Краткая история возниконовения химии как науки

 

Предметом изучения химии являются вещества и закономерности их превращения. Каждый человек - прирожденный химик. Его организм - это колоссальный химический комбинат. Мы дышим воздухом. Кислород воздуха, выполнив в организме свою биологическую роль, выводится из организма в виде углекислого газа. Мы пьем воду и потребляем продукты. Наш организм на генетическом уровне, будучи сконструированным природой, сам знает, какие химические преобразования надо проводить с продуктами питания, чтобы поддерживать жизнедеятельность всего организма. Для приготовления пищи человек разводит огонь, сжигает дрова и наблюдает за тем, как они превращаются в золу, выделяя большое количество тепла и света. Горит газ у нас на кухне. Глаза и мозг позволяют нам видеть   окружающий мир и наблюдать за превращениями, которые происходят вокруг нас.Собственно человек, как разумное существо, выделился из животного мира благодаря тому, что его деятельность постепенно стала регулироваться не только инстинктами, но и разумом, осознанием себя и своего места в природе и общественной жизни. Жизнь отдельного человека слишком коротка, чтобы он успел до всего додуматься сам.

В животном мире, благодаря естественному отбору, информация по "разумному поведению" зашифровывается природой на генетическом уровне. Но этот процесс длится сотни, тысячи, миллионы лет. В результате накопленные предыдущими поколениями знания могут достаточно эффективно храниться и передаваться последующим поколениям.

Первый и самый длительный этап в истории человечества связан с хранением и передачей информации в форме устной речи. Первобытный человек был настолько беспомощным в окружающем его жестоком мире, что помимо своей воли наделял окружающий мир невероятной силой и могуществом. У него  формировалось мифологическое мышление. Оно было достаточно рациональным, так как представляло собой первый шаг от инстинктивного поведения. В мифологии нет надобности отвечать на бесконечные "почему?" - так велят боги, таковы заветы предков, так надо поступать.

В эти мифы и традиции жизнь вносила изменения уже не за миллионы лет, как на уровне естественного отбора, а за сотни и тысячи лет.Второй важный этап в развитии человеческой цивилизации - становление научного знания. Мы обязаны этим древнегреческой натурфилософии в широком смысле. Древнегреческая натурфилософия представляла собой естественно-научную картину окружающего мира, в ней еще не было дифференциации наук. В этой философии ученые стремились понять многообразие окружающего мира естественным образом, не привлекая религию и богов, и свести все это многообразие к какому-то понятному, естественному началу, из которого все возникает и во что все в конечном счете превращается.

Так, Гераклит - представитель ионейской научной школы - писал: "Мир единый из всего, не созданный никем из богов и никем из людей, представляет собой вечный огонь, закономерно возгорающий и закономерно затухающий". Фалес (640-546 гг. до н.э.) считал единым началом всего сущего воду, Анаксимандр (611-545 гг. до н.э.) - апейрон, Анаксимен (585-521 гг. до н.э.) - воздух, Гераклит (540-475 гг. до н.э.) - огонь, Эмпедокл (490-430 гг. до н.э.) называл четыре стихии: огонь, воздух, воду, землю и две силы: любовь и вражду.

Аристотель (384-322 гг. до н.э.) выдвинул идею элементов качеств, которую сформулировил как диалектическое единство противоположных начал, реально ощущаемых человеком: сухости и влажности, теплоты и холода. Сочетаясь между собой, элементы качества порождают четыре стихии Эмпедокла. Аристотель считал, что "сложное образуется из простого не как куча образуется из предметов, в нее брошенных, а как слог образуется из букв". И хотя учение Аристотеля о веществах и их превращениях было очень абстрактным и формальным, оно просуществовало 20 столетий.За это время человечеством был накоплен большой фактический материал по получению, изучению свойств и применению большого количества конкретных веществ. В эпоху алхимии (за период с II века до н.э. по XI век нашей эры) в связи с поисками философского камня - катализатора превращений несовершенных металлов в золото - теоретической основой трансмутации была вера алхимиков в то, что все металлы, включая золото, представляют собой сложные образования, состоящие из ртути, серы и соли.

