ВОЗНИКНОВЕНИЕ ХИМИИ

Процесс зарождения и формирования химии как науки был длительным во времени, сложным и противоречивым по содержанию. Истоки химических знаний лежат в глубокой древности. В их основе лежит потребность человека получить необходимые вещества для своей жизнедеятельности. Для этого нужно было научиться производить из одних веществ другие, с заданными свойствами, то есть осуществлять их качественные превращения.

Происхождение названия «химия» не выяснено до сих пор, хотя по этому вопросу существует несколько версий. Согласно одной из них, это название произошло от египетского слова «хеми», что означало Египет, а также «черный». Историки науки переводят этот термин также как «египетское искусство». Таким образом, в этой версии слово химия означает искусство производить необходимые вещества, в том числе и искусство превращать обыкновенные металлы в золото и серебро или их сплавы.

Однако в настоящее время более популярно другое объяснение. Группа ученых полагают, что слово «химия» произошло от греческого термина «химос», который можно перевести как «сок растений». Поэтому «химия» означает «искусство получения соков», но сок, о котором идет речь, может быть и расплавленным металлом. Так что химия может означать и «искусство металлургии».

История химии показывает, что ее развитие происходило неравномерно: периоды накопления и систематизации данных эмпирических опытов и наблюдений сменялись периодами открытия и бурного обсуждения фундаментальных законов и теорий. Последовательное чередование таких периодов позволяет разделить историю химической науки на несколько этапов:

1. Период алхимии - с древности доXVI в. нашей эры. Он характеризуется поисками философского камня, эликсира долголетия, алкагеста (универсального растворителя). Кроме того, в алхимический период почти во всех культурах практиковалось «превращение» неблагородных металлов в золото или серебро, но все эти «превращения» у каждого народа осуществлялись самыми разными способами.

2. Период зарождения научной химии, который продолжался в течение XVI - XVIII веков. На этом этапе были созданы теории Парацельса, теории газов Бойля, Кавендиша и др., теория флогистона Г. Шталя и, наконец, теория химических элементов Лавуазье. В течение этого периода совершенствовалась прикладная химия, связанная с развитием металлургии, производства стекла и фарфора, искусства перегонки жидкостей и т.д. К концу XVIII века произошло упрочение химии как науки, независимой от других естественных наук.

3. Период открытия основных законов химии охватывает первые шестьдесят лет XIX века и характеризуется возникновением и развитием атомной теории Дальтона, атомно-молекулярной теории Авогадро, установлением Берцелиусом атомных весов элементов и формированием основных понятий химии: атом, молекула и др.

4. Современный период длится с 60-х годовXIX века до наших дней. Это наиболее плодотворный период развития химии, так как в течение немногим более 100 лет были разработаны периодическая классификация элементов, теория валентности, теория ароматических соединений и стереохимия, теория электролитической диссоциации Аррениуса, электронная теория материи и т.д.

Вместе с тем в этот период значительно расширился диапазон химических исследований. Такие составные части химии, как неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, фармацевтическая химия, химия пищевых продуктов, агрохимия, геохимия, биохимия и т.д. приобрели статус самостоятельных наук и собственную теоретическую базу.

К сожалению, рамки нашей книги не дают возможности подробно описать даже основные химические теории, поэтому мы остановили свое внимание лишь на наиболее интересных и значительных в истории этой науки.

АЛХИМИЯ

Традиционно алхимия считалась псевдонаукой, или эзотерическим знанием, полным мистики и тайн. Целью ее были поиски философского камня, создание эликсира долголетия и открытие способов превращения металлов в золото и серебро. При таком понимании алхимии изучение ее в курсе истории науки представляется весьма сомнительным. Но такая оценка алхимии является односторонней.

Дело в том, что в течение своей многовековой истории алхимики в процессе проводимых ими исследований решали многие практически важные задачи. В течение алхимического периода были получены сведения о многих процессах и открыты различные методы производства продуктов, пользовавшихся большим спросом. Алхимики, хотя и не смогли найти философский камень, сделали столько открытий, наблюдали столько реакций, что это способствовало становлению новой науки. Именно алхимики в поисках философского камня заложили фундамент для создания химии.

Наивысшего развития алхимия достигла в трех основных своих типах: греко-египетском, арабском и западно-европейском. Выделение этих типов в структуре алхимических исследований обусловлено прежде всего особым пониманием целей и предмета в каждом из них.

Родиной алхимии был Египет. Там еще в древности были известны способы производства металлов, получения сплавов для монет и драгоценных изделий, которые держались в секрете и были достоянием очень ограниченного круга жрецов. Постоянно увеличивающийся спрос на благородные металлы, вызванный ростом населения, расширением торгового обмена, снижением продуктивности старых золотоносных месторождений подтолкнул представителей практической металлургии к реализации предполагавшейся тогда возможности превращения одного металла в другой, и, в частности, превращения свинца или железа в золото (трансмутация). Считалось, что у этих практиков накопилось достаточно наблюдений, подтверждающих превращение неблагородных металлов в благородные.

