Історія хімії, Алхімія, Ятрохімія - Науково-популярний портал
Все це відбувається на тлі розвитку технічної хімії (металургія, склоробство, виробництво кераміки, паперу, спиртних напоїв) (у працях Г. Агріколи, І. Глаубера, Б. Паліссі та ін.) та відкриття нових хімічних речовин. Починаючи з XV ст. уявлення про світ хімічних речовин, сполук швидко розширюється. Було відкрито нові метали (вісмут, платина та ін.), речовини з чудовими властивостями (наприклад, фосфор). Розвиток ремесла та промисловості зумовлює постійну потребу у певних хімікаліях — селітрі, залізному купоросі, сірчаній кислоті, соді, що дає імпульс до створення хімічних виробництв, а це, у свою чергу, стимулює розвиток наукової хімії.
Новому розумінню предмета хімічного пізнання сприяло відродження античного атомізму. Тут значної ролі зіграли праці французького мислителя П. Гассенді. Він критично сприймав картезіанське розуміння матерії, теорію вихорів Декарта, вважаючи, що майбутнє природознавства пов'язані з програмою атомізму. Гассенді відроджує уявлення про те, що вічний і нескінченний Всесвіт складається з постійно рухомих атомів (різної форми, розмірів, незмінних, неподільних і т.д.) і порожнечі, яка є умовою можливості руху атомів і тіл. Причому, якщо Декарт вважав, що матерія сама собою пасивна і рух вноситься до неї ззовні, Богом, то Гассенді вважає матерію активної. На його думку, «атоми мають і енергію, завдяки якій рухаються або постійно прагнуть руху» 1 . У цьому Гассенді йде значно далі античних атомістів. Дуже важливим у вченні Гассенді було формулювання поняття молекули, що мало конструктивне значення для становлення наукової хімії.
Розвиток та конкретний додаток ідей атомізму дохімії здійснив Р. Боил, який вважав, що хімія повинна бути не служницею ремесла чи медицини, а самостійною наукою. Р. Боїль - ініціатор організації Лондонського королівського товариства, президентом якого він складався з 1680 до самої смерті (1691).
Бойль виходив з уявлення про те, що якісні характеристики і перетворення хімічних речовин можуть бути пояснені за допомогою поняття про рух, розміри, форму і розташування атомів. Він був на шляху до науково обґрунтованого визначення хімічного елемента як межі розкладання речовини з цими властивостями. Так, він вважав, що всі різноманітні речовини можуть бути поділені на прості речовини (елементи), складні речовини та суміші, причому складні речовини є хімічно неподільними та відрізняються від сумішей простих речовин.
Бойль розробляє як теоретичні, а й експериментальні основи хімії, обгрунтовує метод хімічного експерименту. У хімічному експерименті, з погляду Бойля, головне те, що дослідник неспроможна заздалегідь передбачити, як поведуть себе речовини у тому чи іншого хімічної реакції. Хімічний експеримент покликаний насамперед змусити природу видати її таємниці, а чи не підтверджувати ті чи інші теоретичні гіпотези. У працях Бойля закладено основи аналітичної хімії (якісний аналіз, застосування різних індикаторів, наприклад лакмус, для розпізнавання речовин та ін.), сформульовано фундаментальний фізичний закон, згідно з яким обсяг газу обернено пропорційний зміні тиску, та ін.
Центральна проблема хімії XVIII ст. - проблема горіння.1 Питання полягало в наступному: що трапляється з горючими речовинами; коли вони згоряють у повітрі? Для пояснення процесів горіння німецькими хіміками І. Бехером та його учнем Г. Е. Шталембула запропонована теорія флогістону (1697-1703). Флогістон - це деяка невагома субстанція, яку містять усі горючі тіла, і яку вони втрачають при горінні. Тіла, що містять велику кількість флогістону, добре горять тіла, які не загоряються, є дефлогістованими. Ця теорія дозволяла пояснювати багато хімічних процесів і передбачати нові хімічні явища. Протягом майже XVIII ст. вона міцно утримувала свої позиції, поки французький хімік А. Л. Лавазі в кінці XVIII ст. (Опираючись на відкриття К.В. Шееле складного складу повітря та Дж. Прістлі кисню, 1774) не розробив кисневу теорію горіння.
