Йенс Якоб Берцелиус

Йенс Якоб Берцелиус (20 августа 1779, Веверсунда, Швеция — 7 августа 1848, Стокгольм) — шведский химик, один из основоположников современной химии. Сформулировал основные положения электрохимической теории, ввёл современную систему химических обозначений и символов (латинские буквы для обозначения элементов), определил атомные массы многих элементов и открыл несколько новых химических элементов (церий, селен, торий). Берцелиус считается одним из самых влиятельных химиков первой половины XIX века, стоявшим у истоков систематизации химических знаний.

Биография

Ранние годы и образование

Йенс Якоб Берцелиус родился в семье священника в местечке Веверсунда (лен Эстергётланд). После смерти отца мать вышла замуж вторично, но вскоре умерла, и мальчик остался на попечении отчима. В детстве Берцелиус проявлял интерес к естественным наукам, особенно к ботанике и энтомологии. В 1796 году поступил в Уппсальский университет, где изучал медицину и химию. Однако качество преподавания химии в университете было низким, и Берцелиус в значительной степени занимался самообразованием, проводя эксперименты в домашней лаборатории. В 1802 году он получил степень доктора медицины, защитив диссертацию о действии гальванического тока на органические жидкости.

Научная карьера

После защиты диссертации Берцелиус переехал в Стокгольм, где работал врачом в больнице, а затем ассистентом в Королевском медико-хирургическом институте. В 1807 году он стал профессором химии и фармации в этом же институте (ныне Каролинский институт). В 1808 году Берцелиус был избран членом Шведской королевской академии наук, а в 1818 году — её президентом. В 1832 году он оставил профессорскую должность, чтобы полностью посвятить себя научным исследованиям и написанию учебников, но продолжал активно работать в Академии до конца жизни.

Берцелиус был избран членом многих иностранных академий, включая Лондонское королевское общество (1813) и Парижскую академию наук (1822). Он поддерживал обширную переписку с ведущими учёными Европы, что способствовало распространению его идей.

Научные достижения

Химическая символика и номенклатура

Одним из важнейших вкладов Берцелиуса в науку стала разработка системы химических обозначений, которая используется до сих пор. В 1813–1814 годах он предложил обозначать химические элементы первой буквой (или первой и одной из следующих букв) их латинского названия. Например, O — oxygenium (кислород), Fe — ferrum (железо), Na — natrium (натрий). Цифры, записанные в виде нижнего индекса, указывали на количество атомов элемента в соединении (например, H₂O). Эта система заменила громоздкие алхимические символы и стала основой для международного химического языка.

Определение атомных масс

Берцелиус провёл колоссальную работу по определению атомных масс химических элементов. В 1810–1820-х годах он проанализировал тысячи соединений, используя гравиметрический анализ. Он исходил из гипотезы Авогадро и закона постоянства состава, но в отличие от Дальтона, который принимал атомную массу водорода за единицу, Берцелиус использовал кислород (O = 100). Его результаты были гораздо точнее, чем у предшественников: он определил атомные массы 45 элементов, включая углерод, азот, серу, хлор и многие металлы. Хотя некоторые значения (например, для щелочных металлов) были ошибочны из-за неверных представлений о формулах оксидов, его работа заложила основы для периодической системы.

Электрохимическая теория (дуализм)

В 1812–1819 годах Берцелиус разработал электрохимическую теорию, согласно которой все химические соединения состоят из двух частей — положительно и отрицательно заряженных. Он считал, что атомы каждого элемента обладают определённым электроотрицательным или электроположительным зарядом. Соединения образуются за счёт электростатического притяжения между противоположно заряженными частицами. Например, в оксидах металлов кислород (отрицательный) соединяется с металлом (положительным). Эта теория хорошо объясняла состав неорганических соединений, но оказалась несостоятельной для органической химии, где преобладают ковалентные связи. Тем не менее, дуалистическая теория Берцелиуса стимулировала развитие электрохимии и представлений о валентности.

Открытие химических элементов

Берцелиусу принадлежит открытие нескольких элементов:

• Церий (1803, совместно с В. Хизингером и М. Клапротом) — редкоземельный металл.
• Селен (1817) — элемент, обнаруженный в осадке при производстве серной кислоты.
• Торий (1828) — радиоактивный металл, выделенный из минерала торита.

Кроме того, он впервые выделил в свободном виде кремний (1823), цирконий (1824) и титан (1825), хотя эти элементы были известны ранее в виде соединений.

Органическая химия и изомерия

Берцелиус внёс значительный вклад в систематизацию органической химии. Он ввёл термин «изомерия» (1830) для описания явления, при котором вещества имеют одинаковый состав, но разные свойства (например, винная и виноградная кислоты). Он также предложил понятие «катализ» (1835) для описания явлений, когда вещества ускоряют химические реакции, не расходуясь в них (хотя сам термин был введён ранее, Берцелиус дал ему научное обоснование). Берцелиус первым применил электрохимическую теорию к органическим соединениям, создав теорию «радикалов» — устойчивых групп атомов, переходящих из одного соединения в другое.

Аналитическая химия

Берцелиус усовершенствовал методы качественного и количественного анализа. Он разработал методики разделения элементов, ввёл в практику использование паяльной трубки для анализа минералов, а также создал точные методы определения состава органических веществ. Его учебник «Учебник химии» (1808–1830) стал настольной книгой для нескольких поколений химиков.

Критика и наследие

Несмотря на огромный авторитет, Берцелиус не избежал критики. Его электрохимическая теория, хотя и была прогрессивной для своего времени, тормозила развитие органической химии, где требовались более сложные модели. Он долгое время не признавал теорию радикалов в интерпретации Ж. Дюма и А. Вюрца, а также отвергал гипотезу Авогадро (что привело к путанице с атомными массами). В 1840-х годах его взгляды стали считаться устаревшими, и он оказался в оппозиции к новым теориям (например, к теории замещения Дюма).

Тем не менее, вклад Берцелиуса в науку огромен. Он систематизировал химические знания, создал язык химии, определил атомные массы, открыл новые элементы и заложил основы электрохимии. Его труды стали фундаментом для развития химии во второй половине XIX века, включая создание периодической системы Менделеева.

Интересные факты

• Берцелиус был страстным коллекционером минералов и насекомых. Его коллекция минералов стала основой для Шведского музея естественной истории.
• Он был плодовитым писателем: его «Учебник химии» выдержал пять изданий и был переведён на многие языки.
• Берцелиус ввёл в обиход химическую посуду из стекла, заменив ею керамическую и металлическую.
• В 1835 году он был возведён в дворянское достоинство, получив фамилию Берцелиус (ранее его фамилия была просто Берцелиус, без приставки «фон»).

Источники

• Берцелиус, Йенс Якоб // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. — СПб., 1890–1907.
• Джуа М. История химии. — М.: Мир, 1975.
• Соловьев Ю. И. История химии: Развитие химии с древнейших времен до конца XIX века. — М.: Просвещение, 1983.
• Partington J. R. A History of Chemistry. — London: Macmillan, 1964. — Vol. 4.