Глава 1 Основные этапы развития аналитической химии
Содержание
| Введение | |
| Глава 1 Основные этапы развития аналитической химии | |
| 1.1. Хронология этапов развития аналитической химии | |
| 1.2. О развитии аналитической химии в России | |
| 1.3. Курнаков Николай Семенович (1860 – 1941) | |
| Глава 2 Значение аналитической химии | |
| 2.1. Междисциплинарное значение аналитической химии | |
| 2.2. Значение приборных аналитических методов | |
| Заключение | |
| Библиографический список: |
Нет. Там чисто у нее
Введение
Современное общество является результатом развития человечества с древнейших времен. Еще Гегель считал, что ключ к пониманию любых явлений можно найти при рассмотрении процесса их возникновения, другими словами, изучая их историю. История развития химии в целом, и аналитической химии в частности, имеет большое значение, как для духовного, так и для материального развития общества. Индустриализация, связанная с развитием химии (аналитическая химия всегда была частью химии, а порой даже основной ее частью), породила достаточно большое количество проблем, решение которых весьма проблематично без химического анализа. Научной основой химического анализа является аналитическая химия. В последнее время значительно выросли возможности аналитической химии, расширилась область методов анализа, повысилась чувствительность, точность и экспрессность анализа, чаще стали применять компьютеры, возросло внимание к аналитическому контролю.
Следует различать аналитическую химию и аналитическую службу. Аналитическая химия - это область научного знания, научная дисциплина, а аналитическая служба -это определенный вид сервиса (конкретный анализ определенных объектов с использованием методов аналитической химии) или система обеспечения потребностей общества в химических анализах.
Значение аналитической химии определяется заинтересованностью общества в результатах аналитического контроля, в установлении качественного и количественного состава вещества, т. е. уровнем развития общества и уровнем развития самой аналитической химии. Так, на современном этапе развития общества все большее значение приобретает осознание общественностью экологической ситуации в мире, что стимулирует бурное развитие методов анализа объектов окружающей среды.
Причиной всеобщей озабоченности состоянием природной среды является факт обнаружения в экологических системах (в основном в биосфере) значительных антропогенных изменений (вызванных деятельностью человека). Для оценки степени негативных изменений вводится понятие экологического мониторинга - системы наблюдений и контроля за изменениями в составе и функциях различных экосистем. Поскольку химическое загрязнение является основным фактором неблагоприятного антропогенного воздействия на природу, наблюдение и контроль за состоянием окружающей среды предполагает исследования атмосферного воздуха, почвы, водоемов на наличие загрязняющих химических веществ, а также изучение радиационного загрязнения, вызывающих нарушение сложившегося экологического равновесия в природе. Следовательно, в основе экологического мониторинга лежит химический анализ. А целью аналитической химии становится определение концентрации загрязняющих веществ в различных природных объектах.
Цель работы: познакомиться с историей развития аналитической химии
Реализация поставленной цели предполагает решение следующих задач:
· исследовать основные этапы развития и становления науки;
· познакомиться с развитием аналитической химии в России;
· собрать материал и изучить биографию великого русского аналитика – Курнакова Н.С.
Методы исследования:
1. Аналитический
2. Работа с научной литературой
Аналитическая химия – это источник инновации и страха. Наиболее сложная ее задача сегодня заключается в том, чтобы донести до общества новые знания из области аналитики. Только так удастся преодолеть страхи и предубеждения. Конечно, учитывая быстрый рост человечества, мы должны беречь наш окружающий мир, нашу землю, полезные ископаемые, воду, воздух. Однако все, кто имеет дело с данными по загрязнению окружающей среды, как аналитики, так и средства массовой информации, выступающие посредниками в работе по связи с общественностью, должны в высокой степени чувствовать свою ответственность.
Глава 1 Основные этапы развития аналитической химии
1.1. Хронология этапов развития аналитической химии
Аналитическая химия - в какой-то степени первооснова всей химии. Эту мысль можно встретить у многих историков химической науки, при условии, если открытие новых элементов считать аналитической задачей. Даже получение новых элементов в результате ядерных реакций предполагает использование химико-аналитической методологии, не говоря о чисто эмпирических, найденных случайно простейших приемах качественного распознавания веществ по твердости, вкусу, цвету и запаху, а также несложных приемах их очистки (фильтрование, перегонка), которые применялись древними исследователями.
