Загальна характеристика хімії

Найцікавішим в оточуючому нас світі є те, що він надто складний. Кожної миті в ньому відбуваються незліченна кількість хімічних реакцій, внаслідок яких одні речовини перетворюються в інші. І це відбувається з усіма без винятку речовинами, живими організмами, неживими предметами. Дійсно, людина зробила вдих – і в організмі почались реакції окислення органічних речовин. Вона зробила видих – і в повітря потрапив вуглекислий газ. Цей газ поглинається рослинами і в них перетворюється на вуглеводи. Усе це приклади невидимих реакцій. Деякі реакції ми можемо безпосередньо спостерігати. Наприклад, іржавіння залізних предметів, згортання крові, згорання автомобільного палива, утворення льоду. І все ж переважна кількість хімічних процесів залишається для нас невидимими. Але саме вони визначають властивості світу, який нас оточує. Для того щоб керувати перетворенням речовин, потрібно як слід розібратись у природі подібних реакцій. Для цього і потрібна хімія. Сучасна хімія – це фундаментальна система знань, яка базується на багатому експериментальному матеріалі і надійних теоретичних положеннях. Поряд з фізикою, біологією, геологією і деякими іншими науками хімія займає центральне місце серед наук про природу і володіє фантастичною творчою силою. Сьогодні відомо майже 20 млн. органічних і біля 500 тис. неорганічних речовин. Частина з них (кисень, вода, білки, вуглеводи, нафта, золото та інші) природа дає нам у готовому вигляді. Друга частина, наприклад, асфальт, кераміка, штучні волокна людина отримала шляхом невеликої модифікації природних речовин. Але найбільша кількість речовин, які взагалі раніше не існували, створено хімією. Людина синтезувала їх самостійно. На середину 1999 року описано приблизно 18 млн. індивідуальних хімічних речовин. З них біля 80 % складають сполуки вуглецю з такими елементами, як водень, кисень, азот, сірка, фосфор, галогени. В цьому і полягає унікальність, неперевершеність хімії. Вона не тільки вивчає те, що надано природою, а і сама постійно створює для себе все нові й нові об’єкти дослідження. Щодо хімії в цьому відношенні немає подібних наук. В усі часи завданням хімії було приборкання речовини для блага людини. І на сучасному етапі розвитку людської цивілізації це завдання покладається на хімію. Щорічно число органічних сполук збільшується на 300–400 тис.Більшість цих речовин ніколи не існувала в природі. Вони синтезовані у хімічних лабораторіях. Органічна хімія стрімко поширює свій особливий творчий матеріальний світ. На початку третього тисячоліття вона стала основним джерелом отримання нових матеріалів, лікарських препаратів, засобів захисту рослин, фарбників, різних видів палива і багато інших потрібних для людини речовин. До цього додаються і болючі проблеми, що загострюються з кожним роком, як наприклад, проблема якості життя, охорони навколишнього середовища. Часто можна почути, що глобальне забруднення навколишнього середовища викликане багатьма промисловими процесами, створенням хімічної зброї, наркотиків та ін. є досягненням геніїв. Таке ствердження стало причиною виникнення наприкінці ХХ ст. справжньої хемофобії. Однак не варто забувати, що хімічні знання, як і наукові знання в цілому, не можуть бути добрими чи поганими. Вони лише потужний інструмент. А результат роботи залежить від того, в чиїх руках цей інструмент з’явиться. Користуючись одними і тими ж законами, можна придумати

нову технологію синтезу наркотиків або отрути, а можна – нові ліки як новий будівельний матеріал для організму. Звідси і висновок: в хімії надзвичайно важлива особистість людини. Займатися хімією повинні тільки висококваліфіковані, глибоко порядні й інтелектуально розвинуті професіонали. Перш ніж досягти сучасного стану, хімія пройшла складний, багатовіковий шлях розвитку. З перебігом часу коло відомих хімікам речовин, методів їх отримання і дослідження поширювалось. Одночасно поширювались і удосконалювались уявлення про склад і побудову речовин, про хімічні явища і процеси. Підкреслимо, що основні напрямки розвитку хімії помітно змінювались від епохи до епохи. Кожній з них були властиві свої проблеми, які висувало життя. Історія хімії поділяється на періоди практичної і ремісничої хімії, алхімії, ятрохімії, теорії флогістона, аналітичної і пневматичної

хімії, хімічної революції, формування атомно-молекулярного вчення, зародження і розвитку органічної хімії, фізичної хімії і т.д. Історичний процес розвитку хімії полягає у нерівномірності протікання цього процесу. В її історії відомі періоди повного застою і, навпаки, періоди бурхливого, стрибкоподібного розвитку хімічних знань. Це обумовлено соціально-економічними факторами, потребами людського суспільства, яке розвивається. Але шлях до вершин сучасних досягнень хімії був довгим і не завжди прямолінійним.

