История химии – Часть 1

Истоки химии

Человек увлекается химией на протяжении тысячелетий. Первое использование химических процессов относится к четвертому тысячелетию до нашей эры и включало извлечение металлов из минеральных руд. Однако переход от химии как простой практической полезности к полномасштабной научной дискуссию с его многочисленными областями исследования произошел намного позже. Только во времена Древней Греции естествоиспытатели задокументировали взаимодействие с природой и пытались объяснить естество мира.

Например, Демокрит (ок. 460–371 до н. э.) занимался структурой материи. Как и его наставник Левкипп, он был убежден, что материя состоит из мельчайших неделимых частиц. Сам Демокрит ввел термин «атом», происходящий от греческого слова «átomos» (по-английски «неделимый»).

Объективное исследование мира природы впервые стало возможным, когда мыслители эпохи Возрождения стали подвергать сомнению все неясное как день и очевидное без тени сомнения.

Французский философ Рене Декарт (1596–1650) произвел революцию в естественных науках своим подходом сомнения, с помощью которого можно было тщательно исследовать предположения для систематического получения знаний. Под сомнение были поставлены даже учения религиозных авторитетов, что в то время было массовым табу. Декарт также отстаивал математику как основу всех естественных наук, позволяющую описывать и объяснять природу не только качественно, но и количественно.

В области физики идеи Декарта получили быстрое признание, они были подхвачены и развиты другими учеными, в том числе Исааком Ньютоном (1643–1727). Работы Декарта и Ньютона стали катализатором быстрого прогресса в физике и астрономии, но химия все еще отставала: сам Ньютон провел свою жизнь в погоне за «философским камнем» — материалом, который в идеале мог превращать неблагородные металлы в золото, далее метод называли «трансмутация».

Переход от алхимии к химии

Роберт Бойль (1627–1692) был пионером современной химии. Одним из первых, кто попытался объединить знания алхимиков о свойствах материалов и реакциях во всеобъемлющую теорию, он демистифицирует химию вместе с ее номенклатурой.

Именно Бойль определил «элемент» как конечный продукт анализа, т.е. как чистое вещество. Его рациональный подход был уникальным в области химии. Он опубликовал выводы в своей новаторской работе 1661 года «Химик-скептик». Это издание ознаменовало переход от алхимии к химии, как видно из названия книги, приставка «ал» опущена. Тем не менее Бойль до конца жизни занимался алхимией и продолжал верить в трансмутацию. Окончательного прорыва в химии пришлось ждать до начала 19 века.

Снова отступление: электрохимия

В 1800 году Алессандро Вольта (1745–1827) разработал первую гальваническую батарею. С этого изобретения началась история электрохимии. Батарея состояла из уложенных друг на друга чередующихся медных и цинковых пластин, каждая из которых была отделена от следующей тканью, пропитанной раствором электролита. Хамфри Дэви (1778–1829) использовал котел в своих электрохимических экспериментах и в 1807, и 1808 годах открыл многочисленные элементы (включая натрий, калий, кальций и магний) путем электролиза солевых растворов или горячих расплавленных солей.

Дэви также выделил хлор, который реагирует с водой с образованием хлористого водорода путем электролиза солевого раствора. До этого времени предполагалось, что ключевым компонентом всех кислот является кислород. Однако, поскольку в хлороводороде нет кислорода, Дэви обнаружил, что именно водород придает соединению свойства кислоты.