Йёнс Якоб Берцелиус

БЕРЦЕЛИУС (Berzelius), Йёнс Якоб

Шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус родился в селении Веверсунде на юге Швеции. Его отец был директором школы в Линчепинге. Берцелиус рано потерял родителей и уже во время обучения в гимназии зарабатывал частными уроками. Тем не менее Берцелиус смог получить медицинское образование в Упсальском университете в 1797-1801 гг. По окончании курса Берцелиус стал ассистентом в Медико-хирургическом институте Стокгольма, а в 1807 г. был избран на должность профессора химии и фармации.

Научные исследования Берцелиуса охватывают все главные проблемы общей химии первой половины XIX в. Он экспериментально проверил и доказал достоверность законов постоянства состава и кратных отношений применительно к неорганическим и органическим соединениям. Одним из важнейших достижений Берцелиуса стало создание системы атомных масс химических элементов. Берцелиус определил состав более чем двух тысяч соединений и рассчитал атомные массы 45 химических элементов (1814-1826). Берцелиус также ввёл современные обозначения химических элементов и первые формулы химических соединений.

В ходе своих аналитических работ Берцелиус открыл три новых химических элемента : церий (1803) совместно со шведским химиком В. Хизингером (независимо от них церий открыл также М. Г. Клапрот), селен (1817) и торий (1828); впервые получил в свободном состоянии кремний, титан, тантал и цирконий.

Берцелиус известен также своими исследованиями в области электрохимии. В 1803 г. он выполнил работу по электролизу (совместно с В. Хизингером), в 1812 г. – по электрохимической классификации элементов. На основе этой классификации в 1812-1819 гг. Берцелиус разработал электрохимическую теорию сродства , согласно которой причиной соединения элементов в определённых отношениях является электрическая полярность атомов. В своей теории Берцелиус важнейшей характеристикой элемента считал его электроотрицательность; химическое сродство рассматривалось им как стремление к уравниванию электрических полярностей атомов либо групп атомов.

С 1811 г. Берцелиус занимался систематическим определением состава органических соединений, в результате чего доказал применимость стехиометрических законов к органическим соединениям. Он внёс существенный вклад в создание теории сложных радикалов , хорошо согласующейся с его дуалистическими представлениями о сродстве атомов. Берцелиус развивал также теоретические представления об изомерии и полимерии (1830-1835), представления об аллотропии (1841). Он ввёл в науку также и термины «органическая химия», «аллотропия», «изомерия».

Обобщив все известные тогда результаты исследований каталитических процессов , Берцелиус предложил (1835) термин «катализ» для обозначения явлений нестехиометрического вмешательства «третьих сил» (катализаторов) в химические реакции. Берцелиус ввёл понятие «каталитическая сила», аналогичное современному понятию каталитической активности, и указал на то, что катализ играет важнейшую роль в «лаборатории живых организмов».

Берцелиус опубликовал более двухсот пятидесяти научных работ; среди них – пятитомный «Учебник химии» (1808-1818), выдержавший пять изданий и переведённый на немецкий и французский языки. С 1821 г. Берцелиус издавал ежегодный «Обзор успехов химии и физики» (всего вышло 27 томов), являвшийся наиболее полным собранием новейших достижений науки своего времени и оказавший существенное влияние на выработку теоретических представлений химии. Берцелиус пользовался огромным авторитетом у химиков-современников. В 1808 г. он стал членом шведской Королевской Академии наук, в 1810-1818 гг. был её президентом. С 1818 г. Берцелиус – непременный секретарь Королевской Академии наук. В 1818 г. он был посвящен в рыцари, в 1835 г. ему был пожалован титул барона.

Шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус родился в селении Веверсунде на юге Швеции. Его отец был директором школы в Линчепинге. Берцелиус рано потерял родителей и уже во время обучения в гимназии зарабатывал частными уроками. Тем не менее Берцелиус смог получить медицинское образование в Упсальском университете в 1797-1801 гг. По окончании курса Берцелиус стал ассистентом в медико-хирургическом институте институте Стокгольма, а в 1807 г. был избран на должность профессора химии и фармации.

В ходе своих аналитических работ Берцелиус открыл три новых химических элемента: церий (1803) совместно со шведским химиком В.Г.Гизенгером (независимо от них церий открыл также М.Г.Клапрот), селен (1817) и торий (1828); впервые получил в свободном состоянии кремний, титан, тантал и цирконий.

Берцелиус известен также своими исследованиями в области электрохимии. В 1803 г. он выполнил работу по электролизу (совместно с В.Гизингером), в 1812 г. – по электрохимической классификации элементов. На основе этой классификации в 1812-1819 гг. Берцелиус разработал электрохимическую теорию сродства, согласно которой причиной соединения элементов в определённых отношениях является электрическая полярность атомов. В своей теории Берцелиус важнейшей характеристикой элемента считал его электроотрицательность; химическое сродство рассматривалось им как стремление к уравниванию электрических полярностей атомов либо групп атомов.

