III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ДВЕ ДУШИ ОДНОЙ ЭПОХИ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Когда мы перешли на вторую ступень обучения у нас в параллели появился курс «Люди. Наука. Мир». В 5 классе классный руководитель рассказывал нам об истории Калужской области и города Калуги, калужанах с мировыми именами. Иногда мы проводили маленькие исследования и защищали их во время занятий. В 6 классе этот курс продолжился. В первом полугодии мы знакомились с учеными, имена которых связаны с естественными науками. Первое занятие посвящалось ученым с мировыми именами, втрое русским исследователям, которые внесли большой вклад в развитие науки. Так мы познакомились с математиками, затем физиками и настала очередь химиков. Великих химиков знают многие и имена этих людей известны всему миру. Даже мы, не изучая химию, вспомнили М.В. Ломоносова, Д.И. Менделеева. Но вот когда речь пошла о русских ученых, имена которых забыты, мое внимание привлекло имя Товия Егоровича Ловица. Он работал примерно в тоже время, что и Михайло Васильевич Ломоносов, имел рад открытий, которые также остались не понятыми. Они посвятили себя науке не из-за материальных выгод, не для удовлетворения тщеславия – ни того, ни другого наука у нас не дает, ими руководила лишь любовь к ней, стремление к истинам природы и желание быть полезными как своим окружающим, так и всему отечеству. Мне стало интересно, были ли еще точки соприкосновения в жизни и научной деятельности ученых, были ли сделаны открытия, результатами которых мы пользуемся сейчас.
Актуальность выбранной темы объясняется тем, что в последнее время происходит увеличение списка областей химической науки. Но при этом все области связаны воедино теоретической химией, как суммой фундаментальных представлений. И только тот ученый может двигаться вперед и предлагать что-то новое, который достаточно знает историю химии.
Цель данной работы: изучить биографии ученых и найти параллели в их творческом пути, взглядах, повседневной жизни.
Исходя из поставленной цели, мы ставим перед собой следующие задачи:
- проанализировать литературу по данной теме;
- найти общее и схожее в биографиях ученых;
- проанализировать открытия ученых на предмет использования в современном обществе.
Объект исследования: жизнь и творческая деятельность М.В. Ломоносова и Т.Е. Ловица.
Предмет исследования: черты сходства в повседневной и научной жизни ученых.
Глава 1.Начало жизненного и творческого пути М.В. Ломоносова и Т.Е. Ловица
Михаил Васильевич Ломоносов родился 8 ноября 1711 г. в деревне Мишанинская, близ Холмогор Архангельской губернии в семье зажиточного поморского крестьянина. Мать М. В. Ломоносова умерла очень рано, когда ему было девять лет. Михаил начал помогать отцу с десяти лет. Вместе они ходили рыбачить в Белое море и до Соловецких островов. Нередкие опасности плавания закаляли физические силы юноши и обогащали его ум разнообразными наблюдениями.
В 1731 г. поступил учиться в Славяно-греко-латинскую академию в Москве. В 1735 г. был послан в Петербург в академический университет, а в 1736 г. — в Германию, где учился сначала в Марбургском университете (1736—1739 гг.), а затем во Фрейбурге в Школе горного дела (1739—1741 гг.) у горного советника И. Генкеля.
После возвращения в Россию в 1741 г. Ломоносов стал адъюнктом физического класса Академии наук в Петербурге, а в 1745 г — профессором химии. С 1748 г. Ломоносов работал в учрежденной по его инициативе химической лаборатории Академии [2, c. 5].
