Цікаве про хімію

Зародки хімії виникли ще з часів появи розумної людини. Оскільки людина завжди так чи інакше мала справу з хімічними речовинами, то його перші експерименти з вогнем, дубленням шкір, приготуванням їжі можна назвати зачатками практичної хімії. Поступово практичні знання накопичувалися, і на самому початку розвитку цивілізації люди вміли готувати деякі фарби, емалі, ліки і отрути. Спочатку людина використовувала біологічні процеси, такі, як бродіння, гниття, але з освоєнням вогню почала використовувати процеси горіння, спікання, сплаву. Використовувалися окислювально-відновні реакції, що протікають в живій природі - наприклад, відновлення металів з їх сполук. Ще у VIII тис. до н. е. слов'яни отримували метали.

Такі ремесла, як металургія, гончарство, склоробство, фарбування, парфумерія, косметика, досягли значного розвитку ще до початку нашої ери. Наприклад, склад сучасного темно-зеленого скла практично не відрізняється від складу скла, що застосовувався в 4000 році до н. е. в Єгипті. Хоча хімічні знання ретельно приховувалися жерцями від неосвічених, але вони все одно повільно проникали в інші країни. До європейців хімічна наука потрапила головним чином від арабів після завоювання ними Іспанії в 711 році. Вони називали цю науку «алхімією», від них ця назва поширилася і в Європі.

Відомо, що в Єгипті вже в 3000 році до н. е. вміли отримувати мідь з її сполук, використовуючи вугілля як відновлювач, а також отримували срібло і свинець. Поступово в Єгипті та Месопотамії було розвинене виробництво бронзи, а в північних країнах - заліза. Робилися також теоретичні знахідки. Наприклад, у Китаї з XXII століття до н. е. існувала теорія про основні елементи (вода, вогонь, дерево, золото, земля). У Месопотамії виникла ідея про протилежності, з яких побудований світ: вогонь-вода, тепло-холод, сухість-вологість тощо.

У V столітті до н. е. в Греції Левків і Демокрит розвинули теорію про будову речовини з атомів. За аналогією з будовою листа вони уклали, що як мова ділиться на слова, а слова складаються з літер, так і всі речовини складаються з певних сполук (молекул), які в свою чергу, складаються з неподільних елементів (атомів).

У V столітті до н. е. Емпедокл запропонував вважати основними елементами (стихіями) воду, вогонь, повітря і землю. У IV столітті до н. е. Платон розвив навчання Емпедокла: кожному з цих елементів відповідав свій колір і своя правильна просторова фігура атома, що визначає його властивості: вогню - червоний колір і тетраедр, воді - синій і ікосаедр, землі - зелений і гексаедр, повітрю - жовтий і октаедр. На думку Платона, саме з комбінацій цих «цеглинок» і побудований весь матеріальний світ. Вчення про чотири перетворюються один в одного була успадкована Аристотелем.

Алхімія

Культура Єгипту, як відомо, мала добре розвинені технології, що демонструють об'єкти і споруди, створення яких можливо тільки за наявності теоретичної бази. Підтвердження розвитку первинних теоретичних знань в Єгипті наука отримує останнім часом. Проте, на таке походження вказує, більшою мірою езотеричну, концептуальну приналежність мають подібності теоретичних - традиційні джерела алхімії - цього химерного й барвистого «симбіозу» мистецтва і, певною мірою - примату одного з основних розділів природознавства - хімії, тільки формально бере початок у цьому комплексі знань і досвіду. Серед таких джерел у першу чергу варто назвати - «смарагдового скрижаль» (лат. «Tabula smaragdina») Гермеса Трисмегіста, як і ряд інших трактатів «Великого алхімічного зводу».