С 1811 г. Берцелиус занимался систематическим определением состава органических соединений, в результате чего доказал применимость стехиометрических законов к органическим соединениям. Он внёс существенный вклад в создание теории сложных радикалов, хорошо согласующейся с его дуалистическими представлениями о сродстве атомов. Берцелиус развивал также теоретические представления об изомерии и полимерии (1830-1835), представления об аллотропии (1841). Он ввёл в науку также и термины «органическая химия», «аллотропия», «изомерия».

Обобщив все известные тогда результаты исследований каталитических процессов, Берцелиус предложил (1835) термин «катализ» для обозначения явлений нестехиометрического вмешательства «третьих сил» (катализаторов) в химические реакции. Берцелиус ввёл понятие «каталитическая сила», аналогичное современному понятию каталитической активности, и указал на то, что катализ играет важнейшую роль в «лаборатории живых организмов».

БОЛЬЦМАН (Boltzmann), Людвиг

Австрийский физик Людвиг Больцман родился в Вене в семье служащего. По окончании гимназии в Линце он поступил в Венский университет, где учился у Й.Стефана и Й.Лошмидта. В 1866 г. Больцман защитил докторскую диссертацию, работал ассистентом у Стефана, затем стал приват-доцентом Венского университета. Профессор теоретической физики университета в Граце (1869–1873), профессор математики в Венском университете (1873–1876), профессор экспериментальной физики университета в Граце (1876–1889). В 1889–1894 гг. занимал кафедру теоретической физики в Мюнхене, в 1894–1900 гг. в Вене, в 1900–1902 гг. в Лейпциге, а затем снова в Вене.

Научные интересы Больцман охватывали почти все области физики (и ряд областей математики). Автор работ по математике, механике, гидродинамике, теории упругости, теории электромагнитного поля, оптике, термодинамике и кинетической теории газов. Однако наибольшее значение имеют работы Больцман по кинетической теории газов и статистическому обоснованию термодинамики. В 1886–1872 гг. он провёл важнейшие исследования в области кинетической теории газов, вывел закон распределения молекул газа по скоростям, обобщив распределения Дж.К.Максвелла на случай, когда на газ действуют внешние силы (статистика Больцмана). Формула равновесного больцмановского распределения послужила основой классической статистической физики. В 1872 г., применив статистические методы к кинетической теории газов, вывел основное кинетическое уравнение газов. Установил фундаментальное соотношение между энтропией физической системы и вероятностью её состояния, доказал статистический характер второго начала термодинамики, что указало на несостоятельность гипотезы «тепловой смерти» Вселенной. В том же году доказал так называемую Н-теорему, утверждавшую, что Н-функция, характеризующая состояние замкнутой системы, не может возрастать во времени. Эти исследования Больцмана заложили основу термодинамики необратимых процессов.

Больцман впервые применил законы термодинамики к процессам излучения и в 1884 г. теоретически вывел закон теплового излучения, согласно которому энергия, излучаемая абсолютно чёрным телом, пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры. В 1879 г. этот закон был экспериментально установлен Й.Стефаном и известен теперь как закон Стефана – Больцмана.

Больцман был не только теоретиком, но и экспериментатором. Он провёл первые опыты по проверке справедливости максвелловской теории электромагнетизма, измерил диэлектрические постоянные различных веществ, исследовал поляризацию диэлектриков. Он измерил диэлектрическую проницаемость газов и твёрдых тел и установил её связь с оптическим показателем преломления.

Основные результаты исследований ученого представлены в его фундаментальных лекционных курсах – «Лекции о максвелловской теории электричества и света» (тт. 1–2, 1891–1893); «Лекции по теории газов» (тт. 1–2, 1896–1898); «Лекции о принципах механики» (тт. 1–3, 1897–1920).

Жизнь Больцмана оборвалась трагически: он покончил с собой 5 сентября 1906 г. в Дуино (Италия).

Йенс Якоб Берцелиус родился в небольшом селе на юге Швеции 20 августа 1779 г. Четырнадцати лет его отдали в гимназию, но вскоре ему пришлось начать самому зарабатывать на жизнь и учебу. В 1797 г. он поступил на медицинский факультет Упсальского университета. Жизнь не баловала юношу: днем занятия в университете, по вечерам тяжелая работа, чтобы обеспечить более чем скромное существование. Чем только не занимался в это время Берцелиус: давал частные уроки, помогал врачам в госпитале; и все же он находил время, чтобы изучать иностранные языки — английский, немецкий, французский.

Студенческие годы и начало серьёзных исследований

На первых курсах университета Якоб увлекался ботаникой и зоологией, позже стал систематически заниматься химией. Преподавание химии в Упсальском университете велось с позиций теории флогистона. Не удовлетворившись этим, будущий ученый начал самостоятельно заниматься по книге X. Гиртаннера «Начальные основания антифлогистической химии».

