Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Марта 2014 в 17:52, реферат
В Западной Европе в эпоху средневековья познание химического состава природных тел происходит стихийно в связи с трудами алхимиков и их последователей. Наиболее яркая фигура конца этой эпохи - Теофраст Парацельс (1493-1541), утвердивший химию в медицине и высказавший. ряд идей, близких к геохимии, о круговороте веществ в природе. Его современник Г. Агрикола (1494-1555) изучал рудные месторождения Центральной Европы и в своих работах дал первую сводку знаний того времени по металлургии, минералогии и горному делу. В этих работах мы встречаем некоторые геохимические идеи, связанные с генезисом минералов.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. П.А.СТОЛЫПИНА
Факультет агрохимии, почвоведения и экологии
РЕФЕРАТ
«История геохимических исследований»
Выполнила: Унру Е.П.
Проверила: Бобренко Е.Г.
Омск 2014
В Западной Европе в эпоху средневековья познание химического состава природных тел происходит стихийно в связи с трудами алхимиков и их последователей. Наиболее яркая фигура конца этой эпохи - Теофраст Парацельс (1493-1541), утвердивший химию в медицине и высказавший. ряд идей, близких к геохимии, о круговороте веществ в природе. Его современник Г. Агрикола (1494-1555) изучал рудные месторождения Центральной Европы и в своих работах дал первую сводку знаний того времени по металлургии, минералогии и горному делу. В этих работах мы встречаем некоторые геохимические идеи, связанные с генезисом минералов.
Первостепенное значение в истории химии имело введение понятия о химическом элементе как последней инстанции делимости вещества, составной части всех природных образований. Понятие о химическом элементе было введено в науку английским врачом и химиком Робертом Бойлем (1627-1691). Бойль интересовался также химией океана и атмосферы. Он выполнил первые анализы морской воды и указал на сложный состав атмосферного воздуха. Исследования Р. Бойля совпали со значительными успехами горнорудного дела в Центральной Европе и развитием механики. Зарождение небесной механики (труды И. Кеплера и И. Ньютона) и установление того факта, что движение небесных тел происходит по тем же законам, что и движение тел на поверхности Земли, неизбежно привело к заключению о единстве сил во вселенной и натолкнуло на мысль о единстве земной и космической материи. В 1676 г. Христиан Гюйгенс (1629-1695) впервые высказал идею о единстве химического состава космоса. Как отмечал Вернадский, исключительно глубоко проанализировавший историю развития геохимии, Гюйгенс в труде «Kosmotheoros» (1704), который он завершил за несколько недель до смерти, высказал самые сокровенные мысли о строении мира. В нем отчетливо выражены два принципа огромной важности: тождество материального состава и сил во всем космосе и понятие о жизни, как о чем-то резко отличном от косной материи и как о явлении космическом.
Вопросы химии Земли в планетарных масштабах были затронуты в работах Э. Галлея (1656-1742) и л. Бюффона (1707-1788). Э. Галлею принадлежит первая попытка определения возраста океана по накоплению в нем солей, приносимых реками с поверхности суши. Л Бюффон в «Эпохах природы» (1780) нарисовал первую картину истории Земли, начиная от ее огненно-жидкого состояния. Несколько ранее Г. В. Лейбниц (1646-1716) выступил с утверждениями об огненно-жидком начале Земли. По его мнению, с огненно-жидким началом Земли связана ее шаровидная форма.
К середине XVII столетия было собрано и описано много минералов и горных пород, значительно расширились сведения об их химическом составе. Появились предпосылки для возникновения научной минералогии, кристаллографии и геологии, горнорудное дело и металлургия достигают значительного развития в Центральной Европе в связи с возрастающей потребностью в металлах. Расширяется эксплуатация минеральных богатств в России. На этот период приходится деятельность выдающегося русского ученого-энциклопедиста М. В. Ломоносова (1711-1765).
