ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Первоначальный период развития элементарных знаний о зависимости свойств веществ от их состава из "очерки истории физико-химического анализа" Элементарные сведения о зависимости свойств вещества от его состава, основанные на эмпирических данных, возникли в глубокой древности. Многие тысячи лет тому назад человек, познакомившись с самородными металлами (золотом, медью, метеорным железом), научился применять их в виде различных орудий или инструментов. Используя металл для самых разнообразных целей, человек смог придавать металлам и сплавам различные формы при помощи отливки и механической обработки, которая была главным образом связана с термической обработкой. Наблюдая, с одной стороны, влияние механической и термической обработки на свойства металла, с другой стороны, влияние на эти свойства загрязнений (углерод, другие металлы), человек научился получать металлические сплавы, обладавшие значительной твердостью, упругостью и однородностью. [c.11] Благодаря тому что металлические сплавы обладают лучшими механическими качествами, чем чистые металлы, уже в далекой древности их стали применять для изготовления различных орудий. Значительная твердость делает эти сплавы незаменимыми при изготовлении оружия, домашней утвари и других металлических изделий. В зависимости от того, для какой цели применялись изготовляемые инструменты, к качеству сплава предъявлялись совершенно определенные требования. Изменение качества сплавов достигалось либо путем термической и механической обработки, либо прибавлением добавок, влиявших на состав и структуру сплава. Таким образом, уже в отдаленные времена основным вопросом практической металлургии являлся вопрос о зависимости между свойством металлического сплава и его составом. [c.11] Тысячелетний эмпирический путь изучения свойств метал-лических сплавов, способов их получения и обработки дал возможность человеку накопить большой запас практических сведений и навыков. [c.12] Однако чем больше усложнялся процесс обработки сплавов, чем больше вводилось в них добавок, тем сложнее становилось уяснить связь между составом и свойствами металлического сплава. [c.12] В процессе усовершенствования приемов металлургической обработки производились и наблюдения над свойствами отдельных металлов и их соединений. Изучение состава руд и минералов привело к открытию новых веш,еств. С течением времени накопился обширный опытный материал, позволивший сделать некоторые обобщения. Первое, что было замечено и доказано,— это постоянство свойств отдельных веществ, которое бессознательно использовалось металлургами уже с давних времен. Повидимому, первым приложением одного из методов физикохимического анализа явилось измерение удельного веса системы золото — серебро, произведенное знаменитым древнегреческим ученым Архимедом (287—221 гг. до н. э.). Он, как известно, разрешил в 240 г. до н. э. задачу, данную ему сиракузским царем Гиероном Младшим, о наличии серебра в золотой царской короне. Сравнив удельные веса золота и серебра в чистом состоянии с удельным весом короны (сплав золота и серебра), Архимед пришел к выводу, что в сплаве содержалось серебро Таким образом, Архимед решил задачу, исходя из совершенно правильного, но тогда еще не доказанного допущения, что численное значение физического свойства (удельного веса) химически индивидуального вещества (золота) должно измениться, если к последнему было примешано другое вещество, в данном случае более легкое— серебро. Количественно правильное решение вопроса заставляет предполагать, что Архимеду были уже известны некоторые данные о том, как меняется удельный вес сплавов золота и серебра от изменения соотношения компонентов. [c.12] Правильное решение этой задачи Архимедом основывается на существовании линейной зависимости между удельным объемом V (и =- , где ё—удельный вес) и составом х непрерывного ряда твердых растворов или изоморфных смесей, из которых состоят затвердевшие сплавы золота и серебра. [c.12] В задачу данной работы не входит рассмотрение истории возникновения и развития металлургии в древней Руси. Мы считаем, однако, необходимым отметить здесь изучение в древние времена звонкости металлических сплавов. [c.13] Уже в ХП—XV вв. русские мастера по металлу имели некоторое представление о зависимости свойств металлических сплавов (в частности их звонкости) от состава и, эмпирически применяя своеобразные приемы физического исследования, находили