Періодизація історії хімії

Відповідно до класифікації, яка прийнята більшістю істориків науки, історію хімії можна поділити на наступні епохи (поділ умовний, тому що науку неможливо поділити. В історичному її розвитку це єдиний процес): 1. Період доалхімічний – від початку цивілізації до ІV ст. н.е. Цей період характерний відсутністю понять, що узагальнюють набуті практичні знання, які традиційно передавались нащадкам з покоління у покоління кастами жреців. Це, можна сказати, епоха накопичення емпіричних знань без спроб їх теоретичного пояснення. 2. Період алхімічний – з ІV ст. н.е. до початку ХVІ ст. Він характеризується магічною вірою в силу філософського каменя, пошуком еліксиру довголіття, створенням міфів, з яких знаменитим

став міф про Гермеса Трисмегісте. Цей період можна поділити на підперіоди і позначити їх іменами народів, що практикували перетворення неблагородних металів у золото і срібло (алхімія єгипетська, грецька, арабська, раннього і пізнього середньовіччя, натуральна магія та інші). 3. Період об’єднання хімії охоплює ХVІ, ХVІІ і ХVІІІ ст.ст. Він складається з чотирьох підперіодів: ятрохімії (хімія лікування), пневматичної хімії (хімії газів), теорії флогістону і антифлогістичної системи Лавуазьє. Цей період з його підперіодами надто важливий тому, що з ним пов’язано зародження і становлення хімії як науки, незалежної від інших природничих наук. Що це за підперіоди? Підперіод ятрохімії – друга чверть ХVІ – середина ХVІІ ст. Він характеризується працями Парацельса та ідеєю приєднання хімії до медицини. На неї дивились як на універсальну науку. Протягом цього підперіода народилась справжня прикладна хімія. Її можна розглядати як початок сучасної промислової хімії, оскільки в цей підперіод отримали розвиток металургія, виробництво скла і фарфора, мистецтво перегонки та ін. Підперіод пневматичної хімії. Йому властиві дослідження газів і відкриття газоподібних простих тіл і сполук. Крім Роберта Бойля, автора відомого закона залежності газу від тиску, з пневматичною хімією пов′язані імена Блека, Кавендіша, Прістлі, Фонтани та інших. Усі ці хіміки, за винятком Бойля, були прихильниками теорії флогістона. Підперіод теорії флогістону хронологічно співпадає з періодом пневматичної хімії. Він характеризується широким розповсюдженням теорії флогістона. Теорія створена на рубежі ХVІІ і ХVІІІ ст. Г.Е.Шталем для пояснення явищ горіння і випалу металів. Уявлення про флогістон, попередником якого було поняття І.І.Бехера «жирна земля»; початок горючості, що відповідає флогістону, швидко розповсюдилось протягом століття. Люди видатного розуму Прістлі і Блек були настільки захоплені ідеєю флогістона, що так і не усвідомили ролі отриманого і дослідженого ними кисню в явищах горіння і випалу. Підперіод антифлогістонної системи. Він характеризується новаторськими працями Лавуазьє. Вивчаючи горіння і випал, він з’ясував роль кисню у ціх явищах. Цим вчений-хімік зруйнував основу теорії флогістона. Вніс чіткість в поняття хімічного елемента. Експериментально довів закон збереження речовини.

4. Період кількісних законів охоплює перші шістдесят років ХІХ ст. і характеризується виникненням і розвитком атомної теорії Дальтона, атомно-молекулярної теорії Авогадро, експериментальними дослідженнями ваги атома, встановленням і обгрунтуванням правильної атомної ваги елементів, розробкою атомної реформи Канніццаро з його точними формулюваннями основних понять: атом, молекула, еквівалент. 5. Сучасний період триває з кінця 60-х років ХІХ ст. до наших днів. Це золотий період хімії, тому що протягом півтора століття

була створена періодична класифікація елементів, виникли уявлення про валентність, теорія ароматичних сполучень і стереохімія. У цей проміжок історії поглибились методи дослідження побудови речовин, були досягнуті величезні успіхи у синтетичній хімії. Підготовлено знищення всяких перешкод між інертною і живою матерією. У цей період відкрито електролітичну дисоціацію Арреніуса, виникла термодинамічна трактовка хімічних процесів. Відкрито радіоактивність та її наслідки. Створена електронна теорія матерії. Засновано вчення про радіоактивність, ядерну фізику і уяву про будову атома. Здавалось, вчені відтворили давню мрію алхіміків про перетоврення елементів, оскільки внаслідок ядерних реакцій речовина роздрібнюється на електрони, протони, нейтрони і т.д., тобто на частини, що менше атома. П’ятий період ми не будемо розглядати у цій книзі. Він заслуговує більш грунтовного вивчення в історичному плані. Тим більше, що у останній період поле хімічних досліджень значно розширилось. Ознаки незалежних наук набули окремі гілки хімії – неорганічна хімія, органічна хімія, фізична хімія, технічна хімія, геохімія, біохімія, ядерна хімія та ін.