Михаил Васильевич Ломоносов был убежденным атомистом. Он рассматривал Землю как сферическое тело, подчиняющееся в своем развитии законам физики, химии и механики, один из первых выдвинул кинетическую теорию строения вещества, сформулировал и обосновал закон сохранения вещества - фундаментальный закон в естествознания. Большое внимание уделял М. В. Ломоносов вопросам химии земной коры. Им впервые были описаны некоторые геохимические свойства металлов. Происхождение рудных жил он объяснял процессом осаждения химических соединений из воды, проходящей по трещинам горных пород. У Ломоносова мы встречаем первые идеи о «сонахождении» минералов - парагенезисе, который окончательно утвердился в минералогии в середине XIX в. Геометрическую форму кристаллов М. Ломоносов рассматривал как отражение соответствующего правильного расположения шарообразных частиц, а не молекул, и таким образом предвосхитил учение об эффективных ионных радиусах современной кристаллохимии. Он допускал органическое происхождение угля путем обугливания растительных остатков без доступа воздуха при повышенных давлениях и температурах. Органическое происхождение приписывалось им также некоторым черным сланцам, асфальту и нефти. Из сказанного следует, что во многих вопросах М. Ломоносов намного опередил науку своего времени. Однако в связи со слабыми научными связями между странами и ограниченностью научной информации в целом идеи М. Ломоносова не нашли последователей за пределами России.
Во второй половине XVIII в. зарождается научная геология в дискуссиях между нептунистами (А. Г. Вернер) и плутонистами (Дж. Геттон). Возникает научная космогония благодаря трудам Э. Канта, а затем П. Лапласа. Дж. Пристли (1733-1804) и А. Лавуазье (1743-1794) окончательно устанавливают химический состав воздуха. Открываются новые элементы. Г. Дэви (1778-1829) исследует рудничные газы, газы вулканов, открывает с помощью электролиза щелочные металлы - натрий и калий.
В 1794 г. в Риге выходит книга Э. Ф. Хладного (Хладни 1756- 1827), члена-корреспондента Российской Академии наук, в которой доказывается космическое происхождение метеоритов. Ранее они считались земными образованиями. В 1802 г. В. Говардом в Англии и в 1804 г. Т. Е. Ловицем в России были выполнены первые химические анализы метеоритов. В то же время было обнаружено их минералогическое отличие от горных пород Земли. В 1807 г. профессор Харьковского университета А. Стойкович предположил, что метеориты -продукты распада одной из планет солнечной системы. В метеоритах были обнаружены те же химические элементы, что и на Земле. Это подтверждало в общих чертах идею единства химического состава мироздания. В то же время выясняются основные черты химического. состава горных пород земной коры.
В 1815 г. английский минералог В. Филлипс (1773-1828) впервые сделал попытку выяснить средний химический элементарный состав земной коры. Он дал оценку распространенности десяти химическим элементам и в общем правильно определил порядок их распространения. При этом он резко подчеркнул количественное преобладание четырех элементов - О, Si, Аl, Fе, подобное преобладанию четырех элементов в живых организмах - О, Н, С, N.
В познании химического состава отдельных минералов земной коры большая заслуга принадлежит шведскому химику И. Я. Берцелиусу (1779-1848), открывшему Се, Se, Th, Т а и получившему в чистом виде Si. Его исследования подводили прочный фундамент под здание будущей геохимии. Минералогию он определял как химию земной коры.
Один из видных натуралистов XIX в. - Александр Гумбольдт (1769-1859) чрезвычайно близко подходит к пониманию геохимической роли растений, закладывает основы биогеографии. В ранних работах он отмечает влияние организмов на окружающую среду. Совместно с французским химиком Ж. Л. Гей-Люссаком он доказывает однородность химического состава атмосферы на разных высотах, определяет состав воды в единицах объема кислорода и водорода. В своем монументальном пятитомном сочинении «Космос» А. Гумбольдт стремился выявить многообразие связей между различными частями природы. В пятом, неоконченном томе он вернулся к проблеме влияния жизни на окружающую среду. Однако для возникновения геохимии понадобилось еще некоторое время. Это время наступило после утверждения атомно-молекулярной теории в физике и химии, после выяснения основных особенностей строения атома на основании периодического закона Д. И. Менделеева, после накопления большого числа эмпирических данных по распростра-нению химических элементов в минералах и горных породах, после установления среднего химического состава земной коры в целом.
