Предалхимический период в истории химии кратко
Обновлено: 07.07.2024
Химическое искусство возникло в глубокой древности, и его трудно отличить от производства, потому что, подобно сестрам-близнецам, оно одновременно рождалось у горна металлурга, а мастерской красильщика и стекольщика. Корни химии проросли в плодородной почве металлургической и фармацевтической практики. Письменных источников, по которым можно было бы судить об уровне древней ремесленной химии, сохранилось мало. Изучение археологических объектов с помощью современных физико-химических методов приоткрывает завесу в мир ремесла древнего человека. Установлено, что в Месопотамии в XIV—XI вв. до н. э. применяли печи, в которых при сжигании угля можно было получить высокую температуру (1100—1200°С), что позволяло выплавлять и очищать металлы, варить стекло из поташа и соды, обжигать керамику.
Технохимия и металлургия достигли высокого уровня в Древней Индии.
В Древнем Египте был разработан способ получения чистого золота. Обработку породы начинали с дробления кварца, содержащего золото, затем куски кварца сплавляли в герметически закрытых тиглях с поваренной солью, свинцом, оловом, при этом серебро переходило в хлорид серебра. Кроме золота, в древности были известны серебро, железо, олово, ртуть, медь, свинец. Согласно учению древних, семь металлов олицетворяло семь планет.
Усовершенствование процесса получения бронзы вызвало рождение технологии тепловой обработки сплавов. Значительная твердость бронзы и латуни делала эти сплавы незаменимыми при изготовлении режущих инструментов и других металлических изделий. В зависимости от того, для какой цели использовали инструменты, предъявляли совершенно определенные требования к качеству сплава (свойства его изменяли либо при термической и механической обработке, либо при помощи добавок, влияющих на состав и структуру сплава). Уже в те отдаленные времена основным вопросом металлургического производства являлся вопрос о зависимости свойств металлического сплава от его состава.
По-видимому, впервые один из методов физико-химического анализа, а именно измерение плотности системы золото—серебро, был использован знаменитым греческим ученым Архимедом (287—212 гг. до н. э.). Он в 240 г. до н. э. решил задачу, заданную ему сиракузским царем Гиероном Младшим, — определить количество серебра в царской короне. Сравнив плотность золота и серебра с плотностью короны (сплав золота и серебpa), Архимед пришел к выводу, что в сплаве содержится серебро. В основу решения он положил правильное (но тогда еще не доказанное) допущение, что численное значение физического свойства (плотности) индивидуального вещества (золота) должно измениться, если к нему примешать другое вещество, в данном случае более легкое — серебро.
Метод определения или проверки состава тела по плотности был значительно усовершенствован арабскими учеными (Омаром Хайямом и ал-Бируни).
Тысячелетний эмпирический путь изучения свойств металлических сплавов, способов их получения и обработки дал возможность накопить большой запас практических сведений и навыков. Знакомство с горными рудами, минералами и металлами привело к открытию новых веществ.
В своем развитии ремесло рождало не только средства и методы удовлетворения жизненных потребностей человека, одновременно оно будило разум. Рядом с магической обрядностью и фантазиями первобытного мышления, порожденными верой в существование сверхъестественных сил, появились ростки совершенно нового строя мыслей, основанного на постепенно увеличивающемся доверии к силе разума, прогрессирующего по мере усовершенствования орудий труда. Первое завоевание на этом пути — желание понять внутреннюю природу вещей, обусловливающую окраску, запах, горючесть, ядовитость и многие другие их качества. Как определить эти свойства и могут ли они существовать отдельно?
Так возникли те кардинальные вопросы, которые составили программу дальнейших химических исследований.
Натурфилосовские учения о первопричинах образования вещества
В самых ранних философских учениях о природе вещей нашло отражение дуалистическое мировоззрение о существовании противоположных мировых начал (например, светлых — активных и темных — пассивных), при взаимодействии которых образуются все вещи в мире.
Анаксимен (585—525 гг. до н. э.), не соглашаясь с мнением Фалеса и Анаксимандра, принимал воздух за первичное вещество и считал, что при его охлаждении и сгущении получается вода (дождь), а из воды путем дальнейшего уплотнения (и охлаждения) возникает земля, примером может служить рост раковин, отмелей и т. д.
Согласно Эмпедоклу (490—430 гг. до н. э.), в мире существуют четыре основных элемента: огонь, воздух, вода и земля. При их смешении и разделений образуется все многообразие природных объектов. Эмпедокл наделил свои материальные элементы началом Любовь и началом Вражда (силами притяжения и силами отталкивания). Дружба и Вражда или Любовь и Ненависть представляют две противоположности, заложенные в свойствах тел, которые приводят материю в движение. Соль, например, может раствориться в воде (Дружба),но в известных условиях происходит разделение кристаллов соли и воды (Вражда), и тогда частицы соли, соединяясь друг с другом, выпадают в осадок в виде крупных кристаллов.
