전해 해리 이론. 과학적 발견의 역사와 본질

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전해 해리 이론. 과학적 발견의 역사와 본질

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전해 해리 이론의 출현의 역사는 스웨덴의 물리 화학자 Svante Arrhenius(1859-1927)의 이름과 관련이 있습니다. 1882년에 그는 웁살라 대학교를 졸업했습니다. 1895년에 그는 스톡홀름 대학교의 물리학 교수가 되었습니다. 1896년부터 1905년까지 Arrhenius는 이 대학의 총장이었습니다. 그는 화학, 물리학, 지구물리학, 기상학, 생물학, 생리학 분야에서 200편의 과학 작품을 저술했습니다.

이 이론의 기초가 된 아이디어가 완전히 다른 문제를 해결하기 위해 설정된 실험을 기반으로 나왔다는 것이 흥미 롭습니다.

Yu.I.에 따르면 Solovyov는 "아직 Uppsala University S. Arrhenius에 재학 중인 동안 그의 선생님인 P.T. 교수의 강의를 듣고 있는 동안" 젊은 과학자는 물과 함께 다량의 비 -전해액.동시에 전해액의 저항이 클수록 용매의 분자량이 크다는 원리로 진행하였고, 이것이 원래의 작업계획이었다.

그러나 첫 번째 관찰 결과 S. Arrhenius는 구상된 주제에 대한 관심을 잃습니다. 그는 새로운 아이디어에 매료되었습니다. 용액의 전해질 분자는 어떻게됩니까? 젊은 과학자는 이 문제를 성공적으로 해결하면 솔루션의 어두운 영역에 밝은 빛을 비출 수 있다는 것을 알고 있었습니다. 그래서 S. Arrhenius는 용해된 비전해질의 분자량을 결정하는 대신 용액에서 전해질 분자의 상태를 집중적으로 연구하기 시작했습니다.

새로운 방향으로의 작업은 곧 훌륭한 결과를 가져왔습니다. 다양한 농도의 전해질 수용액의 전기 전도도를 측정하여 얻은 데이터를 통해 S. Arrhenius는 대담한 결론을 도출할 수 있었습니다. 전해질 분자는 전류 없이 이온으로 해리되고, 해리 정도는 희석에 따라 증가합니다. 지금 우리에게 보이는 것처럼 이것은 실험 데이터에서 겉보기에 명백하고 단순한 결론이었습니다. 그러나 S. Arrhenius에게는 전혀 단순하지 않았습니다. 왜냐하면 이 결론은 용액에서 염, 산 및 염기 분자의 상태에 대한 "화강암과 같은" 단단한 전통적 생각을 파괴했기 때문입니다.

Arrhenius는 젊은 화학자 인 그가 화학적 "기초"에 반대하여 손을 들었다는 것을 이해하지 못할 수 없었습니다. 그러나 그것은 그를 괴롭히지 않았습니다. 그의 박사 학위 논문(1883)에서 그는 예외적인 결론을 내렸습니다. 전해질 분자 ...

용액의 물의 양이 무한히 많을 때 소금은 완전히 분해됩니다.

그러나 본격적인 전해 해리 이론이 만들어지기까지는 XNUMX년이 남았다.

해리 이론의 추가 발전에 매우 중요한 것은 van't Hoff의 잘 알려진 연구인 "기체 및 희석 용액 시스템의 화학적 평형"(1885)이었습니다. 염, 산 및 염기의 점, 증기압 및 삼투압은 Raoult의 법칙에 따라 이론적으로 계산된 것보다 작습니다. 이러한 불일치는 수용액의 전해질이 자유롭게 움직이는 이온으로 분해된다는 해리 이론의 조항을 확인했습니다.

1887년 봄, Arrhenius는 F. Kohlrausch와 함께 Würzburg에서 일했습니다. Arrhenius는 "뷔르츠부르크를 떠나기 직전(1887년 XNUMX월)"이라고 회상했습니다. 어는점을 낮추는 van't Hoff-Raoult 법칙에서 수용액의 전해질 편차가 이온으로 분해되는 가장 강력한 증거라는 것이 나에게 분명합니다. 이제 해리도를 계산하는 두 가지 방법이 있습니다. , 어는점을 낮추고 다른 한편으로는 전도도에서 둘 다 대부분의 경우 동일한 결과를 얻었으며 전해질의 해리에 대해 공개적으로 이야기 할 수있었습니다.