 

Які бувають хімії?

 

Які бувають хімії? Скільки їх існує на світі? Виявляється – одна, як самостійна галузь природознавства. Неорганічна, органічна, фізична, аналітична хімія – все це розділи хімії. Ці чотири розділи вважають фундаментальною основою сучасної класифікації хімічних наук. Кожен з них має свій предмет дослідження. По кожному з цих розділів хімії написано багато книг, підручників, за якими читаються окремі курси лекцій. Історія хімії свідчить, що чотири хімічні розділи постійно розколювались на більш менші «фрагменти». По–науковому цей процес називають диференціацією (від латинської назви - differentia - різниця, відмінність).У неорганічної і органічної хімії диференціація відбувається відповідно до матеріальних об’єктів дослідження. Неорганічну і органічну хімії часто називають просто «неорганіка» і «органіка». Традиційно вважають: сфера інтересів неорганічної хімії – всі елементи періодичної системи. Органічна хімія займається мільйонами сполучень вуглецю (тільки невелика частина вихідних вуглецю відноситься до неорганічних речовин). Без вуглецю немає органічних сполук. Вони містять ще декілька елементів – водень, азот, кисень (разом з вуглецем вони мають назву «органогени»), а також сірка, галогени, фосфор і деякі інші.

Неорганічна хімія – найстаріша з хімічних наук. У ХVІІІ ст. вона мала назву мінеральної хімії. Органічна хімія значно молодша. Як самостійний розділ хімії вона сформувалась у першій половині ХІХ ст. Провести абсолютно чітку межу між неорганічною і органічною хімією неможливо. Фізична хімія історично складалась з різних «мозаїчних шматочків» знання. Дослідження теплових ефектів хімічних реакцій породило термохімію. Хімічні процеси, що проходять під дією електричного струму, покликали до життя електрохімію. Більшість реакцій здійснюється у рідкому середовищі - звідси вчіння про розчини. Фізичні ідеї допомогли вивчати швидкості і механізми хімічних реакцій. Так сформувалась хімічна кінетика. Додамо сюди термодинаміку – одну з теоретичних основ хімії. Сукупність усіх цих

дисцинлін і носить назву фізичної хімії. Статус аналітичної хімії до сьогодні до кінця не з’ясовано, а саме питання: чи є визначення хімічного складу речовини самостійною галуззю знань, зі своїми теоріями і методами, чи ж аналітика не більш ніж «служанка» інших хімій? Добре відомо, що без ретельного, точного аналізу хімія сліпа. Будь-який хімічний синтез перевіряється аналізом. Незначна доля домішок у надчистих речовинах, що вимагаються для самих сучасних технологій, визначаються за допомогою аналітичних методів. У надрах аналітичної хімії народилась нова дисципліна – хімічна діагностика: сукупність методів, які надають можливість безперервно визначати різні характеристики хімічних процесів, що протікають, і речовин, які утворюються. Роль діагностів виконують спеціальні датчики – хімічні сенсори. Їх можливості широкі. Так, на основі хімічних сенсорів створено прилад, що надає можливість визначати наявність біля 100 різних газів у сумішах. Свої численні методи аналітика (аналітична хімія) запозичила і з хімії, і з фізики. Сьогодні на першому плані – методи фізичні. Це, насамперед, методи оптичної спектроскопії (у видимій, ультрафіолетовій і інфрачервоній галузях); рентгеноструктурний аналіз; радіоспектрометрія (електронний і ядерний магнітний резонанс); масс-спектрометрія; метод радіоактивних індикаторів; радіоактиваційний аналіз. Диференціацію хімії можна порівняти з деревом, яке постійно дає гілля. Вона зробила її багатоликим і багаторуким організмом. Споруда сучасної хімії величезна. Своїм розвитком вона росте вгору, розширюється по напрямкам.

 

Джерела зародження хімії. Кінець Середніх віків відмічений поступовим відходом від окультизму, спадом інтересу до алхімії і поширенням механістичного погляду на устрій природи.