Анаксагор (500—428 гг. до н. э.) в отличие от Эмпедокла не признавал соединения противоположностей (частиц разных элементов), сопровождаемого переходом количества в новое качество. В основе изменения материи он видел сочетание (сцепление) однородных частиц—гомеомерий. Он отрицал возможность появления новых качеств в результате сочетания различных элементов в тех или иных количественных соотношениях, так как свойства, по его мнению, не возникают, а существуют извечно. Анаксагор считал, что имеется бесконечное множество элементов — начал. Каждое вещество содержит некоторую долю всех гомеомерий. Характерные качества каждого вещества обусловлены преобладающим в нем количеством определенного рода частиц. Гомеомеры Анаксагора были еще далеки от атомов, поскольку, по его учению, материя делима беспредельно, но это был уже шаг к атомам Демокрита и Эпикура.
Атомистическая теория Демокрита — Эпикура
Вещества отличаются друг от друга формой атомов и их размерами. Наибольшие атомы — у землеобразных тел, наименьшие— у огня. Форма — основная характеристика атомов, существующих в действительности. Такие свойства, как вкус, цвет, теплота и холод, воспринимаются только органами чувств, поэтому их называют условными.
При образовании нового вещества появляются качества, зависящие от формы и взаимного расположения в пространстве соединяющихся атомов. Благодаря особенностям своих размеров и формы (например, шероховатость, выступы, углубления, зубцы, крючки на поверхности атома) частицы материи могут при непосредственном соприкосновении сцепляться друг с другом и давать соединения с новыми качествами. Атомы в таких соединениях сохраняют свою индивидуальность и могут быть выделены в результате отрыва друг от друга.
Эпикур предвосхитил будущий научный синтез учения об атомах с учением о химическом соединении, но совместить, казалось тогда, несовместимое, т. е. атомизм с учением об элементах, он не смог. Античному мышлению оказалось не под силу синтезировать представления об атомах с процессом их взаимодействия и образованием химического соединения. Более того, в рамках античного учения произвести этот синтез вообще не представлялось возможным. Ведь свойства образуемого химического соединения не являются суммой свойств составляющих его компонентов. Так возникло глубокое противоречие — образование химического соединения требовало утраты индивидуальности атома, но атом (античный) не мог утратить эту индивидуальность, ибо он неизменен и вечен.
Учение об атомном строении вещества — плод научной абстракции, позволяющей отрешиться от случайностей эксперимента. Породив атомы своею мыслью, творцы атомной теории сочли их затем объективно существующими. Но было бы неправильно думать, что только абстракция породила это учение. У греческих философов абстракция и наблюдение взаимно дополняли друг друга.
Обыденные наблюдения подтверждали идею о существовании невидимых движимых частиц. Так, кусок холста или сукна промоченный дождем, высыхал на солнце, при этом глаз чело века не замечал видимого отделения воды от материи. Пахучее вещество наполняло своим запахом комнату, но никто не видел частичек, распространявших запах, однако убыль ароматической жидкости в сосуде через некоторое время замечали. Было также известно, что воздух, заключенный в закрытом пузыре, оказывал сопротивление давлению и что с увеличением давления сопротивление заметно и быстро возрастало. Отсюда следовал вывод, что невидимый воздух может служить доказательством реальности существования незримых тел — атомов.
Учение Аристотеля
Великий мыслитель древности Аристотель (384—322 гг. до н. э.) принял учение Эмпедокла о четырех материальных элементах, присоединив к ним начало движения — пятый нематериальный элемент — quinta essentia. Он предполагал существование первичной материи, признаки которой могут изменяться. В качестве характерных свойств первичной материи Аристотель принял теплоту и холод, сухость и влажность. Свойства теплоты и сухости олицетворялись элементом — огнем, а холод и влажность — водой, которая противопоставлялась огню. Земля была холодной и сухой, тогда как воздух — теплым и сырым.
Соединение элементов с противоположными свойствами было невозможно: теплота не могла соединяться с холодом, а влага — с сухостью. По Аристотелю, свойства в элементах комбинируются попарно:
Первичная материя + теплота и сухость = огонь.
Первичная материя + холод и сухость = земля.
Первичная материя + теплота и влажность = воздух.
Первичная материя + холод и влажностъ = вода.
Аристотель различал смеси механические и совершенные. В механических смесях компоненты существуют самостоятельно, а в совершенных превращаются в сложные однородные вещества, в которых даже вооруженным глазом нельзя увидеть отдельные части, т. е. образуется новое вещество, в котором уже нет исходных веществ. Разрушить такие смеси может только огонь.
Огонь, воздух, вода и земля, по Аристотелю, — это не реальные вещества, знакомые каждому из повседневной жизни, а четыре различных состояния или формы единой первичной материи. Следовательно, элементы способны превращаться друг в друга. Для такого изменения необходимо только образование комбинации качеств, характеризующей новый элемент.
Идея о возможности превращения веществ легла в основу учения Аристотеля о процессах образования в недрах земли металлов и минералов. Он считал, что существуют два вида испарений: влажное и сухое. Сухое испарение, соединяясь с землей, образует минералы, влажное — металлы. Это учение оказало огромное влияние на развитие представлений о превращаемости веществ.
Читайте также: