Бесплатный фрагмент - История химии

Тысячелетия  человек создал первые орудия труда, обрабатывая камни и дерево. Он заметил, что природа веществ иногда меняется (например, при горении или брожении), что сейчас мы называем химическими превращениями.

Овладев огнем, человек научился использовать эти превращения: варить пищу, обжигать глину для прочности, получать стекло из песка.

Изначально человек использовал природные материалы, такие как камень, дерево, кости. Каменный век, названный так по основным орудиям труда, длился долго.

Около 8000 г. до н. э. произошел переход от охоты к скотоводству и земледелию. Это позволило создавать запасы пищи, привело к росту населения, появлению постоянных поселений и первых городов, положив начало цивилизации.

В период ранней цивилизации (неолит) камень оставался основным материалом, но его обработка (шлифовка) и гончарное дело значительно усовершенствовались. К 4000 г. до н. э. человек начал осваивать новые, ценные материалы — металлы.

Металлы.

Первыми металлами, привлекшими внимание человека, были самородные медь и золото. Их красота и ковкость быстро сделали их украшениями. Случайно обнаружив, что медь можно обрабатывать, человек начал использовать ее для изготовления инструментов, которые были эффективнее каменных.

Позже выяснилось, что медь можно получать из руды. Это открытие, вероятно, произошло около 4000 г. до н. э. на Синайском полуострове или в Шумере. С этого момента медь стала доступным материалом для орудий труда и быта.

К 3000 г. до н. э. появилась бронза – сплав меди и олова, значительно превосходящий медь по твердости. Бронза широко использовалась для оружия и доспехов, что привело к расцвету Бронзового века и появлению кузнецов как уважаемой профессии.

Следующим важным открытием стало железо. Изначально редкое (метеоритное), оно казалось невозможным для выплавки из руды. Однако около 1500 г. до н. э. в Малой Азии был открыт секрет плавки железа с использованием древесного угля и продувки воздуха.

Чистое железо не очень твердое, но при плавке оно может образовывать сталь – сплав железа с углеродом, который значительно тверже бронзы. Получение стали стало поворотным моментом в металлургии и истории общества, ознаменовав начало Железного века.

Железное оружие дало преимущество дорийцам над микенскими греками и ассирийцам, позволившим им создать могущественное государство.

Слово «химия», вероятно, происходит от древнегреческого «khemeia», что могло означать «искусство металлургии» или «искусство выделения соков».

Глава1. Греческие элементы-стихии и атомистика.

Древнегреческие мыслители, стремясь понять природу Вселенной, выдвинули две ключевые теории: учение об элементах-стихиях и атомистическую теорию.

Элементы-стихии:

Фалес считал первоосновой всего воду, так как она необходима для жизни и присутствует повсюду.

Анаксимен предположил, что первоосновой является воздух, который сжимается, образуя другие вещества.

Гераклит видел в огне наиболее изменчивую субстанцию, связывая с ним постоянные изменения в мире.

Эмпедокл объединил эти идеи, предложив концепцию четырех элементов: воды, воздуха, огня и земли.

Аристотель развил эту теорию, добавив пятый элемент – эфир – для описания небесных тел, и связал элементы с качествами (теплота, холод, сухость, влажность). Учение о четырех элементах доминировало два тысячелетия.

Атомистика:

Левкипп и Демокрит предположили, что материя состоит из мельчайших, неделимых частиц – атомов.

Демокрит считал, что атомы разных элементов отличаются по форме и размеру, и их соединения образуют различные вещества.

Эта теория, хотя и не подкрепленная экспериментами, предвосхитила современные представления о строении материи.

Атомизм был развит Эпикуром и популяризирован римским поэтом Лукрецием в поэме "О природе вещей", сохранив свое влияние до эпохи научных открытий.

Глава 2. Алхимия Александрия.

После распада империи Александра Македонского (323 г. до н.э.) греческое влияние распространилось на Ближний и Средний Восток. В Александрии, столице Египта, Птолемей-Сотэр основал Мусейон с богатейшей библиотекой.

Древнегреческие философы ионийской школы (Фалес, Анаксимандр, Анаксимен, Гераклит) разделяли религию и естествознание, выдвигая идею о единстве всего сущего. Египтяне же, владея прикладной химией, не выделяли ее в отдельную область, считая частью "священного тайного искусства" жрецов. Их познания в прикладной химии поразили греков, которые переняли не только знания, но и мистику, отождествив египетского бога Озириса с греческим Гермесом. Это слияние оказалось не слишком плодотворным.