Свою роль в становлении алхимии сыграла философская теория Эмпедокла о четырех элементах Земли (вода, воздух, земля, огонь). Согласно этой теории различные вещества на Земле различаются только по характеру сочетания этих элементов. Эти четыре элемента могут смешиваться и в однородные вещества. Само предположение о том, что эти элементы взаимозаменимы, не было лишено оснований. Вполне можно было допустить, что вода при испарении превращается в воздух, который в свою очередь превращается в воду во время дождя. Дерево во время нагревания превращается в огонь и дым (вид воздуха) и т.п. Почему же в таком случае не допустить возможность других изменений? Может быть, все зависит только от выбранного метода? Практическим следствием такого хода мысли явилось то, что на протяжении столетий алхимики самозабвенно старались отыскать способ получения золота. Многочисленные неудачи привели некоторых из них к выводу, что проще и выгоднее представить себя обладателем философского камня, так как это давало власть и создавало репутацию.

Вполне естественно, что алхимический характер металлургии довольно быстро связал ее с астрологией и магией. Число семь в древности было священным, число известных металлов было тоже семь и открытых планет также семь. Это совпадение послужило основой для предположения, что каждый металл имеет астрологическую связь с соответствующей планетой. Так, золото связывалось с Солнцем, серебро - с Луной, медь - с Венерой, железо - с Марсом, свинец - с Сатурном, олово - с Юпитером, ртуть - с Меркурием. Соответственно возникло и обозначение металлов символами и наименованиями, отвечающими небесным светилам.

Важнейшей проблемой алхимии считался поиск философского камня. Но в тщетной погоне за ним алхимиков углублялись и расширялись их знания о химических процессах. В это время греко-египетские алхимики улучшили процесс очистки золота путем купеляции (нагревая богатую золотом руду со свинцом и селитрой). Было также широко распространено выделение серебра путем сплавления руды со свинцом. Получила развитие и металлургия обыкновенных металлов. Ртуть широко применялась для извлечения золота и серебра, был известен и сам процесс получения ртути.

Итоги начального периода алхимии были зафиксированы в «Изумрудной скрижали», приписываемой Гермесу Трисмегисту, составленной примерно в III в. и ставшей классическим алхимическим сочинением.

Однако в период правления императора Диоклетиана в Древнем Риме алхимия стала преследоваться, так как Диоклетиан боялся, что получение дешевого золота окончательно подорвет шаткую экономику империи. Он приказал уничтожить все труды по алхимии.

Свою роль в запрете алхимии сыграло и христианство. В первые века нашего летоисчисления оно выступило против алхимической практики, рассматривая ее тогда как дело дьявола. «Языческие» знания были не популярны, а искусство алхимии, тесно связанное с древней египетской религией, казалось особенно подозрительным, и вскоре стало фактически нелегальным.

АРАБСКАЯ АЛХИМИЯ

В VII веке на мировой арене появились арабы. В 641 г. н.э. они вторглись в Египет и вскоре заняли всю страну. Подражая древним египетским фараонам, арабские халифы стали покровительствовать наукам. К концу VIII века в арабском мире появились химики. Арабы преобразовали египетское слово хеми в аль-химия. Европейцы позднее заимствовали это слово у арабов и в результате в европейских языках появились термины «алхимия» и «алхимик».

Самым талантливым и прославленным арабским алхимиком был Джабир ибн Хайям, ставший известным в Европе позднее под именем Гебер. После себя он оставил многочисленные труды, в которых описал нашатырный спирт, технологию приготовления свинцовых белил, способ перегонки уксуса для получения уксусной кислоты.

Однако основным предметом его исследований стало изучение возможности трансмутации металлов и эти его исследования оказали сильнейшее влияние на последующие поколения арабских алхимиков. Джабир полагал, что ртуть является наиболее чистым из всех металлов, так как благодаря своей жидкой форме, она содержит очень мало примесей. Столь же необычными свойствами обладает и сера: она способна самостоятельно воспламеняться. При этом он считал, что более чистым металлом является тот, который содержит больше ртути, а менее чистым тот, который содержит больше серы. Среди арабских алхимиков вообще существовало глубокое убеждение, что более прочные, блестящие и ковкие металлы содержат больше ртути, а металлы, легче подвергающиеся изменению, содержат больше серы.

Основополагающая идея теории Джабира заключалась в том, что все семь основных металлов образуются из смеси ртути и серы. Труднее всего образуется золото - наиболее совершенный металл. Чтобы осуществить превращение одного металла в другой, необходимо было согласно этой теории, иметь некое «лекарство», которое вызывает превращение неблагородных металлов в благородные, ускоряет «созревание» золота.

В старинных рукописях говорилось, что это вещество представляет собой сухой порошок, камень, великий эликсир, «магистерий». Греки называли его ксерион, а арабы изменили это название на аль-иксир, и в конце концов в европейских языках появилось слово эликсир. В Европе это удивительное вещество получило название философского камня. Эликсир должен был обладать многими чудесными свойствами: излечивать от всех болезней, давать бессмертие, а самое главное -превращать неблагородные металлы в серебро и золото. Все последующее развитие арабской алхимии шло двумя параллельными путями: одни занимались трансмутацией золота, другие искали эликсир жизни, дававший бессмертие.