На втором этапе развития алхимии - с XII по XVII века - в ходе поисков философского камня были разработаны методы получения многих индивидуальных веществ: концентрированных серной, азотной и соляной кислот. Независимо от деятельности ученых в эти столетия развивались многочисленные ремесла, так или иначе связанные с превращением веществ: выделка кож, отбеливание и крашение тканей, консервирование продуктов, выплавка металлов и сплавов. Ученым приходилось иметь дело все с большим числом минералов и разнообразных веществ. Все это приводило их к выводу о том, что "земля" не является неизменной, универсальной сущностью, а имеются многочисленные "земли", непохожие друг на друга и не превращаемые друг в друга. Это и металлы, и оксиды металлов, и различные соли. Точно также "воздух" оказался не совершенно однородным. В воздухе содержался "жизненный воздух", поддерживающий горение и дыхание, "безжизненный воздух" , который оставался после того, как "жизненный воздух" был израсходован. "Безжизненный воздух" не поддерживал горения и дыхания. При различных превращениях веществ часто выделялись газы, совершенно непохожие на воздух и различающиеся по запахам и по способности растворятся в различных жидкостях. Накопленный материал явно не укладывался в схему Аристотеля.

Знаменитым алхимиком был англичанин Роджер Бекон (1214-1294). Он писал: "Начало металлов суть меркурий - ртуть и сульфур - сера. Эти два начала породили все металлы и минералы. Природа всегда имеет своей целью и беспрестанно стремится достичь совершенства, то есть золота. Но вследствие различных случайностей, мешающих ее работе, происходят разновидности металлов, как это ясно изложено многими философами".

Большое влияние на становление химии как науки оказал Френсис Бекон (1561-1626) - английский философ. Он считал, что в качестве основного метода исследования природы должен выступать тщательно продуманный, хорошо организованный и правильно методически поставленный эксперимент. Последователем метода Ф.Бекона и ярким представителем экспериментальной химии был Роберт Бойль (1627-1691). В 1661 г. появилось первое издание книги Р.Бойля "Химик-скептик". Она посвящена анализу и критике четырех начал Аристотеля и трех принципов алхимиков. Р.Бойль отрицал, что огонь, воздух, воду и землю, а также ртуть, серу и соль можно считать в качестве истинных элементов тел. В XVII веке большое  распространение получала точка зрения, что в качестве элементов следует признать продукты разложения тел, реально получаемые химиками в результате опытов. "Я понимаю под элементами," - писал Р.Бойль, - "те составные части, на которые в конце концов могут быть разложены все смешанные тела". Сформулировав новое определение понятия "элемент", Р.Бойль не назвал ни одного конкретного элемента в новом понимании. В последующие 100 лет главной задачей химии стали считать анализ - разложение сложных веществ с целью получения первоначальных простых тел.

В 1772 г. французский химик А.Лавуазье (1743-1794) разработал большую программу экспериментальных исследований с целью определения состава воздуха, а чуть позже - состава воды. В результате многолетних исследований ему удалось доказать, что и воздух, и вода являются сложными веществами: в состав воздуха, кроме кислорода, входит газ, не поддерживающий горения, вода состоит из кислорода и водорода. Воду он разлагал при высокой температуре с помощью железных опилок и получал водород. Водород, соединяясь с кислородом, снова давал воду. А.Лавуазье говорил, что только "вещества, которые мы еще не смогли никаким образом разложить, являются для нас элементами".Работая вместе с другими учеными в Парижской академии наук над новой номенклатурой химических соединений, А.Лавуазье опубликовал в 1787 г. таблицу простых тел. Из них истинными элементами он назвал пять: свет, теплород, кислород, азот и водород, из простых неметаллических веществ он назвал элементами: серу, фосфор, углерод, из простых металлических веществ: сурьму, серебро, мышьяк, висмут, кобальт, медь, олово, железо, марганец, ртуть, молибден, никель, золото, платину, свинец, вольфрам, цинк и ряд других веществ (всего 33 элемента). Свет и теплород к химическим элементам не относятся.

Лавуазье правильно отнес к химическим элементам (в современном понимании) лишь 21 из 33 элементов, приведенных в его таблице. Создав кислородную теорию, разработав новую классификацию веществ и на ее базе создав новую химическую номенклатуру, Лавуазье выпустил в 1789 г. книгу "Начальный курс химии" и тем самым, как он считал, полностью завершил химическую революцию. Таким образом, можно считать, что к концу XVIII века химия стала наукой о получении и свойствах простых и сложных соединений, образованных химическими элементами.

 

см. также