УДК 54(09); 66(09)

ББК Г.г(0)я73-1+Л10г(0)я73-1 Л47

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Технологические процессы, аппараты и

техносферная безопасность» ФГБОУ ВО «ТГТУ»

Н. Ц. Гатапова

Профессор кафедры «Общая химическая технология» ФГБОУ ВО «РХТУ им. Д. И. Менделеева»

В. И. Ванчурин

Л47 История развития химической технологии [Электронный ресурс] : учебное пособие : в 2-х ч. / А. И. Леонтьева, К. В. Брянкин, М. Ю. Субочева. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2018.

ISBN 978-5-8265-1870-0

Ч. 1. – 2018. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Системные требования : ПК не ниже класса Pentium II ; CD-ROM-дисковод ;

32,6 Mb ; RAM ; Windows 95/98/XP ; мышь. – Загл. с экрана. ISBN 978-5-8265-1872-4

Представлены практические задания, дающие представления о зарождении химических знаний в древности и средние века, рассмотрены различные теории становления этих знаний.

Предназначено для студентов 3 курса дневного и заочного отделений, обучающихся по направлению подготовки 18.03.01 «Химическая технология», изучающих дисциплину «История развития химической технологии».

УДК 54(09); 66(09)

ББК Г.г(0)я73-1+Л10г(0)я73-1

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком. Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.

ISBN 978-5-8265-1870-0 (общ.) © Федеральное государственное бюджетное ISBN 978-5-8265-1872-4 (ч. 1) образовательноеучреждениевысшегообразования

«Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2018

2

1. ХИМИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ В ДРЕВНОСТИ И СРЕДНИЕ ВЕКА

1.1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ИСКУССТВА

Химическое искусство возникло в глубокой древности и оно неотличимо от производства, так как подобно сёстрам-близнецам оно одновременно рождалось у горного металлурга, в мастерской красильщика и стекольщика. Корни химии идут из плодородной почвы металлургической и фармацевтической практик. Сохранилось мало письменных источников, по которым можно было бы судить об уровне развития древней ремесленной химии.

Завесу в мир ремесла древнего человека приоткрывает изучение археологических объектов с помощью современных физико-химических методов. Установлено, что в Месопотамии в XIV – XI вв. до н.э. применяли печи, в которых при сжигании угля можно было получить высокую температуру (1100…1200 °С), что позволяло выплавлять и очищать металлы, варить стекло из поташа и соды, обжигать керамику.

Вдревней Индии высокого уровня развития достигли технохимия (алхимия с философской точки зрения) и металлургия.

Высокий уровень развития ремесленной химии, косметики и фармации уже в середине II тысячелетия до н.э. показывают многочисленные рецепты изготовления мазей, лекарств, красок, пищевых продуктов, обработки и окраски кож и мехов, прописанные в папирусах. В V тысячелетии до н.э. были хорошо развиты практическая технология дубления, крашения, парфюмерное дело, изготовление моющих средств.

Врукописи Древнего Египта «Папирусе Эберса» (XVI в. до н.э.) приведены рецепты производства фармацевтических препаратов; описаны способы извлечения из растений различных соков и масел путём испарения, вливания, сжимания, ферментации, деформирования; методы сублимации, дистилляции, экстракции.

Древние специалисты химического искусства: плавильщики, стеклодувы, красильщики, мыловары – были «химиками-технологами». Они были людьми практики, а не теоретики. Опыт передавался из поколения в поколение устно. В то время опыт не обобщался и не описывался. В древние времена люди умели изготавливать глазурь (обливные облицовочные плитки, для окраски которых применялись такие оксиды, как CuO, CoO, FeO, PbO) (III тысячелетие до н.э.), получать стекло (3500 лет до н.э., Египет), изготавливать булатную (углеродистую) литую сталь (IV – III вв. до

4

н.э., Индия, Персия, Сирия), а также бумагу (Цай-Лунь, Китай, 105 г.) и

фарфор (III – VI вв. н. э.).

В Древнем Египте был разработан метод получения чистого золота. Обработка камня началась с измельчения кварца, содержащего золото, затем кусочки кварца сливали в герметично закрытые тигли с обычной солью, свинцом, оловом и серебром, переносили в хлорид серебра. В дополнение к золоту в древности были известны серебро, железо, олово, ртуть, медь, свинец. Согласно учению древних, семь металлов олицетворяли семь планет.

Археологические раскопки в Египте, Вавилоне, Финикии и на Кавказе показали, что в V – III тысячелетии до н.э. были известны различные металлические сплавы; например, в Египте они смогли изготовить «азем» – лёгкий сплав из серебра и золота. Обжигая медные и оловянные камни в Египте и Месопотамии в III тысячелетии до н.э. и в Китае во II тысячелетии до н.э. получали бронзовые сплавы, из которых изготовляли различные предметы. В Индии и других странах наряду с оловянной бронзой плавили медно-мышьяковые сплавы.

Улучшение процесса получения бронзы вызвало рождение технологии термообработки сплавов. Значительная твёрдость бронзы и латуни сделала эти сплавы незаменимыми при производстве режущих инструментов и других металлических изделий. В зависимости от цели, для которой использовались инструменты, были абсолютно определённые требования к качеству сплава (его свойства были изменены либо тепловой и механической обработкой, либо добавками, которые влияют на состав и структуру сплава). Уже в те отдалённые времена основным вопросом металлургического производства был вопрос о зависимости свойств металлического сплава от его состава.

