История открытия химических элементов

Элементы древности

Углерод

Определить точную дату открытия углерода невозможно. Однако установить, когда он был признан простым веществом, нетрудно. Для этого достаточно обратиться к «Таблице простых тел» Лавуазье, опубликованной в 1789г. В ней углерод фигурирует как простое вещество. Но путь, который прошел углерод, прежде чем занять это место в таблице, измеряется не годами и даже не веками, а тысячелетиями. Человек познакомился с углеродом даже раньше, чем научился добывать огонь, встречаясь со сгоревшими от удара молнии лесами. Когда же человек овладел добычи огня, углерод стал его постоянным спутником.

Углерод сыграл важную роль а развитии теории флогистона. Эта теория даже помогла на некоторое время укрепиться мнению, что углерод не есть просто вещество. Основатели теории флогистона принимали уголь за чистый флогистон. Первым, кто показал, что углерод есть простое вещество, был А. Лавуазье, который исследовал процесс сжигания угля и других веществ.

Исследование углерода и его соединений положили начало огромной области химии – органической.

Сера известна человеку очень давно. Уже во времена Гомера древние греки использовали специфические свойства сернистого газа, получающего при сгорании серы, для дезинфекции помещений. То, что сера – хороший горючий материал, и то, что она довольно легко соединяется с большим количеством металлов, объясняет ее «привилегированное» положение среди других веществ в средние века.

Карл Маркс писал: «Золото было, в сущности, первым металлом, который открыл человек».

Это действительно так. Золотые предметы обнаруживали в раскопках вместе с каменными орудиями, относящимися к неолитическому периоду.

Ни один металл не сыграл в истории человечества такой неблаговидной роли, как золото. За право им обладать велись войны, уничтожались народы и государства. Совершались страшные преступления. Но обладание золотом не принесло человеку успокоения. Наоборот, в душу его вселялись тревога и боязнь за свои сокровища.

Серебро

Серебро является более активным металлом, чем золото, и, хотя его процентное соотношение в земной каре примерно на полтора порядка выше, чем у золота, в самородном состоянии оно встречается гораздо реже. Неудивительно, что в древности серебро ценилось выше золота. Например, в Древнем Египте соотношение стоимость этих металлов выражалось как 2,5:1. Если золото главным образом шло на изготовление монет и украшений, то серебро находило себе иное применение. В частности, из него изготовляли сосуды для воды.

Серебряные рудники были известны с глубокой древности. Наиболее значительные месторождения серебра находились в Греции, Испании и Германии. С открытием Америки были обнаружены месторождения в Перу и Мексике.

По мнению французского ученого М. Бертло, человечество познакомилось с медью не менее пяти тысяч лет назад. По мнению других исследователей, это произошло значительно раньше. Медь и ее сплав с оловом – были долгое время наиболее употребительными металлическими материалами. Знакомство с двумя этими материалами обозначало целую эпоху в истории развития человечества – бронзовый век. Из руд с большим содержанием меди металл выплавлялся сравнительно легко. Уже в третьем тысячелетии до нашей эры медь широко использовали как материал для изготовления орудий труда.

Железо является вторым по распространенности среди металлов в природе, уступая лишь алюминию. Но самородное железо – крайняя редкость, и, вероятно, первое железо, попавшее в руки человека, имело метеоритное происхождение. Железо очень легко окисляется в присутствии воды, воздуха и встречается главным образом в виде оксидов. Легкой окисляемостью железа объясняется факт, что изделия из него, относящиеся к древним временам, встречаются очень редко. С железом люди познакомились около пяти тысяч лет назад. Вначале железо было очень дорого и ценилось гораздо дороже золота, причем многие изделия из железа помещались в золотую оправу.

Свинец очень редко встречается в самородном состоянии, но из руд он выплавляется довольно легко. Впервые свинец стал известен египтянам одновременно с железом и серебром. За два тысячелетия до нашей эры свинец умели выплавлять в Индии и Китае. Производство свинца в Европе началось несколько позже, хотя в записях, относящихся к 6 веку да н. э. , мы находим упоминание о свинце, привозившемся на Тирскую ярмарку. При владычестве царя Хаммурапи в Вавилоне свинец получали в больших количествах. Долгое время свинец путали с оловом. Олово называли «плюмбум альбум», а свинец – «плюмбум нигрум» Лишь в средние века их стали признавать за разные металлы.

