Темы на форуме | Автор | Дата |
Один из творцов химии. Ввел в эту науку строгие количественные методы исследования. Своими экспериментальными работами (сжиганием серы и фосфора, нагреванием олова в герметически запаянном сосуде) опроверг (1774 г.) господствовавшую около ста лет теорию флогистона. С целью проверки опытов К. В. Шееле и Дж. Пристли получил (1774 г.) кислород, установил его природу как химического элемента и способность соединяться с фосфором и серой при горении и металлами при их обжиге. Доказал (1774-1777 гг.) сложный состав атмосферного воздуха, содержащего кислород и "удушливый воздух" (азот). Этими работами "впервые поставил на ноги всю химию, которая в своей флогистонной форме стояла на голове" (Энгельс Ф.- Маркс К; Энгельс Ф. Соч., т. 24, с. 20). Правильно объяснив процессы горения и окисления, создал (1780 г.) кислородную теорию.
Совместно с французским математиком и химиком Ж. Б. Менье доказал (1783 г.) сложный состав воды, установив, что она состоит из кислорода и "горючего воздуха" (водорода); они же синтезировали (1785 г.) воду из водорода и кислорода. Вместе с. К- Л. Бертолле. Л. Б. Гитоном де Морво и А. Ф. Фуркруа разработал (1786-1787 гг.) новую химическую номенклатуру и классификацию тел, разделив все известные вещества на простые и сложные. Построил таблицу простых веществ, включив в нее следующие группы: кислород, азот и водород, неметаллы (сера, фосфор, уголь и т. д.), металлы, солеобразующие вещества. К сложным веществам отнес главным образом соединения кислорода с "радикалами" - основаниями, распределив их по степеням окисления и дав им общее название "оксиды". На базе этой классификации создал "Начальный учебник химии" (1789 г.). Разработал систематику органических соединений, определив их как соединения кислорода с углеродными радикалами. Заложил основы органического анализа.
Впервые высказал мысль о том, что уксусная кислота образуется в результате окисления винного спирта кислородом воздуха. Заложил первоосновы термохимии. Занимался определением теплот горения, теплоемкости, теплового расширения ряда веществ, теплотворной способности различных топлив. Первый ученый, систематически применявший физико-химические методы исследования к биологии; объяснил, что процесс дыхания подобен горению и что образование углекислого газа при дыхании является главным источником тепла в живом организме. Совместно с Бертолле и другими учеными основал (1789 г.) журнал "Анналь де шими".
Научные интересы преимущественно были сосредоточены в области теоретической органической химии и органического синтеза.
Получил тиоуксусную кислоту и другие сернистые соединения (1854 г.), гликолевую кислоту (1856 г.). Впервые по аналогии с типом воды ввел (1854 г.) тип сероводорода. Высказал (1857 г.) мысль о валентности как о целом числе единиц сродства, которым обладает атом. Указал на "двухосновность" (двухвалентность) серы и кислорода. Разделил (1857 г.) все элементы, за исключением углерода, на одно-, двух- и трехосновные; углерод же отнес к четырехосновным элементам (одновременно с Л. В. Г. Кольбе).
Выдвинул (1858 г.) положение о том, что конституция соединений обусловливается "основностью", то есть валентностью, элементов. Впервые (1858 г.) показал, что число атомов водорода, связанных с n атомами углерода, равно 2n + 2. На основе теории типов сформулировал первоначальные положения теории валентности. Рассматривая механизм реакций двойного обмена, высказал мысль о постепенном ослаблении исходных связей и привел (1858 г.) схему, являющуюся первой моделью активированного состояния. Предложил (1865 г.) циклическую структурную формулу бензола, распространив тем самым теорию химического строения Бутлерова на ароматические соединения.
Экспериментальные работы Кекуле тесно связаны с его теоретическими исследованиями. С целью проверки гипотезы о равноценности всех шести атомов водорода в бензоле получил его галоген-, нитро-, амино- и карбоксипроизводные.
Осуществил (1864 г.) цикл превращений кислот: природная яблочная - бромянтарная - оптически неактивная яблочная. Открыл (1866 г.) перегруппировку диазоамино- в аминоазобензол. Синтезировал трифенилметан (1872 г.) и антрахинон (1878 г.). Для доказательства строения камфары предпринял работы по превращению ее в оксицимол, а затем в тиоцимол. Изучил кротоновую конденсацию ацетальдегида и реакцию получения карбокситартроновой кислоты. Предложил методы синтеза тиофена на основе диэтилсульфида и ангидрида янтарной кислоты.
Президент Немецкого химического общества (1878, 1886, 1891 гг.), Один из организаторов I Международного конгресса химиков в Карлсруэ (1860 г.).
Иностранный чл.-кор. Петербургской АН (с 1887 г.).
Работы в области химии относятся к пневматической (газовой) химии, одним из создателей которой он является. Выделил (1766 г.) в чистом виде углекислый газ и водород, приняв последний за флогистон, установил основной состав воздуха как смесь азота и кислорода. Получил окислы азота. Сжиганием водорода получил (1784 г.) воду, определив соотношение объемов взаимодействующих в этой реакции газов (100:202). Точность его исследований была столь велика, что позволила ему при получении (1785 г.) окислов азота посредством пропускания электрической искры через увлажненный воздух наблюдать наличие "дефлогистированного воздуха", составляющего не более 1/20 части общего объема газов. Это наблюдение помогло У. Рамзаю и Дж. У. Рэлею открыть (1894 г.) инертный газ - аргон. Свои открытия объяснял с позиции теории флогистона.