Искусство khemeia, тесно связанное с религией, вызывало страх у простых людей, считавших "химиков" обладателями опасных тайных знаний. Это заставляло алхимиков излагать свои писания загадочными символами, усиливая таинственность. Например, семь небесных тел соотносились с семью металлами (золото – Солнце, серебро – Луна и т.д.), а химические превращения объяснялись мифологическими сюжетами.

Неясность языка химии имела два отрицательных следствия: тормозила прогресс, так как ученые не могли учиться на ошибках коллег, и позволяла шарлатанам выдавать себя за серьезных ученых.

Первым значительным представителем греко-египетского khemeia был Болос из Менде (ок. 200 г. до н.э.), известный как "Болос-Демокрит". Он посвятил себя трансмутации металлов, в частности, превращению свинца или железа в золото. Согласно теории о четырех элементах, вещества различаются сочетанием элементов, которые могут быть взаимозаменяемы. Это давало основание полагать, что любое изменение возможно, если найти правильный метод.

На протяжении столетий алхимики искали способ получения золота. Некоторые имитировали успех, чтобы получить власть и репутацию. Болос же описывал реальные методы, например, получение латуни (сплава цвета золота) из меди и цинка, что для древних могло означать создание самого золота.

В эпоху Древнего Рима греческая культура пришла в упадок, что сказалось и на khemeia. После 100 г. н.э. новые знания не добавлялись, а старые работы все чаще толковались мистически. Египтянин Зосима (ок. 300 г. н.э.) написал энциклопедию из 28 книг по khemeia, содержащую, например, сведения о мышьяке и методах получения ацетата свинца.

Окончательный удар khemeia нанес страх. Римский император Диоклетиан, опасаясь подрыва экономики дешевым золотом, приказал уничтожить труды по khemeia. Распространение христианства также способствовало упадку, так как "языческие знания" и khemeia, связанные с египетской религией, стали подозрительными и фактически нелегальными.

Часть несториан, преследуемых ортодоксальными христианами, бежала в Персию, принеся туда греческую культуру.

Арабы и Возрождение Европы в химии.

В VII веке арабы, ранее жившие изолированно, под знаменем ислама начали завоевания, создав огромную империю. В VIII-IX веках они покровительствовали наукам, преобразовав слово "khemeia" в "al-kimiya", откуда произошли европейские "алхимия" и "алхимик".

Арабы впервые столкнулись с "khemeia" в 670 г., когда их флот был сожжен "греческим огнем" – химической смесью, созданной Каллиником. После 650 г. греко-египетская алхимия перешла под контроль арабов на пять веков. Этот период оставил следы в химических терминах (alembic, alkali, alcohol и др.).

Выдающимся арабским алхимиком был Джабир ибн Хайян (Гебер, 721-815). Он описал нашатырный спирт, свинцовые белила, получил уксусную и слабую азотную кислоты. Джабир исследовал трансмутацию металлов, полагая, что они образуются из смеси ртути и серы. Он также искал "al-iksir" (эликсир), который европейцы назвали философским камнем.

Другой алхимик, Ар-Рази (865-925), добавил к принципам горючести (сера) и металличности (ртуть) третий – принцип твердости (соль). Самым известным врачом был Ибн-Сина (Авиценна, ок. 980-1037), который не верил в трансмутацию.

После упадка арабского мира центр научной мысли переместился в Европу. Крестовые походы и отвоевание Испании способствовали культурному обмену. Европейцы получили доступ к арабским переводам греческих трудов и сочинениям арабских ученых. Переводы на латынь начались в XII веке, благодаря ученым вроде Германа из Каринтии и Герарда Кремонского.

С 1200 г. европейские ученые начали развивать алхимию. Альберт Великий (ок. 1193-1280) изучал Аристотеля и дал точное описание мышьяка. Роджер Бэкон (1214-1292) подчеркивал важность эксперимента и математики, описал порох. Арнальд из Виллановы и Раймунд Луллий (XIII в.) занимались трансмутацией.

Неизвестный алхимик XIV века, подписавшийся именем Джабира ("Псевдо-Джабир"), первым описал серную и азотную кислоты, полученные из минералов. Это стало важнейшим достижением химии, превосходящим даже получение золота.