§2. Краткие сведения по истории химии

Историю развития химических знаний можно условно разделить на следующие периоды: химия древнего мира, период алхимии и становление химии как науки.

Химия древнего мира

Пожалуй, первым превращением веществ, наблюдавшим наши предки, было горение. Сначала люди боялись огня, но потом начали использовать его для приготовления пищи и обогрева. Возникновению химии, как и других наук, способствовали практические потребности. С давних времен люди осуществляли многочисленные превращения одних веществ в другие: виноградный сок в вино, вино – в уксус. Знали о существовании таких металлов как золото, серебро, олово, железо; умели выплавлять медь и бронзу, обжигать глиняные изделия, получали керамическую посуду, кирпич и стекло, готовить красители и косметические средства. Накапливались результаты наблюдений, разрабатывались и применялись разные методы, приемы и рецепты на практике, начали возникать химические ремесла.

Химические ремесла появились очень давно. Такой вывод следует из многочисленных археологических раскопок древних человеческих поселений.

Изделия из бронзы ІІІ-І ст. до нашей эры.

На родине химии – в Древнем Египте – тайной «священного искусства» владела каста жрецов. Они были так всесильны, что их опасались даже фараоны. В храмах жрецы, кроме ритуальных богослужений, занимались политикой и науками. Они умели бальзамировать трупы, производить косметические препараты, лекарства, смертоносные яды, разрабатывали способы подделки драгоценных камней и золота.

Бальзамирование трупов

Более 5 тысяч лет назад в Древнем Египте уже производили и выжигали кирпич, из которого были возведены некоторые пирамиды, производили цветное стекло, керамические изделия, голубую краску. Для защитного покрытия рисунков использовали высококачественные лаки. Добывали ртуть, выплавляли бронзу, свинец, олово, добывали и обрабатывали медь.

Успешно развивалось химическое ремесло в странах Азии: Месопотамии, Индии и Китае. Металлурги древнего Вавилона выплавляли трубу и трубчатые бронзы уже около 3000 лет до нашей эры. Почти 6000 лет назад для изготовления оружия и орудий использовали медь, а позже – с I тысячелетия до н.э. – и железо.

Одним из древнейших химических ремесел на территории Украины было кожевничество – выделка и дубление кож, гончарство. Для обработки кожи использовали пепел, отвары дубовой коры и других растений. Киммерийцы, обитавшие в Северном Причерноморье, уже в I тысячелетии до н. е. выплавляли из болотной руды железо (крицу), изготовляли оружие, черный порох, чернила, орудия труда. Бронзовые наконечники стрел, серебряные и золотые изделия археологи находят в скифских захоронениях VI-IV ст. до н.э.

Золотой скифский шлем, золотой скифский меч и ножны к нему, золотые драгоценности сарматов: украшения и предметы обихода

Серебряные денарии

Раскопки подтверждают, что вблизи современного Никополя расположен центр металлургии и металлообработки древней Скифии. Найдены серп и многие предметы повседневного обихода, украшения и оружия, изготовленные из металла примерно в V веке до н.э.

Скифские изделия из металла

Древняя медная индустрия на территории современного Донбасса появилась значительно раньше, чем рудники на острове Кипр.

Во время средневековья в Украине высокого уровня развития достигли приемы окраски тканей, изготовления лекарств, красителей и чернил, винокурения, стекловарения, а особенно производство поташа, селитры, курного пороха, оружия и орудий труда.

Никаких представлений о химическом составе веществ и их превращении тогда еще не было.

Период алхимии (IV–XVI век)

Практический опыт людей на протяжении тысячелетий все больше усиливал их веру в незаурядные возможности химического ремесла. Древнеегипетское искусство подделки золота, серебра и драгоценных камней заполонило разум людей. Химические знания стали распространяться в Греции и Риме. В VII веке кочевые племена арабов завладели Александрией (основанная в IV веке до н. э.) и в библиотеке Александрийской академии захватили книги, из которых арабские ученые заимствовали накопленные на протяжении тысячелетий знания. Арабы стали называть химию алхимией.

Алхимики за работой

Алхимики искали три вещества:

философский камень, с помощью которого можно было бы превращать обычные металлы в золото и серебро;
эликсир жизни, который лечил бы все болезни и сделал бы человека бессмертным;
алькагест – универсальный растворитель.

Стремясь достичь привлекательной цели – создания бесчисленных богатств, алхимиками в этот период накоплен незаурядный фактический материал, добыто и описано немало веществ (цинк, сурьма, висмут, мышьяк), разработаны экспериментальные методы и приемы, которыми пользуются до сих пор. К примеру, гамбургский алхимик Брандт открыл белый фосфор.

