27. Организация материи на химическом уровне

3.4.1. Основные этапы развития химии

Химия – это естественная наука, изучающая состав, свойства и химические превращения веществ, явления, которые сопровождают эти превращения, а также рассматривающая вопросы использования результатов этих превращений.

Наука о веществах зародилась в Египте – передовой стране древнего мира, в которой были развиты металлургия, керамика, изготовление стекла, парфюмерия, косметика и др.

Термин «Химия» происходит от одного из древних названий Египта – Хеми, т.е. «черная земля» и в первоначальном смысле означал «египетское искусство». Позже химия определялась как искусство изготовления золота и серебра. Отсюда и другая точка зрения, связанная с греческим hymia – искусство литья.

Химия в Египте считалась «божественной наукой» и находилась полностью в руках жрецов. Однако кое-что все же просачивалось в Европу, в основном через Византию и арабов. Именно у арабов появился термин «алхимия» в Средние века. Алхимики в основном пытались получить «философский камень», способного все металлы превращать в золото, поскольку в Европе было мало месторождений этого металла.

В основе взглядов алхимиков лежали представления Аристотеля о свойствах веществ: холод, тепло, сухость, влажность.

Позже алхимики добавили и другие свойства веществ: растворимость, горючесть, металличность.

Точной наукой наука о веществах стала после того, как в середине XIII в. был сформулирован закон сохранения массы: масса всех веществ, вступающих в реакцию, равна массе всех продуктов реакции. Открытие этого закона приписывают М.В. Ломоносову.

В середине XIII века были разработаны точные количественные методы исследования вещества. Позже был установлен закон постоянства состава: каждое химическое соединение имеет вполне определенный и постоянный состав, т.е. состав химического соединения не зависит от способа его получения.

В результате англ. физик Дж. Дальтон (1766-1844) в 1803 г. сформулировал закон кратных отношений: элементы входят в соединения некоторыми порциями, что позволило сделать вывод о дискретном строении веществ. Именно Дж. Дальтон ввел в современную науку представление об атомах, как мельчайших частицах, из которых образованы все вещества, дает понятие «атомный вес».

В некоторых странах Азии представление об атомном строении веществ существовало более чем за 1000 лет до нашей эры. Влияние этих идей дошло до Древней Греции, и в V веке до н.э. философ Демокрит сформулировал вывод о невозможности бесконечного деления вещества на все более мелкие части. При соединении различных частиц получаются новые вещества. По-гречески atomos – неделимый, поэтому частички, которые нельзя больше разделить, назвали атомами.

В Древней Греции эти представления не получили распространения. Аристотель являлся их рьяным противником, и атомарным представлениям о строении вещества пришлось ждать признания более 2000 лет.

Во второй половине XVII века алхимическая традиция постепенно исчерпывает себя. В течение более чем тысячи лет алхимики были уверены в неограниченных возможностях превращений веществ. Благодаря исследованиям алхимиков были получены следующие положительные результаты:

– сделано описание многих химических превращений,

– были открыты некоторых веществ,

– развилось конструирование приборов, химической посуды, аппаратов и др.

Однако, главные цели, которые ставили перед собой алхимики (искусственное получение золота, серебра, «философского камня», гомункулуса и др.), оказались недостижимыми.

Укреплялось представление о том, что существует некоторый предел, граница взаимопревращения веществ. Этот предел определяется составом химических веществ. В XVII–XVIII вв. химия постепенно становится наукой о качественных изменениях тел, происходящих в результате изменения их состава.

Начиная с XV в. представление о мире химических веществ быстро расширяется. Были открыты новые металлы (висмут, платина и др.), вещества с замечательными свойствами (например, фосфор).

Развитие ремесла и промышленности обусловливают постоянную потребность в определенных химикалиях – селитре, железном купоросе, серной кислоте, соде, что дает импульс к созданию химических производств, а это в свою очередь стимулирует развитие научной химии.

Новому пониманию предмета химического познания способствовало возрождение античного атомизма. Здесь важную роль сыграли труды фр. Мыслителя, ученого П. Гассенди, который считал, что будущее естествознания связано с программой атомизма. Гассенди возрождает представление о том, что вечная и бесконечная Вселенная состоит из постоянно движущихся атомов (см. 1.5.3). Весьма важным в учении Гассенди было формулирование понятия «молекулы», что имело конструктивное значение для становления научной химии.

Развитие и конкретное приложение идей атомизма к химии осуществил английский физик, химик Р. Бойль (см. 5.3.1), который считал, что химия должна быть не служанкой ремесла или медицины, а самостоятельной наукой. Бойль исходил из представления о том, что качественные характеристики и превращения химических веществ могут быть объяснены с помощью таких понятий как: понятия о движении, размерах, форме, расположении атомов. Р.Бойль разрабатывает:

1) теоретические основы химии;

2) экспериментальные основы химии;

3) обосновывает метод химического эксперимента.