Ятрохімія. Абсолютно інших поглядів, щодо алхімії дотримувався Парацельс (1493–1541). Під таким ім'ям («перевершуючий Цельса») увійшов в історію швейцарський лікар Пилип фон Гогенгейм. Парацельс, як і Авіценна, вважав, що основне завдання алхімії не пошуки способів отримання золота, а виготовлення лікарських засобів. Він запозичав з алхімічного вчення те, що існують три основні частини матерії ртуть, сірка, сіль, яким відповідають властивості летучості, горючості і твердості. Ці три елементи складають основу макрокосму (Всесвіту) і пов'язані з мікрокосмом (людиною), утвореним духом, душею і тілом. Переходячи до визначення причин хвороб, Парацельс стверджував, що лихоманка і чума відбуваються від надлишку в організмі сірки, при надлишку ртуті наступає параліч і т. д. Принцип, якого дотримувалися всі ятрохіміки, полягав в тому, що медицина це справа хімії, і все залежить від здатності лікаря виділяти чисті речовини з нечистих субстанцій. У рамках цієї схеми всі функції організму зводилися до хімічних процесів, і завдання алхіміка полягало в знаходженні і приготуванні хімічних речовин для медичних потреб.Основними представниками ятрохімічного напряму були Ян Гельмонт (1577–1644), за професією лікар; Франциск Сильвій (1614–1672), що користувався, як медик, великою славою і усунув з ятрохімічного вчення духовні впливи; Андреас Лібавій (бл. 1550–1616), лікар з Ротенбурга. Їх дослідження багато в чому сприяли формуванню хімії як самостійної науки.

Механістична філософія. З зменшенням впливу ятрохімії натурфілософи знову звернулися до вчень древніх про природу. На перший план у 17 ст. вийшли атомістичні переконання. Одним з найвидніших вчених авторів нової теорії був філософ і математик Рене Декарт (1596–1650). Свої погляди він виклав в 1637 у творі «Міркування про метод». Декарт вважав, що всі тіла «складаються з численних дрібних часток різної форми і розмірів,… які не настільки точно прилягають один до одного, щоб навколо них не залишалося проміжків; ці проміжки не пусті, а наповнені… розрідженою матерією». Свої «маленькі частинки» Декарт не вважав атомами, тобто неподільними; він стояв на точці зору нескінченної подільності матерії і заперечував існування пустоти. Одним з найвидніших противників Декарта був французький фізик і філософ П'єр Гассенді (1592–1655). Атомістика Гассенді була по суті переказом вчення Епікура, однак, на відміну від останнього, Гассенді визнавав створення атомів Богом; він вважав, що Бог створив певне число неподільних і непроникних атомів, з яких і складаються всі тіла; між атомами повинна бути абсолютна пустота. У розвитку хімії 17 ст. особлива роль належить ірландському вченому Роберту Бойлю (1627−1691). Будучи прихильником експериментального підходу до визначення хімічних елементів (який зрештою і був прийнятий), він не знав про існування реальних елементів, хоч один з них — фосфор ледве не відкрив сам. Звичайно Бойлю приписують заслугу введення в хімію терміну «аналіз». У своїх дослідах з якісного аналізу він застосовував різні індикатори, ввів поняття хімічної спорідненості. Спираючись на праці Галілео Галілея (1564–1642) і Еванджеліста Торрічеллі (1608–1647), а також Отто Геріке (1602–1686), що демонстрував в 1654 «магдебургскій півкулі», Бойль описав сконструйований ним повітряний насос і досліди з визначення пружності повітря за допомогою U-подібної трубки. Внаслідок цих дослідів був сформульований відомий закон про зворотну пропорційність об'єму і тиску повітря. У 1668 Бойль став дійсним членом щойно організованого Лондонського королівського товариства, а в 1680 був обраний його президентом.

 

Рабовласницьке суспільство

 

Для історії науки вважається звичайним те, що Єгипет є країною, де були зосереджені у древності хімічні знання, які формувались під впливом практичних потреб. Ці потреби були

