앙리 루이 르 샤틀리에
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1. 개요
앙리 루이 르 샤틀리에는 프랑스의 화학자이자 야금학자로, 1850년 파리에서 태어났다. 그는 르 샤틀리에의 원리로 알려진 화학 평형에 대한 연구와 산업에 기여했으며, 특히 산소-아세틸렌 산업의 발전에 영향을 미쳤다. 또한, 과학적 관리법과 테일러리즘에 대한 관심을 보였으며, 프랑스 과학 아카데미 회원으로 선출되고 레지옹 도뇌르 훈장을 받는 등 다양한 수상 경력을 가지고 있다.
앙리 루이 르 샤틀리에는 파리에서 엔지니어였던 아버지 루이 르샤틀리에(Louis Le Chatelier) 밑에서 태어나, 에콜 폴리테크니크(École Polytechnique)와 에콜 데 민(École des Mines)에서 공부했다. 1878년부터 프랑스 대학과 파리 대학교(소르본느 대학교)에서 무기화학 교수를 역임했다. 주로 공업화학(응용화학) 분야에 기여했다.
2. 생애
가족 친구이자 폴리테크니크 동기생의 자매인 젠느비에브 니콜라스(Geneviève Nicolas)와 결혼하여 네 명의 딸과 세 명의 아들, 총 일곱 자녀를 두었는데, 그중 다섯 명은 과학 분야에 종사했으며, 두 명은 르샤틀리에가 사망하기 전에 사망했다.
2. 1. 어린 시절과 교육
르샤틀리에는 1850년 10월 8일 파리에서 프랑스 재료 공학자 루이 르샤틀리에(Louis Le Chatelier)와 루이즈 뒤랑(Louise Durand) 사이에서 태어났다. 그의 아버지는 프랑스 알루미늄 산업의 탄생, 철강 산업에 마르탱-지멘스 제련법(Martin-Siemens process) 도입, 철도 운송 발전에 중요한 역할을 한 영향력 있는 인물로, 아들의 미래에 큰 영향을 미쳤다. 앙리 루이는 마리(Marie)라는 여동생과 루이(1853~1928), 알프레드(1855~1929), 조르주(1857~1935), 앙드레(1861~1929)라는 네 명의 남동생이 있었다. 그의 어머니는 엄격한 규율로 자녀들을 양육했으며, 앙리 루이는 "저는 매우 엄격한 규율에 익숙했습니다. 제 시간에 일어나고, 의무와 수업을 준비하고, 접시에 있는 모든 것을 먹는 등 말이죠. 저는 평생 질서와 법을 존중했습니다. 질서란 가장 완벽한 문명의 형태 중 하나입니다."라고 회상했다.[2]
어린 시절 르샤틀리에는 파리의 콜레주 롤랭(Collège Rollin)에 다녔다. 19세 때, 전문 공학 교육을 단 1년만 받은 후, 1869년 10월 25일 아버지의 뒤를 이어 에콜 폴리테크니크(École Polytechnique)에 입학했다. 1870년 9월, 다른 폴리테크니크 학생들처럼 소위에 임명되었고, 나중에 파리 포위 공방전에 참전했다. 기술 교육에서 뛰어난 성과를 거둔 후, 1871년 파리의 에콜 데 민(École des Mines)에 입학했다.
2. 2. 학문적 경력
앙리 루이 르 샤틀리에는 공학자로서의 교육을 받았고 산업 문제에도 관심이 있었음에도 불구하고, 산업계에서 경력을 쌓는 대신 화학을 가르치는 길을 선택했다. 1887년 그는 파리 에콜 데 민(École des Mines) 예비 과정의 일반 화학 책임자가 되었다. 그는 1884년과 1897년에 에콜 폴리테크니크(École polytechnique)의 화학 교수직을 얻으려 했지만 성공하지 못했다.
콜레주 드 프랑스(Collège de France)에서 르 샤틀리에는 쉬첸베르거의 뒤를 이어 무기화학 교수직을 맡았다. 이후 그는 소르본느 대학교에서 앙리 무아상을 대신하여 강의를 했다.