Товий Егорович Ловиц (Иоганн Тобиас Ловитц) родился 25 апреля 1757 г. в Геттингене в Германии. В 1768 вместе с отцом, астрономом г. Г. М. Ловицем, приехал в Россию. О детских годах Т. Е. Ловица сведений почти не сохранилось. Известно, что он рано потерял мать и рос болезненным и хилым мальчиком. В 17 лет, оставшись круглым сиротой Ловиц был определен в Академическую гимназию на казенный счет, и начал прилежно заниматься. В начале 1777 г. он был уволен из гимназии согласно прошению со званием студента и 13 февраля того же года поступил аптекарским учеником в Петербургскую главную аптеку. Эта аптека была в то время лучшим фармацевтическим учреждением. Прежнее увлечение математикой сменилось у Ловица увлечением химией. Учился в Геттингенском университете (1780-1782 гг.). В 1784 г Ловиц вновь был определен на прежнюю должность аптекарского гезеля в Главную аптеку и с этого времени, как он сам пишет, «я обратился к химии и занимался ею все свободное время» [1 c. 719].
Глава 2.Творческая деятельность М.В. Ломоносова
До 1748 г Ломоносов занимался преимущественно физическими исследованиями, а в 1748—1757 гг. его работы были посвящены главным образом решению теоретических и экспериментальных вопросов химии. Его труды, относящиеся к математике, физике, химии, наукам о Земле, астрономии, стали рубежом в развитии науки, отграничивающим натурфилософию от экспериментального естествознания. Ломоносов изложил основы атомно-корпускулярного учения, разработал кинетическую теорию теплоты, обосновал необходимость привлечения физики для объяснения явлений химии и предложил для теоретической части химии название «физическая химия», а для практической части — «техническая химия». Он также обратил внимание на основополагающее значение закона сохранения веществ в химических реакциях [4].
Он разрабатывал точные методы взвешивания и объемные методы количественного анализа. Проводя опыты по обжигу металлов в запаянных сосудах, Ломоносов показал, что их вес после нагревания не изменяется и что мнение Р. Бойля о присоединении к металлам «тепловой материи» ошибочно. Он изучал растворимость солей при различных температурах, установил факты понижения температуры при растворении солей и понижения точки замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем. Ломоносов лично произвел большое количество анализов горных пород. Он доказывал органическое происхождение почвы, торфа, каменного угля, нефти, янтаря.
Ломоносов создал в России многие химические производства - неорганических пигментов, глазурей, стекла, фарфора. Он изобрел фарфоровую массу, разработал рецептуру и технологию изготовления цветных стекол, которые использовал для своих мозаичных картин.
Первым из русских академиков Ломоносов приступил к подготовке учебников по химии и металлургии: «Курс физической химии», «Первые основания металлургии, или рудных дел». Ему принадлежит заслуга создания Московского университета, проект и учебная программа которого составлены им лично.
Ломоносов написал ряд трудов по истории, экономике, филологии. Наряду с научными исследованиями Ломоносов занимался литературным творчеством и опубликовал несколько од и трагедий.
В 1765 г. не стало М. В. Ломоносова. Часто говорится о том, что работы химиков — современников и наследников Ломоносова — несоизмеримы по масштабам и значению с его начинаниями [6, c.7].
Глава 3.Творческая деятельность Т.Е. Ловица
После взлета ломоносовского гения в науке наступило своеобразное затишье и даже застой. На фоне этого «научного оцепенения» и развернулась деятельность Т. Е. Ловица. Среди естествоиспытателей последней четверти XVIII столетия химику и фармацевту академику Т. Е. Ловицу принадлежит видное место. Выдающийся экспериментатор, автор ряда крупных научных открытий и глубоких исследований, ставших классическими, Ловиц внес ценнейший вклад в развитие химии, физики и фармации [3].
Имя Товия Егоровича Ловица долгое время было известно немногим специалистам, работавшим главным образом в области истории химии. Несмотря на то, что ему принадлежит ряд крупнейших открытий, его вклад в историю развития науки оставался в значительной мере неоцененным почти до наших дней. Хотя работы Ловица публиковались в иностранных и отчасти в русских журналах, короткая и трагическая жизнь этого ученого сказалась и на судьбе его научного наследия: его большой архив не был издан и оказался утерянным [5, c. 121].