викликані високим рівнем життя, якого досягли деякі касти. Усе це підтверджується отриманими відомостями. У 1872 р. у Фівах виявлено староєгипетський папірус ХVІ ст. до н.е. Він містить рецепти виготовлення лікарських засобів. Тут описані операції виварювання, настоювання, видавлювання, бродіння, проціжування рослинної сировини. У Мемфісі було знайдено аналогічний папірус, що також відноситься до ХVІ ст. до н.е. В ньому містяться відомості про фармацевтичні рецепти. Обидва рукописи можна вважати найбільш давніми хімічними текстами. Звичайно, практичні знання в галузі хімії були примітивними. Однак на їх основі здійснювався розвиток хімічних знань у наступні епохи. За декілька тисячоліть до н.е. у районах Месопотамії, Закавказзя, Малої Азії видобували, очищували і обробляли золото. Це мистецтво прийшло у ці місцевості з Єгипту. Тут були добре відомі способи видобутку з руд міді, олова, свинцю, а пізніше срібла і ртуті. Саме від єгиптян знання про хімічні процеси розповсюджувались у державах середземноморських цивілізацій – фінікійців, євреїв, персів, греків, римлян. У давнину мистецтво перетворення звичайних металів у золото і срібло, або в їх сплави називали хімією. Ця назва, як вважає М.Джуа, походить від єгипетського слова хам або хем. Означає це слово Єгипет, а також «чорний». Виникнення слова “хімія” до кінця все ж таки не з’ясовано. Історія єгипетської цивілізації і, зокрема, привілеї жреців на опікунство тих ремесел, які викликали особливий інтерес для збереження і збільшення багатства, надають можливість стверджувати, що хімічне ремесло виникло у Єгипті. Єгиптянам були відомі золотоносні копалини Східної Африки, яку вони називали Нубією (від Нуб - золото). У греків є описи видобутку руди рабами, її подріблення, збагачення і виплавки для

того, щоб одержати залишок, в якому міститься золото. Фінікійцям була відома багата золотом країна Офір, яка знаходилась на східних берегах Африки, а не в Аравії, Індії або в інших східних країнах, як вважалось протягом тривалого періоду. Металургія золота без істотних змін відєгиптян перейшла до інших народів, в тому числі і римлян, від них – далі. Аналогічні методи використовувались і для одержання срібла, очищення якого здійснювалось шляхом ліквації його сплавів зі свинцем. Родовища Вірменії, Кіпру, Іспанії та Сардинії стали відомі завдяки фінікійцям. Стародавнім народам не був відомий спосіб відокремлення срібла від золота, через те що вони вважали їх сплави особливим металом, який єгиптяни називали асем, греки – електроном. Електрон – яскравий жовтий сплав золота і срібла – у Давньому Єгипті, як і взагалі в Античному світі, відігравав велику роль. З перебігом часу єгиптянам стало відомо, що з електрона можна одержати як чисте золото, так і чисте срібло. Вважалось можливим перетворити один метал в інший хімічним шляхом. Ці емпіричні погляди з металообробної техніки набули деякий науковий відбиток у Єгипті, коли сюди проникла грецька філософія. Це стверджується змістом античних літературних переказів і легенд про виникнення цього мистецтва. Знайдено дві книги Демокріта про срібло і дорогоцінне каміння (разом з камінням він описує і жемчуг), а також одну книгу про золото і пурпур. Математико-механістичний характер грецької науки і небажання греків займатись “брудною” справою перешкоджали їм досягти вагомих результатів у галузі хімії на відміну від фізико-математичних наук. Хоча добре відомо, що зародження алхімії і головного хімічного процесу перегонки можна віднести до раннього періоду александрійської епохи. Мідь була відома з доісторичних часів не тільки у вільному стані, але й у вигляді сплаву з оловом – бронзи. В епоху бронзи мідь використовували для виготовлення домашнього посуду, прикрас, зброї. У цей період металеве олово не використовувалось. Тому можна тільки допустити, що у доісторичну епоху випадково одержано більш легкоплавкий метал, який краще оброблявся, шляхом сплаву міді з мінералами, котрі містять олово. Таким чином, мідь була відома раніше, ніж олово, металургія якого більш складна. Давні люди вміли використовувати і інший важливий сплав - латунь – сплав міді з цинком. Але вони не були знайомі з металевим цинком у вільному стані. Латунь, можна припустити, відкрита ними випадково. Про це є натяк у Аристотеля. Залізо стало відомо пізніше, ніж мідь і бронза. За тисячоліття до н.