Cavendish, químico británico del siglo XVIII.
Cavendish es millonario, pero su vida es muy sencilla. Usó su propio dinero para construir un laboratorio a gran escala en su casa y dedicó su vida a la investigación científica. Un historiador de la ciencia dijo una vez: Cavendish "es el más rico entre los eruditos y el más erudito entre los ricos". Tiene una aguda observación de las cosas y es bueno en el diseño experimental. Sus resultados experimentales fueron bastante precisos y su investigación fue extensa. Hizo importantes descubrimientos en muchos problemas químicos, mecánicos y eléctricos, así como en el estudio de la densidad media de la Tierra. Pero creía en la teoría del flogisto, lo que le llevó a tomar algunos desvíos en la investigación química. Publicó sólo 18 artículos en cincuenta años, excepto un artículo teórico, los demás fueron experimentales y observacionales. Después de su muerte, se descubrió que había escrito una gran cantidad de artículos valiosos pero no los había publicado. Estos manuscritos suyos son valiosos documentos de investigación científica y posteriormente fueron compilados y publicados por el físico Maxwell y el químico Thorpe.
En la historia de la química existe una interesante historia relacionada con estos trabajos. Cavendish realizó un experimento en 1785. Pasó una chispa eléctrica a través de una mezcla de aire ordinario y oxígeno en un intento de oxidar todo el nitrógeno que contenía. El dióxido de nitrógeno resultante fue absorbido por potasio cáustico. El experimento duró tres semanas y finalmente quedó una pequeña burbuja que no se pudo oxidar. Su registro experimental se conserva en el manuscrito dejado, que dice: "El aire contaminado en el aire no es una sola sustancia (nitrógeno), sino que también hay un tipo de aire contaminado que no se combina con el aire defluorado (oxígeno). , y la cantidad total no supera 1/ 12. Más de cien años después, 65,438+0,892, físico L.1842-1919, Universidad de Cambridge, Inglaterra, resulta desconcertante que el nitrógeno obtenido del aire sea menor que el El nitrógeno producido por la descomposición oxidativa del amoníaco pesa 0,0064 gramos. El químico Ramsay (W.1852-1916) creía que el nitrógeno en el aire podía contener gases desconocidos más pesados. Se lo mencionaron. Inmediatamente tomaron prestados los materiales científicos de Cavendish para leer los experimentos mencionados anteriormente de Cavendish, un veterano de la Universidad de Cambridge, y Rayleigh repitió los experimentos de Cavendish y pronto consiguió una pequeña Burbuja. nuevo experimento. Después de eliminar el vapor de agua, el gas de ácido carbónico, el oxígeno y el nitrógeno, también se obtuvo este gas, que mediante examen espectroscópico se confirmó que era un nuevo elemento, llamado argón. De esta manera, el trabajo de Cavendish jugó un papel importante. descubrimiento del elemento argón en 1894. De esta historia, podemos ver el riguroso estilo de investigación científica de Cavendish y su gran influencia en la química. En 1871, la Universidad de Cambridge estableció un laboratorio de física que lleva el nombre de Cavendish. , que ha sido un importante centro de investigación de la física moderna en el mundo durante décadas
El descubrimiento del hidrógeno y la investigación sobre sus propiedades
Antes de finales del siglo XVIII, muchas personas. Había realizado experimentos para producir hidrógeno, por lo que es difícil decir quién descubrió el hidrógeno, incluso para el descubrimiento y la investigación del hidrógeno. Cavendish, quien hizo grandes contribuciones, también creía que el descubrimiento del hidrógeno no se debió solo a él. En el siglo XVI, el famoso médico suizo describió que las limaduras de hierro producían un gas cuando entraban en contacto con el ácido. El famoso médico químico belga Hermont (J.B.1579-1644) entró accidentalmente en contacto con este gas, pero no logró separarlo ni recolectarlo.
Aunque Boyle recogió accidentalmente este gas, no lo estudió. Sólo sabían que era inflamable y poco se sabía sobre él. Lemery (n.1645-1715) en la Academia de Ciencias de París en 1700. Fue recolectado por primera vez por Cavendish y estudió cuidadosamente sus propiedades.