Существует мнение, что интерес к истории дисциплины возрастает в периоды, когда данная наука переживает если не застой, то, во всяком случае, развивается спокойно, эволюционно. Во времена же “бури и натиска”, когда одно открытие опережает другое, когда спешат проверить и реализовать возможности рождающихся друг за другом методов, - в такие времена, говорят, не до истории[1,2].
В таком высказывании есть логический смысл, однако изучать историю науки необходимо и в бурные периоды развития; специалист должен быть знаком с историей. Знание истории науки вооружает ученого методологически. Знание истории своей дисциплины укрепляет любовь к науке, приобщает к ней. Многие ученые, к мнению которых стоит прислушаться, полагали, что изучение истории служит даже инструментом развития науки сегодняшней. В. И. Вернадский, например, писал, что «история науки является ... орудием достижения нового»[3].
«Наука захватывает нас только тогда, когда, заинтересовавшись жизнью великих исследователей, мы начинаем следить за историей их открытий» (Д. К. Максвелл)[5].
Аналитическая химия — в известной степени первооснова всей химии, эту мысль мы встречаем у многих историков химической науки. Например, открытие новых элементов — ведь это аналитическая задача. Во всяком случае, так было до последнего времени, когда новые элементы стали “делать” физики-ядерщики, да и то без химико-аналитической методологии обойтись они не могут.
Аналитическая химия прошла большой исторический путь. Можно выделить следующие периоды: наука древних; алхимия (IV-XVI вв.), иатрохимия (XVI-XVII вв.), эпоха флогистона (XVII-XVIII вв.), период научной химии (XIX-XX вв.); современный период.
Анализ в древности. Химический анализ проводится с незапамятных времен. Первый аналитический прибор — весы — известен с глубокой древности. Анализу подвергали руды, сплавы, изделия из драгоценных металлов. У римского историка Плиния описана методика анализа золота, еще раньше об оценке содержания золота писал император Вавилона. Плиний пишет об использовании экстракта дубильных орешков в качестве реактива. С помощью папируса, пропитанного экстрактом, отличали медь от железа (в растворе сульфата железа папирус чернел). В древности умели определять концентрацию по удельному весу; само понятие “удельный вес” известно по крайней мере со времен Архимеда. По-видимому, вторым по времени появления аналитическим прибором был ареометр, он описан в трудах древнегреческих ученых.
В произведении Теофраста «О камнях» говорится об определении золота с помощью так называемого пробного, или пробирного, камня; способ этот применяется и до сих пор, например в инспекциях пробирного надзора.
Во времена алхимии выполнен огромный объем экспериментальных работ, что обеспечило развитие техники химических операций и накопление обширной конкретной информации о свойствах веществ. Было найдено много способов различать вещества. Был отработан метод определения золота и серебра, основанный на «пробирной плавке» — плавлении в присутствии восстановителя и металла-носителя (обычно свинца), в расплаве которого хорошо растворяются драгоценные металлы. Во Франции в XIV в. этот способ был детально описан в королевском декрете Филиппа VI (1343 г.) - всем было предписано пользоваться именно этим методом[6].
Получил дальнейшее развитие метод пробного камня; суть его заключается в том, что изделиями из золота на поверхности пробного камня наносят царапины. Их цвет, точнее оттенок, и толщина зависят от содержания золота. В средние века стали использовать шкалу из 24 игл с разным содержанием золота.
Для анализа стали использовать растворы. Были открыты цинк, сурьма и висмут.
В период иатрохимии появились новые способы обнаружения веществ, основанные на переводе их в раствор. Например, была открыта реакция серебра с хлорид-ионами. Как пишут Ф. Сабадвари и А. Робинсон, авторы книги «История аналитической химии», в этот период было открыто большинство химических реакций, использованных впоследствии при разработке классической схемы качественного анализа. Монах Василий Валентин ввел понятия «осаждение», «осадок»[5].
Первые научные труды в разработке теории и практики химического анализа неотделимы от имени первого русского ученого-естествоиспытателя мирового значения М. В. Ломоносова (1711–1765 гг.), исключившего «огненную материю» - флогистон из числа химических агентов и открывшего закон сохранения массы вещества. Он впервые ввел в практику химических исследований количественный учет реагентов химических процессов и по праву считается одним из основоположников количественного анализа. Ряд методов анализа М.В.Ломоносов описал в своей книге «Первые основания металлургии или рудных дел»[3]. Начало микрокристаллоскопическому анализу положил в эти же годы русский химик и фармацевт Т. Е. Ловиц (1757–1804 гг.), установив взаимосвязь между формой кристаллов и их химическим составом. Он также предложил, открыв в 1785 г. адсорбцию растворенных веществ углем, использовать этот процесс для очистки веществ, в частности спирта.