Впервые один из методов физико-химического анализа, а именно измерение плотности золото-серебряной системы, использовал известный греческий учёный Архимед (287 – 212 гг. до н.э.). Это в 240 г. до н.э. решил задачу, порученную ему сиракузским королём Иероном Младшим, – определить количество серебра в королевской короне. Сравнивая плотность золота и серебра с плотностью короны (сплав золота и серебра), Архимед заключил, что сплав содержит серебро. Он основывал своё решение на правильном (но ещё не доказанном) предположении, что численное значение физического свойства (плотности) отдельного вещества (золота) должно измениться, если к нему добавится другое вещество, в этом случае светлее серебра.

Метод определения или проверки состава тела по плотности был улучшен арабскими учёными (Омар Хайям и Аль-Бируни).

5

Многолетний эмпирический способ изучения свойств металлических сплавов, методов их производства и переработки позволил накопить большой запас практической информации и навыков. Знакомство с горными рудами, минералами и металлами привело к открытию новых веществ.

Во второй половине первого века в Риме появилась энциклопедическая работа Кая Плиния Секундо (Второго) «Естественная история». Плиний описывает свойства металлов: золото, серебро, медь, железо, олово, свинец, ртуть и их соединения; купорос, киноварь, яре-медь, свинцовый белый, воск, сурьма, реагар, аурипигмент, квасцы и многие другие вещества. Описывает и органические вещества – смолы, масло, клей, крахмал, сладкие вещества, воск, а также некоторые растительные краски – crapp, индиго и т.д., бальзамы, масла, различные ароматные вещества.

Всвоём развитии ремесло произвело не только средства и методы удовлетворения жизненных потребностей человека, но и пробудило ум. Наряду с магическими обрядами и фантазиями первобытной мысли, порождённой верой в существование сверхъестественных сил, прорастает совершенно новая система мыслей, возникающая на основе постепенного повышения уверенности в силе разума, прогрессирующей с совершенствованием инструментов. Первым завоеванием на этом пути является желание понять внутреннюю природу вещей, которая определяет цвет, запах, воспламеняемость, ядовитость и многие другие качества. Как определить эти свойства, и могут ли они существовать отдельно? Таким образом, возникли те кардинальные проблемы, которые сформировали программу дальнейших химических исследований.

1.2.НАТУРФИЛОСОФСКИЕ УЧЕНИЯ

ОПЕРВОПРИЧИНАХ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА

Вранних философских учениях о природе вещей было обнаружено дуалистическое мировоззрение о существовании противоположных мировых принципов (например, светоактивных и тёмно-пассивных), при взаимодействии которых все вещи формируются в мире.

Учение о двух противоположностях появилось в Китае в III в. до н.э. Древние китайские учёные предположили, что первичное вещество во время его вращения постепенно делится на две части – Инь и Ян. Ян был отождествлён с Солнцем, Инь – с Луной. Их взаимодействие породило пять элементов (вода, огонь, дерево, земля, металл), каждый из которых был отождествлён с планетой. Элемент, связанный с Яном, считался наделённым положительными свойствами, а тот же элемент, связанный с Инь – отрицательными свойствами. Согласно этим идеям пассивных и

6

активных принципов, все вещи основаны на свойствах, не зависящих от вещества, способных переходить из одного тела в другое. Согласно древнеиндийской философии «от атмана возник эфир, от эфира – ветер, от ветра – огонь, от огня – вода, от воды – земля».

Новое направление в доктрине первичной материи возникло в Древней Греции – родине многих естественно-философских систем, отражающих различные поиски решения проблемы мировых принципов или причин. Греческие философы сначала разработали концепцию элемента, атома и химического соединения. Фалес из Милета (625 – 547 гг. до н.э.) разработал концепцию воды как источника всех веществ. Анаксимаидр (611 – 545 гг. до н.э.) отказался признать воду для оригинала. По его мнению, тепло и холод, влажность и сухость не могут возникать из воды, которая не является сухой и не холодной. Он выразил идею о существовании «apeiron» – единственного первичного расплывчатого начального принципа. «Апейрон» является непрерывным, неограниченным; он толще воздуха и тоньше воды.

Анаксимен (585 – 525 г. до н.э.), не соглашаясь с мнением Фалеса и Анаксимандера, взял воздух для первичного вещества и считал, что когда он охлаждается и утолщается, получается вода (дождь) и из воды путём дальнейшего уплотнения (и охлаждения) появляется земля, например рост раковин, отмелей и т.д.

Согласно Эмпедоклу (490 – 430 гг. до н.э.), в мире есть четыре основных элемента: огонь, воздух, вода и земля. Когда они смешиваются и разделяются, образуется целый ряд природных объектов. Эмпедокл дал своим материальным элементам начало Любви и начало Враждебности (силы притяжения и силы отталкивания). Дружба и Враждебность, Любовь и Ненависть представляют две противоположности, вложенные в свойства тел, которые приводят материю в движение. Соль, например, может растворяться в воде (Дружба), но при определённых условиях кристаллы соли и воды (Враджа) отделяются, а затем частицы соли, когда они объединены друг с другом, выпадают в осадок в виде крупных кристаллов.

Анаксагор (500 – 428 до н.э.), в отличие от Эмпедокла, не признавал связи противоположностей (частиц разных элементов), сопровождающихся переходом количества в новое качество. В основе изменения материи он увидел комбинацию (сплочённость) однородных частиц – гомеомов. Он отрицал возможность появления новых качеств в результате сочетания различных элементов в определённых количественных отношениях, поскольку свойства, по его мнению, не возникают, а существуют с незапамятных времён. Анаксагор считал, что существует бесконечное количество элементов – начала. Каждое вещество содержит определённую долю

7