En 1766, Cavendish presentó un informe de investigación "Experimentos de aire artificial". " a la Royal Society, describiendo su experimento con hierro y zinc y ácido sulfúrico diluido. El ácido clorhídrico diluido reaccionó para producir "aire combustible" (es decir, hidrógeno), que se recogió y estudió utilizando el método de recolección de gas de drenaje inventado por Priestley. Encontró que una cierta cantidad de un determinado metal reacciona con una cantidad suficiente de diversos ácidos para producir aire inflamable. La cantidad de este gas es fija, independientemente del tipo y concentración del ácido.
También descubrió que el gas hidrógeno explota cuando se mezcla con aire y se enciende, y que el hidrógeno se combina con el oxígeno para formar agua, dándose cuenta así de que este gas era diferente de otros gases conocidos. Sin embargo, debido a que es un devoto creyente en la teoría del flogisto, según su entendimiento: este gas se quema tan violentamente que debe ser rico en flogisto; el azufre se convierte en ácido sulfúrico después de quemarse, por lo que no hay flogisto en el ácido sulfúrico; Según la teoría del flogisto, los metales también contienen flogisto. Entonces pensó que el gas era descompuesto por metales, no por ácidos. Imaginó que cuando los metales se disolvían en ácidos, "el flogisto que contenían se liberaba y se formaba este aire inflamable". Incluso planteó durante un tiempo la hipótesis de que el hidrógeno era flogisto, conjetura que rápidamente fue respaldada por algunos de los principales químicos de la época, como Scheele y Kirwan (R.1735-1812). Debido a que el globo de vejiga está lleno de hidrógeno, el globo se eleva lentamente. Algunos partidarios de la teoría del flogisto utilizan este fenómeno como base para su "argumento" de que el flogisto tiene un peso negativo. Pero Cavendish era, después de todo, un científico extraordinario. Posteriormente calculó la flotabilidad del globo en el aire. Mediante estudios precisos se demostró que el hidrógeno tiene peso, pero es mucho más ligero que el aire. El experimento que realizó fue el siguiente: primero pesa el metal y el matraz que contiene el ácido, luego coloca el metal en el ácido, recolecta el gas hidrógeno usando el método de recolección de gas de drenaje y mide el volumen, y luego pesa el volumen total del matraz y su contenido después de la reacción. De esta forma determinó que la proporción de hidrógeno era sólo el 9% de la del aire. Pero estos químicos todavía se negaban a abandonar fácilmente la vieja teoría. Como el hidrógeno produce agua cuando se quema, dijeron que el hidrógeno es un compuesto de flogisto y agua.
La síntesis de agua desmiente la visión errónea de que el agua es un elemento. En la antigua Grecia, Empédocles propuso que sólo había cuatro elementos en el universo: fuego, aire, agua y tierra, que constituían todas las cosas. Desde entonces hasta la década de 1970, la gente pensaba que el agua era un elemento. En 1781, Priestley puso hidrógeno y aire en una botella de vidrio sellada y la detonó con una chispa eléctrica. Aparecieron gotas de rocío en el interior de la botella. Ese mismo año, Cavendish también repitió el experimento utilizando mezclas de hidrógeno y aire en diferentes proporciones, confirmando que las gotas de rocío eran agua pura, lo que indica que el hidrógeno era un componente del agua. En ese momento, se descubrió el oxígeno. Cavendish usó oxígeno puro en lugar de aire para realizar experimentos. No solo demostró que el hidrógeno y la oxidación sintetizaban agua, sino que también confirmó que aproximadamente 2 partes en volumen de hidrógeno y 1 parte en volumen de oxígeno. agua sintetizada (publicada en 1784). Estos resultados experimentales demostraron sin duda que el agua es un compuesto de hidrógeno y oxígeno y no un elemento, pero Cavendish, como Priestley, todavía insistía en que el agua es un elemento, el oxígeno es agua sin flogisto y el hidrógeno es agua con exceso de flogisto. Utilizó la siguiente fórmula para expresar la combustión del "aire combustible" (hidrógeno):
(Agua+flogisto)+(agua-flogisto)-→agua
Aire combustible (hidrógeno ) es combustión en aire (oxígeno)
En 1782, Lavoisier repitió su experimento, utilizando un barril al rojo vivo para descomponer el vapor de agua. Sólo entonces llegó claramente a la conclusión correcta: el agua no es un elemento, sino un compuesto de hidróxido, corrigiendo la idea errónea de que el agua era un elemento durante más de dos mil años. En 1787, llamó a este gas "H-hidro gne", que significa "productor de agua", y confirmó que se trataba de un elemento.