Работы Г. Кирхгофа и Р. Бунзена

Успеху исследований в большой степени способствовало создание Р. Бунзеном (за несколько лет до начала совместной работы с Г. Кирхгофом) оригинальной газовой горелки. Она давала прозрачное бесцветное пламя, с ее помощью можно было легко изучать различные эффекты, связанные с излучением и поглощением света. Вообще Р. Бунзен был одним из самых знаменитых химиков своего времени, он внес вклад в развитие не только аналитической химии, но и органической химии, и металлургии, и химической технологии. Союз Кирхгоф-Бунзен был особенно продуктивен; вероятно, это был первый пример тесного сотрудничества физика и химика. В этом дуэте Г. Кирхгоф отвечал за оптику, Р. Бунзен — за химию.
Роберт Кирхгоф — немецкий физик, член Берлинской академии наук с 1874 г. Родился в Кенигсберге, окончил Кёнигсбергский университет (1846). С 1850 г. экстраординарный профессор физики в университете г. Бреслау (ныне Вроцлав, Польша). Здесь он познакомился с Р. Бунзеном. С 1854 г. — профессор физики в Гейдельбергском университете (Р. Бунзен перешел туда раньше и добился, чтобы в Гейдельберг пригласили и Г.Кирхгофа).
Первые работы Кирхгофа (1845-1849) посвящены электричеству, он установил закономерности течения электрического тока в разветвленных цепях (правило Кирхгофа). Ввел понятие об электрическом потенциале. Следующий цикл работ (1849-1858) был посвящен проблемам механики — теории деформации, течению жидкостей. С 1858 г. — совместные работы с Р. Бунзеном в области спектрального анализа. Изучал спектры звезд. Именно Г. Кирхгоф установил химический состав Солнца и звезд (правда, почти потеряв при этом зрение) С 1879 г заведовал кафедрой физики в берлинском университете, но из-за болезни глаз это были не очень продуктивные годы.
Роберт Бунзен — немецкий химик родился в Гёттингене, там же окончил университет. Биографические сведения о Р. Бунзена очень подробно изложены в книге Ф.Сабадвари и А. Робинсона «История аналитической химии». Приведем их: «… Интересы Бунзена были разнообразны. В 1846—1847 гг., находясь в Исландии по приглашению датского Роберт Вильгельм правительства, он проводил геологические наблюдения и изучал гейзеры. Вместе с Роско Бунзен занимался фотохимией, исследовал реакции индивидуальных элементов в пламени в целях качественного анализа. В 1857 г. он сконструировал свою знаменитую газовую горелку, а в 1868 г. — водоструйный насос. Бунзену мы обязаны также лабораторным штативом, а его батареей электрохимики пользовались много лет. Его смело можно назвать Эдисоном аналитической химии.
В течение своей долгой жизни Бунзен работал в разных областях науки и в каждую внес существенный вклад. Бунзен был в основном практиком, оставаясь в стороне от бурных теоретических диспутов, бушевавших в то время. О его взглядах можно судить по таким высказываниям: «Гипотеза, приводящая всего лишь к множеству вариантов, не имеет ценности», «Точно установленный факт значит гораздо больше, чем самое безупречное умозаключение».
Бунзен был на редкость скромным человеком. Он никогда не был женат, а на вопрос, почему он не женится, отвечал, что у него нет вре-мени. Но на закате лет он горько ощутил свое одиночество. Бунзен не придавал никакого значения и многочисленным наградам. Когда его поздравляли с получением очередной награды, он обычно говорил: «О боже! Единственная польза от подобных почестей была бы та, что они порадовали бы мою матушку, но ее, бедняжки, уже нет на свете». Много забавных историй рассказывают о феноменальной рассеянности ученого. Однажды к нему пришел коллега. Они поговорили часа полтора, и гость уже собрался уходить, как вдруг Бунзен сказал: «Вы себе представить не можете, до чего слаба моя память. Ведь когда я вас увидел, я подумал было, что вы — Кекуле. Посетитель в изумлении осмотрел на него и воскликнул: «Но я и есть Кекуле» Бунзен занимал Должность профессора Гейдельбергского университета в течение 37 лет. В 1889 г. он вышел в отставку, а в 1899 г. умер. Улица, на которой он доживал свои последние годы, носит теперь его имя».
Начав совместные исследования, Г. Кирхгоф и Р. Бунзен прежде его изготовили хороший спектроскоп, затем Г. Кирхгоф перешел к изучению так называемых черных (или фраунгоферовых) линий в спектре солнечного света — линий, связанных с избирательным поглощением света атомами. Была доказана тождественность спектров излучения и поглощения одного и того же элемента (обращение спектральных линий). Однако атомно-абсорбционный анализ, основанный на получении спектров поглощения атомов, возник лишь через сто лет после этой работы
Затем исследователи обратили внимание на спектры излучения пламени. В первой же совместной статье Г. Кирхгоф и Р. Бунзен указали, что они имеют дело с новым методом химического анализа, очень чувствительным и специфичным; им сразу же удалось обнаружить новые элементы — рубидий и цезий.
Р. Бунзен и К. Кирхгоф активно развивали технику спектрального анализа. В 1861 г. первый спектроскоп был усовершенствован (использованы два источника света, введена измерительная шкала). Спектр пламени, в которое вводили раствор пробы, можно было сравнивать со спектром пламени, содержащего чистый растворитель, можно было выделять линии элементов пробы и быстро измерять их длины волн. В следующей модели спектроскопа использовали четыре призмы, расположенные полукругом, вместо одной. Целью было увеличение разрешающей способности, одновременно росла чувствительность. Новый спектроскоп тут же стала выпускать промышленность, он стал первым коммерчески доступным аналитическим прибором, если не считать аналитических весов. С помощью этого прибора К. Кирхгоф и Р. Бунзен открыли таллий, галлий и индий. Очень скоро в спектре Солн¬ца были обнаружены неизвестные линии (Я.Янсен) и английский астрофизик Дж. Н. Локьер предположил, что на Солнце присут¬ствует неизвестный элемент; Дж. Н.Локьер назвал его гелием. На Земле гелий позднее обнаружил английский химик У. Рамзай.
В первых приборах для спектрального анализа были использо-ваны призмы, но уже очень скоро стали применять и дифракционные решетки, причем число штрихов на решетке неуклонно увеличивалось. Американец Г. Роуланд создал (1980—1990) прибор для нанесения штрихов, при помощи которого на 1 мм можно было нанести 1720 штрихов. В качестве регистрирующего устройства можно было использовать глаз человека или фотопластинку. Фотографические пластинки стали применять с 1880 г., в начале XX в. появились пластинки достаточно высокого качества. В числе первых серийных спектрографов были кварцевые спектрографы Твимэна, в том числе большой спектрограф, созданный в 1912 г., используемые главным образом для анализа сталей. Промышленное производство таких спектрографов освоила фирма «Адам Хильгер» и другие компании.

Ваш отзыв

Вы должны войти, чтобы оставлять комментарии.

Опубликовано 27 Фев 2012 в 9:02. Рубрика: Аналитическая химия. Вы можете следить за ответами к записи через RSS.
Вы можете оставить отзыв или трекбек со своего сайта.