Работы по неорганической химии

4. Работы по неорганической химии

Заслуги Вюрца в области неорганическом или минеральной химии более скромны, чем в химии углеродистых соединений. Впрочем, в то время не было такого разделения химии на органическую и неорганическую, с последующей еще более дифференцированной специализацией. Она выявилась позднее. Что касается условности раздельного рассмотрении различных сфер научного творчества Вюрца, то об этом уже говорилось.

Первую важную работу с неорганическими объектами Вюрц начал еще в Гисенской лаборатории Либиха, где исследовал строение фосфорноватистой кислоты. Работа была закончена в Париже.

К тому времени уже выявилось многообразна фосфорных кислот и их солей; изучением этих соединений занимались Грэм, Либих и другие известные химики. Именно тогда возникло представление о многоосновных кислотах. Дюлонг и Розе выражали состав фосфорноватистой кислоты различными формулами: Р₂О₃ и РО. Вюрц решил провести точный анализ ряда солей фосфорноватистой кислоты и тем самым решить спор о составе этой кислоты. Его многочисленные определения показали, что фосфорноватистокислые соли достаточно прочно удерживают два атома водорода и один атом кислорода, т. е. элементы воды. Тогда Вюрц задался дополнительной целью - природу этих атомов водорода и кислорода в составе молекулы соли. Эквивалентным количеством основания они не вытеснялись, следовательно, вода не пошла здесь основного характера. Фосфорноватистокислые соли не являлись кислыми солями и не образовывали двойных натриево-калиевых солей. Но злополучная вода не была и кристаллизационной, поскольку отделялась она только при полном разрушении вещества. Розе даже допускал в составе солей присутствие фосфористого водорода.

Все эти предложения Вюрцу пришлось отвергнуть и выдвинуть свое оригинальное толкование: водород входит в радикал кислоты, которая в безводной фирме выражается формулой Р₂Н₄О₃, а в водной - 1/2 (Р₂Н₄О₃Н₂О). Если же принять либиховскую водородную теорию кислот, то формула фосфорноватистой кислоты примет вид: 1/2 (Р₂Н₄О₄Н₂), или упрощенно (РН₂О₂)Н. Заключение молодого Вюрца встретило отпор со стороны Розе и Берцелиуса, тогдашнего "диктатора химии". Но Вюрц повторными экспериментами подтвердил свое заключение. Постепенно результаты Вюрца были приняты всеми учеными, и молодой французский химик обрел репутацию добросовестного и искусного экспериментатора. Формула фосфорноватистов кислоты по Вюрцу сохранилась в науке и поныне. Согласно установленному позже порядку перечисления элементов в составе кислот ее выражают формулой Н₃РО₂.

Первое самостоятельное исследование молодого Вюрца принесло ему прочную репутацию талантливою химика. Следующим этапом его работы явилось изучение фосфористой кислоты и ее солей. Он первый получил многие эфиры этой кислоты, перебросив тем самым новый мост между неорганическими и органическими веществами. Результаты предыдущего исследования помогли Вюрцу прийти к аналогичным выводам по поводу фосвористокислых соединений. Сопоставив свойства фосфорноватистой РН₃О₂, фосфористой РН₃О₃ и фосфорной (орто) РН₃О₄ кислот. Вюрц пришел к верному заключению, что основность этих кислот растет от одного до трех с увеличением содержания в них кислорода. Эта закономерность применима и к органически кислородосодержащим веществам - спиртам раз личной атомности и кислотам различной основности.

В конце своих работ по фосфорным кислотам Вюрц при ходит к еще одному правильному выводу, считая, что водородная теория кислот Дэви - Либиха должна быть предпочтена кислородной теории кислот Лавуазье. Фундаментальные исследования Вюрца по химии фосфорных кислот являются большим вкладом и неорганическую химию. Они вошли во все учебники химии. Химики XIX в. всегда испытывали затруднении при выяснении строения сложных неорганических веществ, богатых кислородом Вюрц выдвинул представление о том, что в таких соединениях кислородные атомы связываются друг с другом. В этой свежей мысли Вюрца нельзя не усмотреть зачатки учения о структуре перекисных молекул.