е. у Давньому Єгипті з нього виготовляли домашній посуд. Єгиптяни опанували процес відновлення залізних руд у плавильних печах. З невеликими змінами він був розповсюджений серед інших народів. Можна стверджувати, що їм був також відомий процес гартування, тобто спосіб підвищення твердості заліза шляхом його швидкого охолодження. Свинець давнім був знайомий за багато століть до н.е (пізніше, ніж залізо). З нього чеканили монети і виготовляли водопровідні труби для подачі питної води. Греки і римляни використовували також сплав свинцю з оловом (припій). Олово у чистому вигляді єгиптяни використовували для прикрашення епітафій (надгробних написів). Багато з цих прикрас були зруйновані олов’яною чумою. Греки вже за декілька століть до н.е. були знайомі з ртуттю –рідким сріблом. Вони знали про її отруйність і здатність давати у суміші з золотом амальгаму. Культурні народи древності рано оволоділи гончарним мистецтвом. Археологи знайшли глиняні глечики, які покриті глазур’ю. На Егейських островах у греків і римлян широко використовувались домашні та декоративні глечики. Трохи пізніше у Південній Італії значного розповсюдження набули способи виготовлення керамічних виробів. Археологічні розкопки свідчать про виготовлення скла у стародавніх народів (єгипетська і китайська цивілізації). Скляні художні прикраси виробляли у Фівах, які протягом тривалого часу були центром, де процвітало це мистецтво. У V ст. греки, а за ними римляни, вже були знайомі з виробництвом скла. Пліній (кінець І ст.) повідомляє про процес його виробництва шляхом сплавлення піску з рослинною золою. Він також пише про можливість виробництва кольорового скла, яке схоже на дорогоцінне каміння. У Єгипті цьому сприяло існування природних запасів соди. Пліній же описує процес виробництва мила шляхом обробки жирів рослинною золою. Мистецтво фарбування раніш за все з’явилось у народів Далекого Сходу. Але з ним були знайомі і народи Середземноморського басейну. Крім деяких мінеральних фарбників, тут використовували вохру, сурик. Були відомі також різні прийоми фарбування індиго, мореною, пурпуром та іншими природними фарбниками. Закріплювачем фарб на тканині були квасці або залізний купорос. Найпростішим процесом збереження і дубління шкір у стародавніх народів було соління, обробка вапном, а також рослинними дубільними речовинами. Варто згадати про те, що стародавні народи, використовуючи сировину рослинного і тваринного походження, одержували різні продукти харчування. Це хліб зі злакових культур, вино, пиво, оцет, рослинні і тваринні жири, парфуми та ефірні масла тощо. Істориками медицини доведено, що греки і римляни вживали різні медикаменти, які зберігались у рослинних і тваринних царствах, а також ті, що виготовлені штучно. До таких медикаментів треба віднести сірку, ртуть, сульфат міді, основний карбонат заліза, квасці, мазі на основі свинцевого глету і рослинного масла, а також різні рум’яни і помади. З усього того, що викладено, є досить повна уява про хімічні сполуки і методи, які використовувались у довнину для їх виготовлення. Цей список можна було б продовжити відомостями про мистецтво зведення величних будівель за допомогою вапна як речовини, що пов’язує будівельний матеріал. Руїни і пам′ятники, які відносяться до єгипетської, китайської та індійської перших цивілізацій засвідчують цей факт. Пліній Старший першим в історії узагальнив все те, що знали його сучасники і що в майбутньому стало предметом хімічних досліджень. Він є автором 36 книг, де розкрито картину світогляду його сучасників. В них описані астрономічні і фізичні спостереження. Є відомості з географії, про людину, тваринний і рослинний світ, лікарські засоби рослинного і тваринного походження. Шість з 36 його творів містять вичерпні, на той час, відомості про неорганічну природу, про походження в земних надрах мінералів і металів. З його праць ми знаємо, що вже у давнину люди