Его исследования посвящены различным проблемам химии. В 1785 он открыл и подробно исследовал явление адсорбции углем в жидкой среде. Это открытие положило начало новой области науки – физико-химии поверхностных явлений. Ловиц предложил использовать уголь для очистки воды, спирта и водки, меда и селитры, фармацевтических препаратов и органических соединений. Практический эффект был настолько велик, что имя автора открытия стало известно за рубежом, а Петербургская академия наук в 1787 избрала Ловица членом-корреспондентом (действительным членом он стал в 1793).
В это же время он исследовал кристаллизацию солей из растворов. Обнаружил (1794) явление пересыщения и переохлаждения растворов; установил условия выращивания кристаллов. Одним из первых в мире Ловиц стал систематически исследовать процессы кристаллизации, его можно считать основоположником изучения механизма образования кристаллов из растворов.
Он выделил в кристаллическом виде едкие щелочи (1795), приготовил ледяную уксусную кислоту (1789) и, подействовав на нее хлором, наблюдал образование хлоруксусных кислот; наконец, получил безводный спирт («чистейший алкоголь») и диэтиловый эфир (1796). Первым в России Ловиц заинтересовался химией сахаров и установил различие медового и тростникового сахара.
Как химик-аналитик Ловиц занимался анализом минералов и усовершенствовал методики качественного и количественного анализа (например, предложил способ качественного определения веществ по их индивидуальной кристаллической модификации). Для этого он изготовил 288 моделей-эталонов различных веществ и классифицировал их по химическим признакам. Разработал ряд рецептов охладительных смесей.
Независимо от шотландских исследователей Кроуфорда и Круикшенка Ловиц открыл в тяжелом шпате новый химический элемент стронций. Почти одновременно с французским аналитиком Л. Вокленом, Ловиц выделил элемент хром из минерала крокоита. Начал заниматься химией титана и ниобия. Очевидно, Ловиц был первым на Руси специалистом по химии редких элементов. Кроме того, он разработал новый метод анализа природных силикатов и кремнезема. Он опубликовал более 170 работ на русском, немецком, французском и латинском языках. Прекрасный стиль изложения показывает, что русский язык стал для него родным.
Беглые упоминания заслуг Ловица можно найти у ряда ученых XIX—XX вв., однако, как правило, это очень краткие, часто односторонние и не всегда объективные сведения. Исключение составляет лишь высокая и квалифицированная оценка Д. И. Менделеевым исследований Ловица по водно-спиртовым смесям [6, c.11].
Глава 4. Исследование адсорбции
Изучив литературу, я обратил внимание, что и Ломоносов и Ловиц, занимались изучением растворов. Михаил Васильевич защищает диссертацию «О действии химических растворов вообще» в 1750 году. Товий Егорович в 1785 открыл и исследовал явление адсорбции углем из растворов. Это исследование оценили при жизни и Академия наук, и Медицинская коллегия. Своими классическими работами в этой области Ловиц заложил основы одной из важнейших областей современной науки — физико-химии поверхностных явлений. Этот метод был предложен для очистки воды, спирта, фармацевтических препаратов, органических соединений.
Поскольку мы семьей часто бываем на природе и любим дальний туризм. Мне стало интересно: можно ли в походных условиях приготовить активированный уголь, все ли виды углей можно назвать активированными. Для ответа на свои вопросы я повел серию опытов:
Опыт 1. Адсорбция ионов свинца углем.
В две пробирки налейте по 5 мл. 0,05%-ного раствора нитрата свинца(II). В одну пробирку добавьте небольшое количество раствора иодида калия для доказательства наличия ионов Pb2+ в растворе. В другую пробирку добавьте около 0,2 г древесного угля и взбалтывайте в течение 5 мин. Отфильтруйте раствор и проверьте присутствие ионов Pb2+ реакцией с иодидом калия (Приложение №1).
