活動量の法則。科学的発見の歴史と本質

最も重要な科学的発見
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活動量の法則。科学的発見の歴史と本質

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質量作用の法則は、化学の基本法則の 1851 つとして、科学および教育文献に含まれています。化学的相互作用のプロセスが活性塊の数に依存するという事実は、有機化学と無機化学の両方の分野から得られた事実によって確認されました。 G. ローズ (1853)、R. ブンセン (1855)、D. グラッドストーン (1818) は、可逆的な化学変換の存在と、その進行に適切な条件を選択することによって反応の方向を変える可能性を証明する資料を提供しました。フランスの化学者Saint-Clair Deville (1881–1857) は、XNUMX年に化合物の分解が完全な分解温度よりも低い温度でも開始できることを証明しました.

この発見の時までに、アンリエティエンヌサントクレアデビルはすでにパリの高等師範学校の教授でした。 1861年に彼はパリ科学アカデミーの会員になりました。アルミニウムを製造するための最初の工業的方法を開発したのはセントクレアデビルでした（1854年）。フランスの科学者はまた、プラチナを溶かして精製するための新しい方法を提案しました。彼はまた、さまざまな鉱物を合成しました。 1869年にセントクレアデビルがサンクトペテルブルク科学アカデミーの対応するメンバーに選出されたことは興味深いことです。

そのため、1857 年の記事「熱の影響下での物質の解離または自然分解について」(1857 年) で、St. Clair Deville は、温度の影響下で、水蒸気が融点で酸素と水素に分解することを示しました。プラチナの融点（1750°C）と銀の融点（950°C）。

その後、1864 年にフランス化学会で行われた解離に関する講義で、サンクレールドヴィルは実験の最終的な結論を次のように定式化しました。温度であり、この温度は、ある状態から別の状態への移行中、これらの変化がどの方向で発生しても一定です。この「水の自然分解現象、私は解離と呼ぶことを提案する」。

この定義は、「化合物の完全な破壊に対応する温度よりも低い温度で分解が部分的に起こる」場合のみを対象としていることに注意する必要があります。

フランスの科学者は、いくつかの化合物は、最も安定したものでさえ、高温（1200〜1500°C）で容易に解離することを示しました。この場合に確立される化学平衡は、温度と圧力を変えることによって制御することができます。

セントクレアデビルは、化学反応を「硬化」させる方法も提案しました。「わかった」とゆうは書いている。「冷熱管」は次のとおり。高温に加熱された磁器管に試験ガスをゆっくりと通過させた。磁器管の中央には細い銀管を通過させた。熱い磁器管を反対方向に通過させると、銀炭素上の一酸化炭素が管内に堆積し、塩化水素を通過させることによって塩化銀が得られた。

セントクレアデビルは、化学平衡をXNUMXつの相互依存するプロセス（組み合わせと分解）に関連付けました。熱解離に関する彼の研究は、化学平衡理論をさらに発展させるために最も重要でした。

「...解離現象に特化したアンリ・サン＝クレール・ドゥヴィルの研究は、化学だけでなく物理学の最大の習得である。この資本現象の発見のおかげで（熱解離 - 約XNUMX月）、彼は科学の新しい道、つまり化学現象と純粋に物理的な現象を収束させる道を発見しました。

セントクレアデビルの解離に関する研究は、彼の後継者であるロシアの物理化学者N.N.ベケトフによって高く評価されました。それらは「化学の発展における歴史的時代」を構成するだけでなく、「化学の研究の方向への転換」を構成します。それ以来、化学現象の（ほとんど放棄された）研究が（ほとんど排他的ではなく）再び始まりました。化合物の組成と構造の研究）、すなわち、静的化学の研究は動的化学の研究と並行して行われました。

Nikolai Nikolaevich Beketov (1827–1911) は、1848 年にカザン大学を卒業しました。 1859 年から 1887 年までハリコフ大学で化学の教授を務めた。 1886年、ニコライ・ニコラエヴィッチはサンクトペテルブルク科学アカデミーの学者になりました。科学者の主な仕事は、化学的親和性、化学平衡、および熱化学の性質の研究に専念しています。 1864 年、ベケトフはハリコフ大学の物理学と数学の学部に物理化学部門を組織し、そこで彼自身が物理化学に関する体系的な講義を行いました。

1859 年から 1865 年にかけて、ベケトフは、ある要素が他の要素によって変位する現象の外部物理的条件 (温度、圧力など) への依存性を研究しました。反応の XNUMX つである塩の溶液からの金属の水素による置換の例について、彼は「この水素の作用はガスの圧力と金属溶液の強度に依存する、つまり、回収された遺体の化学質量について。」彼は、「ガスの化学作用は圧力に依存し、圧力の大きさによっては逆方向に作用することさえある」ことを発見した。科学者は、気体の作用は圧力または質量に比例すると述べて立場を明確にしました。間違いなく、ロシアの科学者の研究データは、化学平衡理論の発展と質量作用の法則の発見の準備にとって非常に重要でした。

