Йенс Якоб Берцеліус

Берцеліус(Berzelius), Йенс Якоб

Шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус народився в селищі Веверсунде на півдні Швеції. Його батько був директором школи в Лінчепінге. Берцеліус рано втратив батьків і вже під час навчання в гімназії заробляв приватними уроками. Проте Берцеліус зміг отримати медичну освіту в Упсальському університеті в 1797-1801 рр. Після закінчення курсу Берцеліус став асистентом в Медико-хірургічному інституті Стокгольма, а в 1807 р був обраний на посаду професора хімії і фармації.

Наукові дослідження Берцелиуса охоплюють всі головні проблеми загальної хімії першої половини XIX ст. Він експериментально перевірив і довів достовірність законів сталості складу і кратних відносин стосовно до неорганічних і органічних сполук. Одним з найважливіших досягнень Берцеліуса стало створення системи атомних мас хімічних елементів. Берцеліус визначив склад більш ніж двох тисяч сполук і розрахував атомні маси 45 хімічних елементів (1814-1826). Берцеліус також ввів сучасні позначення хімічних елементів і перші формули хімічних сполук.

В ході своїх аналітичних робіт Берцеліус відкрив три нових хімічних елементи: церій (1803) спільно зі шведським хіміком В. Хізінгером (незалежно від них церій відкрив також М. Г. Клапрот), селен (1817) і торій (1828); вперше отримав у вільному стані кремній, титан, тантал і цирконій.

Берцеліус відомий також своїми дослідженнями в області електрохімії. У 1803 р він виконав роботу по електролізу (спільно з В. Хізінгером), в 1812 р - по електрохімічної класифікації елементів. На основі цієї класифікації в 1812-1819 рр. Берцеліус розробив електрохімічний теорію спорідненості, згідно з якою причиною з'єднання елементів в певних аспектах є електрична полярність атомів. У своїй теорії Берцеліус найважливішою характеристикою елемента вважав його електронегативність; хімічна спорідненість розглядалося ним як прагнення до зрівнювання електричних полярностей атомів або груп атомів.

З 1811 р Берцеліус займався систематичним визначенням складу органічних сполук, в результаті чого довів застосовність стехіометричних законів до органічних сполук. Він вніс істотний внесок в створення теорії складних радикалів, добре узгоджується з його дуалістичними уявленнями про спорідненість атомів. Берцеліус розвивав також теоретичні уявлення про ізомерії і полімерії (1830-1835), уявлення про аллотропии (1841). Він ввів в науку також і терміни «органічна хімія», «аллотропия», «ізомерія».

Узагальнивши всі відомі тоді результати досліджень каталітичних процесів, Берцеліус запропонував (1835) термін «каталіз» для позначення явищ нестехіометріческого втручання "третіх сил» (каталізаторів) в хімічні реакції. Берцеліус ввів поняття «Каталітична сила», аналогічне сучасного поняття каталітичної активності, і вказав на те, що каталіз грає найважливішу роль в «лабораторії живих організмів».

Берцеліус опублікував більше двохсот п'ятдесяти наукових робіт; серед них - п'ятитомний «Підручник хімії» (1808-1818), що витримав п'ять видань і перекладений на німецьку та французьку мови. З 1821 р Берцеліус видавав щорічний «Огляд успіхів хімії та фізики» (всього вийшло 27 томів), що був найбільш повним зібранням новітніх досягнень науки свого часу і зробив істотний вплив на вироблення теоретичних уявлень хімії. Берцеліус користувався величезним авторитетом у хіміків-сучасників. У 1808 р він став членом шведської Королівської Академії наук, в 1810-1818 рр. був її президентом. З 1818 р Берцеліус - неодмінний секретар Королівської Академії наук. У 1818 р він був посвячений у лицарі, в 1835 році йому був подарований титул барона.

Шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус народився в селищі Веверсунде на півдні Швеції. Його батько був директором школи в Лінчепінге. Берцеліус рано втратив батьків і вже під час навчання в гімназії заробляв приватними уроками. Проте Берцеліус зміг отримати медичну освіту в Упсальському університеті в 1797-1801 рр. Після закінчення курсу Берцеліус став асистентом в медико-хірургічному інституті інституті Стокгольма, а в 1807 р був обраний на посаду професора хімії і фармації.

В ході своїх аналітичних робіт Берцеліус відкрив три нових хімічних елементи: церій (1803) спільно зі шведським хіміком В.Г.Гізенгером (незалежно від них церій відкрив також М.Г.Клапрот), селен (+1817) і торій (1828); вперше отримав у вільному стані кремній, титан, тантал і цирконій.

Берцеліус відомий також своїми дослідженнями в області електрохімії. У 1803 р він виконав роботу по електролізу (спільно з В.Гізінгером), в 1812 р - по електрохімічної класифікації елементів. На основі цієї класифікації в 1812-1819 рр. Берцеліус розробив електрохімічний теорію спорідненості, згідно з якою причиною з'єднання елементів в певних аспектах є електрична полярність атомів. У своїй теорії Берцеліус найважливішою характеристикою елемента вважав його електронегативність; хімічна спорідненість розглядалося ним як прагнення до зрівнювання електричних полярностей атомів або груп атомів.