мали уяву про сірку, кварц, кіновар, гіпс, крейду, алебастр і про метали, що згадані нами раніше. Вони використовували такі речовини, як купорос, свинцеві білила. Крім того, Пліній описав різні хімічні процеси й операції.

 

Античні натурфілософські вчення. Розвиток ремісничої хімічної техніки в країнах стародавнього світу та пов’язані з цим деякі практичні відомості про речовини та їх перетворення народили початкові уявлення про природу різних речовин та їхніх складових.Виникнення цих уявлень відноситься до VII-V ст. до н. е., коли жили і заснували свої філософські вчення Конфуцій і Лао-Цзи в Китаї, Будда в Індії, Зароастр в Персії, Фалес і інші філософи в Греції. Цікаво, що в основі навчань усіх цих філософів давнини про начала речей лежать загальні ідеї, що свідчать про єдність світогляду у народів стародавнього світу.Найбільш повне і яскраве вираження вчення про речовини і їхні складові отримали у філософів Стародавньої Греції. Ці вчення стали плодом спостереження або, краще сказати, споглядання природи і прагнення дати загальне пояснення всьому різноманіттю речей.Ранні уявлення давньогрецьких філософів базувались на ідеї існування первинної матерії («архнсома» або «проти»). Так, Фалес з Мілету (640-550 до н. е.) вчив, що першоосновою всього існуючого є вода. Випаровуючись, вода перетворюється в «повітря», а після випаровування води (морської) залишається «земля». Анаксимен з Мілету (585-525 до н.е.) висловив ідею, що началом речей служить повітря. Геракліт з Ефесу (540-475 до н. е.) брав в якості першооснови речей вогонь. На думку цього філософа, все в світі мінливе і рухоме, подібне до вогню. Весь світ - це потік постійно змінних явищ.Поряд з такими уявленнями існували і вчення про дві першооснови, що народжують всі речі, подібно до чоловічого і жіночого начала (антропоморфізм). Пізніше виникла ідея про обмежену множину начал. Так, Емпедокл з Агрігенту (490-430 до н. е.), підсумовуючи вчення своїх попередників, висловив думку про існування чотирьох начал речей: вогню, повітря, води і землі. Ці начала, за Емпедоклом, матеріальні і наділені властивостями любові і ненависті, внаслідок чого вони або з’єднуються один з одним, або відштовхуються і взаємно знищують один одного (вогонь і вода). Майже одночасно з цим виникло вчення про дискретну будову матерії. Основоположником цього вчення вважають Левкіппа (500-440 до н. е.) і його учня Демокрита з Абдери (470-360 до н.е.). На думку цих філософів, всі речі складаються з найдрібніших неподільних частинок – атомів. Демокрит говорив про атоми: «Начала всесвіту – атоми і порожнеча. Все ж інше існує лише в думці. Атоми не піддаються жодному впливу (яке змінило б їх), і вони незмінні внаслідок твердості... Атоми – це всілякі маленькі тіла, які не мають якості, порожнеча ж – деяке місце, в якому всі ці тіла протягом всієї вічності носяться вгору і вниз, або сплітаються будь-яким чином між собою, або наштовхуються один на одного і відскакують, розходяться і сходяться знову між собою в такі сполуки, і, таким чином, вони роблять і всі інші складні тіла, і наші тіла, і їх стани, і відчуття».Атомістика Демокрита лягла в основу природничого матеріалізму, протилежного до ідеалістичних релігійних вчень про одухотвореність матерії, про незмінність світу, створеного божеством в певному вигляді назавжди. Антична атомістика протягом багатьох століть піддавалася гонінням з боку духовенства різних релігій і особливо переслідувалася римо-католицькою церквою. Незважаючи на це, передові мислителі протягом багатьох століть постійно поверталися до атомістичного вчення, яке врешті стало міцною основою хімії.В давнину і в середні віки в різних натурфілософських побудовах велике значення набуло вчення Аристотеля із Стагіри (384-322 до н. е.) про стихії-якості. Аристотель – учень Платона, він заснував свою школу в ліцеї в Афінах. Він був вельми освіченим філософом-енциклопедистом і залишив багато творів з природознавства та філософії, зокрема з логіки та діалектики.Аристотель визнавав чотири начала Емпедокла, вважаючи, що, крім них, існує п’ятий загальний принцип – сутність. У середні віки цей принцип називався «п’ятої сутністю» або квінтесенцією (quinta essentia). На відміну від Емпедокла Аристотель вважав чотири стихії не матеріальними субстанціями, а лише носіями певних якостей - теплоти, холоду, сухості та вологості. Ці якості притаманні в тій чи іншій мірі всім речовинам і попарно протилежні одна одній. Кожна зі стихій є носієм двох властивостей. Так, вода – холодна і волога, вогонь – теплий і сухий і т. д. Кількісна зміна однієї з якостей стихій (що входять до складу тіл), наприклад, шляхом нагрівання, сушіння і т. д., приводить їх до перетворення в інші стихії. Наприклад, холодна і волога вода при нагріванні перетворюється в тепле і вологе повітря і т. д. Звідси випливає, що цілком можливі перетворення одних речовин в інші.Вчення Аристотеля незабаром зробилось теоретичною основою ідеї про можливості взаємного перетворення металів, зокрема перетворення (трансмутації) неблагородних металів в золото. Ця ідея лягла в основу алхімії.Грецьке слово «стихія» (ряд солдат або букв в слові) латинською мовою стало позначатися словами «елемент» (eler mentum), «принцип» (principium) або «первинна матерія» (Prima materia). Давньогрецький філософ Епікур (372-271) розвинув у своїх творах вчення Демокрита про атомний лад матерії. Багато натурфілософів і натуралістів надалі висловлювали на основі античної атомістики власні атомні (корпускулярні) теорії при поясненні різноманітних явищ.