Олово, как правило, встречается в природе в виде минерала касситерита. Считается, что с оловом люди познакомились примерно 6-6,5 тысяч лет назад. Производство олова было широко известно на побережье Средиземного моря, в Персии, в Индии.

Олово в древности шло не только на изготовление бронзы. Из него изготовляли посуду, украшения. Плиний Старший и Диоскорид упоминают о лужении медных листов с целью предохранения от коррозии.

Элементы, открытые в средние века

Самое интересное, пожалуй, то, что из всех древних и средневековых элементов только фосфору может быть приписана совершенно точно дата обнаружения – 1669г. Практически нет достоверных упоминаний о то, что люди встречались с фосфором или с его соединениями раньше. Открытие фосфора – это важное и неожиданное событие 17 века. Оно произвело большое впечатление на просвещенные умы, если не сказать, вызвало сенсацию. Причиной тому было совершенно необычное свойство вещества: оно само по себе при обычной температуре светилась на воздухе.

Долгое время считалось, что фосфор существует лишь в одной – белой аллотропической модификации, но в 1847г. А. Шреттер, нагревая белый фосфор без доступа воздуха до 300 С, получил красный фосфор, который в отличие от белого не был ядовит и не возгорался на воздухе. В 1934г. П. Бриджмен, подвергнув фосфор нагреванию при значительном давлении, получил третью модификацию – черный фосфор.

Мышьяк изредка встречается в природе в самородном состоянии и довольно легко выделяется из своих соединений. Кто первым получил элементарный мышьяк, неизвестно. Обычно это достижение приписывают алхимику Альберту Великому. Парацельс описывал процесс получения мышьяка в металлическом состоянии путем прокаливания арсеника с яичной скорлупой. Согласно некоторым источникам металлический мышьяк был известен гораздо раньше, но его считали разновидностью самородной ртути. Это объясняется тем, что сульфид мышьяка похож на один из ртутных минералов, а выделение мышьяка из его руд не представляет значительного труда.

Сурьма известна, как и ее соединение, с глубокой древности. Некоторые исследователей утверждают, что металлическую сурьму применяли в Южной Вавилонии для изготовления сосудов около 3400 лет до н. э. Однако самым распространенным использованием сурьмы в древности было применение ее соединений в качестве косметических средств. Из них изготавливались румяна и черная краска для бровей. Однако в Египте, по все видимости, сурьма была неизвестна или почти неизвестна. Об этом свидетельствуют раскраска мумий и исследования египетских гробниц.

Висмут известен человечеству давно, но его на протяжении долгого времени путали с сурьмой, свинцом и оловом. Парацельс, например, отмечал, что известные две разновидности антимония: одна обычно черная, с ее помощью очищается золото, и она очень похожа на свинец, другая же разновидность белая, которую так же называют висмутом, она сходна оловом, а при смешивании с другой разновидностью становиться похожей на серебро. Такая путаница продолжалась долгое время. С химической точки зрения это объясняется просто. Сурьма и Висмут – элементы – аналоги, обладающие вместе с тем и рядом сходных свойств со свинцом и оловом, элементами соседней группы.

Цинк относиться к элементам, соединения которых были известны человечеству с давних времен. Наиболее известным минералам цинка был галмей, или каламин, - карбонат цинка. При его прокаливании получается оксид цинка, находивший довольно широкое применение, например, при лечение глазных болезней.

ВОДОРОД

Это один и самых удивительных элементов периодической системы – первый ее представитель, наиболее легкий из существующих газов. Элемент, открытие которого стал ключом к решению многих проблем химической теории. Элемент, катом которого, теряя единственный валентный электрон, становится «голым» протоном.

Когда-то Д. И. Менделеев навал водород наиболее типическим и типических элементов: ведь именно водородом начинается естественный ряд химических элементов.

Хотя связанный воздух (углекислый газ) и горючий воздух (водород) впоследствии были обнаружены в составе земной атмосферы, их открытие фактически не были связаны с исследованием атмосферного воздуха. Последний же продолжали рассматривать как «классический» воздух, и пока никому не приходило в голову, что он является смесью газов. Но именно его исследование позволило пневматической химии достичь наибольших успехов.

КИСЛОРОД

Смело, можно сказать, что ни один химический элемент не сыграл столь же выдающейся роли в становлении химии, как кислород. Этот поистине животворный воздух в конце 18 в. позволил химии шагнуть так далеко, как ей еще ни разу не удавалось в предшествующие времена.