Как известно, идеи новой атомистики ХIХ столетия победили не сразу. Английский врач Уильям Проут в 1815 г. допускал, что атомы всех элементов сложены из протия, т. е. легчайшего атома водорода. Идеи о составе атомов из электрически заряженных частиц были выдвинуты примерно в то же время профессором минералогии и сельского хозяйства Московского университета М. Г. Павловым (1793-1840). Правда, они носили умозрительный характер. Основателем научного атомизма в форме, удобной для выражения существа химических процессов, несомненно, следует считать Дж. Дальтона (1766-1844), затем И. Берцелиуса.
Можно считать, что два выдающихся открытия во второй половине XIX в. подготовили фундамент для возникновения геохимии. Это открытие в 1859 г. Р. Бунзеном и Г. Кирхгофом спектрального анализа и открытие в 1869 г. периодического закона химических элементов Д. И. Менделеевым.
Открытие спектрального анализа неограниченно расширило сведения о химическом составе далеких звездных миров и подтвердило тождественность химических элементов Земли и космоса. Спектральный анализ резко увеличил возможности познания химического состава горных пород и минералов, определения содержания в них редких и рассеянных элементов. В 1860 г. Р. Бунзен и Г. Кирхгоф, исследуя спектр минерала лепидолита, обнаружили в нем неизвестные красные и голубые линии. Оказалось, что они относятся к новым элементам - рубидию и цезию. В том же году Р. Бунзен выделил эти элементы из лепидолита и минеральных вод. В 1868 г. с помощью спектрального анализа Ж. Жансен и Н. Локьер установили на Солнце присутствие неизвестного элемента, названного ими гелием. И только 27 лет спустя В. Рамзай обнаружил гелий в составе норвежского клевеита.
Периодический закон элементов, сформулированный Д. И. Менделеевым в 1869 г., выразил естественную классификацию химических элементов и вскоре стал путеводной звездой в расшифровке строения атома. Величайшие достижения науки ХХ В., создание атомной, затем ядерной физики и квантовой механики неизбежно опирались на этот наиболее глубокий закон природы.
Д. И. Менделеев (1834-1907) уделял большое внимание геохимическим вопросам в своей научной деятельности. Первые его шаги в науке были связаны с химическим анализом ортита и явлениями изоморфизма. В монументальном двухтомном издании «Основ химии»(1869-1871) при характеристике элементов и их соединений он органически объединял вопросы общей химии с поведением элементов в природе. Д. И. Менделеев выступает как автор гипотезы неорганического происхождения нефти. В период своей деятельности в Петербургском университете он имел много учеников и последователей. Некоторые из них впоследствии приняли активное участие в развитии геохимии.
Ф. У. Кларк (1847-1931), занимая должность главного химика геологического комитета США, проводит огромное количество анализов горных пород и в 1889 г. дает первую сводную таблицу среднего химического состава земной коры. В 1908 г. выходит его капитальная сводка по геохимии «Data of Geochemistry». В ней были суммированы результаты работ тысячи исследователей, представлены обширные данные по составу горных пород, почв, вод и всех других природных образований, приведен баланс главных химических элементов в верхних оболочках Земли. В 1924 г. совместно с геологом Г. Вашингтоном он публикует последнюю таблицу средней распространенности элементов в верхнем шестнадцатикилометровом слое Земли. Это крупное научное обобщение стало фундаментом геохимии. Цифры Ф. Кларка и Г. Вашингтона для наиболее обильных элементов мало изменились и сохранили свое значение и в настоящее время.
Следует отметить, что в развитии геохимии приняли непосредственное участие те геологи, петрографы и почвоведы, которые при изучении формирования горных пород и почв неизбежно должны были столкнуться с геохимическими вопросами.
Список литературы