رادرفورد وجود نیتروژن را پیشنهاد می کند

200 سال پیش، دانشمندی گازی نامرئی، بی بو و بی رنگ را کشف کرد. شیمیدانان در آن زمان به تکثیر تئوری از فلوژیستون طبق این تئوری، همه مواد قابل اشتعال حاوی “فلوژیستون” هستند – ماده ای که پس از احتراق آزاد می شود. فلوژیستون ها نیز نامرئی، بی بو و بی رنگ بودند. این شباهت ها باعث شد که وجود نیتروژن نادیده گرفته شود. اما دانیل رادرفورد (1749-1819)، شیمیدان، پزشک و گیاه شناس اسکاتلندی، نظریه بیش از حد تعمیم یافته را بررسی کرد. او با دقت بیشتری بررسی کرد که واقعاً چه چیزی این “فلوژیستون ها” را تشکیل می دهد.

جداسازی تجربی نیتروژن

رادرفورد وجود گازی را فرض کرد که واکنش های احتراق را کاتالیز نمی کند. این ناتوانی آن را از سایر اجزای جو ما مانند اکسیژن و دی اکسید کربن متمایز می کند. او این فرضیه را با انجام آزمایشی در سال 1772 بررسی کرد که جداسازی این گاز را تسهیل کرد. آزمایش او شامل مراحل گسسته ای بود که اکسیژن و دی اکسید کربن را از یک نمونه گازی حذف می کرد.

مراحل آزمایشی رادرفورد:

1. قرار دادن یک موش زنده در داخل یک ظرف شیشه ای دربسته تا زمان انقضای آن.
2. شمعی را در همان کوزه بسوزانند تا شعله اش خاموش شود.
3. سوزاندن فسفر جامد در شیشه تا زمانی که آن نیز از سوختن متوقف شود. در این مرحله، او تمام اکسیژن را از نمونه گازی خارج کرده بود. موش، شمع و فسفر این اکسیژن را مصرف کرده و به نوبه خود دی اکسید کربن تولید کرده بودند.
4. عبور هوای باقی مانده از شیشه از طریق محلولی که این دی اکسید کربن را از طریق واکنش های شیمیایی جذب کرده و در نتیجه آن را از نمونه گازی خارج می کند.

باز کردن بسته بندی نتیجه گیری رادرفورد

موفقیت های تجربی او

پس از حذف تمام اکسیژن و دی اکسید کربن از نمونه اولیه گاز خود، رادرفورد با هوای “مضر” لقب گرفت. او این اصطلاح را برای انتقال این واقعیت به کار برد که موش و با همراهی موجودات زنده نمی توانند در آن زندگی کنند. همچنین مواد نمی توانند در آن احتراق کنند. اما در حالی که او با موفقیت گاز نیتروژن را جدا کرده بود، استنباطات بعدی او در مورد هویت آن به عنوان “هوای فلوژیستیک” نادرست بود.

کاستی های تجربی او

رادرفورد بر اساس نظریه فلوژیستون نتیجه گرفت که گاز مضر او باید نقش ترکیبی به عنوان یک ماده فلوژیستون داشته باشد. او این فرض را با اشاره به این که این ماده از واکنش های احتراق “باقی مانده” است، تقویت کرد. بنابراین، در حالی که لزوماً سوزاندن شمع یا فسفر را کاتالیز نکرده بود، حضور آن در پایان آزمایش نشان دهنده رفتار مورد انتظار یک فلوژیستون بود.

در اواخر دهه 1770، شیمیدان فرانسوی Antoine Lavoisier، a دانشمند بزرگ، رد کرد نظریه فلوژیستون با معرفی یافته های خود در مورد احتراق اکسیژن. اساساً، لاووازیه خاطرنشان کرد که شیمیدان‌های پروفلوژیستون نمی‌توانند تغییرات وزنی را که در طی واکنش‌های احتراق رخ می‌دهد، توضیح دهند، با توجه به اینکه خود آتش نمی‌تواند وزن شود. با گذشت چندین دهه، فلوژیستون بیشتر به عنوان یک اصل در مقابل یک ماده فیزیکی در نظر گرفته شد. در نهایت، پیچیدگی بیش از حد و ماهیت بیش از حد فرضی آن به نابودی آن کمک کرد. اما در حالی که بنابراین نمی توان این نظریه را برای یافته های رادرفورد به کار برد، توضیح ایده های لاووازیه از حذف اکسیژنی که در طی واکنش های احتراق رخ داد، که منجر به جداسازی موفقیت آمیز نهایی «گاز مضر» شد، پشتیبانی می کند.

نیتروژن به عنوان یک عنصر

در حدود سال 1800، دانشمندان کلمه “نیتروژن” را ابداع کردند. این اصطلاح از کلمات فرانسوی “nitre” و “gène” نشأت می‌گیرد، که ترکیب می‌شوند تا وضعیت نیتروژن را به عنوان یک ماده اصلی تشکیل دهنده اسید نیتریک نشان دهند (بیاموزید که چگونه اسید نیتریک به کشف مولیبدن کمک کرد). امروزه می دانیم که نیتروژن فراوان ترین عنصر در جو زمین است. در تمام موجودات زنده وجود دارد.

ثابت شده است که این عنصر برای حیات در سیاره ما حیاتی است. ترکیبات نیتروژن در همه چیز از کود تا مواد منفجره وجود دارد. آنها تقریباً تمام مواد ارگانیک و مواد غذایی را تشکیل می دهند. بنابراین در حالی که ما باید از رادرفورد برای تقطیر نیتروژن و نشان دادن ماهیت غیرقابل اشتعال آن تشکر کنیم، هویت، ارزش و ویژگی های آن بسیار پیچیده تر از این خاصیت است.

بیشتر خواندن

کشف هسته: آزمایش ورق طلا رادرفورد
نمودارهای فاز
تولید اکسیژن (در AmazingRust)