロギストンの損失で構成されていました。 逆に、還元過程で酸化物はフロギストンを獲得し、再び金属になります。 フロギストンの学説に対する批判は、化学的思考の発展に大きく貢献しました。 しかし、化学の主要な現象、一般的な燃焼と酸化のプロセス、空気の組成、酸素の役割、主要な化合物群（酸化物、酸、塩など）の構造はまだ解明されていません。説明された。 それどころか、事実が積み重なり、考えが混乱してしまいました。 スタールのプレゼンテーションではむしろもっともらしいが、フロギストンの学説は彼の信奉者の間である種のフロギストンと化している。これはもはや XNUMX つの理論ではなく、これらは何十もの理論であり、混乱し、矛盾しており、著者ごとに変化している。 XNUMX世紀半ばには、化学の観点からガスを研究する、いわゆる空気化学が前面に出てきました。 彼女の傑出した業績のXNUMXつは、酸素の発見でした。 独立したガス状化学元素としての性質を理解することで、フランス人は アントワーヌ・ラヴォアジエ フロギストンの概念を暴き、燃焼の酸素理論を定式化します。 この出来事は、化学分析における大きな成果とともに、最初の化学革命の始まりを示しました。 アントワーヌ・ローラン・ラヴォアジエ（1743–1794）は、28 年 1743 月 1763 日に弁護士の息子として生まれました。 彼はマザラン大学で初期教育を受けました。 アントワーヌは優秀な学生でした。 大学中退後、法学部に入学。 XNUMX 年にアントワーヌは学士号を取得し、翌年には法律免許を取得しました。 しかし、法学は彼の無限かつ飽くなき好奇心を満足させることができませんでした。 彼は法律の勉強をやめることなく、当時非常に有名な天文学者であったラカイユのもとで数学と天文学を学びました。ラカイユはマザラン大学に小さな天文台を持っていました。 植物学 - 植物標本を編纂した偉大なベルナール・ジュシエから。 鉱物学 - フランスの最初の鉱物地図を編纂したゲタールから。 化学 - Ruelにて。 ラヴォアジエの最初の作品は、彼の師であり友人であるゲタールの影響下で制作されました。 ガエタルは何度も旅行に出かけました。 ラヴォアジエは 1763 年から XNUMX 年間彼の協力者でした。 この遠足の成果は、彼の最初の仕事「さまざまな種類の石膏の調査」でした。 ゲタールとの 1768 年間の協力の後、25 年、ラヴォアジエが XNUMX 歳のとき、彼は科学アカデミーの会員に選ばれました。 人生において、ラヴォアジエは厳格な秩序を守った。 彼は科学を XNUMX 日 XNUMX 時間勉強することに決めました。朝は XNUMX 時から XNUMX 時まで、夜は XNUMX 時から XNUMX 時までです。 その日の残りは、職業、学務、さまざまな委員会での仕事などに分けられました。 週に XNUMX 日は科学だけに当てられました。 朝、ラヴォアジエは共同研究者らとともに研究室に閉じこもった。 ここで彼らは実験を繰り返し、化学的な問題について議論し、新しいシステムについて議論しました。 ここで、当時の最も輝かしい科学者を見ることができました。 ラプラス、Monge、Lagrange、Giton Morvo、Macker。 Lavoisier の研究室は、現代科学の中心となりました。 彼は楽器の購入と設置に多額の費用を費やしましたが、この点で同時代の何人かとは正反対でした。 当時、化学研究の指針である化学の基本法則はまだ見つかっていませんでした。 この基本法に従う研究方法を作成します。 化学現象の主なカテゴリーを説明し、最後に、既存の素晴らしい理論を暴く。 このタスクは、Lavoisierによって実行されました。 実験的な才能はそれを実行するのに十分ではありませんでした。 金色の手に金色の頭を付ける必要がありました。 そのような幸せな組合はLavoisierを代表していました。 科学的活動において、Lavoisierはその厳密に論理的なコースに打たれています。 最初に、彼は研究方法を開発します。 次に、科学者は実験を行います。 それで、彼は101日間、密閉された装置で水を蒸留しました。 水は蒸発し、冷却され、レシーバーに戻され、再び蒸発します。 その結果、かなりの量の堆積物が発生しました。 彼はどこから来たのですか？ 実験終了時の装置の総重量は変化しませんでした。これは、外部から物質が加えられなかったことを意味します。 この研究の過程で、ラヴォアジエは自分の方法、つまり定量的研究の方法の全能性を確信しました。 完璧な方法をマスターした後、Lavoisierは彼の主な仕事に進みます。 現代の化学を生み出した彼の作品は、1772年から1789年までの期間をカバーしています。 彼の研究の出発点は、燃焼中に体の重量が増加したという事実でした。 1772年に彼はアカデミーに短いメモを提出し、そこで彼は彼の実験の結果を報告しました、それは硫黄とリンが燃やされるとき、それらは空気のために重量が増える、言い換えれば、それらはの一部と結合することを示しました空気。 この事実はこの現象の主要かつ重要な発見であり、他のすべての現象を説明する鍵となった。 誰もこれを理解していませんでした、そして一見、現代の読者には私たちが単一の重要でない現象について話しているように見えるかもしれません...しかしこれは真実ではありません。 燃焼の事実を説明するということは、空気、地球、生物、あらゆる死んだ自然、生きている自然の中で、常にどこでも、無数の変化と多様な形態で起こる酸化現象の全世界を説明することを意味しました。 