состав сплава, отвечающий лучшим качествам. [c.13] Большое значение метод определения качества металлического предмета по его звонкости приобрел при производстве колоколов. Литье колоколов, в особенности больших (200—500 пудов), как известно, требовало большой тщательности работы и искусства мастера, так как от равномерного сплавления металлов, от толщины, однородности, плотности и гладкости стенок колокола зависел чистый или глухой, резкий или густой звук. [c.13] Оценка качества металла при отсутствии лабораторного контроля производилась на основании опытных данных и наблюдений хороший колокольный сплав имел мелкозернистый излом, большие же кристаллы излома указывали на недостаток олова, а чуть заметные кристаллы — на излишек олова. [c.13] Следует отметить, что русские мастера не только нашли состав сплава (употреблялся преимущественно состав из 78 частей меди и 22 частей олова с температурой плавления около 880°), называемого колокольной бронзой, но и знали, что существует связь между химическим составом сплава и звуком, который он издает. Уже в XIV—XVII вв. русские мастера при всей сложности и опасности литейного производства умели отливать многопудовые колокола заданного тона [1]. [c.13] Зависимостью продолжительности звучания и тона звука от состава материала интересовался в наше время Н. С. Курнаков при исследовании упругости и твердости металлических сплавов. В своих черновых записях, хранящихся в архиве Академии наук, Н. С. Курнаков писал, что изменения звучности воспроизводят с очень большой чувствительностью изменения механических свойств металлов 12]. [c.14] Интересно отметить, что М. В. Ломоносов еще в 1752 г. в своем замечательном Курсе истинной физической химии писал Как упругая сила твердых тел происходит, главным образом, от сцепления частичек, так от самого свойства упругости твердых тел зависит их звучность, которая определяется заметной продолжительностью звука после нанесения удара телу. Обладающее этим свойством тело зовется звучным — как бронза, железо и т. д. Из повседневного опыта очевидно, что тела разного рода различаются звучностью и на усиление и ослабление звучности очень большое влияние оказывают масса и фигура тела [3]. [c.14] Таким образом до начала ХУИ1 в. существовали только самые элементарные представления о зависимости свойств веществ от их состава. [c.14] Новые представления в области изучения зависимости свойств веществ от их состава были развиты в трудах М. В. Ломоносова. [c.14] Для изучения свойств и состава веществ М. В. Ломоносов впервые в истории химии применил целый комплекс физикохимических приемов исследования веществ и их превращений. М. В. Ломоносов в своих научных трудах Курсе истинной физической химии (1752), Элементах математической химии (1741), Слове о пользе химии (1751) и др. ясно высказал мысль о применении физики и математики в химии. Эти идеи были плодотворно развиты в физической химии только в конце XIX и начале XX столетия. М. В. Ломоносов предлагал применять физические и механические методы исследования для изучения химических явлений, а также использовать измерения физических свойств для определения их чистоты. [c.14] К 1741 г. относится работа М. В. Ломоносова Элементы математической химии , в которой он впервые поставил перед собой задачу создать математическую химию . Он видел насущную необходимость подвести под качественные результаты химических исследований математический фундамент. [c.16] В своих работах М. В. Ломоносов формулирует общие принципы изучения веществ и их превращений на основе атомистики. Главной задачей химика он считает изучение свойств нечувствительных частичек, из которых состоят все тела и от которых зависят качества этих тел . Во тме должны обращаться физики, —писал он, —а особливо химики, не зная внутреннего нечувствительных частиц строения [3, стр. 254]. Химия, — пишет он далее, —наука изменений, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное [3, стр 45]. [c.16] Цель этой науки состоит не только в описании химических явлений и превращений тел, но и в объяснении их, что предполагает философские познания истинный химик, следовательно, должен быть всегда философом , он должен изучать главным образом внутреннее строение и состав тел, причины, вызывающие химические явления, и силы, при этом действующие. Такой взгляд на химию, как на науку, имеющую совершенно самостоятельную цель, был впервые высказан в такой ясной и определенной форме. [c.16] Вернуться к основной статье