"Именные" приборы

ИСТОРИЯ ХИМИИ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ

«Historia est magistra vitae» «История – учитель жизни»

Изучение истории химии имеет большое значение для постижения ее основ и ее дальнейшего развития. Проблеме персонификации при изучении исторического наследия прошлого посвящено много высказываний; например, А.С.Пушкин отмечал: “Следовать за мыслями великого ученого есть наука самая занимательная”. К сожалению, в школьных учебниках химии и хрестоматиях информация по истории этой науки представлена недостаточно. Материал об истории изобретения химических приборов и биографии их создателей позволяют дополнить материал учебника химии и сделать химический эксперимент, являющийся основой химии, более интересным и доступным для понимания.

Мы обобщили информацию об истории изобретения “именных” химических приборов, до сих пор используемых в современных химических лабораториях, описали их устройство и функции и составили их иллюстрированный каталог. Мы также собрали сведения об ученых, создавших эти приборы.

Каждый ученик школы, изучавший химию, знает, что такое простейшие химические приборы. Это пробирка, плоскодонная, коническая и круглодонная колбы, аппарат Киппа, мензурка, бюретка, штатив и прочие предметы, которые перечисляются в школьном учебнике химии.

Все предметы перечисленного ниже химического оборудования – именные, т. е. названы именами их авторов.

• Колба Арбузова – колба, предназначенная для перегонки¹ под уменьшенным давлением (вакуумная перегонка). Состоит из круглодонной колбы с длинным горлом, по одну сторону которой расположены две стеклянные трубки, входящие в стеклянную сферу; сверху к ней припаяно горло с отводным концом.

Арбузов Александр Ерминингельдович (1877–1968) – российский химик-органик, академик, крупнейший специалист по химии фосфорорганических соединений.

Арбузов возглавлял Казанскую школу химиков, основанную Н.Н.Зининым. В 1905 г. он защитил диссертацию «О строении фосфористой кислоты и ее производных», в которой была изложена открытая им реакция каталитической изомеризации эфиров фосфористой кислоты в эфиры алкилфосфиновых кислот. Эта реакция, названная реакцией (или перегруппировкой) Арбузова, легла в основу синтеза многих фосфорорганических соединений.

• Колба Бунзена – колба, предназначенная для фильтрования². Толстостенная, конической формы, в верхней части имеет отросток для соединения с вакуум-насосом или с линией вакуума. Приспособлена для работы под пониженным давлением.
• Горелка Бунзена – газовая горелка, используемая для нагревания и прокаливания. Состоит из круглого основания, к которому прикреплены газовый привод и регулятор газа; сверху вставлена металлическая трубка с регулятором воздуха. Расход газа – 120–150 л/ч.

Бунзен Роберт Вильгельм (1811–1899) – немецкий химик.

Разработал ряд методов исследования химических веществ. Работы по теории и практике спектрального анализа проводил вместе с физиком Г.Р.Кирхгофом. Один из создателей фотохимии. Изобрел газовую горелку (1855) и ледяной калориметр (1870), определяющий тепловой эффект реакции по количеству воды от расплавившегося при 0 °С льда. Иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук.

• Воронка Бухнера – фарфоровая воронка с фарфоровой сеткой, предназначенная для фильтрования жидкостей с применением вакуума.

Бухнер (Бюхнер) Эдуард (1860–1917) – немецкий химик-органик, профессор. Основная область его исследований – энзимология, наука о биологических катализаторах – ферментах (энзимах), ускоряющих химические реакции в живых организмах. Получил из дрожжей сок без живых клеток, но содержавший энзим (который назвал зимазой), и показал его способность вызывать энергичное брожение.

Президент Немецкого химического общества (1904), лауреат Нобелевской премии (1907).

• Колба Вюрца – круглодонная колба с припаянной к горлу стеклянной отводной трубкой. Используется как составная часть прибора для перегонки.

Вюрц Шарль Адольф (1817–1887) – французский химик, ученик Ю.Либиха, работал в Высшей медицинской школе в Париже. В 1855 г. разработал универсальный метод синтеза алканов действием металлического натрия на алкилгалогениды. В 1872 г. (одновременно с А.П.Бородиным) осуществил альдольную и кротоновую конденсации.

Президент Парижской академии наук (1881–1884), президент Французского химического общества (1864, 1874, 1878). Иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (с 1873 г.).

• Промывная склянка Салюцо-Вульфа служит для промывания газов, а также в качестве предохранительного сосуда при работах с вакуум-насосом. Представляет собой стеклянную емкость с двумя или тремя горлами, причем может иметь отводную трубку, расположенную у ее основания.

Вульф Питер (1727–1807) известен тем, что в 1771 г. получил пикриновую кислоту (2,4,6-тринитрофенол) действием азотной кислоты на индиго.

Салюцо Анжело (1734–1800) – итальянский химик.

• Винтовой зажим Гофмана – приспособление для зажимания резиновых трубок, различных конструкций.

