Історія розвитку хімії, Детальна інформація

ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ

ХІМІЇ

Реферат

учня 11-В класу

Балана Романа

2002

Історія Хімії

Хімія старовини.

Хімія, наука про склад речовин і їх перетворення, починається з відкриття людиною здатності вогню змінювати природні матеріали. Люди уміли виплавляти мідь і бронзу, обпалювати глиняні вироби, отримувати скло ще за 4000 років до н.е. З 7 в. до н.е. Єгипет і Месопотамія стали центрами виробництва барвників; там же отримували в чистому вигляді золото, срібло і інші метали. Приблизно з 1500 до 350 до н.е. для виробництва барвників використали перегонку, а метали виплавляли з руд, змішуючи їх з деревним вугіллям і продуваючи через суміш, що горить - повітря. Самим процедурам перетворення природних матеріалів давали містичне значення.

Грецька натурфілософія. Ці міфологічні ідеї проникли в Грецію через Фалеса Мілетського (бл. 625 бл. 547 до н.е.), який зводив все різноманіття явищ і речей до єдиної первшостихії - води. Однак грецьких філософів цікавили не способи отримання речовин і їх практичне використання, а головним чином суть виникаючих в світі процесів. Так, древньогрецький філософ Анаксімен (585 525 до н.е.) стверджував, що першооснова Всесвіту повітря: при розрідженні повітря перетворюється у вогонь, а по мірі згущення стає водою, потім землею і, нарешті, каменем. Геракліт Ефесський (кінець 6 почало 5 віків. до н.э.) намагався пояснити явища природи, визначивши вогонь 5 – тим елементом.

Чотири першоелемента. Ці уявлення були об'єднані в натурфілософії Емпедокла з Агрігента (490 430 до н.е.) творця теорії чотирьох початків світобудови. У різних варіантах його теорія володарювала більш двох тисячоліть. Згідно Емпедоклу, всі матеріальні об'єкти утворяться при з'єднанні вічних і незмінних елементів-стихій води, повітря, землі і вогню під дією космічних сил любові (тяжіння) і ненависті (відштовхування). Теорію елементів Емпедокла прийняли і розвинули спочатку Платон (427 347 до н.е.), що уточнив, що нематеріальні сили добра і зла можуть перетворювати ці елементи один в іншій, а потім Аристотель (384 322 до н.е.).

Згідно Аристотелю, елементи-стихії це не матеріальні субстанції, а носії певних якостей тепла, холоду, сухості і вогкості. Цей погляд трансформувався в ідею чотирьох «соків» Галена (129 200 н.е.) і панував в науці аж до 17 ст. Іншим важливим питанням, що займало грецькихнатурфілософів, було питання про подільність матерії. Родоначальниками концепції, що отримала згодом назву «атомістичної», були Левкіпп (бл. 500 440 до н.е.), його учень Демокріт (бл. 470 360 до н.э.) і Епікур (ок. 342 270 до н.э.). Згідно з їх вченням, існують тільки пустота і атоми неподільні матеріальні елементи, вічні, незруйновані, непроникні, що розрізнюються формою, положенням в просторі і величиною; з їх «вихору» утворяться всі тіла. Атомістична теорія залишалася непопулярною протягом двох тисячоліть після Демокрита, але не зникла повністю. Одним з її прихильників став древньогрецький поет Тіт Лукреций Кар (95 55 до н.е.), що виклав погляди Демокрита і Епікура в поемі Про природу речей (De Rerum Natura).

Алхімія. Алхімія мистецтво вдосконалення речовини через перетворення металів в золото і вдосконалення людини шляхом створення еліксиру життя. Прагнучи до досягнення самої привабливої для них мети створенню незліченних багатств, алхіміки вирішили багато які практичні задачі, відкрили безліч нових процесів, спостерігали різноманітні реакції, сприяючи становленню нової науки хімії.