Больцман (Boltzmann), Людвіг

Австрійський фізик Людвіг Больцман народився у Відні в родині службовця. Після закінчення гімназії в Лінці він вступив до Віденського університету, де навчався у Й.Стефана і Й.Лошмідт. У 1866 р Больцман захистив докторську дисертацію, працював асистентом у Стефана, потім став приват-доцентом Віденського університету. Професор теоретичної фізики університету в Граці (1869-1873), професор математики у Віденському університеті (1873-1876), професор експериментальної фізики університету в Граці (1876-1889). У 1889-1894 рр. займав кафедру теоретичної фізики в Мюнхені, в 1894-1900 рр. у Відні, в 1900-1902 рр. в Лейпцігу, а потім знову у Відні.

Наукові інтереси Больцман охоплювали майже всі галузі фізики (і ряд областей математики). Автор робіт з математики, механіки, гідродинаміки, теорії пружності, теорії електромагнітного поля, оптиці, термодинаміці і кінетичної теорії газів. Однак найбільше значення мають роботи Больцман по кінетичної теорії газів і статистичному обгрунтуванню термодинаміки. У 1886-1872 рр. він провів найважливіші дослідження в області кінетичної теорії газів, вивів закон розподілу молекул газу за швидкостями, узагальнивши розподілу Дж.К.Максвелла на випадок, коли на газ діють зовнішні сили (статистика Больцмана). Формула рівноважного больцманівського розподілу послужила основою класичної статистичної фізики. У 1872 р, застосувавши статистичні методи до кінетичної теорії газів, вивів основне кінетичне рівняння газів. Встановив фундаментальне співвідношення між ентропією фізичної системи і ймовірністю її стану, довів статистичний характер другого закону термодинаміки, що вказало на неспроможність гіпотези «теплової смерті» Всесвіту. У тому ж році довів так звану Н-теорему, яка затверджувала, що Н-функція, що характеризує стан замкнутої системи, не може зростати в часі. Ці дослідження Больцмана заклали основу термодинаміки незворотних процесів.

Больцман вперше застосував закони термодинаміки до процесів випромінювання і в 1884 р теоретично вивів закон теплового випромінювання, згідно з яким енергія, яку випромінює абсолютно чорним тілом, пропорційна четвертого ступеня абсолютної температури. У 1879 році цей закон був експериментально встановлений Й.Стефаном і відомий тепер як закон Стефана - Больцмана.

Больцман був не тільки теоретиком, але і експериментатором. Він провів перші досліди з перевірки справедливості максвеллівською теорії електромагнетизму, виміряв діелектричні постійні різних речовин, досліджував поляризацію діелектриків. Він виміряв діелектричну проникність газів і твердих тіл і встановив її зв'язок з оптичним показником заломлення.

Основні результати досліджень вченого представлені в його фундаментальних лекційних курсах - «Лекції про максвеллівською теорії електрики і світла» (тт. 1-2, 1891-1893); «Лекції з теорії газів» (тт. 1-2, 1896-1898); «Лекції про принципи механіки» (тт. 1-3, 1897-1920).

Життя Больцмана обірвалася трагічно: він наклав на себе руки 5 вересня 1906 року в Дуино (Італія).

Йенс Якоб Берцеліус народився в невеликому селі на півдні Швеції 20 серпня 1779 р Чотирнадцяти років його віддали до гімназії, але незабаром йому довелося почати самому заробляти на життя і навчання. У 1797 він вступив на медичний факультет Упсальского університету. Життя не балувала юнака: вдень заняття в університеті, вечорами важка робота, щоб забезпечити більш ніж скромне існування. Чим тільки не займався в цей час Берцеліус: давав приватні уроки, допомагав лікарям в госпіталі; і все ж він знаходив час, щоб вивчати іноземні мови - англійська, німецька, французька.

Студентські роки та початок серйозних досліджень

На перших курсах університету Якоб захоплювався ботанікою і зоологією, пізніше став систематично займатися хімією. Викладання хімії в Упсальському університеті велося з позицій теорії флогістону. Не задовольнившись цим, майбутній вчений почав самостійно займатися по книзі X. Гиртаннера «Початкові підстави антіфлогістіческой хімії».

