История химии: различия между версиями

 

== Алхимический период: [[III век|III]]—[[XVII век|XVII]] вв ==

[[Файл:Brandt-Phosphorus.jpg|thumb|left|Открытие [[фосфор]]а алхимиком Х. Брандом]]

[[Алхимия|Алхимический]] период — это время поисков [[Философский камень|философского камня]], считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. Алхимическая теория, основанная на античных представлениях о четырёх элементах, была тесно переплетена с [[Астрология|астрологией]] и [[Мистика|мистикой]]. Наряду с химико-техническим «златоделием» эта эпоха примечательна также и созданием уникальной системы мистической философии. Алхимический период, в свою очередь, разделяется на три подпериода: александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию.

 

=== Александрийская алхимия ===

В [[Александрия|Александрии]] произошло соединение теории (натурфилософии Платона и Аристотеля) и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях; из этого соединения и родилась новая наука — химия. Само слово «химия» (и арабское ''al-kīmiyaˀ'') обычно считается происходящим от древнего названия Египта — Кеме или Хем; изначально слово, по-видимому, должно было означать нечто вроде «египетского искусства». Иногда термин производят от греческого χυμος — сок или χυμενσιζ — литьё<ref>Сабадвари Ф., Робинсон А. История аналитической химии. — М.: Мир, 1984. С. 16.</ref>{{Sfn|Джуа|1966|с=13}}<ref>Всеобщая история химии. Возникновение и развитие химии с древнейших времен до XVII века. — М.: Наука, 1980. 399 с.</ref><ref>Фигуровский Н. А. Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX века. — М.: Наука, 1969. 455 с.</ref>. Основными объектами изучения александрийской химии являлись металлы. В александрийский период сформировалась традиционная металлопланетная [[символика]] алхимии, в которой каждому из семи известных тогда металлов сопоставлялась соответствующая [[планета]]: серебру — [[Луна]], ртути — [[Меркурий]], меди — [[Венера]], золоту — [[Солнце]], железу — [[Марс]], олову — [[Юпитер]], свинцу — [[Сатурн]]{{Sfn|Джуа|1966|с=33}}. Небесным покровителем химии в Александрии стал египетский бог [[Тот]] или его греческий аналог [[Гермес]].

 

 

От александрийского периода осталось также и множество герметических текстов, представлявших собой попытку философско-мистического объяснения превращений веществ, среди которых знаменитая «[[Изумрудная скрижаль]]» [[Гермес Трисмегист|Гермеса Трисмегиста]].

 

=== Арабская алхимия ===

Теоретической основой арабской алхимии по-прежнему являлось учение Аристотеля. Однако развитие алхимической практики потребовало создания новой теории, основанной на химических свойствах веществ. [[Джабир ибн Хайян]] (Гебер) в конце [[VIII век]]а разработал [[Ртутно-серная теория|ртутно-серную теорию]] происхождения металлов, согласно которой металлы образованы двумя принципами: Ртутью (принцип металличности) и Серой (принцип горючести). Для образования золота — совершенного металла, помимо Ртути и Серы необходимо наличие некоторой субстанции, которую Джабир называл [[Философский камень|эликсиром]] (''al-iksir'', от греческого ξεριον, то есть «сухой»). Проблема трансмутации, таким образом, в рамках ртутно-серной теории свелась к задаче выделения эликсира, иначе называемого философским камнем (''Lapis Philosophorum''). Эликсир, как считалось, должен был обладать ещё многими магическими свойствами — исцелять все болезни, и, возможно, давать бессмертие<ref>Рабинович В. Л. Образ мира в зеркале алхимии. — М.: Энергоиздат, 1981. C. 63.</ref>{{Sfn|Фигуровский|1979|с=17}}.

 

 

=== Техническая химия и ятрохимия ===

Начиная с эпохи [[Ренессанс|Возрождения]], в связи c развитием производства всё большее значение в алхимии стало приобретать производственное и вообще практическое направление: металлургия, изготовление керамики, стекла и красок. В первой половине [[XVI век]]а в алхимии выделились рациональные течения: техническая химия, начало которой положили работы [[Бирингуччо, Ванноччо|В. Бирингуччо]], [[Агрикола, Георг|Г. Агриколы]] и [[Палисси, Бернар|Б. Палисси]], и [[ятрохимия]], основателем которой стал [[Парацельс]].