1887년 XNUMX월 van't Hoff에게 보낸 편지에서 스웨덴 과학자는 다음과 같이 썼습니다. 두 지역." 그리고 그렇게 되었습니다.

1887년 Arrhenius의 유명한 기사 "물에 용해된 물질의 해리에 관하여"가 나타났습니다. 누군가에게는 감탄을, 누군가에게는 분노를 불러일으켰습니다. 여기서 과학자는 전해질 분자(염, 산, 염기)가 용액에서 전하를 띤 이온으로 분해된다고 자신 있게 선언합니다.

Arrhenius는 전해 해리도를 결정하는 공식을 발견했습니다. 그렇게 함으로써 그는 순전히 질적 가설을 실험적으로 테스트할 수 있는 양적 이론으로 바꾸었습니다.

이 이론의 주요 조항이 만들어진 후 Arrhenius는 자연 과학의 다양한 분야에서 응용 가능성을 보여주었습니다. Arrhenius는 전해 해리 이론의 발전으로 1903년 노벨상을 수상했습니다.

1887년 이후 S. Arrhenius, W. Ostwald, N. Nernst, M. Leblanc 및 기타 과학자들의 연구는 전해 해리 이론의 주요 조항의 유효성을 확인했을 뿐만 아니라 이론으로 입증할 수 있다.

1888년, 괴팅겐과 베를린의 물리화학 교수인 발터 프리드리히 네른스트(Walter Friedrich Nernst, 1864-1941)는 이온의 확산 속도와 이온의 이동 속도를 비교하여 열역학 제1920법칙을 발견한 공로로 1889년 노벨 화학상을 수상했습니다. 전기분해 동안 이 수치가 일치함을 보여주었다. XNUMX년에 Nernst는 삼투압 이론과 전해 해리 이론에 기초하여 갈바니 전류의 발생에 대한 삼투 이론을 개발했습니다.

이 이론에 따르면 금속 이온(전극)의 농도가 용액 내 농도보다 높으면 이온이 용액으로 들어갑니다. 이온 농도가 용액에서 더 높으면 전극에 침착되어 전하를 포기합니다. 그러나 두 경우 모두 이중 전기층은 이온이 이동하는 도중에 만납니다. 그들의 전하는 이온의 침전이나 주어진 금속의 용해를 억제합니다.

Ostwald는 "이 간단한 조항에는 전체 강수 이론이 포함되어 있으며 용해도의 감소 및 비정상적 증가의 모든 현상이 설명을 찾을 수 있으며 개별 사례에서 미리 예측할 수 있습니다."라고 말했습니다.

빌헬름 프리드리히 오스트발트(Wilhelm Friedrich Ostwald)(1853-1932)는 리가(Riga)에서 독일 장인이자 쿠퍼의 가족으로 태어났습니다. 소년은 실제 체육관에서 공부한 다음 Dorpat 대학에 입학했습니다. 화학 교육을 마친 후 Ostwald는 A. Ettingen(1875)의 조수로 그곳에 남겨졌습니다. 1878년 Ostwald는 자신의 박사 학위 논문 "Volume-chemical and opto-chemical research"를 옹호했으며, 여기서 그는 화학적 문제를 해결하기 위해 물리적 방법을 체계적으로 적용하기 시작했습니다.

1881년에 그는 리가 폴리테크닉 학교의 교수가 되었습니다. Ostwald는 화학적 친화력 측정에 참여하고 열량 측정 연구를 수행했으며 화학적 역학을 연구했습니다. 솔루션 및 전기화학 이론의 문제는 이미 연구 활동 초기에 Ostwald의 작업에서 전면에 나타났습니다.

1885-1887년에 Ostwald는 1887권으로 된 "일반 화학 교과서"를 출판했는데, 여기서 그는 대부분의 화학자들이 당시에는 인식하기를 거부했던 이온 교리의 주요 조항을 설명하고 독립 과학으로서 물리 화학의 중요성을 강조했습니다. 이 교과서의 등장과 XNUMX년 Arrhenius 및 van't Hoff와 함께 "Journal of Physical Chemistry"의 창간은 새로운 과학 분야의 독립성을 보장했을 뿐만 아니라 화학의 모든 영역.

다양한 희석에서 산의 전기 전도도를 조사한 Arrhenius는 1884~1886년에 산의 전기 전도도가 희석에 따라 증가한다는 사실을 확립했습니다. 그는 약산(숙신산 등) 및 염기 용액의 경우 희석에 따른 분자 전기 전도도의 증가가 황산 등과 같은 강산의 경우보다 훨씬 더 눈에 띈다는 사실을 발견했습니다.