Гофман Август Вильгельм (1818–1892) – немецкий химик, профессор. Выделил из каменноугольной смолы анилин и хинолин (1841), предложил способ синтеза алифатических аминов действием аммиака на галогеналкилы (реакция Гофмана, 1850), синтезировал фуксин (1858).

Президент Лондонского химического общества (1861–1863), основатель и первый президент Немецкого химического общества (1868–1892), иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук.

• Промывная склянка Дрекселя, так же, как и склянка Вульфа, предназначена для промывания газов, но отличается от склянки Вульфа формой и конструкцией.

Дрексель Эдмунд (1843–1897) – немецкий химик и физиолог. Впервые выделил L-лизин (2,6-диаминогексановая кислота) из казеина в 1889 г.

• Аппарат Киппа (1853) – прибор, служащий для получения газов.

Кипп Петер Якоб (1808–1864) – голландский химик и аптекарь.

• Колба Клайзена предназначена для перегонки под обычным давлением или вакуумной перегонки. Представляет собой круглодонную колбу, от горла которой отходит второе горло, имеющее отводную трубку.

Клайзен (Кляйзен) Людвиг (1851–1930) – немецкий химик-органик, доктор философии. В 1887 г. открыл реакцию диспропорционирования альдегидов с образованием сложных эфиров под действием слабых оснований (реакция Клайзена) и конденсацию эфиров в присутствии основных катализаторов (сложноэфирная конденсация Клайзена), а в 1912 г. – перегруппировку аллиловых эфиров фенолов. Предложил колбу для вакуумной перегонки (1893).

• Прибор Ландольта (еще называют «реакционная пробирка Оствальда») представляет собой две пробирки, концы которых спаяны под углом 30°. Предназначен для подтверждения закона сохранения массы веществ.

Ландольт Ганс Генрих (1831–1910) – немецкий физикохимик, профессор. Экспериментально доказал справедливость закона сохранения массы при химических реакциях. Основные работы посвящены развитию количественных методов идентификации химических соединений.

Член Берлинской академии наук (с 1881 г.), президент Немецкого химического общества (1896, 1899), иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук.

Оствальд Вильгельм (1853–1932) – физикохимик (Россия–Германия). Лауреат Нобелевской премии.

• Прямой холодильник Либиха – прибор для охлаждения и конденсации паров, образующихся при кипячении или нагревании жидкостей. Состоит из холодильной трубки и муфты, прочно соединенной с холодильной трубкой, которая имеет на противоположных концах по отводу: один – для впуска воды, другой – для ее выпуска. Впуск воды производят с того конца холодильника, где происходит вытекание конденсата.

Либих Юстус (1803–1873) – немецкий химик. Один из основателей агрохимии и создателей системы химического образования. Внес значительный вклад в развитие органической химии. В 1825 г. он организовал в Гисенском университете химическую лабораторию. Исследовал свойства органических соединений, усовершенствовал методы анализа этих веществ. В 1839 г. он выдвинул одну из первых теорий катализа.

Президент Баварской академии наук (с 1859 г.), иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (с 1830 г.).

• Зажим Мора – пружинное приспособление, предназначенное для зажима различных конструкций, применяемых в химической лаборатории.

Мор Карл Фридрих (1806–1879) – немецкий химик-аналитик и фармацевт, доктор философии, профессор. Автор «Учебника по химико-аналитическому методу титрования» (т.1–2, 1855–1856). Ввел понятие о нормальности раствора; разработал метод определения серебра (метод Мора), предложил (1852) использовать двойной сульфат аммония и двухвалентного железа (соль Мора); для приготовления стандартных растворов (при титровании) сконструировал бюретку, зажим, пипетку и весы.

• Аппарат Сент-Клер Девилля – прибор для получения газов. Он представляет собой две склянки (емкостью 3–4 л и более), соединенные между собой каучуковой трубкой. В одной склянке находится твердое вещество, в другую наливают жидкость. Склянку с жидкостью помещают выше склянки с твердым веществом, но жидкость попадает во вторую склянку только в том случае, если открыт кран на газоотводной трубке и жидкость может вытеснить из склянки с твердым веществом находящийся в ней газ (или воздух). После запирания крана образующийся газ вытесняет жидкость и реакция прекращается.

Сент-Клер Девилль (Девиль) Анри Этьенн (1818–1881) – французский химик-неорганик и инженер, доктор медицины, профессор. Предложил (1854) технический способ получения алюминия восстановлением его хлорида и получил (1856) алюминий электролизом димера расплавленного хлорида. Приготовил чистые препараты бора, нитрида бора, титана и нитрида титана, а также других соединений (1857). Разработал (вместе с А.Ж.Дебре) методы очистки платины. Осуществил классические исследования в области термической диссоциации.

Президент Французского химического общества (1863), иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (с 1869 г.).