При исследовании фосфорных кислот (40-е годы XIX в.) Вюрц открыл и изучил гидрид меди. Он показал, что сернокислая медь восстанавливается фосфорноватисто-кислыми солями до металлической меди или водородистой меди Cu₂H, в зависимости от условий опыт. Гидрид меди, взаимодействуя с соляной кислотой, разрушается и выделяет газообразный водород, причем последний выделяется не только из Сu₂Н, но и из HCI. Эти факты Вюрц использовал как аргументацию в пользу представления о двухатомности молекул газообразного водорода. Открытие Вюрцем Cu₂H получило очень высокую оценку со стороны Жерара и Бутлерова. Водородистая медь явилась одним из первых веществ в длинном ряду гидридов металлов, которые были открыты изучены и приобрели широкое практическое значение только в XX в.

Из органических веществ излюблиными объектами изучения Вюрца, стали соединения фосфора. Занимаясь химией фосфора, он открыл два новых важных соединения - тиофосфорную кислоту и хлорокись фосфора. Первое из них было получено действием щелочей на хлор-сернистый фосфор. Тиофосфорную кислоту H₃PSO₃ он рассматривал как трехосновную орто-фосфорную кислоту, в которой один атом кислорода заменен серой. Xлорокись фосфора Вюрц получил, действуя водой на пятихлористый фосфор: РС1₅ + Н₂О  РОС1₃ + 2НС1. В этой реакции идет замещение двух атомов хлора на атом кислорода. Хлорокись фосфора образуется также при взаимодействии PCl и гидроксилсодержащих органических веществ, в частности, спиртов карбоновых кислот и других. Открытая Вюрцем хлорокись фосфора послужила другим химикам реактивом для прекращения органических кислот и хлорангедриды и ангидриды; она бралась в качестве более мягкого -реагента, чем РСI₅, используемого для тех же целей.

Изучая строение PCI₅ и РОС1₃, Вюрц не принял дуалистической точки зрения об образовании их из половинок PCI₃+CI₂ и РСI₃+О. Он больше склонялся к толкованию состава открытых им веществ с унитарных позиций и считал, что отдельные части одного и того же химического здания могут быть, разнородными.

Во многих статьях и книгах Вюрц развивал мысль об отсутствии резко очерченных границ между минеральными и органическими соединениями и считал, что эти группы веществ связаны многочисленными аналогиями и переходам. Вюрц справедливо кладет в основу классификации веществ идеи атомно-молекулярной теории и атомности (валентности) элементов и радикалов. Это позволяет ему вскрыть глубокие аналогии между минеральными и органическими веществами.

Например воду, неорганические основания и спирты он рассматривал как различные формы гидратов. Много общего усматривал Вюрц между галогенопроизводными, эфирами, неорганическими и органическими солями; между окислами металлов и органическими окисями и простыми :эфирами и т. п. Впрочем, идеи унитарности были во многих случаях вскрыты предшественниками Вюрца. Последний же до конца жизни оставался приверженцем теории типов, считая, что наиболее ценные части унитарной системы вошли в состав теории атомности и химического строения.

Заключение

Шарль Адольф Вюрц — один из самых прославленных творцов научных основ химии. Превосходный теоретик, автор многих фундаментальных открытий, лежащих в основе современном синтетической химии, непревзойденный педагог и глава научной школы, организатор и руководитель ряда химических лабораторий, автор многочисленных печатных трудов, из которых большинство книг служило лучшим руководством в подготовке химиков в различных странах, замечательный популяризатор науки и отличный лектор —вот неполный перечень различных сторон многогранной деятельности Вюрца. Его имя стоит в одном ряду с именами таких его современников, как Бутлеров, Менделеев, Бертло, Дюма, Канниццаро, Кекуле.