В области физики во многих случаях предвосхитил более поздние открытия. Закон, согласно которому силы электрического взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния между зарядами, был открыт им (1767 г.) на десять лет раньше французского физика Ш. О. Кулона. Экспериментально установил (1771 г.) влияние среды на емкость конденсаторов и определил (1771 г.) значение диэлектрических постоянных ряда веществ. Определил (1798 г.) силы взаимного притяжения тел под влиянием тяготения и вычислил тогда же среднюю плотность Земли. О работах Кавендиша в области физики стало известно лишь в 1879 г. - после того как английский физик Дж. Максвелл опубликовал его рукописи, находившиеся до этого времени в архивах.
Именем Кавендиша названа организованная в 1871 г. физическая лаборатория в Кембриджском университете.
Научные исследования относятся к нескольким областям органической химии - химии алициклических соединений, химии гетероциклов, органическому катализу, химии белка и аминокислот. Вначале занимался исследованием изомерии производных тиофена и получил (1887 г.) ряд его гомологов. Исследуя стереоизомерию предельных алифатических дикарбоновых кислот, нашел (1891 г.) способы получения из них циклических пяти- и шестичленных кетонов, из которых в свою очередь получил (1895-1900 гг.) большое количество гомологов циклопентана и циклогексана. Синтезировал (1901-1907 гг.) многочисленные углеводороды, содержащие от 3 до 9 атомов углерода в кольце, что послужило основой искусственного моделирования нефти и нефтяных фракций. Положил начало ряду направлений, связанных с изучением взаимных превращений углеводородов. Открыл (1910 г.) явление дегидрогенизационного катализа, заключающееся в исключительно избирательном действии платины и палладия на циклогексановые и ароматические углеводороды и в идеальной обратимости реакций гидро- и дегидрогенизации только в зависимости от температуры. Совместно с инженером А. Кумантом создал (1916 г.) противогаз.
Изучал фтористый водород. Совместно с Л. Ж. Тенаром выделил (1808 г.) свободный бор из борного ангидрида. Совместно с Тенаром разработал (1808 г.) способы получения калия и натрия восстановлением гидроокисей. Исследовал (1810 г.) их перекиси, а также перекиси кальция и бария. Одновременно с Г. Дэви показал (1813-1814 гг.), что иод - химический элемент. Определил (1815 г.) количественный состав синильной кислоты и установил аналогию между нею, галогенводородными кислотами и сероводородом. Получил и изучил (1815 г.) "циан" (в современном понимании - дициан), что послужило одной из предпосылок формирования теории сложных радикалов и теории замещения.
Впервые построил (1819 г.) кривые зависимости растворимости солей в воде от температуры. Усовершенствовал методы объемного анализа: хлорометрию (1824 г.), алкали- и ацидометрию (1827 г.), определение серебра и хлора осаждением (1832 г.). Совместно с М. Э. Шеврёлем взял (1825 г.) патент на производство стеариновых свечей, положивших начало новой эре в истории освещения. Изобрел (1827 г.) башню для улавливания окислов азота в промышленном производстве серной кислоты (применять такие башни начали с 1842 г.). Разработал (1829 г.) промышленный метод получения щавелевой кислоты из древесных опилок. Изобрел (1816 г.) термометрограф и ртутный сифонный переносный барометр. Совместно с Т. Ж. Пелузом получил (1833 г.) нагреванием молочной кислоты лактид.
Иностранный почетный член Петербургской АН (с 1829 г.).
Один из основателей физической химии и стереохимии. Рассмотрев различные случаи оптической изомерии органических соединений, впервые одновременно с Ж. А. Ле Белем и независимо от него сформулировал (1874 г.) теорию пространственного расположения атомов в молекулах органических соединений, лежащую в основе современной стереохимии. Выдвинул идеи о направленности единиц сродства атома углерода по углам тетраэдра, о наличии двух стереоизомеров у соединения, содержащего атом углерода с четырьмя разными заместителями, и о реберном соединении тетраэдров при наличии двойной связи. Предсказал изомерию алленовых соединений. Вывел правило, по которому молекулярное вращение соединения с несколькими асимметрическими центрами представляет собой алгебраическую сумму долей молекулярных вращений асимметрических центров, так называемых ротофоров (принцип оптической аддитивности Вант-Гоффа).
Исследовал (с 1880-х гг.) кинетику реакций и химическое сродство. Предложил классификацию химических реакций. Установил, что при повышении температуры на 10 °С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа). Вывел одно из основных уравнений химической термодинамики - уравнение изохоры, выражающее зависимость константы равновесия от температуры и теплового эффекта, а также уравнение химической изотермы, выражающее зависимость химического сродства от константы равновесия реакции при постоянной температуре. Опубликовал (1884 г.) работу "Очерки химической динамики", в которой сформулировал основные постулаты химической кинетики. Впервые предложил оценивать реакционную способность веществ с помощью константы скорости реакций, что переводило основной тезис структурной химии - о зависимости реакционной способности от строения - на количественные рельсы в рамках химической кинетики.
Заложил (1886 - 1889 гг.) основы количественной теории разбавленных растворов, показав, что растворенные вещества аналогичны веществам в газообразном состоянии и что к разбавленным растворам могут быть применены простые законы (включая закон Авогадро). Вывел закон осмотического давления (закон Вант-Гоффа). Распространил (1890 г.) свои представления о растворах на однородные твердые смеси, заложив основы теории твердых растворов. Распространил аналогию между полиморфными превращениями и переходом из одного агрегатного состояния в другое на двойные соли.
Член ряда академий наук и научных обществ. Иностранный чл.-кор. Петербургской АН (с 1895 г.).
Нобелевская премия (1901 г.).