約 XNUMX 冊の回想録が、この出発点に関連するさまざまな疑問の解明に捧げられました。 彼らの中で、新しい科学はボールのように発展します。 燃焼現象は当然ながら、一方では空気の組成の研究にラヴォアジエを導き、他方では他の形態の酸化の研究に導く。 さまざまな酸化物や酸の形成とその組成の理解。 呼吸のプロセス、ひいては有機体の研究と有機分析の発見など。 ラヴォアジエの当面の課題は、燃焼理論とそれに関連する空気の組成の問題でした。 1774 年、彼はスズの焼成に関する回想録をアカデミーに提出し、その中で燃焼に関する自身の見解を定式化し、証明しました。 錫は密閉レトルト内で焼成され、「土」（酸化物）に変わりました。 総重量は変化しませんでした。したがって、信じられているように、浸透する「燃えるような物質」の追加によって錫の重量が増加することはあり得ません。 ボイル容器の壁を通して。 金属の重量が増加しました。 この増加は、焼成中に消失した空気の部分の重量に等しい。 金属は土に変わり、空気と結合することがわかりました。 これで酸化プロセスは終了です。ここにはフロギストン、つまり「燃えるような物質」は含まれません。 一定の体積の空気では、一定量の金属のみが燃焼し、一定量の空気は消滅します。 「ご覧のとおり、空気の一部は金属と結合して地球を形成することができますが、他の部分はそうではありません。この状況から、空気は単純な物質ではないと思われます。以前に考えられていた通りですが、非常に異なる物質で構成されています。」 翌年の1775年、ラヴォワジエはアカデミーに回想録を提出しました。この回想録では、空気の組成が初めて正確に明らかにされました。 空気は、燃焼と呼吸を強め、金属を酸化することができる「純粋な空気」と、これらの特性を持たない「メフィティック空気」のXNUMXつのガスで構成されています。 酸素と窒素という名前は後で付けられました。 ラヴォアジエの推論の流れを掘り下げてみましょう。 金属の重量が増加します。これは、何らかの物質が金属に結合したことを意味します。 それはどこから来たのか？ 反応に関与する他の物体の重量を測定すると、金属の重量が増加したのと同じ量だけ空気の重量が減少していることがわかります。 したがって、目的の物質が空気中に放出されました。 これは体重を決定する方法です。 しかし、その意味を理解するには、すべての化学物体には重さがあること、重い物体は無重力になることはできないこと、そして最後に、物質の粒子は一つも消えたり、無から生じたりすることはできないことを認識する必要があります。 同じ回想録で、Lavoisierは「永久空気」の構造を解明し、二酸化炭素が呼び出されました。 酸化水銀が石炭の存在下で加熱されると、放出された酸素が石炭と結合して「永久空気」を形成します。 『一般的な燃焼に関する論文』(1777 年) では、彼は理論を詳細に展開しています。 すべての燃焼は物体と酸素の結合です。 その結果、複雑な物体、つまり「金属土」（酸化物）または酸（現代の用語では無水物）が生成されます。 燃焼理論は、さまざまな化合物の組成の説明につながりました。 酸化物、酸、塩は長い間区別されてきましたが、その構造は謎のままでした。 彼らの一般的な結果は次のように定式化できます。 ラヴォアジエは化合物の最初の科学的体系を与え、酸化物 (金属と酸素の化合物)、酸 (非金属と酸素の化合物)、塩 (酸化物の化合物) という XNUMX つの主要なグループを確立しました。および酸）。 ラヴォアジエの最初の著作からXNUMX年が経過しましたが、彼はフロギストン理論にはほとんど触れていませんでした。 彼は彼女がいなくても何とかやっていけた。 燃焼、呼吸、酸化、空気の組成、二酸化炭素、その他多くの化合物のプロセスは、神秘的な原理を一切使わずに、実際の重量体の結合と分離によって非常に単純かつ明確に説明されました。 しかし、古い理論は依然として存在し、科学者に影響を与えました。 1783年、ラヴォアジエは『フロギストンに関する瞑想』を出版した。 彼の発見に基づいて、彼はフロギストン理論がまったく役に立たないことを証明しました。 それがなければ事実は明確かつ単純に説明されますが、それがあれば終わりのない混乱が始まります。 「化学者たちはフロギストンを漠然とした原理としているが、これはまったく正確に定義されておらず、したがってあらゆる種類の説明に適している。時にはそれは重い原理であり、時には無重力で、時には自由な火であり、時には地球と結びついた火であり、時にはそれ「血管の毛穴を通り抜ける」、時には通り抜けられないこともあり、アルカリと非アルカリ、透明とくすみ、色の有無を一度に説明してくれる。これは刻々と形を変える本物のプロテウスだ。」 「フロギストンの考察」は、長い間埋もれていると考えられていた古い理論の葬送行進曲のようなものでした。 最後に、水素とその酸化生成物の知識により、ラヴォアジエは有機化学の基礎を築くことができました。 彼は有機体の組成を決定し、一定量の酸素中で炭素と水素を燃焼させることによって有機分析を作成しました。 N. Menshutkin によると、「有機化学の歴史は、無機化学の歴史と同様に、ラヴォアジエから始まらなければなりません。」 著者: サミン D.K.
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