Мав місце ще в IV-III століттях до н. е. на Сході (в Індії, Китаї, в арабському світі) ранній «прототип» алхімії. У цей і наступні періоди були знайдені нові способи отримання таких елементів як ртуть, сірка, фосфор, охарактеризовано багато солей, вже були відомі і використовувалися кислота HNO3 і луг NaOH. З раннього середньовіччя отримує розвиток те, що зараз прийнято розуміти під алхімією, в якій традиційно з'єдналися, поряд з вищеназваними наукоподібними компонентами (у сенсі сучасного розуміння методології науки), філософські уявлення епохи і нові для того часу ремісничі навички, а також магічні та містичні уявлення, останніми, втім, і була наділена в окремих своїх проявах і особливості філософська думка того часу. Відомими алхіміками того часу були Джабір Ібн Хайян (Гебер), Ібн Сіна (Авіценна) і Абу-ар-Рази. Ще в античності, завдяки інтенсивному розвитку торгівлі, золото і срібло стають загальним еквівалентом вироблених товарів. Труднощі, з якими пов'язане отримання цих порівняно рідкісних металів, спонукали до спроб практичного використання натурфілософських поглядів Аристотеля про перетворення одних речовин в інші; виникнення вчення про «трансмутації», разом з уже названих Гермес Трисмегіст, традиція алхімічної школи пов'язувала і з його ім'ям. Подання ці зазнали мало змін аж до XIV століття.

Алхіміки у пошуках філософського каменя

У VII столітті н. е. алхімія проникла до Європи. У той час, як і протягом усієї історії, у представників панівних верств суспільства особливої «популярністю» користувалися предмети розкоші, особливо - золото, оскільки саме воно було, як уже зазначено, еквівалентом торгової оцінки. Алхіміків, в числі інших питань, продовжували цікавити способи отримання золота з інших металів, а також проблеми їх обробки. Разом з тим, на той час арабська алхімія стала віддалятися від практики і втратила вплив. Через особливості технологій, зумовлених, серед іншого - системою герметичних поглядів, різницею знакових систем, термінології і суто корпоративного розповсюдження знань «алхімічне дійство» розвивалося дуже повільно. Найбільш відомими європейськими алхіміками вважаються Альберт Великий, Джон Ді, Нікола Фламеля, Роджер Бекон і Раймонд Раймунд. Епоха алхіміків ознаменувала отримання багатьох первинних речовин, розробку способів їх отримання, виділення і очищення Тільки в XVI столітті, з розвитком різних виробництв, у тому числі металургії, а також фармацевтики, обумовленим зростанням її ролі в медицині, почали з'являтися дослідники, чия діяльність висловилася істотними перетвореннями в цій науці, які наблизили становлення добре осмислених і актуальних практичних методів цієї дисципліни. Серед них, перш за все, слід назвати Георгія Агрікола і Теофраст Бомбаст Парацельса.

Хімія як наука

Хімія як самостійна дисципліна визначилася в XVI-XVII століттях, після ряду наукових відкриттів, які влаштувалися в механістичній картині світу, розвитку промисловості, створення фабрик, появи буржуазного суспільства. Однак через те, що хімія, на відміну від фізики, не могла бути виражена кількісно, існували суперечки, чи є хімія кількісною і відтворюється наукою, чи це якийсь інший вид пізнання. У 1661 році Роберт Бойль створив працю «Хімік-скептик», в якому пояснив різницю властивостей різних речовин тим, що вони побудовані з різних частинок (корпускул), які і відповідають за властивості речовини. Ван Гельмонт, вивчаючи горіння, ввів поняття газ для речовини, яка утворюється при ньому, відкрив вуглекислий газ. У 1672 році Бойль відкрив, що при випаленні металів їх маса збільшується, і пояснив це захопленням «вагомих часток полум'я».

М. В. Ломоносов уже в першій відомій своїй роботі, саме до даної галузі природознавства має відношення прця - «Елементи математичної хімії» (1741), на відміну від більшості хіміків свого часу, які вважали цю сферу діяльності мистецтвом, класифікує її як науку, починаючи свою працю словами: «Хімія - наука про зміни, що відбуваються в змішаному тілі, оскільки воно змішане. Не сумніваюся, що знайдуться багато хто, яким це визначення покажеться неповним, будуть нарікати на відсутність почв поділу, з'єднання, очищення та інших виразів, якими наповнені майже всі хімічні книги, та ті, хто проникливіші, легко побачать, що згадані вислови, якими досить багато письменників з хімії мають звичай обтяжувати без потреби свої дослідження, можуть бути охоплені одним словом: змішане тіло. Справді, хто володіє знанням змішаного тіла може пояснити всі можливі зміни його, і в тому числі поділ, зв'язок тощо».

