Роберт Вильгельм Бунзен

ПРЕДИСЛОВИЕ

Н

астоящее методическое пособие предназначается для студентов фармацевтического факультета. При его подготовке авторы учитывали возрастание требований к теоретической подготовке студентов и интеграцию с курсами специальных дисциплин.

В пособие вошли такие разделы физической химии как химическая термодинамика фазовые равновесия и растворы электрохимия и кинетика.

Содержание пособия соответствует программе по физической химии. Более широко даны такие разделы как буферные растворы электрохимия и кинетика. Это позволит использовать данный методический материал в перспективе при неизбежных изменениях в программе, а также даст возможность использовать его при изучении органической аналитической и фармацевтической химии

ВВЕДЕНИЕ

Ф

изическую химию можно считать пограничной наукой между химией и физикой. Пользуясь теоретическими и экспериментальными методами обеих наук, а также собственными методами физическая химия устанавливает законы протекания химических процессор и условия достижения химического равновесия. В связи с этим, названная наука играет большую роль не только в химической, но и в развитии медицинской и биологической промышленности.

Физическая химия является основой таких специальных дисциплин как фармацевтическая химия, химия и технология синтетических лекарственных препаратов, технология фитопрепаратов, аптечная технология лекарств и др. Из этого следует большое значение физической химии как важной учебной дисциплины, освоению которой уделяется большое значение в высшей школе на фармацевтических факультетах.

Роберт Вильгельм Бунзен

Роберт Вильгельм Бунзен – один из знаменитых немецких химиков XIX века, подлинный основатель физико-химического направления исследований.

Роберт Вильгельм Бунзен родился 31 марта 1811 г. в Гёттингене. Он происходил из образованной и хорошо обеспеченной семьи. Бунзен получил блестящее школьное образование. В 1828 г. он поступил в Гёттингенский университет, где изучал химию, физику, геологию, минералогию, ботанику, анатомию и математику. В возрасте 20 лет Бунзен окончил университет; его докторская работа была посвящена разработке новых измерительных приборов.

В 1836 г. он начал преподавать химию в Высшей промышленной школе в Касселе, где ранее работал Вёлер, и здесь Бунзен начал первый большой цикл работ по изучению органических соединений мышьяка.

В 1839 г. Бунзен был приглашен в Марбургский, где занялся исследованием в области электрохимии, а также изучал реакции в газовых смесях. Таким образом к анализу проблем прикладной и физической химии, которыми и занимался всю свою творческую жизнь.

В 1852 г. перешел в Гейдельбергский университет и вместе с физиком Г.Ф. Тирхгофом занялся разработкой методов спектрального анализа.

Бунзен был превосходным преподавателем. Лаборатория Бунзена в Гейдельберге стала заветным местом для многих молодых ученых, желавших серьезно заниматься химией. Его учениками были Тиндаль, Кольбе, Эрленмейер, Л. Мейер и В. Мейер, Д.И. Менделеев и др.

Для лабораторных и демонстрации опытов на лекции Бунзен применял эффективные и часто удивительные приборы. Например, фотометр с жировым пятном и клапан Бунзена. Газовая горелка, сконструированная Бунзеном, стала необходимой принадлежностью каждой лаборатории. Он же усовершенствовал водоструйный насос и калоритметры различных конструкций.

Наиболее важным результатом работ Бунзена явилось создание спектрального анализа совместно с его другом Кирхгофом в 1859-1860гг. Эти исследования наглядно показали большую пользу научного сотрудничества физиков и химиков. Использование спектрального анализа позволило значительно увеличить число известных элементов. Тем самым Бунзен и Кирхгоф подготовили систематизацию основных химических веществ.

С помощью спектрального анализа оказалось возможным исследовать химический состав звезд.

Исследования Бунзена всегда были ориентированы на решение практических задач. Уже в его первой работе, проведенной вместе с врачом А.А. Бертольдом приведены сведения об использовании свежеосажденного гидроксида железа (III) как противоядия при отравлении мышьяком.

Бунзен также изучал электрохимические процессы. Он заменил угольными пластинами дорогие электроды гальванических элементов, изготовлявшиеся ранее лишь из благородных металлов. При помощи новых элементов Бунзен получил путем электролиза расплавленных солей довольно большие количества магния (1852г.) и алюминия (1854г.) Это легло в основу металлургии легких металлов.

Бунзен изучал и другие свойства легких металлов. Он исследовал свечение горящего магния и связанные с этим фотохимические явления. В 1862 г. Бунзен и Роско установили количественные закономерности фотохимических процессов, которые были сформулированы в законе, получившим в последствии их имена – закон Бунзена-Роско. Этот закон был использован в фотографии, когда следовало определить например зависимость времени освещения от яркости предмета. Совместными исследованиями Бунзена и Роско была основа измерительная фотохимия.

В признание научных заслуг Бунзена по предложению В. Оствальда Общество электрохимии и физической химии было переименовано в Немецкое общество электрохимии и физической химии имени Бунзена.

Роберт Бунзен – один из последних великих исследователей и педагогов ХIX века – сделал выдающиеся открытия на благо человечества. Его ученик Тиндаль говорил, что Бунзен ближе всего подходит к идеалу преподавателя высшей школы.

Анри Луи Ле Шаталье

В XIX столетии резко возросло число известных химических элементов и соединений, были открыты основополагающие закономерности и разработаны теории, принципиально важные для развития химии. Широкое использование физических методов для исследования химических знаний привело к возникновению самостоятельной научной дисциплины – физической химии. Результатами этих работ явилось, в частности, установление связи между температурой кипения и строением химических соединений, познание природы электрохимических явлений, фотохимических и термических процессов, а также количественный анализ химических реакций.

Во второй половине XIX века возникло примыкающее к физике новое направление исследований в химии – химическая термодинамика.

Луи Ле Шаталье (1815 – 1873 гг.) родился и умер в Париже. Он был одним из первых химиков, систематически проводившим фундаментальные исследования металлургических и химико-технологических процессов.

Наиболее значительные физико-химические работы Ле Шаталье посвящены исследованию влияния давления и температуры на равновесие в химических реакциях. На основе работ Горстмана и Дж.У. Гиббса, Ле Шаталье сформировал в 1884г. принцип, названные в последствии его именем. Этот принцип описывал влияние различных факторов на состояние равновесия химических систем. Аналогичные исслдования проводил профессор, заведующий кафедры экспериментальной физики в Тюбингенском университете Фердинанд Браун, который хотел распространить правило на многочисленные системы. Ле Шаталье же применял сформулированное им положение только для систем, находящихся в «химически стабильном равновесии». Когда взгляд Брауна получили известность, они помогли расширить область применения принципа Ле Шаталье, который стал называться принципом Ле Шаталье-Брауна. Хотя со временем было показано, что этот принцип применим только для систем, рассмотренным Ле Шаталье, все же имя Брауна Сохранилось в названии этого принципа до настоящего времени.