Практические занятия по химии в университете проводились трижды в неделю, что не устраивало любознательного студента. Чтобы иметь возможность чаще работать в лаборатории, Берцелиус договорился со служителем — теперь он мог заходить туда с черного хода в любое время. Однажды за «тайными» занятиями его застал профессор химии, металлургии и фармации И. Афцелиус. Профессору понравилась такая настойчивость, и он разрешил студенту «пользоваться парадным входом» в лабораторию. Но и этого для Берцелиуса оказалось мало. Он подыскал небольшую комнатку с чуланом и устроил домашнюю лабораторию. Вместе со своим младшим братом Христофором Йенс изучал свойства жидкостей и газов, проводил опыты с электрическим током. Результаты опытов по исследованию состава соединений он объяснял на основе новой химической номенклатуры, разработанной группой французских химиков под руководством А. Лавуазье в 1787 г. В 1800 г. Берцелиус исследовал действие азотной кислоты на этиловый спирт и изучал свойства «веселящего газа» (оксида азота N 2 O). Афцелиус переслал результаты последней работы молодого химика в Стокгольм, в Академию наук. Ответ пришел …через три года! Он был краток: «Новая химическая номенклатура в Академии не употребляется!» Однако это не обескуражило Берцелиуса. Он защищает диссертацию на соискание степени доктора медицины и получает назначение на должность ассистента медицинского факультета в Стокгольмской медико-хирургической школе (1802), а затем становится там же профессором медицины и фармации (1807). Вместе с В. Хизингером, богатым владельцем рудников, он проводит серию работ, результаты которых легли в основу его электрохимической теории. Согласно этой теории каждое сложное вещество состоит из двух противоположно заряженных частей, т. е. имеет двойственный (бинарный) состав. Состав сульфата натрия, например, записывали таким образом:

Мы не будем останавливаться на исследованиях Берцелиуса в области неорганической химии. Отметим только, что он определил относительные атомные массы 45 элементов; установил процентный состав более двух тысяч соединений; открыл элементы кремний, торий, селен, церий; впервые выделил цирконий и тантал; он заложил основы современной химической символики; неоценим его вклад в химический качественный и количественный анализ, минералогическую химию, в учение о катализе. Этот перечень, далеко не полный, очень внушителен.

Вклад Берцелиуса в органическую химию

Нас интересует, прежде всего, вклад Берцелиуса в органическую химию. Начнем с того, что самый термин органическая химия ввел в науку именно он. В своем учебнике «Лекции по животной химии» (1806-1808) он писал:

«Рассматриваемое с химической точки зрения живое тело,- представляет собой мастерскую химических процессов, осуществляющихся особыми, приспособленными к свойствам производимых продуктов, инструментами, каждый из которых носит название органа. Отсюда живая природа получила название органической. Это название мы распространили также на остатки и продукты живых тел…».

Природа, по представлению Берцелиуса, делится на два довольно различных класса — органический и неорганический, между которыми нет резкой границы и которые «подчиняются одинаковым сродствам и через них …переходят друг в друга». И если неорганическая природа образована большим числом «основных веществ» (Берцелиус имеет в виду химические элементы), то «первородные вещества» органической природы менее разнообразны, но они «входят в каждое органическое тело, и их различные виды соединений бесконечны». «Та часть физиологии,- пишет Берцелиус, -которая описывает состав живых тел с протекающими в них химическими процессами, называется органической химией».

Берцелиус — преподаватель

Титульный лист учебника химии Я. Берцелиуса, 1823 г.

Берцелиус был прекрасным популяризатором химии. Он автор нескольких учебников и множества обзоров по разным областям химии и близких ей наук. Эта сторона его деятельности способствовала распространению химических знаний и подготовке новых химиков. Знаменитый «Учебник химии» Берцелиуса переиздавался несколько раз, был переведен на многие европейские языки. По нему обучались многие поколения студентов. Последнее издание (1843-1848) вышло в пяти томах. В первом томе освещались теоретические вопросы, во втором излагались сведения о металлах, в третьем — о солях, в четвертом — общие вопросы органической химии; в пятом описывались отдельные органические вещества.

Начиная с 1821 г., Берцелиус опубликовал 27 томов «Ежегодных сообщений», в которых помещались обзоры (как правило, критические) исследований по физике и химии, выполненных в различных странах. Эти ежегодники пользовались огромной популярностью среди ученых.

Берцелиус много путешествовал. Он посетил Германию, Францию, Швейцарию, и всюду, где бы он ни был, его прежде всего интересовали достижения науки. Он познакомился с крупнейшими учеными своего времени-Г. Дэви, К. Бертолле, Ж. Гей-Люссаком, Л. Тенаром, слушал их лекции, интересовался не только исследовательской работой, но и постановкой преподавания; многое из того, что узнавал, Берцелиус затем использовал в своей работе. Так, он первым в Швеции ввел демонстрацию опытов во время лекций. Берцелиус переписывался со многими учеными из разных стран. Он был прекрасным преподавателем, у него было немало учеников, и среди них Фридрих Вёлер , один из основоположников органической химии.

В 1810 г. Берцелиус был избран академиком, а два года спустя стал президентом Шведской Академии наук. Он был признанным главой химиков на протяжении почти полувека, современники называли его «законодателем химии». Умер Берцелиус 7 августа 1848 года.

Памятник Берцелиусу стоит в парке его имени в столице Швеции