Существенное место в истории аналитической химии занимает английский ученый Роберт Бойль (XVII в.), который ввел термин «химический анализ». Со времен Р. Бойля и до первой половины ХIX в. аналитическая химия была основной частью химии.
Р. Бойль систематически использовал экстракты растений (лакмус, фиалка и др.) и животных тканей для определения кислотности и щелочности растворов; например, он установил, что в щелочном растворе экстракт фиалки становится зеленым. Известное с древних времен свойство экстракта дубильных орешков окрашиваться в присутствии железа и меди было дополнено наблюдением, что интенсивность возникающей при этом окраски связана с содержанием металла в растворе. Известно, что Бойль судил о составе осадков по форме образующихся кристаллов; он проводил фракционную кристаллизацию. Бойль отделил химию от медицины, это был конец эпохи иатрохимии.
Крупнейшим аналитиком XVIII в. был шведский химик Т. Бергман (1735-1784). Он впервые провел различие между качественным и количественным анализом, обобщил накопленный к тому времени материал о применении паяльной трубки в анализе, создал первую схему качественного химического анализа.
Период научной химии. Конец XVIII-начало XIX вв. характеризовались общеизвестными открытиями А. Л. Лавуазье (кислородная теория горения, закон сохранения вещества, различие между элементами и соединениями), Знаменитый шведский химик Я. Берцелиус (1779-1848) определил атомные веса почти всех известных тогда элементов, ввел символы элементов, химические формулы, активно проводил аналитические расчеты на основе правил стехиометрии. Берцелиус стоял у истоков метрологии анализа. Он оценивал ошибки определений, разработал точные методы взвешивания, ему принадлежит методика определения платиновых металлов. Шведский ученый пытался создать новую схему качественного анализа.При анализе силикатов Берцелиус применил фтористоводородную кислоту -прием, широко используемый и по сей день; использовал возгонку хлоридов для разделения металлов. В числе методов количественного анализа к середине XIX в. оформились титриметрические, гравиметрические методы, способы элементного органического анализа, методы газового анализа. Основы титриметрического метода были заложены еще в середине XVIII столетия, метод родился как ответ на требования промышленности. Это пример метода, который развивался под напором практических задач. Первыми и главными собственно химическими продуктами промышленности были серная и соляная кислоты, сода и хлорная вода; их применяли, например, при отбеливании тканей. Конец XIX века в истории Российской науки ознаменовался многими крупными научными событиями. Среди них особое значение приобрело создание Н.С. Курнаковым физико-химического анализа.
Критериями выделения этапов развития аналитической химии могут служить принципы накопления знаний и их наивысшего развития. Как известно, постепенное накопление практических и теоретических знаний ведет их к новому качеству. Качественно новые знания в дальнейшем служат основой для поступательного развития науки. Так, до конца XVIII века в аналитической химии шло накопление практических знаний. На это время приходится процесс преобразования фазы наивысшего накопления эмпирических знаний в качественно новые теоретические знания. С конца XVIII века в аналитической химии начинает приобретать все большее значение теория как непременное условие целенаправленной работы исследователя[8].
В истории аналитической химии, являющейся прикладной дисциплиной, много примеров, демонстрирующих определяющую роль общественного, социального заказа в ее развитии. Возникновение и развитие отдельных методов анализа было связано с необходимостью распознавания материалов, которые использовались в керамике, получении лекарственных препаратов, ядов, изготовлении красок и косметических средств. Прообраз современного химического анализа - так называемое «пробирное искусство» (одна из древнейших форм проведения эксперимента), построенное на эмпирической основе, также было связано с производственной деятельностью человека и товарообращением. Целью химического анализа раннего периода развития аналитической химии была проверка возможности получения нужного для деятельности человека продукта из малого количества сырья при определенных условиях. При этом нельзя забывать, что наука развивалась не во всех странах и частях света. Однако общим для химии древних, периода алхимии, иатрохимии и в эпоху флогистона является то, что развитие химического анализа было обусловлено заказом ремесленной практики, а сам анализ представлял собой по существу мини-производство. В более широком смысле то время можно назвать этапом ремесленной аналитической химии. Так, великая цель алхимиков (превращение неблагородных металлов в золото) была лишь реализацией химиками стремления общества получить золото посредством химического ремесла.