Учебно - исследовательская работа по химии на тему «Развитие Ломоносовым атомно- молекулярного учения» Работу выполнил ученик 8-го класса Ефимов Андрей Алексеевич. Руководитель: учитель химии Тухта Валентина Анатольевна. 2011г.

МОУ Вышневолоцкого района «Есеновичская средняя общеобразовательная школа располагается в селе Есеновичи, в 50 км от города Вышний-Волочек. В селе находятся: дом культуры, библиотека, МУЗ «Есеновичская СУБ»; предприятия: ООО «Есеновичское карьероуправление». В 2008 году школа стала победителем конкурса ОУ, внедряющих инновационные программы и получила Грант в размере 1 мл рублей. В 2009 г и 2010 г по представлению Департамента образования школа внесена в Единый Реестр ОУ, внедряющих инновационные программы

Меня привлекла тема «Развитие М.В.Ломоносовым атомно – молекулярного учения» тем, что захотелось подробнее узнать и понять личность великого учёного, выявить, какую роль в его судьбе сыграли представители различных областей науки, культуры и техники. Проблемы: Какие люди оказали влияние на формирование личности М.В.Ломоносова? Как их влияние сказалось в его научной деятельности? Цели: Установить ключевые фигуры науки, техники и культуры, жившие и работавшие вместе с М.В.Ломоносовым на основе различных первоисточников. Разработать исследование на данную тему. Задачи: научиться работать с научными материалами; вести последовательное изложение материала, используя принцип историзма; получить истинное удовлетворение от исследовательской работы; сохранить полученный материал в электронном варианте. Методы: анализ химической научной литературы, моделирование презентации. Практическая значимость моего исследования – способствовать пробуждению познавательного интереса к изучению основ химии.

«Повинуясь влечению ума к естественным наукам, я всегда был одержим желанием, вернее некоей страстью, обогащать их новыми приращениями 1.» М. В. Ломоносов

Атомно-молекулярной теорией, или, как ее называли в то время, корпускулярной теорией, М. В. Ломоносов заинтересовался еще в студенческие годы, когда слушал лекции Вольфа и знакомился с трудами Декарта, Ньютона, Лейбница, Бойля. Уже в первых своих работах, написанных в Германии: «Работа по физике о превращении твердого тела в жидкость в зависимости от движения предсуществующей жидкости» (1738) и «Физическая диссертация о различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул» (1739), он задался целью объяснить на основе корпускулярных представлений наблюдаемые физические и химические явления. Вернувшись в Россию, М. В. Ломоносов написал еще несколько работ, в которых четко, последовательно и логично изложил свои представления об атомах и молекулах и применил корпускулярную теорию для объяснения природы и многообразия веществ, свойств газов, жидкостей и твердых тел, а также тепловых явлений. Главные труды Ломоносова, в которых изложена его корпускулярная теория, это: «Элементы математической химии (1741), «276 заметок по физике и корпускулярной философии» ( ), «Опыт теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частных качеств» ( ), «Физические размышления о причинах теплоты и холода» (1744), «Опыт теории упругости воздуха» (1748).

Атомистические представления Декарта: «Прежде, всего, я предполагаю, что вода, земля и воздух и все такого рода тела, которые нас окружают, состоят из многочисленных мелких частиц различной формы и размеров,... Мелкие частицы, из которых состоит вода, длинны, гладки и скользки, наподобие маленьких угрей;... Знайте, что я не мыслю мелкие частицы земных тел в виде атомов, или неделимых частиц». Декарт склонялся к идее существования трех видов первичных частиц, отличающихся друг от друга размером. Он считал, что эти частицы входят в различных пропорциях в состав любого тела, способны менять форму под влиянием различных факторов и не имеют массы, но приобретают ее в результате движения: острые частицы образуют соль, мягкие серу, тяжелые и круглые ртуть.

Из предшественников М. В. Ломоносова лишь Даниилу Бернулли удалось применить учение об атомах для объяснения некоторых свойств газов и жидкостей. В 1738 г. он разработал молекулярно- кинетическую теорию упругости и включил ее в виде отдельной главы в свою «Гидродинамику». Однако До 1748 г. М. В. Ломоносов не был знаком с этим трудом и строил свою корпускулярную теорию совершенно самостоятельно. Кинетическую теорию газов он разработал полнее, чем Даниил Бернулли.

В своих работах М. В. Ломоносов дал логически безупречные и близкие к современным определения атомов и молекул: «Элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо меньших и отличающихся от него тел» « Корпускула есть собрание элементов, образующее одну малую массу... Корпускулы сущности сложные, не доступные сами по себе наблюдению, т. е. настолько малые, что совершенно ускользают от взора..., поэтому свойства их и способ взаимного расположения должно исследовать при помощи рассуждения...Корпускулы, состоящие непосредственно из элементов, называются первичными... Корпускулы, имеющие основание своего сложения в других, меньших, чем они, корпускулах, суть производные».

М. В. Ломоносов различает однородные молекулы (корпускулы), состоящие из одинакового числа одних и тех же атомов (элементов), и разнородные, «когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе; от этого зависит бесконечное разнообразие тел». Широко известными стали слова М. В. Ломоносова: «Во тьме должны обращаться физики, а особливо химики, не зная внутреннего нечувствительных частиц строения». Ученый считал, что всякое изменение тел происходит посредством движения составляющих эти тела атомов и молекул, следовательно, тому, кто хочет глубже постигнуть химические истины, необходимо изучать механику и математику.

Молекулярно-кинетические представления М. В. Ломоносова наиболее полно развиты в его диссертации «Опыт теории упругости воздуха» (1748). Атомы воздуха, писал М. В. Ломоносов, в нечувствительные промежутки времени сталкиваются с другими, сходными, в беспорядочной взаимности, и когда одни находятся в соприкосновении, другие отпрыгивают друг от друга и снова сталкиваются с другими, более близкими, снова отскакивают, так что стремятся рассеяться во все стороны, постепенно отталкиваемые друг от друга такими очень частыми взаимными ударами. Оценивая значение работ М. В. Ломоносова по атомистике, Д. И. Менделеев писал: «Ломоносов высказал убеждение в атомном строении веществ, и его представления сходны с тем, что ныне признается большинством химиков и физиков, следующих за Дальтоном».

Разрабатывая корпускулярную теорию, М. В. Ломоносов уже в первых своих диссертациях пытается объяснить природу тепловых явлений. Вопрос о природе теплоты волновал в XVIIXVIII вв. многих исследователей. Так, в 1733 г. анонимный автор писал в «Примечаниях на Ведомости»: «Теплота и стужа суть два приключения, которые в телах наибольшие изменения производят и того ради зело того достойны, чтобы о них прилежное рассуждение учинено было*. «Очень хорошо известно, что теплота возбуждается движением: от взаимного трения руки согреваются, дерево загорается пламенем;...железо накаливается от проковывания частыми и сильными ударами... Из всего этого совершенно очевидно, что достаточное основание теплоты заключается в движении». Невидимое для зрения, движение это заметно по действию. «Так, железо, нагретое почти до накаливания, кажется на глаз находящимся в покое; однако одни тела, придвинутые к нему, оно плавит, другие превращает в пар; т. е., приводя частицы их в движение, оно тем самым показывает, что и в нем имеется движение какой-то материи. Ведь нельзя отрицать существование движения там, где его не видно: кто, в самом деле, будет отрицать, что, когда через лес проносится сильный ветер, то листья и сучки дерева колышатся, хотя при рассматривании издали и не видно движения...»

Так как тела могут двигаться двояким движением общим, при котором всё тело непрерывно меняет свое место..., и внутренним, которое есть перемена места нечувствительных частиц материи, и так как при самом быстром общем движении часто не наблюдается теплоты, а при отсутствии такового движения наблюдается большая теплота, то очевидно, что теплота состоит во внутреннем движении материи. Затем М. В. Ломоносов объяснил на основе молекулярно-кинетических представлений движение частиц воздуха в атмосфере. Он впервые теоретически показал, что атмосферный воздух должен быть тем более разрежен, чем дальше он располагается от поверхности Земли, и что воздух не может простираться до бесконечности, т. е. существует верхняя граница атмосферы.

Основываясь на принципе сохранения движения, М, В. Ломоносов путем логических рассуждений вывел второе начало термодинамики закон, обративший на себя внимание ученых лишь во второй половине XIX в. Вот как он выводит этот закон: «Тело А, действуя на тело В, не может придать последнему большую скорость движения, чем какую имеет само. Поэтому если тело В холодно и погружено в теплое жидкое тело А, то тепловое движение частиц тела А приведет в тепловое движение частицы тела В; но в частицах тела В не может быть возбуждено более быстрое движение, чем какое; имеется в частицах тела А, и поэтому холодное тело В, погруженное в тело А, очевидно, не может воспринять большую степень теплоты, чем какую имеет тело А».

1750 г. статья Ломоносова с изложением кинетической теории теплоты была напечатана в научном академическом журнале и сразу же вызвала оживленную дискуссию. Прочитав эту статью, X. Вольф написал своему гениальному ученику: «С великим удовольствием я увидел, что Вы в академических Комментариях себя ученому свету показали, чем Вы великую честь принесли Вашему народу». Однако большинство европейских исследователей отрицательно отнеслись к взглядам русского ученого.

Магистр Эрлангенского университета Арнольд специально даже избрал темой своей диссертации, которую он защитил в 1754 г., опровержение молекулярно-кинетической теории теплоты. М. В. Ломоносов слишком далеко опередил свое время, и его важные выводы остались непонятыми. Теория «тепловой материи» оставалась общепринятой еще в течение многих десятков лет. Так, в лекциях, читанных в 80-е годы XVIII в., знаменитый шотландский ученый Джозеф Блэк отмечал: «Многие немецкие, французские философы придерживаются мнения, что теплота это колебательное движение частичек среды. Однако более вероятной является та точка зрения, согласно которой теплота это род материи, состоящей из частичек, отталкивающихся друг от друга»

Ломоносовская теория теплоты получила признание лишь во второй половине XIX в г. известный русский физико-химик Н. Н. Бекетов сказал в своей речи: «Читая статью Ломоносова «О причине тепла и холода», невольно переносимся в настоящее время и,понимаем, что читаем не старинный мемуар первой половины XVIII столетия. С удивлением приходим к заключению, что воззрение на теплоту как на род движения, которое в последнее время наделало столько шуму и имеет для нас интерес новизны, было уже сто двадцать лет тому назад высказано со всею ясностью и вполне развито нашим русским ученым»

В ходе данного исследования был проведен анализ литературы. На основании данного материала я написал учебно-исследовательскую работу, сделал презентацию и передал её в кабинет химии для использования на уроках химии в 8 классе и во внеклассной работе. Планирую продолжить свою работу и ставлю перед собой задачу изучить вклад ученых – химиков, наших соотечественников, в развитие науки.

Габриелян О.С. Химия. 8 класс. - М.: Дрофа, Энциклопедический словарь юного химика. М., Педагогика, Лисичкин Г.В., Бетанели В.И. Химики изобретают. М., Просвещение, Энциклопедия для детей. Химия. ООО «Издательство Мир энциклопедий Аванта+». Москва.2008г.