Відкриття білого фосфору алхіміком Брандтом

Открытие белого фосфора алхимиком Брандтом

Иоганн Бетгер изобрел способ изготовления фарфора. В Китае выплавляли цинк и называли его «китайским железом». Добывали алюминиевые сплавы. Индусы умели выплавлять незапятнанные сплавы и отлично их обрабатывать.

В начале XIV века химические исследования направляют на нужды практики. Больше внимания обращают на изготовление лекарства. Так возникла лечебная химия или ятрохимия.

Становление химии как науки (XVI-XIX век)

Ученые считают, что знания о превращении веществ, накопленные до XVI века, еще не были наукой. Определенная сумма фактов становится наукой только тогда, когда появляются теории, объясняющие известные факты и предполагающие новые открытия. Становление химии было подготовлено первыми теориями превращения веществ (многие из которых были ошибочными), возникшими в Европе во второй половине XVII века. В произведениях химиков второй половины XVII века большое внимание уделялось объяснению процессов горения.

Немецкий ученый Георг Шталь (1659 – 1734) создал первую химическую теорию, названную теорией флогистона. Она рассматривала процесс горения как реакцию разложения. Флогистоном считалось особое вещество – «огненная материя», составная часть всех способных гореть веществ. Роль воздуха сводилась к «впитыванию» флогистона: зеленые листья «всасывали» флогистон из воздуха, при горении древесины он снова выделялся.

Теория флогистона была ошибочной, но она объясняла многие явления и положительно повлияла на развитие химической науки. Российский ученый М. В. Ломоносов (1711 – 1765 гг.) доказал, что горение – это реакция сообщения. Он развил атомно-молекулярное учение о строении веществ, сформулировал принципы сохранения материи и движения, заложил основы физической химии. Возникновение научной химии вышло с конца XVII до середины XVIII века. К этому времени техническая революция в Европе вызвана расширением мореплавания и торговли, изобретением паровой машины и ткацкого станка, приведшей к бурному развитию естествознания. Ученые стали применять научные методы исследования.

Роберт Бойль

(1627–1691)

Роберт Бойль, которому принадлежат фундаментальные работы по физике, считал, что все вещества состоят из разных атомов, которые он назвал «химическими элементами». Во время химических превращений атомы сначала разъединяются, а затем снова соединяются, но более крепкими силами. Впервые начал использовать в химии атомную теорию, которую он позаимствовал у древнегреческих философов и развил ее.

В своей книге «Химик-скептик» он доказывал, что химия должна стать самостоятельной наукой, а не заниматься попытками превращения неблагородных металлов в золото.

Роберт Бойль внедрил в химию экспериментальный метод, положил начало химическому анализу, способствовал становлению химии как самостоятельной науки.

Английский ученый Дж. Дальтон (1766 – 1844 гг.) предложил понятие «атомная масса» и первым определил атомные массы многих элементов, открывших газовые законы. Английский химик Франкленд ввел понятие валентности.

Как самостоятельная наука химия сформировалась в середине XVIII века с открытием М. Ломоносовым закону сохранения массы веществ во время химических реакций.

В 1860 г. на Международном съезде врачей и химиков в Карлсруэ (Германия) были заложены основы современной химии. На нем ведущей химической теорией была признана атомно-молекулярная теория.

Переворот в теоретических воззрениях химиков, произошедший в конце 18 в. в результате быстрого накопления экспериментального материала обычно называют «химической революцией». В конце XIX – начале XX века создаются промышленные исследовательские лаборатории. В настоящее время химия имеет крепкую теоретическую основу.

Итог

Каково значение алхимии для развития науки?
Какие этапы истории развития химии вы знаете?
Что послужило становлению химии как науки?
Почему, по-вашему, алхимию нельзя считать наукой?
Какие из известных вам ученых внесли весомый вклад в развитие химии как науки?

Любознательным

В начале XX века ряд промышленных корпораций создали первые промышленные исследовательские лаборатории. В США в 1903 году была основана химическая лаборатория «Дюпон», а в 1925 году – лаборатория фирмы «Белл». После открытия и синтеза в 1940-х годах пенициллина, а затем и антибиотиков появились крупные фармацевтические фирмы.
Немецкий химик Герман Штаудингер (1881 – 1965 гг.) разработал теорию строения полимеров. Сегодня производство полимеров – крупнейшая отрасль химической промышленности.
Прочтите высказывание, зашифрованное в головоломке:

Домашний эксперимент

Индикаторы

Накрепите в две тарелки сока черники. В первую добавьте сок свежего лимона, ко второй – раствор пищевой соды. В обоих случаях цвет изменится. Черничный сок сыграл роль индикатора на кислую среду в первом случае и щелочное – во втором.