Елінністичний період. Колискою алхімії був Єгипет. Єгиптяни блискуче володіли прикладною хімією, яка, однак, не була виділена в самостійну область науки, а входила в «священне таємне мистецтво» жерців. Особливо бурхливого розквіту алхімія досягла в 100 300 н.е. в Александрії.

Приблизно в 300 н.е. єгиптянин Зосима написав енциклопедію 28 книг, що охоплювали всі знання по алхімії за попередні 5 – 6 ст., зокрема відомості про взаємоперетвореннях (трансмутація) речовин.

Алхімія в арабському світі. Завоювавши Єгипет у 7 в., араби засвоїли греко-східну культуру, що зберігалася протягом віків александрійськоюшколою. Наслідуючи древнім володарям, халіфи почали протегувати наукам, і у 7 9 ст. з'явилися перші хіміки.

Найбільш талановитим і прославленим арабським алхіміком був Джабір ібн Хайян (кінець 8 ст.), що пізніше став відомим в Європі під ім'ям Гебер. Джабір вважав, що сірка і ртуть є двома протилежними початками, з яких утворяться сім інших металів; важче усього утвориться золото: для цього потрібна особлива речовина, яку греки називали xerion «сухий», а араби змінили на al-iksir (так з'явилося слово «еліксир»). Еліксир повинен був володіти і іншими чудовими властивостями: виліковувати від всіх хвороб і давати безсмертя. Інший арабський алхімік, Разі (бл. 865 - 925) (в Європі відомий під ім'ям Разес) займався також медициною. Так, він описав методику приготування гіпсу і способу накладення пов'язки на місце перелому. Однак самим знаменитим лікарем був бухарець Ібн Сина (бл. 980 -1037), відомий також під ім'ям Авіценна. Його твори стали настільними книгам для лікарів протягом багатьох віків.

Алхімія в Західній Європі. Наукові переконання арабів проникли в середньовічну Європу у 12 ст. через Північну Африку, Сицилію і Іспанію. Роботи арабських алхіміків були перекладені на латинь, а потім і на інші європейські мови. Спочатку алхімія в Європі спиралася на роботи таких корифеїв, як Джабір, але через три сторіччя знову з’явилась цікавість до вчення Аристотеля, особливо в працях німецького філософа і теолога - домініканця, що став згодом єпископом і професором Парижського університету, Альберта Великого (бл. 1200 1280) і його учня Фоми Аквінського. Переконаний в сумісності грецької і арабської науки з християнською доктриною, Альберт Великий сприяв введенню їх в схоластичні курси навчання. У 1250 філософія Аристотеля була введена в курс викладання в Парижському університеті. Алхімічними проблемами цікавився і англійський філософ і дослідник, чернець - францисканець Роджер Бекон (1214 1294), що передбачив багато які пізніші відкриття; він вивчав властивості селітри і багатьох інших речовин, знайшов спосіб виготовлення чорного пороху. Серед інших європейських алхіміків потрібно згадати Арнальдо да Вілланова (1235 1313), Раймонда Луллія (1235 1313), Василя Валентина (німецького ченця 15 16 ст.).

Досягнення алхімії. Розвиток ремесел і торгівлі, піднесення міст в Західній Європі 12 13 ст. супроводжувалися розвитком науки і появою промисловості. Рецепти алхіміків використовувалися в таких технологічних процесах, як обробка металів. У ці роки починаються систематичні пошуки способів отримання і ідентифікації нових речовин. З'являються рецепти виробництва спирту і удосконалення процесу його перегонки. Найважливішим досягненням було відкриття сильних кислот сарної, азотної. Тепер європейські хіміки змогли здійснити багато нових реакцій і отримати такі речовини, як солі азотної кислоти, купорос, солі сірчаної і соляної кислот. Послугами алхіміків, які нерідко були майстерними лікарями, користувалося вища знать. Вважалося також, що алхіміки володіють таємною силою – трансмутації металу в золото.

До кінця 14 в. інтерес алхіміків до перетворення одних речовин в інші поступився місцем інтересу до виробництва міді, латуні, оцту, оливкового масла і різних ліків. У 15 16 ст. досвід алхіміків все частіше використовувався в гірництві і медицині.

ЗАРОДЖЕННЯ СУЧАСНОЇ ХІМІЇ

Кінець Середніх віків відмічений поступовим відходом від окультизму, спадом інтересу до алхімії і поширенням механістичного погляду на устрій природи.

Ятрохімія. Абсолютно інших поглядів, щодо алхімії дотримувався Парацельс (1493 1541). Під таким ім'ям («перевершуючий Цельса») увійшов в історію швейцарський лікар Пилип фон Гогенгейм. Парацельс, як і Авіценна, вважав, що основне завдання алхімії не пошуки способів отримання золота, а виготовлення лікарських засобів. Він запозичав з алхімічного вчення те, що існують три основні частини матерії ртуть, сірка, сіль, яким відповідають властивості летучості, горючості і твердості. Ці три елементи складають основу макрокосму (Всесвіту) і пов'язані з мікрокосмом (людиною), утвореним духом, душею і тілом. Переходячи до визначення причин хвороб, Парацельс зтверджував, що лихоманка і чума відбуваються від надлишку в організмі сірки, при надлишку ртуті наступає параліч і т.д. Принцип, якого дотримувалися всі ятрохіміки, полягав в тому, що медицина це справа хімії, і все залежить від здатності лікаря виділяти чисті речовини з нечистих субстанцій. У рамках цієї схеми всі функції організму зводилися до хімічних процесів, і завдання алхіміка полягало в знаходженні і приготуванні хімічних речовин для медичних потреб.

Основними представниками ятрохімічного напряму були Ян Гельмонт (1577 1644), по професії лікар; Франциск Сильвій (1614 1672), що користувався ,як медик, великою славою і усунув з ятрохімічного вчення «духовні» початки; Андреас Лібавій (бл. 1550 1616), лікар з Ротенбурга. Їх дослідження багато в чому сприяли формуванню хімії як самостійної науки.

Механістична філософія. З зменшенням впливу ятрохіміх натурфілософи знову звернулися до вчень древніх про природу. На перший план у 17 в. вийшли атомістичні переконання. Одним з найвидніших вчених авторів нової теорії був філософ і математик Рене Декарт (1596 - 1650). Свої погляди він виклав в 1637 у творі “Міркування про метод”. Декарт вважав, що всі тіла «складаються з численних дрібних часток різної форми і розмірів,... які не настільки точно прилягають один до одного, щоб навколо них не залишалося проміжків; ці проміжки не пусті, а наповнені... розрідженою матерією». Свої «маленькі частинки» Декарт не вважав атомами, тобто неподільними; він стояв на точці зору нескінченної подільності матерії і заперечував існування пустоти. Одним з найвидніших противників Декарта був французький фізик і філософ Пьер Гассенді (1592 - 1655). Атомістика Гассенді була по суті переказом вчення Епікура, однак, на відміну від останнього, Гассенді визнавав створення атомів Богом; він вважав, що Бог створив певне число неподільних і непроникних атомів, з яких і складаються всі тіла; між атомами повинна бути абсолютна пустота. У розвитку хімії 17 в. особлива роль належить ірландському вченому Роберту Бойлю (1627 -1691). Будучи прихильником експериментального підходу до визначення хімічних елементів (який зрештою і був прийнятий), він не знав про існування реальних елементів, хоч один з них - фосфор ледве не відкрив сам. Звичайно Бойлю приписують заслугу введення в хімію терміну «аналіз». У своїх дослідах по якісному аналізу він застосовував різні індикатори, ввів поняття хімічної спорідненості. Засновуючись на ghfwz[ Галілео Галілея (1564 - 1642) і Еванджеліста Торрічеллі (1608 - 1647), а також Отто Геріке (1602 - 1686), що демонстрував в 1654 «магдебургскі півкулі», Бойль описав сконструйований ним повітряний насос і досліди по визначенню пружності повітря за допомогою U -образної трубки. Внаслідок цих дослідів був сформульований відомий закон про зворотну пропорціональність об'єму і тиску повітря. У 1668 Бойль став дійсним членом щойно організованого Лондонського королівського товариства, а в 1680 був обраний його президентом.

Технічна хімія. Наукові успіхи і відкриття не могли не вплинути на технічну хімію, елементи якої можна знайти у 15 17 ст. У середині 15 в. була розроблена технологія повітродувних сурм. Потреби військової промисловості стимулювали роботи по удосконаленню технології виробництва пороху. Протягом 16 в. подвоїлося виробництво золота і в дев'ять разів зросло виробництво срібла. Виходять фундаментальні праці по виробництву металів і різних матеріалів, що використовуються в будівництві, при виготовленні скла, фарбуванні тканин, для збереження харчових продуктів. З розширенням споживання спиртних напоїв удосконалюються методи перегонки, конструюються нові перегінні апарати. З'являються численні виробничі лабораторії, передусім металургійні. Серед хіміків-технологів того часу можна згадати Ванноччо Бірінгуччо (1480 - 1539), чия класична праця Про піротехніку була надрукована в Венеції в 1540 і містила 10 книг, в яких мова йшла про родовища, випробування мінералів, приготування металів, перегонку, військове мистецтво і феєрверки. Інший відомий трактат, Про гірництво і металургію, був написаний Георгом Агріколой (1494 -1555). Потрібно згадати також про Іоганне Глаубере (1604 1670), голландського хіміка, творця глауберової солі.

ВІСІМНАДЦЯТЕ СТОЛІТТЯ

Хімія як наукова дисципліна. З 1670 по 1800 хімія отримала офіційний статус в учбових планах ведучих університетів поряд з натурффлософією і медициною. У 1675 з'явився підручник Ніколя Лемері (1645 - 1715) Курс хімії, що завоював величезну популярність, в світло вийшло 13 його французьких видань, а крім того, він був перекладений на латинь і багато інших мов. У 18 ст. в Європі створюються наукові хімічні товариства і велика кількість наукових інститутів; дослідження, що проводяться в них тісно пов'язані з соціальними і економічними потребами суспільства. З'являються хіміки-практики, що займаються виготовленням приладів і отриманням речовин для промисловості.

Теорія флогістона. У творах хіміків другої половини 17 в. велика увага приділялася тлумаченням процесу горіння. За уявленнями древніх греків, все, що може горіти, містить в собі елемент вогню, який вивільняється при відповідних умовах. У 1669 німецький хімік Іоганн Іоахим Бехер (1635 - 1682) спробував дати раціоналістичне пояснення горючості. Він передбачив, що тверді речовини складаються з трьох видів «землі», і один з видів, названий ним «жирною землею», прийняв на себе «можлтвість горючості».

Послідовник Бехера німецький хімік і лікар Георг Ернст Шталь (1659 - 1734) трансформував концепцію «жирної землі» в узагальнену доктрину флогістона -«початку горючості». Згідно Шталю, флогістон це деяка субстанція, що міститься у всіх горючих речовинах і що вивільняється при горінні. Шталь стверджував, що корозія - металів подібно горінню дерева. Метали містять флогістон, а іржа (окалина) вже не містить флогістона. Це давало прийнятне пояснення і процесу перетворення руд в метали: руда, вміст флогістона в якій незначне, нагрівається на деревному вугіллі, багатому флогістоном, і останній переходить в руду. Вугілля ж перетворюється в золу, а руда в метал, багатий флогістоном. До 1780 теорія флогістона була прийнята хіміками майже повсюдно, хоч і не відповідала на дуже важливе питання: чому залізо при корозії стає важчим, хоч флогістон з нього випаровується? Хімікам 18 в. ця суперечність не здавалася такою важливою; головне, на їх думку, було пояснити причини зміни зовнішнього вигляду речовин.