 

 

== Период становления (объединения): [[XVII век|XVII]]—[[XVII век|XVIII]] вв ==

Вторая половина [[XVII век]]а ознаменовалась первой научной революцией, результатом которой стало новое естествознание, целиком основанное на экспериментальных данных. Создание гелиоцентрической системы мира ([[Коперник, Николай|Н. Коперник]], [[Кеплер, Иоганн|И. Кеплер]]), новой механики ([[Галилей, Галилео|Г. Галилей]]), открытие вакуума и атмосферного давления ([[Торричелли, Евангелиста|Э. Торричелли]], [[Паскаль, Блез|Б. Паскаль]] и [[Герике, Отто фон|О. фон Герике]]) привели к глубокому кризису аристотелевской физической картины мира. [[Бэкон, Френсис|Ф. Бэкон]] выдвинул тезис о том, что решающим доводом в научной дискуссии должен являться эксперимент; в философии возродились атомистические представления ([[Декарт, Рене|Р. Декарт]], [[Гассенди, Пьер|П. Гассенди]]).

 

 

Создание теоретических представлений о составе тел, способных заменить учение Аристотеля и ртутно-серную теорию, оказалось весьма сложной задачей. В последней четверти [[XVII век|XVII]] в. появились т. н. эклектические воззрения, создатели которых пытаются увязать алхимические традиции и новые представления о химических элементах ([[Лемери, Никола|Н. Лемери]], [[Бехер, Иоганн Иоахим|И. И. Бехер]]).

 

=== Теория флогистона ===

Основной движущей силой развития учения об элементах в первой половине [[XVIII век]]а стала [[Флогистон|теория флогистона]], предложенная немецким химиком [[Шталь, Георг Эрнст|Г. Э. Шталем]]. Она объясняла горючесть тел наличием в них некоего материального начала горючести — флогистона, и рассматривала [[горение]] как [[Реакции разложения|разложение]]{{Sfn|Соловьев|1983|с=50—57}}. Теория флогистона обобщила широкий круг фактов, касавшихся процессов горения и обжига металлов, послужила мощным стимулом для развития [[Аналитическая химия|количественного анализа]] сложных тел, без которого было бы абсолютно невозможным экспериментальное подтверждение идей о химических элементах. Она стимулировала также изучение [[газ]]ообразных продуктов горения в частности и газов вообще; в результате появилась [[пневматическая химия]], основоположниками которой стали [[Блэк, Джозеф|Дж. Блэк]], [[Резерфорд, Даниил|Д. Резерфорд]], [[Кавендиш, Генри|Г. Кавендиш]], [[Пристли, Джозеф|Дж. Пристли]] и [[Шееле, Карл Вильгельм|К. В. Шееле]]<ref>Кузнецов В. И. Общая химия: тенденции развития. — М.: Высшая школа, 1989. С. 39.</ref>.

 

 

=== Химическая революция ===

Процесс превращения химии в науку завершился открытиями [[Лавуазье, Антуан Лоран|А. Л. Лавуазье]]. С создания им [[кислород]]ной теории горения ([[1777 год]]) начался переломный этап в развитии химии, названный «химической революцией». Отказ от теории флогистона потребовал пересмотра всех основных принципов и понятий химии, изменения терминологии и номенклатуры веществ<ref>De Morveau, Lavoisier, Bertholet & De Fourcroy. Méthode de nomenclature himique. — Paris, 1787.</ref>. В [[1789 год]]у Лавуазье издал свой знаменитый учебник «Элементарный курс химии», целиком основанный на кислородной теории горения и новой [[Химическая номенклатура|химической номенклатуре]]. Он привёл первый в истории новой химии список [[Химический элемент|химических элементов]] (таблицу простых тел). Критерием определения элемента он избрал опыт, и только опыт, категорически отвергая любые неэмпирические рассуждения об атомах и молекулах, само существование которых невозможно подтвердить опытным путём<ref>Кузнецов В. И. Указ. соч. С. 43.</ref>. Лавуазье сформулировал закон сохранения массы, создал рациональную классификацию химических соединений, основанную, во-первых, на различии в элементном составе соединений и, во-вторых, на характере их свойств.