Многие открытия Вюрца нашли применение в промышленности спустя десятилетия. Например, его синтезы аминов и этаноламинов, гликоля, окиси этилена, открытая им альдольная конденсация ныне используются химическими заводами ряда стран для получения десятков и сотен тысяч тонн ценнейших продуктов, идущих на нужды производства и быта. Производства красителей, лекарственных препаратов, синтетического каучука и пластмасс поверхностиоактивных моющих веществ, биологически активных веществ, антифризов, многочисленных взрывчатых соединений, синтетических веществ — заменителей пищевого сырья— и другие современные химические производства самым широким образом опираются на открытия и идеи Вюрца. Поэтому Вюрца можно смело причислить к сравнительно небольшой группе выдающихся химиков, чьи научные достижении имеют важное значение и в наши дни. Многие работы Вюрца используются в современной химической промышленности, а роль некоторых из них со временем даже возрастает.

Промышленное использование замечательных работ Вюрца, связанных с гликолем, окисью этилена и этаноламинами в основном начинается в XX в. после первой и особенно второй мировых войн. К этому времени этилен становится дешевым сырьем для многочисленных технических синтезов.

Этиленгликоль, как вязкая и дешевая жидкость, постепенно стал вытеснять из различных отраслей промышленности глицерин (получаемый раньше, а частично и теперь, из пищевых жиров). Водные растворы этилен гликоля используются как отличные антифризы (жидкости с низкой температурой замерзания) в холодильных установках и военой технике. Действие нитрующей смеси из гликоля синтезируют динитрат, неточно называемый нитрогликолем. Он хорошо замещает нитроглицерин в изготовлении динамитов и некоторых других взрывчатых веществ.

Из гликоля путем межмолекулярной дегидротации, которую разработал А. Е. Фаворский, получают и диоксан - превосходный растворитель почти универсального характера; в нем хорошо растворяются многие органические и неорганические вещества. Получение этиленгликоля в наше время превратилось в много тоннажное производство. Стремительно растет также производство окиси этилена. Его изящный промышленный метод получения (окисление этилена воздухом над серебряным катализатором ) разработал русский ученый П. В. Зимаков. Интересно отметить,. что Вюрц считал невозможным прямое окисление этилена в его окись. В наше время мировое производство окиси этилена исчисляется сотнями тысяч тонн. На его основе синтезируют многие полиэтиленовые спирты, этаноламины - превосходные органические щелочи промышленного назначения, производство которых также стремительно возрастает. Так из года в год многие соединения рассмотренного цикла работ Вюрца находят все большее и большее применение в промышленности. Это служит прекрасным доказательством немеркнущего значения исследований великого французского химика.

Шарль Адольф Вюрц но только обогатил науку крупными открытиями, но и воспитал большую плеяду талантливых учеников, которые продолжали развивать работы учителя и в свою очередь сделали ряд интереснейших открытии. В такой преемственности, своеобразной ценной эстафете исследований заключается залог научного прогресса.

Вюрц обладал качествами, необходимыми для создания ученым научной школы: талантом, трудолюбием, организаторскими способностями, личным человеческим обаянием,

Превосходным примером в этом для Вюрца был его великий учитель Юстус Либих, реформатор методов подготовки естественнонаучных кадров. Вюрц многому научился и у своих соотечественников Баляра и Дюма, которые также были хорошими педагогами. При создании Вюрцем научной школы важную роль сыграло и бурное развитие химический науки во Франции

Занимая в течение 30-ти лет профессорские должности в различных высших учебных заведениях и академиях Парижа, Вюрц проявил себя и как хороший лектор, и как талантливый организатор и руководитель лаборатории, и как замечательный популяризатор науки — автор многочисленных книг и статен. В течение трех десятилетий молодежь парижских высших школ слушала большого ученого и превосходного лектора, каким был Вюрц.

Литература

1. Ш. Фридель. Химик Шарль Адольф Вюрц. Киев, 1887.

2. Ю. С. Мусабеков. Юстус Либих. М. 1962

3. А. В. Гофман. Химик Жан Бантист Андре Дюма. СПб., 1885.