Алхімічний період. Алхімія в Європі з моменту свого зародження знаходилась у напівпідпільному положенні. Однак європейські правителі, як світські, так і церковні, оголосивши алхімію поза законом, у той же час опікувалися нею, розраховуючи на вигоди, яке обіцяло знаходження способу отримання золота. Внаслідок цього європейська алхімія початково була наукою, доступною лише небагатьом. Цим пояснюється характерний для європейської алхімії надзвичайно туманний виклад досягнутих результатів. Головним результатом алхімічного періоду, окрім накопичення значного запасу знань про речовини, стало становлення емпіричного (дослідного) підходу до вивчення властивостей речовини. Алхіміки розробили ртутно-сірчану теорію (теорію трьох принципів), що узагальнює дослідні дані. У цілому алхімічний період виявився необхідним перехідним етапом між натурфілософією та експериментальним природознавством. Алхімія була історично першою наукою, що з'єднала теорію та експеримент. Протягом майже двох тисячоліть — з часів античності до XVII століття нашої ери — алхіміки провели велику кількість перетворень речовин. З цих експериментів потім виросла наука хімія. В Росії алхімія не була широко поширеною - до алхіміків не було довіри ні у влади, ні у народу. Замість алхіміків при аптеках та при царському дворі існували алхімісти. Вони готували звичайні ліки та були, по сутності, хіміками-лаборантами. Алхімісти отримували та очищували найрізноманітніші речовини, змішували їх за вказівками аптекаря. Разом з аптекарем вони брали участь у аналізі та експертизі ("надкушуванні") нових ліків. У XVIII столітті назва професії "алхіміст" поступово заміняється на "хімік". Першим знаменитим європейським алхіміком став монах-домініканець Альберт фон Больштедт (1193-1280), більш відомий як Альберт Великий (Albertus Magnus). Праці Альберта Великого («Книга про алхімію», «Про метали і мінерали», «Алхімічний свод» та інші) відіграли важливу роль у тому, що натурфілософія Аристотеля стала найбільш важливою для європейських вчених пізнього середньовіччя та початку Нового Часу. Альберт Великий першим з європейських алхіміків детально описав властивості миш'яку, і тому йому часто приписують відкриття цієї речовини. До алхіміків можна віднести англійського фізика і математика Ісаака Ньютона (1643-1727). Він віддав пошукам філософського каменя та універсального розчинника багато часу і сил. Але Ньютона цікавили не скільки способи отримання золота, скільки вивчення перетворень речовин. Інтерес до алхімії не зник остаточно і в наш час. Крім того, алхімія продовжує викликати інтерес і в досить широкого загалу людей. Як форма знання вона і далі активно взаємодіє в наш час з іншими формами альтернативного щодо науки знання і, мабуть, буде досить активно взаємодіяти з ними в найближчому майбутньому.

 

 

Грецько-єгипетська алхімія. Колискою алхімії був Єгипет. Ще у доалхімічний період процеси виробництва металів, сплавів для монет були таємницею і надбанням вузьких жрецьких каст. До розповсюдження

Християнства ні в Греції, ні в Римі алхімічні досліди не проводились. Але грецька культура залишила у спадщину Сходу свою філософію. Аристотелівська фізика передала александрійській школі ідею перетворення одного елемента в інший. Тому з перебігом часу після таємниць жрецької касти Єгипту з металургійними операціями, які відносяться до благородних металів, практика зберегла містико-спекулятивне покривало над цими процесами. Неперервний попит на золото, виснаження старих золотоносних копалин штовхав практиків на досліди. Тим більше, що часто золото знаходили у мідних рудах. При перегонці ртуті в деяких операціях одержували залишок у вигляді королька золота або срібла. З цього робили висновок – ртуть перетворюється у благородні метали. Більше того, алзіміки вважали, що вона є рідким сріблом, якому потрібно повернути твердість. Було також відомо, що при доданні до міді різних мінералів, арсенопірита наприклад, одержуть білі та жовті сплави, схожі на золото і срібло. У перші століття н.е. Християнство виступило проти алхімічної практики, але згодом терпляче почало ставитись до цього занняття. Алхімія, про яку нам повідомляють письменники александрійської школи, є не що інше, як опис досліджень герметичною (закритою) мовою, що зрозуміла тільки для посвячених і запозичена з містичних учень греко-східного походження. Самим важливим дослідженням вважався пошук філософського каменя. Але небагато ознайомлених прагнули до його відкриття. Після того як

хімія примкнула до містицизму, вона змінилась. Теорії Аристотеля чотирьох стихій було недостатньо для пояснення структури металів. У греко-єгипетських алхіміків виникає тенденція головною складовою металів вважати ртуть, а потім сірку. Ртуть і сірка, з’єднуючись у різній кількості, дають, як вважалось, початок еталам, в тому числі і благородним. Намагання алхіміків знайти філософський ка