• Пробирка Созонова и Верховского – оттянутая пробирка с хлоркальциевой трубкой, которая служит для опыта, подтверждающего закон сохранения массы веществ.

Созонов Сергей Иванович (1866–1931) – российский химик, профессор. Крупнейший российский методист, автор учебника и методики.

Верховский Вадим Никандрович (1873–1947) – российский химик, профессор. Крупнейший российский методист, автор учебников, методики, программ. Специалист в области химического эксперимента.

• Аппарат Сокслета – аппарат, применяемый для экстрагирования³. Состоит из колбы для растворителя, экстрактора и шарикового холодильника. При нагревании колбы пары растворителя поднимаются вверх и конденсируются в холодильнике. Образующийся пар-конденсат попадает в экстрактор, в который предварительно помещают экстрагируемое вещество. Когда жидкость в экстракторе достигнет определенного уровня, она стекает снова в колбу и процесс продолжается.

• Горелка Теклю – газовая горелка, предназначенная для нагревания и прокаливания. Состоит из тех же деталей, что и горелка Бунзена, но отличается от нее тем, что подача воздуха регулируется диском. Расход газа – 150–180 л/ч.
• Склянка Тищенко –стеклянный прибор, применяемый для промывания и осушки газов. Представляет собой закрытую емкость с противоположно расположенными отводными концами. Внутри емкости находится перегородка.

Тищенко Вячеслав Евгеньевич (1861–1941) – российский химик-органик, академик. Разработал способ получения алкоголятов алюминия (1899), открыл реакцию сложноэфирной конденсации (диспропорционирование альдегидов, 1906 г.), разработал рецептуру стекла для химической посуды.

• Холодильник Шиффа – обратный холодильник, внутренняя трубка которого имеет форму пяти шаров. По устройству сходен с холодильником Либиха, но имеет отличие: впуск и выпуск воды происходит с одной стороны.

Шифф Хуго (Йозеф) (1834–1915) – итальянский химик-органик и аналитик, профессор. Предложил фуксинсернистую кислоту в качестве реактива для распознавания альдегидов (1865), открыл продукты конденсации альдегидов с анилином (шиффовы основания), усовершенствовал лабораторную аппаратуру, создал прибор для определения азота по способу Ж.Б.А.Дюма.

• Колба Эрленмейера (1859) – коническая колба, которую применяют при аналитических работах, в частности при титровании⁴ .

Эрленмейер Рихард Август Карл Эмиль (1825–1909) – немецкий химик-органик, доктор философии, профессор, ученик Ю.Либиха. Основные исследования посвящены структурной органической химии. Выдвинул и обосновал идею о двойной связи между углеродными атомами (1864). В 1865 г. впервые предложил общепринятые ныне формулы этилена и ацетилена, а в 1866 г. – правильную формулу нафталина. Синтезировал изомасляную и валериановые кислоты, бутиловый и пентиловый (амиловый) спирты, а также другие соединения и установил их строение.

Президент Немецкого химического общества (1884).

Разумеется, это не все именные химические приборы. Мы не упомянули в нашей статье эксикатор Шейблера, лампу Дэви, дефлегматор Линнемана, пикнометр Реньо, аппарат и бюретку Верховского, аппарат Калещинского, лампу Бартеля, ареометр Бомэ, сосуд Дьюара и многое другое. Надеемся продолжить эту работу.

Л и т е р а т у р а

Верховский В.Н. Техника и методика химического эксперимента в школе. СПб.: Гос. учеб.-пед. изд-во, 1947, 526 с.
Воскресенский П.И., Каверина А.А. и др. Справочник по химии. М.: Просвещение, 1978, 287 с.
Годмен А. Иллюстрированный химический словарь. М., 1988, 270 с.
Зайцев О.С. Неорганическая химия. М.: Просвещение, 1997, 320 с.
Карцова А.А. Покорение вещества. Органическая химия: Учебное пособие. СПб.: Химиздат, 1999, 272 с.
Лидин Р.А. Справочник по общей и неорганической химии. М.: Просвещение, 1997, 256 с.
Лузин А.П., Зурабян С.Э., Тюкавкина Н.А. и др. Органическая химия: Учебник. М.: Медицина, 1998, 496 с.
Справочник школьника. Химия. Сост. М.Кременчугская, С.Васильев. М.: Филолог. о-во «Слово», 1998, 480 с.
Энциклопедический словарь юного химика. Под ред. Д.Н.Трифонова. М.: Педагогика-Пресс, 1999, 368 с.

¹Перегонка – способ разделения смеси или способ очистки, основанный на различных температурах кипения компонентов смеси.
²Фильтрование – процесс отделения твердой фазы от жидкой при пропускании жидкости через фильтр.
³Экстрагирование – извлечение веществ из смесей с помощью растворителей, основанное на различной растворимости компонентов смеси.
⁴ Титрование – прибавление раствора реактива известной концентрации из бюретки к анализируемому раствору до достижения момента эквивалентности в происходящей реакции.