 

 

== Период количественных законов: конец [[XVII век|XVIII]] — середина [[XIX век|XIX]] в ==

Главным итогом развития химии в период количественных законов стало её превращение в точную науку, основанную не только на наблюдении, но и на измерении. За открытым Лавуазье [[Закон сохранения массы|законом сохранения массы]] последовал целый ряд новых количественных закономерностей — [[Стехиометрия|стехиометрические]] законы:

 

 

== Химия во второй половине [[XIX век|XIX]] в ==

Для данного периода характерно стремительное развитие науки: были созданы [[периодическая система элементов]], [[теория химического строения]] молекул, [[стереохимия]], [[химическая термодинамика]] и [[химическая кинетика]]; блестящих успехов достигли прикладная [[неорганическая химия]] и [[органический синтез]]. В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах началась дифференциация химии — выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.

 

 

=== Периодическая система элементов ===

Одной из важнейших задач химии второй половины [[XIX век]]а стала систематизация химических элементов. Создание [[Периодическая система|Периодической системы]] стало результатом длительного эволюционного процесса, который начался с закона триад, предложенного [[Дёберейнер, Иоганн Вольфганг|И. В. Дёберейнером]] в [[1829 год]]у<ref>Döbereiner J. W. // Poggendorf’s Annalen der Physik und Chemie. 1829. B. 15. S. 301—307.</ref>. Выявленная им несомненная взаимосвязь между свойствами элементов и их атомными массами была развита Л. Гмелиным, показавшим, что эта взаимосвязь значительно сложнее, нежели триады<ref>Gmelin L. Handbuch der anorganischen Chemie. Heidelberg, 1843. B. 1. S. 52.</ref>. Ж. Дюма и [[Петтенкофер, Макс|М. фон Петтенкофер]] предложили дифференциальные системы, направленные на выявление закономерностей в изменении атомного веса элементов, которые были развиты [[Штреккер, Адольф Фридрих Людвиг|А. Штреккером]]. В середине 1860-х [[Одлинг, Уильям|У. Одлинг]], [[Шанкуртуа, Александр Эмиль|А. Э. Бегуйе де Шанкуртуа]], [[Ньюлендс, Джон Александр|Дж. Ньюлендс]] и [[Мейер, Лотар|Л. Мейер]] предложили несколько вариантов таблиц<ref>Meyer J. L. Die Modernen Theorien der Chemie und ihre Bedeutung für die Chemische Statik. Maruschke and Berendt, Breslau, 1864. S. 139.</ref><ref>Newlands J. A. R. On the Law of Octaves // Chemical News. 1865. Vol. 12. P. 83.</ref><ref>Meyer J. L. [http://books.google.com/books?id=KdHyAAAAMAAJ&pg=PA354#v=onepage&q&f=false Die Natur der chemischen Elemente als Function ihrer Atorngewichte] // Annalen der Chemie. 1870. Supplementband 7. S. 354.</ref>, в которых уже явственно прослеживается периодичность свойств элементов{{Sfn|Джуа|1966|с=265—268}}{{Sfn|Левченков|2006|с=54—57}}.

 

 

=== Структурная химия ===

После открытия явления [[Изомерия|изомерии]] ([[Либих, Юстус|Ю. Либих]] и [[Вёлер, Фридрих|Ф. Вёлер]], [[1824]]), чрезвычайно распространённого в [[Органическая химия|органической химии]], стало очевидным, что свойства вещества определяются не только его составом, но и порядком соединения атомов и их пространственным расположением.

 

[[Файл:Модели Гофмана-1865.jpg|thumb|left|Модели органических молекул (А. В. Гофман, 1865)]]

 

 

Важным этапом развития структурной химии стало создание [[Стереохимия|стереохимии]], описывающей пространственное строение молекул. В [[1874 год]]у голландский химик [[Вант-Гофф|Я. Г. Вант-Гофф]] предложил теорию асимметричного атома углерода<ref>J. H. van’t Hoff. Voorstel tot uitbreiding der tegenwoordig in de scheikunde gebruikte structuurformules in de ruimte. Greven, Utrecht, 1874.</ref><ref>J. H. van’t Hoff. La chimie dans l`espace. Bazendijk, Rotterdam, 1875.</ref>, которая удачно объясняла явление оптической изомерии, открытое в [[1832 год]]у Берцелиусом, и существование энантиомеров, обнаруженных в [[1848 год]]у [[Пастер, Луи|Л. Пастером]]<ref>См.: Быков Г. В. История стереохимии органических соединений. — М.: Наука, 1966. 372 с.</ref>.