콜레주 드 프랑스에서 르 샤틀리에가 강의한 내용은 다음과 같다.
| 연도 | 강의 내용 |
|---|---|
| 1898 | 연소 현상 |
| 1898–1899 | 화학 평형 이론, 고온 측정 및 해리 현상 |
| 1899–1900 | 금속 합금의 특성 |
| 1900–1901 | 철 합금 |
| 1901–1902 | 일반 분석 화학 방법, 일반 분석 화학 법칙 |
| 1903 | 화학 역학의 일반 법칙 |
| 1905–1906 | 실리카 및 그 화합물 |
| 1906–1907 | 화학의 기본 원리의 실제 적용 |
| 1907 | 금속과 일부 합금의 특성 |
앙리 루이 르 샤틀리에는 화학 평형에 관한 연구인 르샤틀리에의 원리와 이상 용액에서 염의 용해도 변화에 대한 연구로 가장 잘 알려져 있다. 그는 1884년부터 1914년 사이에 이 주제에 관한 30편 이상의 논문을 발표했으며, 그의 화학 평형 연구 결과는 1884년 파리의 아카데미 데 시앙스에서 발표되었다.
네 번의 낙선(1884, 1897, 1898, 1900) 끝에 르 샤틀리에는 1907년 프랑스 과학 아카데미(Académie des sciences)에 선출되었다. 그는 1907년 스웨덴 왕립 과학 아카데미에도 선출되었다. 1924년에는 폴란드 화학회의 명예 회원이 되었다.[3]
3. 과학적 업적
르 샤틀리에는 야금학 분야에서도 광범위한 연구를 수행했으며, 기술 전문지 ''La revue de métallurgie'' (야금학 논평)의 창립자 중 한 명이었다. 그는 산소와 아세틸렌을 같은 비율로 혼합하여 연소시키면 3000°C 이상의 불꽃이 생성된다는 것을 발견하여 산소 아세틸렌 산업 발전에 기여했다.[4][5]
그는 1901년에 질소와 수소 기체를 직접 결합하는 실험을 시도했으나, 장치 내 공기 유입으로 인한 폭발로 실패했다. 이 실험은 프리츠 하버의 암모니아 합성 성공에 영향을 주었다.[7][8]
그의 형 알프레드 르샤틀리에가 운영하던 도자기 공방을 지원하며, 가마의 온도를 측정하기 위한 열전 온도계를 설계하기도 했다.
3. 1. 르 샤틀리에의 원리
르 샤틀리에의 원리는 평형 상태에 있는 계(系)가 외부로부터 어떤 변화(압력, 온도, 농도 변화 등)를 받으면 그 변화를 상쇄하는 방향으로 평형이 이동한다는 원리이다. 다시 말해,
: ''평형 상태에 있는 화학계에 농도, 온도 또는 전체 압력의 변화가 발생하면, 그 변화를 최소화하기 위해 평형이 이동한다.''
이 정성적인 법칙을 이용하여 화학 반응의 평형 이동을 예측할 수 있다.
예를 들어, 다음과 같은 반응식에서 평형 상태에 있는 반응물의 농도 변화를 고려해 보자.
: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
반응물의 압력을 증가시키면, 반응은 압력을 감소시키기 위해 생성물 쪽으로 이동하는 경향이 있다.
그러나 다른 예를 생각해 보자. 황산 생산을 위한 접촉법에서 두 번째 단계는 가역 반응이다.
: 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
정반응은 발열 반응이고 역반응은 흡열 반응이다. 르 샤틀리에의 원리에 따르면, 계에 열에너지가 더 많아지면 증가된 에너지를 흡수하는 흡열적인 역반응이 더욱 일어나게 된다. 즉, 첨가된 열이라는 스트레스를 제거하기 위해 평형이 반응물 쪽으로 이동한다. 유사하게, 낮은 온도는 발열적인 정반응을 선호하여 더 많은 생성물을 생성한다. 엔트로피 감소로 인해 온도가 증가함에 따라 반응이 덜 발열적이 되기 때문에 이 경우에는 작동하지만, 온도가 증가함에 따라 더 발열적인 반응은 이 원리를 위반하는 것처럼 보일 수 있다.