4. M. Delepine. Joseph Pelletier and Joseph Caventou. J. Chem. Educ., 1951, t. 28, N 9, p. 454-461.

5. "Ctntenaire de la Societe chimique de France, 1857-1957", Paris, 1957

6. J. Jaques, G. V. Bykov. Nouveaux materiaux concernant Phistoire de la Societe chimique de Paris. Bull. Soc. chim. France, 1959, N 7-8, p. 1205-1210.

7. M. Berthelot. Adolphe Wurtz. Science et Philosophie. Paris, 1886.

8. A. W. Hofmann. Adolf Wurtz. Ber. Dtsch. chem. Ges., 1884, Bd. 17, S. 1207-1211; 1887, Bd. 20, S. 815.

9. А. М. Бутлеров. Поездки за границу летом 1861 года и ее результаты. Сочинение, том III. М., 1958, стр. 76-82

10. А. М. Бутлеров. Исторический очерк развития химии в последние 40 лет. Сочинение, том III М.,1959, стр. 167-280.

11. A. Wurtz. Su rune serie d’alcalis organiques homoiogues avec l’ammoniaque. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Acad. Des sci. 1849, t. 28, p. 223-226.

12. Э. Гьельт. История органической химии с древнейших времен до настоящего времени. Харьков-Киев, 1937

13. A. Wurtz. Theorie de combinaisons glycerines. Ann. chim. et phys., 1855, (3), t. 28, p. 223-226.

14. А. Вюрц. Лекции по некоторым вопросам теоретической химии. СПб., 1865.

15. А. М. Бутлеров. Введение к полному изучению органической химии. Сочинение, том II. М., 1953.

16. А. М. Бутлеров. Научная и педагогическая деятельность. Сб. документов. Издательство АН СССР, 1961.

17. А. Вюрц. История химических доктрин от Лавуазье и до настоящего времени, вып. I. Пер. М. Негрескула под ред. и с предисловием А. М. Бутлерова. СПб., 1869. A. Wurtz. Histoire des doctrines chimiques, depuis Lavoisier jusqua nos jours. Paris, 1868.

18. А. Вюрц. Атомическая теория. Пер. со 2-го франц. издания. Киев, 1882. A. Wurtz. La theorie atomique. Paris, 1879.

19. А. М. Бутлеров. О практическом значении научных химических работ. Сочинение, том III, М., 1958 стр. 9-20.

20. A. Wurtz. Memoire sur les glycols ou alcohols diatomiques. Ann. chim et phys., 1859 (3), t. 55, p. 400-478.

21. . A. Wurtz. Memoire sur l’oxyde d’ethylene et les alcohols polyethyleniques. Ann. chim et phys., 1863 (3), t. 69, p. 317-355.

22. A. Andre. Adolphe Wurtz (1817-1884). Sa contribution aux progress de la chimie des corps gras. Oleagineux, 1956, t. 11, N 1.

23. Ю. С. Мусабеков. История органического синтеза в России. М., 1958.

24. А. М. Бутлеров. Отчет о путешествии за границу. Сочинение, том III, М., 1957. стр. 67-75.

25. Ю. С. Мусабеков. Ш. А. Вюрц. 1817-1884. М., Изд. Акад. наук., СССР 1963.

26. К. Манолов. Великие химики. Под ред. доктора исторических наук. Н. М. Раскина. М.,: Мир, 1977

27. Биографии великих химиков. ред. К. Хийнинг; пер. с нем. В.А. Крицмана; под ред. Г. В. Быкова, С. А. Погодина. М.,; Мир. 1981.

Похожие работы

Программа для поступающих в вузы (ответы)

Скачать

202198

14

15

... реакции на альдегидную группу – окисляется оксидом серебра (1), присоединяет синильную кислоту (4): Химические свойства: 1.    2.    3.    4.    5.    6.    7.    8.    Спиртовое брожение. Эта реакция характерна для гексоз. Она осуществляется с помощью биологических катализаторов – ферментов. При сбраживании гексозы превращаются в этиловый спирт. Для пентоз брожение ...