 

== Современный период: с начала XX в ==

Открытие [[электрон]]а [[Вихерт, Эмиль|Э. Вихертом]]<ref>Wiechert E. // Schriften d. phys.-ökon. Gesell. zu Königsberg in Pr. 1897. 38. Jg. № 1. Sitzungsber. S. 3-16.</ref><ref>Быков Г. В. К истории открытия электрона // Вопросы истории естествознания и техники. 1963. Вып. 15. С. 25-29.</ref> и [[Томсон, Джозеф Джон|Дж. Дж. Томсоном]] ([[1897 год]]) и [[Радиоактивность|радиоактивности]] [[Беккерель, Анри|А. Беккерелем]] ([[1896 год]]) стали доказательством делимости атома, возможность которой стала обсуждаться после выдвижения [[Праут, Уильям|У. Праутом]] гипотезы о протиле ([[1815 год]]). Уже в начале [[XX век]]а появились первые модели строения атома: «кексовая» ([[Томсон, Уильям (лорд Кельвин)|У. Томсон]], [[1902 год]] и Дж. Дж. Томсон, [[1904]])<ref>Thomson J.J. On the structure of the atom: an investigation of the stability and periods of oscillation of a number of corpuscles arranged at equal intervals around the circumference of a circle; with application of the results to the theory of atomic structure // Philos. Mag. 1904. Vol. 7. P. 237—265.</ref>, планетарная ([[Перрен, Жан Батист|Ж. Б. Перрен]], [[1901 год]] и [[Нагаока, Хантаро|Х. Нагаока]], [[1903 год]])<ref>Nagaoka H. Kinetics of a system of particles illustrating the line and the band spectrum and the phenomena of radioactivity // Philos. Mag. 1904. Ser. 6. Vol. 7. N 41. P. 445—455.</ref>, «динамидическая» ([[Ленард, Филипп|Ф. Ленард]], 1904)<ref>Lenard P. Über die Absorption von Kathodenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit // Ann. d. Phys. 1903. B. 317. H. 12. S. 714—744.</ref>. В [[1911]] [[Резерфорд, Эрнест|Э. Резерфорд]], основываясь на опытах по рассеиванию α-частиц, предложил ядерную модель, ставшую основой для создания классической модели строения атома ([[Бор, Нильс|Н. Бор]], [[1913 год]]<ref>Bohr N. On the constitution of atoms and molecules // Philos. Mag. 1913. Vol. 26. P. 1—25.</ref> и [[Зоммерфельд, Арнольд|А. Зоммерфельд]], [[1916]]<ref>Sommerfeld A. Zur Quantentheorie der Spektrallinien // Ann. d. Phys. 1916. B. 356. H. 18. S. 125—167.</ref>). Основываясь на ней, Н. Бор в [[1921]] заложил основы формальной теории [[Периодический закон|периодической системы]], объяснившей периодичность свойств элементов периодическим повторением строения внешнего электронного уровня атома{{Sfn|Соловьев, Трифонов, Шамин|1984|с=7—12}}{{Sfn|Левченков|2006|с=94—98}}. После того, как [[Паули, Вольфганг|В. Паули]] сформулировал [[Принцип Паули|принцип запрета]] (1925)<ref>Pauli W. Über den Zusammenhang des Abschlusses der Elektronengruppen im Atom mit der Komplexstruktur der Spektren // Z. Phys. 1925. B. 31. S.765. (рус. пер.: Паули В. Труды по квантовой теории. 1920—1928. — М.: Наука, 1977. С. 645)</ref>, а [[Хунд, Фридрих|Ф. Хунд]] предложил [[Правило Хунда|эмпирические правила]] заполнения электронных оболочек (1925—1927)<ref>Hund F. Zur Deutung verwickelter Spektren, insbesondere der Elemente Scandium bis Nickel // Z. Phys. 1925. B. 33. S. 345—371.</ref>, была в целом установлена электронная структура всех известных к тому времени элементов.