1888년에 그는 용액의 전기 전도도에 의해 산의 염기도를 결정하는 방법을 제안했으며 용액에서 화학 반응의 속도는 용질의 해리된 부분(이온 농도에 따라 다름)에만 의존한다는 것을 보여주었습니다.

같은 해에 Ostwald는 이성분의 약한 전해질에 대한 관계를 도출했으며 이를 희석 법칙이라고 불렀습니다. 질량 작용 법칙의 이 특별한 경우에는 전해질의 해리 상수, 전기 전도도 및 용액 농도 사이의 관계가 공식화됩니다. 새로운 법칙은 수용액 화학의 기초가 되었습니다. 그의 작품 중 하나에서 Ostwald는 희석 법칙의 수학적 공식화를 제공했습니다.

"W. Ostwald의 희석 법칙"은 적용할 수 없습니다. 희석 법칙에 강한 전해질이 종속되지 않는 이유를 설명하기 위해 XNUMX세기 후반과 XNUMX세기 초반의 과학자들이 수많은 연구를 수행했습니다. 특히 전해해리이론이 많은 화학반응의 기전과 착물과 같은 다양한 화합물의 성질을 설명하는데 성공적으로 사용되었다는 점에서 그 이론이 더욱 분명하게 드러났습니다.

1889년 한 과학자는 광천수 분석 결과를 고려하여 이러한 데이터와 전해 해리 이론 사이의 불일치를 발견했습니다.

이 모든 염은 전해질이기 때문에 Ostwald는 이들이 이온으로 해리된다고 믿습니다. 이것이 그가 분석 화학의 재료를 수정하고 현대 분석 화학의 발전에 중요한 역할을 한 교과서 "분석 화학의 과학적 기초"(1894)를 만든 이유입니다.

전해 해리 이론은 용액 이론과 전기화학적 이론을 결합할 수 있었습니다. Arrhenius가 제안한 대로 두 스트림이 하나로 병합되었습니다.

Ostwald는 1889년에 "열에 대한 역학 이론의 기초가 된 후 van't Hoff와 Arrhenius의 해법 이론만큼 포괄적인 일련의 아이디어는 물리학에서 없었습니다."라고 썼습니다.

이론에 대한 반대는 주로 Arrhenius가 제안한 것이 약한 전해질의 특성을 설명하는 데에만 적합하다는 사실에 근거했습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 Arrhenius는 이론을 모든 전해질에 적용할 수 있음을 증명하기 위해 수많은 실험을 수행했습니다. 그러나 전해 해리 이론의 이러한 훌륭한 기초는 차세대 과학자들의 연구에서 더욱 발전되었습니다.

전해 해리 이론은 우선 N. Bjerrum, P. Debye 및 E. Hückel의 연구 덕분에 개선되었습니다. 그들은 강한 전해질의 비정상적인 거동이 쿨롱 힘의 작용으로 설명될 수 있다는 I. Van Laar에 의해 이전에 표현된 아이디어를 발전시켰습니다.

저자: Samin D.K.

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조직이 구부러지면 세포의 부피가 증가합니다. 14.05.2022

UNIGE(University of Geneva)의 과학자들은 조직이 구부러지면 조직을 구성하는 세포의 부피가 감소하는 것이 아니라 증가한다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 체외에서 성장하는 장기에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다. 그들은 동물에 대한 실험의 수를 어느 정도 줄일 수 있습니다.

형태 형성은 세포가 공간에 분포되어 장기에 모양과 구조를 부여하는 방법을 담당합니다. 이 과정은 배아 발달 중에 촉발되며 예를 들어 장의 주름이나 폐의 폐포가 어떻게 형성되는지 설명합니다. 다시 말해, 그 메커니즘은 우리의 발달과 모든 생명체의 발달의 기초가 됩니다.

새로운 연구에서 UNIGE 팀은 조직을 구성하는 세포가 조직이 구부러질 때 어떻게 반응하고 적응하는지 관찰했습니다. 서로 옆에 쌓인 조밀하고 평평한 "시트"인 세포 단층을 시험관 내에서 접음으로써 과학자들은 역설적인 발견을 했습니다. 그들은 접힌 부분에 위치한 세포의 부피가 감소하는 대신 50분 후에 약 30% 증가하고 XNUMX분 이내에 정상으로 돌아오는 것을 발견했습니다. 이것은 탄성 재료가 구부러질 때 관찰되는 것과 반대입니다.

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