Опыт 2. Получение древесного угля.
Возьмите измельченную до средних размеров древесную стружку, поместите в пробирку. Пробирку прогрейте над пламенем спиртовки и закрепите в штативе. Установите приёмник для дегтя и дегтярной воды. Затем установите спиртовку в основании пробирки и нагревайте до получения угля (Приложение №2).
Опыт 3. Влияние вида угля на скорость адсорбции
В пять пробирок налейте по 5 мл.0,05%-ного раствора нитрата свинца(II).
Добавьте:
В первую пробирку – измельченный активированный уголь.
Во вторую пробирку – крупный активированный уголь.
В третью пробирку – каменный уголь.
В четвертую пробирку – антрацит.
В пятую пробирку - древесный уголь, полученный в опыте № 2.
Оставьте растворы с углем на 5 минут. Отфильтруйте растворы и проверьте присутствие Pb2+ реакцией с иодидом калия. Результаты опытов представлены в приложении №3.
Заключение
Среди преемников Михаила Васильевича Ломоносова по кафедре химии российской Академии наук наиболее выдающимся в XVIII в. был Товий Егорович Ловиц. Его работы заложили основы нескольких важных разделов физической химии, причем некоторые из них, подобно работам Ломоносова, намного опередили современную ему науку. Как это не раз случалось с работами русских ученых, работы Ломоносова и Ловица в течение многих десятилетий упорно замалчивались учеными Западной Европы, и ряд открытий, сделанных учёными, без достаточных к тому оснований приписывали другим. Исправляя историческую несправедливость, мы в настоящее время с полным основанием можем назвать Ломоносова и Ловица основоположниками физической химии.
Проведя опыты по изучению адсорбции разных видов угля, мы пришли к выводу, что наилучшую адсорбирующую способность имеет измельченный активированный уголь за счет большой пористости, меньшую способность к адсорбции имеет крупный активированный уголь и древесный уголь. Самая наименьшая адсорбирующая способность у каменного угля и антрацита за счет малого количества пор в материале. Также мы заметили, что при измельчении активированного угля в пыль адсорбция не происходит.
В походных условиях, в условиях автономии можно использовать уголь, который можно приготовить самостоятельно, при этом необходимо учитывать, что процесс адсорбции будет проходить долго.
Библиография
-
Большая Российская энциклопедия: В 30 т./ Председатель Науч.-ред. Совета Ю.С. Осипов. Отв. ред. С.Л. Кравец. Т.17. Лас-Тунас – Ломонос. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2011. – 783 с.
-
Большая Российская энциклопедия: В 30 т./ Председатель Науч.-ред. Совета Ю.С. Осипов. Отв. ред. С.Л. Кравец. Т.18. Ломоносов - Манизер. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2011. – 767 с.
-
Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 2. Химия. 2002. Т. 43. № 2
-
Кудрявцев Б. Б. М. В. Ломоносов. — М.: Учпедгиз, 1955. — 128 с.
-
Миттова И.Я., Самойлов А.М. История химии с древнейших времен до XX века: Учебное пособие. В 2 т. Т. 2 / И.Я. Миттова, А.М. Самойлов – Долгопродный: Издательский Дом «Интеллект», 2012. – 624с.
-
Фигуровский Н. А., Ушакова Н. Н. Товий Егорович Ловиц. 1757—1804/Отв. ред. и авт. предисл. А. Н. Шамин,— М.: Наука, 1988 — 192 с.
Приложение №1
Адсорбция ионов свинца углем
Приложение №2
Получение древесного угля сухой перегонкой древесины
Приложение №3
Влияние вида угля на скорость адсорбции
Пробирки по порядку слева направо:
1 – активированный измельченный уголь
2 - активированный крупный уголь
3 – антрацит
4 – каменный уголь
5 – древесный уголь, полученный в опыте №2
6 – контрольный образец (без адсорбции)