КОБАЛЬТ

Своим названием он обязан минералу, который находили с древних пор в Саксонии и называли кобольдом. Так рудокопы называли злого духа, который якобы обитал в этом минерале. Сини кобальтовые стекла были известны еще в 5000 лет до н. э. в Древнем Египте.

Сосед кобальта по периодической системе – никель имеет довольно много с ним общего. Прежде всего, этот элемент тоже «дьявольский». Название «никель» происходит от немецкого купферникель – «медный дьявол».

МАРГАНЕЦ

Соединения марганца, в частности его оксид – пиролюзит, были известны и применялись с древних времен в стекольном и гончарном производствах. В 1540 г. Итальянский металлург В. Биррингуччио писал, что пиролюзит бывает коричневого цвета, не плавится и окрашивает стекло и керамику в фиолетовый цвет. Было замечено и еще одно удивительное свойство пиролюзита – устранять мутность желтых и зеленых стекол.

Барий, так же как и его аналоги по второй группе периодической системы, не встречается в природе в свободном виде. Для него характерно преобладание сульфатных и карбонатных минералов, причем среди них есть минерал, который еще в начале 17в. , точнее в 1602г. , привел к себе внимание алхимиков.

НАТРИЙ И КАЛИЙ

Соединение натрия и калия известно человеку очень давно. Карбонаты этих металлов еще в Египте использовали ля стирки белья. Одно и самых распространенных соединений натрия – поваренную соль – издавна употребляли в пищу, причем в некоторых странах была очень дорогим продуктом: иногда между народами начинались войны за право обладать соляными копями.

Соединения магния, такие, как асбест, тальк, доломит, нефрит, известны с глубокой древности и использовались в различных целях. Их, однако, не считали самостоятельными веществами, а принимали за разновидности извести.

КАЛЬЦИЙ

Минералов кальция известно очень много. Это, например, известняк, гипс, алебастр, главным образом, карбонатные и сульфатные породы. С этими минералами человек познакомился очень давно. Больше того, уже в давние времена превращали путем обжига в негашеную известь.

Цезию суждено было стать первым химическим элементом, присутствие которого на Земле удалось доказать при помощи спектрального анализа.

Открытие второго по счету спектрального элемента связано с изучением редкого минерала лепидолита. Впервые детальный химический анализ лепидолита осуществил еще в конце 18в. М. Клапрот. Этот искусственный анализ не сумел обнаружить в нем присутствие щелочей.

Третьим элементом, чье присутствие в земных минералах было установлено спектроскопическим методом, стал талий. По некоторым своим свойствам он оказался похожим на щелочные металлы. И были ученые, отказавшие талию в праве считаться самостоятельным химическим элементом.

Талий оказался своего рода катализатором, существенно ускорившим процесс открытия индия – последнего из классической четверки элементов, опознанных с помощью спектрального анализа.

Необычная история открытия гелия привлекла внимание многих ученых и популяризаторов науки. Это привело к тому, что действительная последовательность событий оказалась искаженной и обросла подробностями, на деле вовсе не имевшая места. Впервые короткое сообщение об открытии гелия на земле В. Рамзай опубликовал 29 марта 1895 г.

КРИПТОН, НЕОН, КСЕНОН

Чтобы добыть эти газы, из воздуха приходилось химическим путем избавляться от кислорода, азота, водорода и углекислого газа. А ведь все инертные газы составляли ничтожную часть земной атмосферы.

Открытие этого элемента известно с точностью до часа. 27 августа 1875 г. В пятницу между тремя и четырьмя часами вечера, в Парижской академии наук. Новый элемент называют галлием в честь галлии (древнего названия Франции).

Хотя по своим свойствам скандий похож на элементы редкоземельного семейства, Д. Ю. Менделеев предсказывал его свойства как недостающего анализа бора. Автором открытия скандия был шведский химик: Л. Нильсон.

ГЕРМАНИЙ

Из всех трех элементов, предсказанных Д. Ю. Менделеевым, этот элемент был открыт наиболее поздно, и открытие его в большей степени, чем других, носило случайный характер.

Местом рождения нового элемента стал Институт теоретической физики Копенгагенского университета в Дании, временем рождения стал конец декабрь 1923 года. Источником элемента № 72 явился довольно широко распространенный минерал циркон, состоящий в основном и оксида циркония.

Исторически у Рения есть неоспоримое преимущество пере гафнием: никто и никогда не сомневался в том, что элемент №75 должен быть аналогом марганца, тримарганцем, по терминологии Д. Ю. Менделеева. Во всем же остальном определенность по отношению к рению утрачивается.