Лавуазьє раз і назавжди покінчив зі старою алхімічною номенклатурою, заснованою на випадкових асоціаціях — «винне масло», «винний камінь», «свинцевий цукор» та ін. того, що кожна хімічна речовина повинна мати одну певну назву, яка характеризує її функції та склад. Наприклад, оксид калію складається з калію та кисню, хлорид натрію - з натрію та хлору, сульфід водню - з водню та сірки, і т.д. Крім того, Лавуазьє порушив питання і про кількості, в яких поєднуються різні елементи між собою, і за допомогою закону збереження матерії привів хімію до уявлення про необхідність кількісного вираження пропорцій, у яких поєднувалися елементи.
За допомогою ряду чудово задуманих і проведених експериментів Лавуазьє зміг також показати, що живий організм діє так само, як і вогонь, спалюючи речовини, що містяться в їжі, і вивільняючи енергію у вигляді теплоти.
Лавуазьє здійснив наукову революцію в хімії: він перетворив хімію із сукупності безлічі не пов'язаних один з однимрецептів, що підлягали вивченню один за одним, у загальну теорію, ґрунтуючись на якій можна було не тільки пояснювати всі відомі явища, а й передбачати нові.
Наступний важливий крок у розвитку наукової хімії було зроблено Дж. Дальтоном, ткачем та шкільним учителем із Манчестера. Вивчаючи хімічний склад газів, він досліджував вагові кількості кисню, що припадають на те саме вагову кількість речовини (наприклад, азоту) в різних за кількісним складом оксидах, і встановив кратність цих кількостей. Так було відкрито закон кратних відносин.
Дальтон правильно пояснив цей закон атомною будовою речовини та здатністю атомів однієї речовини з'єднуватися з різною кількістю атомів іншої речовини. При цьому він увів у хімію поняття атомної ваги.
Проте на початку XIX ст. атомно-молекулярне вчення в хімії важко пробивало собі дорогу. Знадобилося ще півстоліття для його остаточної перемоги. На цьому шляху було сформульовано ряд кількісних законів (закон постійних відносин Пруста, закон об'ємних відносин Гей-Люссака, закон Авогадро, згідно з яким за однакових умов однакові об'єми всіх газів містять одне й те саме число молекул), які отримували пояснення з позицій атомно-молекулярних уявлень. Для експериментального обґрунтування атомістики та її впровадження у хімію багато зусиль доклав Й.Я. Берцеліус. Остаточну перемогу атомно-молекулярне вчення (і способи визначення атомних і молекулярних ваг, що спираються на нього) здобуло на 1-му Міжнародному конгресі хіміків (1860).
У 1850—1870-ті роки. на основі вчення про валентність хімічного зв'язку було розроблено теорію хімічної будови (А.М. Бутлеров, 1861), яка зумовила величезний успіх органічного синтезу та виникненнянових галузей хімічної промисловості (виробництво барвників, медикаментів, нафтопереробка та ін.), а теоретично відкрила шлях теорії просторової будови органічних сполук — стереохімії (Я.Х. Вант-Гофф, 1874). У другій половині ХІХ ст. складаються фізична хімія, хімічна кінетика - вчення про швидкості хімічних реакцій, теорія електролітичної дисоціації, хімічна термодинаміка. Таким чином, у хімії ХІХ ст. склався новий загальний теоретичний підхід — визначення властивостей хімічних речовин залежно як від складу, а й від структури.
Розвиток атомно-молекулярного вчення призвело до ідеї складному будову як молекули, а й атома. На початку ХІХ ст. Цю думку висловив англійський учений У. Праут на основі результатів вимірювань, які показували, що атомні ваги елементів кратні атомній вазі водню. Праут запропонував гіпотезу, за якою атоми всіх елементів складаються з атомів водню. Новий поштовх для розвитку ідеї про складну будову атома дало велике відкриття Д. І. Менделєєвим (1869) періодичної системи елементів, яка наштовхувала на думку про те, що атоми не є неподільними, що вони мають структуру і їх не можна вважати первинними матеріальними утвореннями.