르 샤틀리에의 원리(르 샤틀리에-브라운의 원리, 평형 이동의 원리라고도 불림)는 화학 평형에 관한 경험 법칙으로, “평형 상태에 있는 물질계가 외부의 작용에 의해 변화를 받을 때, 그 변화는 외부의 작용에 저항하는 결과가 되는 방향으로 일어난다.”는 것이다. 평형 상태에 있는 물질계에 대해 외부에서 농도, 압력, 온도 등을 변화시키면 그 변화를 작게 하는 방향으로 평형은 이동한다.
3. 2. 기타 연구
화학 분야에서 르 샤틀리에는 르샤틀리에의 원리와 이상 용액에서 염의 용해도 변화에 대한 연구로 가장 잘 알려져 있다. 그는 1884년부터 1914년 사이에 이 주제로 30편 이상의 논문을 발표했다. 화학 평형에 대한 그의 연구 결과는 1884년 파리의 아카데미 데 시앙스에서 발표되었다.
르 샤틀리에는 야금학 분야에서도 광범위한 연구를 수행했으며, 기술 전문지 ''La revue de métallurgie'' (야금학 논평)의 창립자 중 한 명이었다.
그의 연구는 산업에도 기여했다. 예를 들어 시멘트 회사인 ''Société des chaux et ciments Pavin de Lafarge''(오늘날 라파르주 시멘트로 알려짐)의 자문 엔지니어였다. 그의 1887년 박사 학위 논문은 모르타르를 주제로 한 ''Recherches expérimentales sur la constitution des mortiers hydrauliques'' (수경성 모르타르의 조성에 관한 실험적 연구)였다.
르 샤틀리에의 논문에 따르면, 산소와 아세틸렌을 같은 비율로 혼합하여 연소시키면 3000°C 이상의 불꽃이 생성된다는 조언에 따라,[4] 1899년 샤를 피카르(1872-1957)는 이 현상을 조사하기 시작했지만, 그을음 침착으로 인해 실패했다. 1901년 그는 에드몽 푸셰와 함께 연구를 진행하여 완벽하게 안정적인 불꽃을 얻었고, 산소 아세틸렌 산업이 탄생했다.[5] 1902년 푸셰는 프랑스 특허 제325,403호로 가스 용접 장치를 발명했고, 1910년 피카르는 니들 밸브를 개발했다.[6]
르 샤틀리에는 1901년 금속 철의 존재 하에 200atm의 압력과 600°C에서 질소와 수소의 두 기체를 직접 결합하려고 시도했다. 공기 압축기가 기체 혼합물을 강철 베르테로 폭탄으로 보내고, 백금 나선이 이를 가열하고 환원된 철 촉매를 사용했다.[7] 엄청난 폭발이 발생하여 조수가 거의 사망할 뻔했다. 르 샤틀리에는 폭발이 사용된 장치에 공기가 존재하기 때문이라는 것을 알았다. 그리하여 테나르, 생트 클레르 드빌, 베르테로를 포함한 여러 저명한 프랑스 화학자들이 실패한 곳에서 프리츠 하버가 성공하게 되었다. 5년도 채 지나지 않아 하버와 칼 보슈는 암모니아를 상업적으로 생산하는 데 성공했다. 르 샤틀리에는 생애 말년에 "나는 암모니아 합성의 발견을 내 손으로 놓쳤다. 그것은 내 과학 경력에서 가장 큰 실수였다"라고 썼다.[8]
그의 형제인 알프레드 르샤틀리에는 전직 군인으로 1897년 베르사유 근처 글라티니(르 셰네)의 시골 지역에 아틀리에 드 글라티니를 열었다. 이 작업장에서는 사암 도자기, 고품질 자기 및 유리 제품을 만들었다. 1901년 비평가 앙리 카잘리스(가명 장 라호르)는 이 작업장을 프랑스 최고의 아르누보 도자기 생산 업체 중 하나로 꼽았다. 앙리 루이는 알프레드의 작업장을 장려하고 도자기 구성 및 석영 함유물의 반응에 대한 실험을 지원했으며, 가마의 온도를 측정하기 위한 열전 온도계도 설계했다.