Практичні заняття з хімії в університеті проводилися тричі на тиждень, що не влаштовувало допитливого студента. Щоб мати можливість частіше працювати в лабораторії, Берцеліус домовився зі служителем - тепер він міг заходити туди з чорного ходу в будь-який час. Одного разу за «таємними» заняттями його застав професор хімії, металургії та фармації І. Афцеліуса. Професору сподобалася така наполегливість, і він дозволив студенту «користуватися парадним входом» в лабораторію. Але і цього для Берцелиуса виявилося мало. Він підшукав невелику кімнатку з коморою і влаштував домашню лабораторію. Разом зі своїм молодшим братом Христофором Йенс вивчав властивості рідин і газів, проводив досліди з електричним струмом. Результати дослідів з дослідження складу з'єднань він пояснював на основі нової хімічної номенклатури, розробленої групою французьких хіміків під керівництвом А. Лавуазьє в 1787 р У 1800 р Берцеліус досліджував дію азотної кислоти на етиловий спирт і вивчав властивості «звеселяючого газу» (оксиду азоту N 2 O). Афцеліуса переслав результати останньої роботи молодого хіміка в Стокгольм, в Академію наук. Відповідь прийшла ... через три роки! Він відповів коротко: «Нова хімічна номенклатура в Академії не вживається!» Однак це не збентежило Берцелиуса. Він захищає дисертацію на здобуття наукового ступеня доктора медицини і отримує призначення на посаду асистента медичного факультету в Стокгольмської медико-хірургічної школи (1802), а потім стає там же професором медицини і фармації (1807). Разом з В. Хізінгером, багатим власником рудників, він проводить серію робіт, результати яких лягли в основу його електрохімічної теорії. Відповідно до цієї теорії кожне складна речовина складається з двох протилежно заряджених частин, т. е. має двоїстий (бінарний) склад. Склад сульфату натрію, наприклад, записували таким чином:

Ми не будемо зупинятися на дослідженнях Берцелиуса в області не органічної хімії. Відзначимо тільки, що він визначив відносні атомні маси 45 елементів; встановив процентний склад понад дві тисячі з'єднань; відкрив елементи кремній, торій, селен, церій; вперше виділив цирконій і тантал; він заклав основи сучасної хімічної символіки; неоціненний його внесок в хімічний якісний і кількісний аналіз, мінералогічну хімію, в вчення про каталіз. Цей перелік, далеко не повний, дуже значний.

Внесок Берцелиуса в органічну хімію

Нас цікавить, перш за все, внесок Берцелиуса в органічну хімію. Почнемо з того, що самий термін органічна хімія ввів в науку саме він. У своєму підручнику «Лекції по тваринної хімії» (1806-1808) він писав:

«Розглядається з хімічної точки зору живе тіло, - являє собою майстерню хімічних процесів, що здійснюються особливими, пристосованими до властивостей продуктів, що виробляються, інструментами, кожен з яких носить назву органу. Звідси жива природа отримала назву органічної. Ця назва ми поширили також на залишки і продукти живих тіл ... ».

Природа, за поданням Берцелиуса, ділиться на два досить різні класи - органічний і неорганічний, між якими немає чіткої межі і які «підкоряються однаковим спорідненістю і через них ... перетікають одне в одного». І якщо неорганічна природа утворена великим числом «основних речовин» (Берцеліус має на увазі хімічні елементи), То «первородний речовини» органічної природи менш різноманітні, але вони «входять в кожне органічне тіло, і їх різні види з'єднань нескінченні». «Та частина фізіології, - пише Берцеліус, -яка визначає склад живих тіл з протікають в них хімічними процесами, Називається органічною хімією ».

Берцеліус - викладач

Титульний лист підручника хімії Я. Берцеліуса, 1823 р

Берцеліус був прекрасним популяризатором хімії. Він автор кількох підручників і безлічі оглядів з різних галузей хімії та близьких їй наук. Ця сторона його діяльності сприяла поширенню хімічних знань і підготовці нових хіміків. Знаменитий «Підручник хімії» Берцелиуса перевидавався кілька разів, був переведений на багато європейських мов. По ньому навчалися багато поколінь студентів. Останнє видання (1843-1848) вийшло в п'яти томах. У першому томі висвітлювалися теоретичні питання, у другому викладалися відомості про метали, в третьому - про солях, в четвертому - загальні питання органічної хімії; в п'ятому описувалися окремі органічні речовини.

Починаючи з 1821 р, Берцеліус опублікував 27 томів «Щорічних повідомлень», в яких містилися огляди (як правило, критичні) досліджень з фізики і хімії, виконаних в різних країнах. Ці щорічники користувалися величезною популярністю серед вчених.

Берцеліус багато подорожував. Він відвідав Німеччину, Францію, Швейцарію, і всюди, де б він не був, його насамперед цікавили досягнення науки. Він познайомився з найбільшими вченими свого часу-Г. Деві, К. Бертолле, Ж. Гей-Люссак, Л. Тенаром, слухав їхні лекції, цікавився не тільки дослідницькою роботою, а й постановкою викладання; багато з того, що дізнавався, Берцеліус потім використовував у своїй роботі. Так, він першим в Швеції ввів демонстрацію дослідів під час лекцій. Берцеліус листувався з багатьма вченими з різних країн. Він був прекрасним викладачем, у нього було чимало учнів, і серед них Фрідріх Велер , Один з основоположників органічної хімії.

У 1810 р Берцеліус був обраний академіком, а два роки по тому став президентом Шведської Академії наук. Він був визнаним главою хіміків протягом майже півстоліття, сучасники називали його «законодавцем хімії». Помер Берцеліус 7 серпня 1848 року.

Пам'ятник Берцелиусу стоїть у парку його імені в столиці Швеції