Тепло і флогістон. Гази

На початку XVIII століття Шталь сформулював теорію флогістону - речовини, що виділяється з матеріалів при їх горінні.

В 1749 році М. В. Ломоносов написав «Роздуми про причину тепла і холоду» (задум роботи відноситься до 1742-1743 років ). Найвищу оцінку цієї праці дав Л. Ейлер (лист 21 листопада 1747). У 1848 році професор Д. М. Перевощиков, докладно викладаючи найважливіші ідеї М. В. Ломоносова, підкреслює, що його теорія теплоти випередила науку на півстоліття ( «Современник», січень 1848, т. VII, кн. 1, від. II, с. 41-58) - з цією думкою, до того і надалі, узгоджується думка багатьох інших дослідників.

У 1754 році Блек відкрив вуглекислий газ, Прістлі в 1774 - кисень, а Кавендіш у 1766 - водень.

У період 1740-1790 років Лавуазьє і Ломоносов хімічно пояснили процеси горіння, окислення і дихання, довели, що вогонь - не речовина, а наслідок процесу. Пруст в 1799-1806 роках сформулював закон сталості складу. Гей-Люссак в 1808 відкрив закон об'ємних відносин (закон Авогадро). Дальтон у праці «Нова система хімічної філософії» (1808-1827) довів існування атомів, ввів поняття атомниа вага, елемент - як сукупність однакових атомів.

Реінкарнація атомарної теорії речовини

У 1811 році Авогадро і запропонував гіпотезу про те, що молекули елементарних газів складаються з двох однакових атомів, пізніше на основі цієї гіпотези Канніццаро здійснив реформу атомно-молекулярної теорії.

Дмитро Іванович Менделєєв

У 1869 році, Д. І. Менделєєв відкрив періодичний закон хімічних елементів і створив періодичну систему хімічних елементів. Він пояснив поняття хімічний елемент і показав залежність атомної маси від властивостей елемента. Відкриттям цього закону він заснував хімію як кількісну науку, а не тільки як описову якісну.

Радіоактивність і спектри

Важливу роль у пізнанні структури речовини зіграли відкриття XIX століття. Дослідження тонкої структури емісійних спектрів і спектрів поглинання наштовхнуло вчених на думку про їх зв'язок з будовою атомів речовин. Відкриття радіоактивності показало, що деякі атоми нестабільні, ізотопи можуть мимовільно перетворюватися на нові атоми (радон - «еманація»).

Елементарна частинка

Це всі частинки, які не є атомними ядрами або атомами (протон - виняток). У вузькому сенсі - частки, які не можна вважати, що складаються з інших частинок (при заданій енергії впливу і спостереження).

Атом

Найменша частка хімічного елемента, що володіє всіма його властивостями. Атом складається з ядра і «хмари» електронів навколо нього. Ядро складається з позитивно заряджених протонів та нейтральних нейтронів. Взаємодіючи, атоми можуть утворювати молекули.

Атом - межа хімічного розкладання будь-якої речовини. Просте речовина (якщо воно не є одноатомних, як, наприклад, гелій He) розкладається на атоми одного виду, складна речовина - на атоми різних видів.
Атоми неподільні хімічним шляхом.

Молекула

Частка, що складається з двох або більше атомів, яка може самостійно існувати. Має постійний якісний і кількісний склад. Її властивості залежать від атомів, що входять до її складу, і від характеру зв'язків між ними, і від їх просторового розташування (ізомери). Може мати кілька різних станів і переходити від одного стану до іншого під дією зовнішніх факторів. Властивості речовини, що складається з певних молекул, залежать від стану молекул і від властивостей молекули.

Речовина

Згідно з класичними науковими поглядами розрізняються дві фізичні форми існування матерії - речовина і поле. Речовина - це форма матерії, яка володіє масою спокою (маса спокою не дорівнює нулю). Усі речовини корпускулярні. Хімія вивчає здебільшого речовини, організовані в атоми, молекули, іони і радикали. Ті, у свою чергу, складаються з елементарних частинок: електронів, протонів, нейтронів тощо.

Прості і складні речовини. Хімічні елементи

Серед чистих речовин прийнято розрізняти прості (що складаються з одного хімічного елемента) і складні (утворені декількома хімічними елементами) речовини.

Прості речовини слід відрізняти від понять «атом» і «хімічний елемент»