3. 3. 산업 응용
르샤틀리에는 시멘트 회사인 ''Société des chaux et ciments Pavin de Lafarge''(오늘날 라파르주 시멘트)의 자문 엔지니어로 일했다. 그의 1887년 박사 학위 논문은 모르타르를 주제로 한 ''Recherches expérimentales sur la constitution des mortiers hydrauliques'' (수경성 모르타르의 조성에 관한 실험적 연구)였다.[4]
그는 산소와 아세틸렌을 같은 비율로 혼합하여 연소시키면 섭씨 3000도 이상의 불꽃이 생성된다는 자신의 조언에 따라,[4] 1899년 샤를 피카르(1872-1957)가 이 현상을 조사하기 시작했지만, 그을음 침착으로 인해 실패했다. 1901년 에드몽 푸셰와 함께 연구를 진행하여 완벽하게 안정적인 불꽃을 얻었고, 산소 아세틸렌 산업이 탄생했다.[5] 1902년 푸셰는 프랑스 특허 제325,403호로 가스 용접 장치를 발명했고, 1910년 피카르는 니들 밸브를 개발했다.[6]
르샤틀리에는 1901년 금속 철의 존재 하에 200atm의 압력과 600°C에서 질소와 수소의 두 기체를 직접 결합하려고 시도했다. 공기 압축기가 기체 혼합물을 강철 베르테로 폭탄으로 보내고, 백금 나선이 이를 가열하고 환원된 철 촉매를 사용했다.[7] 엄청난 폭발이 발생하여 조수가 거의 사망할 뻔했다. 그는 폭발이 사용된 장치에 공기가 존재하기 때문이라는 것을 알았다. 이 실험은 테나르, 생트 클레르 드빌, 베르테로를 포함한 여러 저명한 프랑스 화학자들이 실패한 실험이었으나, 프리츠 하버가 성공하게 되었다. 5년도 채 지나지 않아 하버와 칼 보슈는 암모니아를 상업적으로 생산하는 데 성공했다. 르샤틀리에는 생애 말년에 "나는 암모니아 합성의 발견을 내 손으로 놓쳤다. 그것은 내 과학 경력에서 가장 큰 실수였다"라고 썼다.[8]
4. 과학적 관리법
르 샤틀리에는 「라 르뷔 드 메탈뤼르지」(La revue de métallurgie) 창간호에 과학적 관리법과 프레더릭 윈슬로 테일러의 이론에 대한 자신의 확신을 설명하는 기사를 발표했다.[9] 1928년에는 테일러리즘에 관한 책을 출판했다.
5. 정치적 견해
르 샤틀리에는 정치적으로 보수적인 견해를 가지고 있었다. 1934년 브뤼셀에서 출판된 《르뷔 에코노미크 인터나시오날》(Revue économique internationale)에 프랑스의 주 40시간 근무제 법에 대한 자신의 의견을 발표했다. 그는 반의회주의적인 신념을 가졌지만, 극단적이거나 급진적인 운동과는 거리를 두었다.[9]
6. 저서
앙리 루이 르 샤틀리에는 과학 분야에서 11권의 저서를 출판했다. 다음은 그의 주요 저서 목록이다.
