faqo.ru Константы и конверторы

Огонь играет громадную роль в жизни человека. Применение огня для варки пищи, защиты от холода и производства первобытных орудий позволило человеку перейти на новую, высшую ступень развития. Даже в наши дни значение огня и горения огромно. Работа многочисленных современных двигателей внутреннего сгорания, дизелей, паровых машин — основана на использовании реакции горения.

Понятен поэтому тот интерес, который издавна проявлял человек к огню, стараясь изучить его и подчинить себе. От обожествления огня в древнейшие времена человек позднее перешел к попыткам его научного объяснения.

2250 лет тому назад греческий философ Аристотель объяснил процесс горе­ния, исходя из своего учения о четырех началах. Он считал, что все вещества состоят из четырех основных начал: земли, воды, огня и воздуха. Но огонь содержится в веществе не в реальном виде, а в виде «души»— идеи огня, ко­торая может принимать любую форму. При горении вещества заключенная в нем «душа огня» выделяется и принимает форму пламени. В этой форме огонь начинает реально существовать.

Через 16 столетий после Аристотеля алхимики дали свое объяснение горению. Они считали, что все вещества состоят из серы и ртути. Эти два элемента сообщают веществам определенные свойства. Ртуть сообщает металлам ковкость, плавкость, металлический блеск, а сера — желтый цвет, летучесть и горючесть. По мнению алхимиков, в процессе горения вещества теряют серу и становятся негорючими.

В начале XVI в. на смену алхимии приходит ятрохимия. Основатель этой науки — Феофраст Парацельс -— считал задачей химии применение различных ве­ществ для лечения болезней. Он признавал чудодейственные свойства серы и ртути алхимиков, но добавил к ним еще третий элемент — соль.

«Каждое тело, — говорил он, — образуется из трех субстанций, имена кото­рых: сера, меркурий (ртуть) и соль. Если ты возьмешь в руки тело, ты имеешь три невидимые субстанции. Сожги его. тогда то. что будет гореть, — это сера, то, что будет дымить, — меркурий, а то, что сделается золой, — соль…»

В начале XVII в. ученый монах Ван-Гельмонт проделал много опытов по вы­яснению состава различных веществ. Он открыл и описал углекислый газ, обра­тив внимание на то, что вещество это образуется при горении и дыхании. Ван-Гельмонт не считал огонь элементом и называл его «зажженным дымом». На­блюдательность и точность ученого сочетались у Ван-Гельмонта с крайним мис­тицизмом и суеверием: он не мог признать огонь элементом только потому, что «о его творении ничего не сказано в библии».

В середине XVII в. английский ученый Роберт Бойль поставил специальный опыт для выяснения природы горения. Он нагревал в запаянных ретортах раз­личные металлы. Металлы при этом превращались в «земли». Взвешивая реторты до опыта и после него, Бойль обнаружил, что после прокаливания вес реторты увеличивался. Это привело его к выводу, что при горении металла «тонкая материя огня проникает через стекло сосуда, присоединяется к металлу и утя. желяет его».

В начале XVIII в. немецкий химик Сталь создал новую теорию горения. Он считал все горючие тела состоящими из двух элементов — негорючей «земли» и горючего флогистона.

При горении веществ из них выделяется флогистон, а «земля» остается в виде золы. Однако, по мнению Сталя, флогистон это не огонь, а только элемент, «душа» огня, которая может принимать различную форму.

Простота и внешняя убедительность теории флогистона завоевали ей быстрое и всеобщее признание. Однако эта теория пыталась объяснить только, почему горят вещества, и не могла объяснить увеличения веса металлов при их прока­ливании.

В 1748 г. великий русский ученый Ломоносов повторил опыты Бойля по прокаливанию металлов в запаянных ретортах. При этом он обнаружил, что вес реторт с прокаленным металлом увеличивается только ь том случае, если в них попадает наружный воздух. Отсюда он пришел к выводу, что Бойль непра­вильно объяснил увеличение веса металла при прокаливании соединением с ним материи огня. Ломоносов считал, что «частички воздуха, текущего постоянно над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают вес его». Это был первый удар по теории флогистона и первый шаг к действительно научному объяснению горения.

Спустя четверть века после Ломоносова французский химик Лавуазье предпри­нял серию обширных исследований процессов горения, обращая особое внима­ние на количественную сторону явления. Эти исследования, длившиеся 15 лет, привели Лавуазье к опровержению теории флогистона. Он считал, что воздух состоит из двух газов — активного кислорода и инертного азота. А горение веществ есть не что иное, как соединение их с кислородом воздуха. Новая теория объясняла не только горение, но и ряд других процессов — окисление, ржавление, дыхание и образование кислот и оснований. Простота, точность и ясность теории Лавуазье обеспечили ей быстрое и всеобщее признание.

В конце XIX в. получила широкое распространение атомно-молекулярная теория строения вещества. По этой теории все вещества состоят из мельчайших частиц — молекул и атомов. При всяком химическом процессе, а следовательно и при горении, атомы соединяются между собой. Это соединение происходит соответственно особому свойству атомов — валентности. Так, например, при горении угля четырехвалентные атомы углерода присоединяют к себе по два двухвалентных атома кислорода, образуя молекулы углекислого газа, в которых все валентности заполнены.

Наука наших дней глубоко проникла в тайны вещества. По современным воз­зрениям, атомы состоят из еще более мелких частиц — электронов, протонов, нейтронов и др. Вокруг центрального ядра атома по замкнутым кривым — орбитам — вращаются электроны. Количество электронов на внешней орбите определяет валентность элемента. При всякой химической реакции электроны одного атома попадают в орбиту другого, дополняя в ней количество элект­ронов до восьми. Таким образом, по электронной теории, при горении угля углерод отдает свои электроны двум атомам кислорода, образуя систему из трех ядер и двух орбит.