1862年に、M。BerthelotとL. Pean de Saint-Gillesの研究が登場し、相互作用する物質の量に対するエステル化および鹸化反応の限界の依存性に関する大量の事実資料を要約しました。エーテルの形成と分解。」

次のステップは、1827年から1888年に高等師範学校でサントクレアデビルの助手として働いたフランスの化学者、アンリデブレ（1855-1868）によって行われます。 1867-1868年、パリのエコールポリテクニックの教師は、ガス状の成分または解離の過程で得られる成分の圧力は、任意の温度で一定であり、受けた元の物質の量に依存しないと一般化しました。分解。 Debreuxは、多くの場合、固体が解離するとき、解離圧力は存在する物質の量に依存せず、温度にのみ依存することを示しました。

最初に、取られた質量の各比率の親和性係数を個別に確立する試みがなされました。しかし、後で、任意の量の反応物の平衡条件を計算する一般的な方法を見つけるというアイデアが生まれました。

加藤マクシミリアングルドバーグ (1836–1902)、ノルウェーの物理化学者、クリスチャニア大学 (現在のオスロ) の技術教授、ピーターワーゲ (1833–1900)、ノルウェーの化学者、クリスチャニア大学の化学教授は、 1862 年から 1867 年にかけての可逆交換反応における平衡は、反対方向に作用する XNUMX つの親和力が等しいこととして表されます。著者らは、質量作用の法則を数学的に定式化し、一般平衡条件に基づいて理論を構築しました. その際、彼らは、M. ベルトロとペアン・ド・サン・ジルの実験データと、彼ら自身の結果に依存していました. 彼らは、XNUMX年代に採用された親和力の性質の機械的解釈に固執しました。

Guldberg と Waage は次のように書いています。「化学力の大きさを決定するには、常にその反対方向の両方が同時に現れるような条件下で化学プロセスを研究する必要があると考えています...XNUMX つの反対の力が作用すると仮定すると、特定の化学プロセスにおいて、XNUMX つは新しい物質を形成する傾向があり、もう XNUMX つは新しい物質から元の化合物を復元する傾向がある場合、化学プロセスにおけるこれらの力が同じになると、システムは平衡状態にあることが明らかになります。

1867 年、彼らのモノグラフ「化学的親和力の調査」で、Guldberg と Waage は、化学反応が順方向と逆方向の両方で進行することを示しました。「AとBの形成を引き起こす力は、反応A + B = A' + B'の親和係数に比例して増加しますが、さらに、AとBの質量に依存します。実験から次のように推測しました。力は、作用する質量 XNUMX つの物体 A と B の積に比例します ... 正反作用と逆作用の「力」は釣り合っています...」これが作用質量の法則です。

GuldbergとWaageは、次のように結論付けています。「化学親和力の問題は解決していませんが、化学反応の一般的な理論、つまり、反対の力の間の平衡状態がとる反応の考察を表現したことを願っています。場所...私たちの仕事の目的は、第一に、私たちの理論が一般的な化学現象を説明していること、そして第二に、この理論に基づく式が定量的実験と非常によく一致していることを示すことでした...私たちのすべての欲求が満たされるでしょうこの作業を通じて、今世紀の初めから間違いなく無視されてきた化学の分野に化学者の真剣な注意を引く時間があれば」と語った。

1879 年、Guldberg と Waage による新しい論文「化学的親和性について」が発表されました。ここで、科学者は、静的な「力」の作用についての考えではなく、化学反応と平衡の分子動力学的説明を行います。反対の反応の平衡のプロセスを説明して、著者は、「物質またはそれらの構成部分の間の引力についての単純な仮定は十分ではありません...原子と分子の動きを考慮する必要があります...このような化学プロセスで発生する平衡状態は状態移動平衡です。これは、XNUMX つの反対の化学反応が同時に発生するためです。A' と B' の形成が進行するだけでなく、A と B の逆の形成も進行します。これらのペアのそれぞれが単位時間あたりに形成され、平衡が存在します。

化学平衡の解釈に基づいて、Guldberg と Waage は初めて質量作用の法則の動力学的導出を行いました。彼らは、反応速度は相互作用する粒子の衝突確率によって決まると結論付けています。

1880 年には、大量行動の法則を支持する多数の作品が登場しました。その後、この法則が非理想的なシステムに適用できないことを立証することができました。濃度式の「近代化」により、質量作用の法則をうまく適用して化学反応の平衡を研究することが可能になりました。今日、この法則は、技術プロセスを計算するために使用される化学反応速度論の基本方程式として機能しています。

著者: サミン D.K.

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