| 제목 | 출판 연도 | 출판사 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 《폭발성 가스 혼합물의 연소에 대한 실험적 및 이론적 연구》 (Recherches expérimentales et théoriques sur la combustion des mélanges gazeux explosives프랑스어) | 1883년 | 뒤노(Dunod) | 프랑수아 에르네스트 말라르(François Ernest Mallard)와 공저 |
| 《수경 시멘트의 구성에 대한 실험적 연구. 학부에서 제시된 제안서를 덧붙여》 (Recherches expérimentales sur la constitution des ciments hydrauliques. Suivi de Propositions données par la Faculté프랑스어) | 1887년 | 파리 | [http://jubilotheque.upmc.fr/ead.html?id=TH_000320_001 온라인 열람 가능] |
| 《화학 평형에 대한 실험적 및 이론적 연구》 (Recherches expérimentales et théoriques sur les équilibres chimiques프랑스어) | 1888년 | 뒤노(Dunod) | |
| 《고온 측정》(Mesure des températures élevées프랑스어) | 1900년 | G. Carré et C. Naud | 옥타브 부두아르(Octave Boudouard)와 공저 |
| 《수경 모르타르의 구성에 대한 실험적 연구》 (Recherches expérimentales sur la constitution des mortiers hydrauliques프랑스어) | 1904년 | 뒤노(Dunod) | |
| 《탄소, 연소, 화학 법칙에 관한 강의》 (Leçons sur le carbon, la combustion, les lois chimiques프랑스어) | 1908년 | 뒤노(Dunod) | 파리 과학부 강의 |
| 《야금학 연구 입문: 산업 가열》 (Introduction à l'étude de la métallurgie : le chauffage industriel프랑스어) | 1912년 | 뒤노(Dunod) | |
| 《실리카와 규산염》(La silice et les silicates프랑스어) | 1914년 | 에르망(Hermann) | |
| 《과학과 산업》(Sciences et industrie프랑스어) | 1925년 | 플라마리옹(Flammarion) | 과학 철학 도서관(Bibliothèque de philosophie scientifique) 시리즈, ISBN 978-2-7355-0488-6, ISBN 2735504883 |
| 《테일러리즘》(Le taylorisme프랑스어) | 1934년 | 뒤노(Dunod) | |
| 《실험 과학의 방법론》(De la méthode dans les sciences expérimentales프랑스어) | 1936년 | 뒤노(Dunod) |
다음은 르 샤틀리에의 저서를 번역한 것이다.
| 원제 | 번역 | 번역자 | 출판 연도 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| Mesure des températures élevées프랑스어 | 고온 측정 | 조지 킴벌 버지스(G. K. 버지스) | 1901년 (2판: 1902년) | |
| Recherches expérimentales sur la constitution des mortiers hydrauliques프랑스어 | 수경성 모르타르의 구성에 관한 실험적 연구 | 불명 | 1905년 (영어 번역) | |
| Leçons sur le carbon, la combustion, les lois chimiques프랑스어 | 탄소에 관한 강의 | 불명 | 1908년 | |
| Introduction à l'étude de la métallurgie : le chauffage industriel프랑스어 | 야금학 연구 입문 | 불명 | 1912년 | |
| La silice et les silicates프랑스어 | 실리카와 규산염 | 불명 | 1914년 | |
| Cours de chimie industrielle프랑스어 | 산업 화학 강의 | 불명 | 1896년 (2판: 1902년) |
7. 수상 및 서훈
르 샤틀리에는 1887년 레지옹 도뇌르 기사장(chevalier)이 되었고, 1908년에는 장교(officier), 1919년에는 사령관(commandeur), 1927년 5월에는 대장교(grand officier) 훈장을 받았다. 1907년 프랑스 과학 아카데미 회원으로 선출되었다.[10]
1911년 영국 철강협회로부터 베세머 금메달을 수상했고, 1913년에는 영국 왕립학회 외국인 회원으로 선출되었으며, 1916년에는 데이비 메달을 수상했다.[10]
참조
[1]
논문
Henry Louis Le Chatelier. 1850–1936
[2]
간행물
Révue de métallurgie
L. Guillet
1937-01-00
[3]
뉴스
President of honour and honorary members of PTChem
https://ptchem.pl/pl[...]
2020-02-23
[4]
뉴스
Fouché, Edmond
http://www.patronsde[...]
SIPPAF
2022-05-30
[5]
논문
Les métiers du soudage en France et la création de filières de formation
[6]
뉴스
LE CHALUMEAU (1902)
https://tracesdefran[...]
TRACES DE FRANCE
2018-05-13
[7]
간행물
Henri Le Chatelier: His Publications
1937-10-00
[8]
논문
Le Chatelier and the synthesis of ammonia
[9]
간행물
Role of Science in Industry
[10]
논문
Henry Louis Le Chatelier. 1850–1936
https://royalsociety[...]
Royal Society
2020-09-08
[11]
웹사이트
Henry-Louis Le Chatelier French chemist
https://www.britanni[...]
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