Йёнс Берцелиус

Йёнс Берцелиус — шведский химик, минералог и естествоиспытатель, один из основоположников современной химии. Родился 20 августа 1779 года в Веверсунде, Швеция, умер 7 августа 1848 года в Стокгольме. Берцелиус известен разработкой современной системы химической символики и номенклатуры, определением атомных масс многих элементов, открытием ряда химических элементов (церий, селен, торий), а также введением понятий «катализ», «изомерия» и «аллотропия». Его труды заложили основы аналитической химии и электрохимической теории.

Биография

Ранние годы и образование

Йёнс Якоб Берцелиус родился в семье учителя и священника. После смерти отца в 1783 году воспитывался отчимом. С 1793 года учился в гимназии в Линчёпинге, а в 1796 году поступил в Уппсальский университет, где изучал медицину и химию. В 1802 году получил степень доктора медицины за диссертацию о действии гальванического тока на органические вещества. В студенческие годы увлёкся химией, особенно электрохимией, под влиянием работ Хамфри Дэви.

Научная карьера

С 1807 года Берцелиус начал преподавать химию в Стокгольмском университете (тогда — Каролинский институт). В 1808 году он был избран членом Шведской королевской академии наук, а в 1818 году стал её секретарём, занимая этот пост до 1848 года. В 1812 году совершил научную поездку по Европе, посетив лаборатории в Англии, Франции и Германии. В 1820-х годах его лаборатория в Стокгольме стала одним из ведущих химических центров Европы, куда приезжали учиться молодые учёные, в том числе Фридрих Вёлер, Юстус Либих и Кристиан Шёнбейн.

Личная жизнь и последние годы

Берцелиус был женат с 1835 года на Элизабет Поппиус, дочери шведского государственного деятеля. Он отличался педантичностью и трудолюбием, работал до глубокой старости. В 1848 году скончался в Стокгольме от туберкулёза. Похоронен на кладбище Сольна.

Научные достижения

Химическая символика и номенклатура

Главным вкладом Берцелиуса в химию стала разработка системы химических обозначений, основанной на латинских названиях элементов. В 1813–1814 годах он предложил обозначать элементы первой буквой их латинского названия (например, H — водород, O — кислород) или двумя буквами, если первые совпадали (например, Fe — железо, от лат. Ferrum). Индексы в формулах он писал в виде нижних чисел (например, H₂O), а не верхних, как было принято ранее. Эта система, введённая в его учебнике «Учебник химии» (1808–1818), быстро вытеснила устаревшие алхимические символы и стала основой современной химической номенклатуры.

Определение атомных масс

Берцелиус провёл масштабную работу по определению атомных масс химических элементов. В 1810–1820-х годах он проанализировал более 2000 соединений, используя методы гравиметрического анализа. Его результаты, опубликованные в таблице атомных масс (1826), были точнее, чем у Джона Дальтона, и приближались к современным значениям. Берцелиус ввёл кислородную шкалу атомных масс (за 100 принималась масса кислорода), что позволило избежать ошибок, связанных с водородной шкалой. Однако его данные по некоторым элементам (например, калий, натрий) были завышены вдвое из-за неверного определения валентности.

Открытие химических элементов

Берцелиус открыл три химических элемента:

• Церий (1803, совместно с Вильгельмом фон Хизингером и Мартином Клапротом) — выделен из минерала церита.
• Селен (1817) — обнаружен в осадке при производстве серной кислоты.
• Торий (1829) — выделен из минерала торита.

Кроме того, он впервые получил в чистом виде кремний (1823), титан (1825) и тантал (1824), хотя эти элементы были известны ранее.

Электрохимическая теория

В 1811 году Берцелиус разработал электрохимическую теорию, согласно которой атомы обладают электрическими зарядами: положительными (металлы) и отрицательными (неметаллы). Химическая связь, по его мнению, возникала за счёт электростатического притяжения между противоположно заряженными атомами. Эта теория, хотя и не объясняла ковалентную связь, стала важным шагом к пониманию природы химических реакций.

Введение понятий «катализ» и «изомерия»

В 1835 году Берцелиус ввёл термин «катализ» для описания явлений, при которых вещества ускоряют химические реакции, не расходуясь в них (например, действие платины на водород и кислород). Он также ввёл понятие «изомерия» (1830) для обозначения соединений с одинаковым составом, но разными свойствами (например, циановая и гремучая кислоты). Эти термины прочно вошли в химию.

Развитие аналитической химии

Берцелиус усовершенствовал методы качественного и количественного анализа. Он ввёл использование паяльной трубки для идентификации минералов, разработал методы разделения редкоземельных элементов, а также создал точные методики определения углерода и водорода в органических соединениях. Его учебники по аналитической химии долгое время оставались стандартными.

Публикации и учебники

Берцелиус написал несколько фундаментальных трудов, которые переиздавались и переводились на многие языки:

• «Учебник химии» (1808–1818, 3 тома) — систематическое изложение неорганической и органической химии.
• «О применении паяльной трубки в химии и минералогии» (1820) — практическое руководство.
• «Ежегодные отчёты о прогрессе физики и химии» (1821–1848) — серия обзоров, где он публиковал критические обзоры новых открытий.
• «Теория химических пропорций» (1819) — изложение его взглядов на атомные массы и стехиометрию.

Признание и влияние

Берцелиус был членом более 80 научных обществ, включая Лондонское королевское общество (1813), Французскую академию наук (1822) и Петербургскую академию наук (1828). В 1825 году он был награждён медалью Копли. Его именем названы:

• Минерал берцелианит (Cu₂Se).
• Кратер на Луне (Берцелиус).
• Улица в Стокгольме (Берцелиусгатан).

Влияние Берцелиуса на химию XIX века было огромным. Его система символики и номенклатуры, таблицы атомных масс и электрохимическая теория стали основой для работ Дмитрия Менделеева, Августа Кекуле и других. Однако к концу XIX века его электрохимическая теория уступила место теории химической связи, а некоторые его данные по атомным массам были уточнены.

Критика и ошибки

Берцелиус не принял теорию радикалов (предложенную Либихом и Вёлером) и долгое время отвергал идею о существовании органических радикалов, что замедлило развитие органической химии. Он также ошибочно считал, что атомные массы некоторых элементов (например, калия, натрия) вдвое больше, чем на самом деле, из-за неверного определения валентности. Его электрохимическая теория не объясняла ковалентную связь и была отвергнута после открытия электрона.

Интересные факты

• Берцелиус был известен своей педантичностью: он лично переписывал свои рукописи по несколько раз, добиваясь идеальной точности.
• Он поддерживал переписку с большинством ведущих химиков Европы, его письма составляют несколько томов.
• Берцелиус первым получил чистый кремний (1823), но не признал его как элемент, считая его «кремнезёмом».
• В 1835 году он предложил термин «белок» (от греч. «proteios» — первичный) для обозначения важнейших органических соединений, но этот термин не прижился.

Источники

• Берцелиус, Йёнс Якоб // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. — Т. 3. — СПб., 1891.
• Штрубе В. Пути развития химии. — М.: Мир, 1984.
• Партингтон Дж. Р. История химии. — М.: Наука, 1970.
• Берцелиус Й. Я. Учебник химии (избранные главы). — М.: Изд-во АН СССР, 1950.
• Биография Йёнса Берцелиуса на сайте Шведской королевской академии наук (KVA).