Historia chemii

sobota, 03 grudnia 2011 19:21

Historia chemii

wielkość czcionki zmniejsz wielkość czcionki powiększ czcionkę

Oceń ten artykuł

(1 głos)

Chemia (nazwa chemia wywodzi się z egipskiego słowa ”cheni”, które oznacza - tajemniczy) jako nauka ścisła przeszła wiele etapów do tego właściwego, który jest obecnie. Jako że chemia to nauka przyrodnicza od zawsze ciekawiła ludzi i przez to już w starożytności była rozwijana, często błędnie, ale ”po nitce do kłębka”. Oczywiście nie można ująć chemii ogólnie gdyż jest wiele procesów znaczne lub mniej różniących się od siebie, przez które dzielimy chemię na poszczególne działy. Do najważniejszego działu chemii zaliczamy chemię nieorganiczną gdyż bez niej nie ma możliwości poznania dalszych działów. Nieorganika zajmuje się wszystkimi związkami, które nie są związkami organicznymi, np. azotany, siarczany, fosforany etc. Ucząc się jej można również dowiedzieć się o podstawowych procesach chemicznych.
Kolejną bardzo ważna nauką jest chemia organiczna. Jest ona dużo bardziej rozgałęziona niż chemia nieorganiczna, gdyż zajmuje ona się związkami węgla, jak np. metan, etan, kwas octowy, aminy, estry etc. W niej również zawarte jest wiele procesów jak np. nitrowanie, estryfikacja etc. Jej rozwój nastąpił w roku 1828, kiedy to uczony F. Woehler obalił teorię, że związki wytwarzane w organizmach żywych nie mogły powstawać sztucznie w laboratoriach, lecz wyłącznie przy współdziałaniu niepoznanej nigdy do końca ”siły życiowej”. Teorię obalił popierając, ją otrzymaniem sztucznie mocznika (CH₄N₂O), który znajduję się w niewielkiej ilości w moczu. Tak właśnie powstała jedna z ważniejszych nauk chemii.
Brnąc dalej w istotę dziedzin chemii można wymienić chemię analityczną, która skupia się nad składem jakościowym i ilościowym substancji chemicznych oraz określeniem wzoru strukturalnego. Dzięki niej możliwe jest określanie dokładnej ilości oraz oznajmienie dokładnego pierwiastka występującego w danym związku. Chemia analityczna również dzieli się na wiele podgrup
Chemia fizyczna zajmuje się ścisłym ujęciem zjawisk chemicznych w prawa matematyczne. Praktycznie wszystko opiera się na ścisłych prawach oraz zastosowaniu wielu wzorów.
Te trzy grupy (nieorganiczna, organiczna, analityczna oraz fizyczna) są podstawowymi działami chemii. Na nich opierają się dalsze działy. Kolejnymi działem jest technologia chemiczna, która zajmuje się opracowaniem syntez na skalę przemysłową, aby były jak najtańsze, najszybsze a przy tym bardzo wydajne.
Inżynieria chemiczna zajmuje się opracowywaniem aparatur i podstawowych operacji chemicznych na skalę przemysłową, przez co technologie i inżynierie chemiczną można ująć w jedność.
Dalszymi dziedzinami są:

Geochemia

Krystalochemia

Termochemia

Elektrochemia

Radiochemia

Biochemia

Chemia jądrowa

Chemia środowiska

Chemometria

Po doczytaniu do tego momentu artykułu podzieliliśmy sobie właśnie przy okazji chemię na poszczególne działy, przez co będzie nam łatwiej zrozumieć długą drogę przebytą przez poznanie chemii.

Historię chemii zacznę omawiać od tego, po co w ogóle rozwinęła się chemia, musiała być w końcu do czegoś potrzebna, bo jeśli nie to, po co tracić czas na nic niewnoszącą naukę do naszego życia? Otóż chemia już ponad 4000 lat temu przed nową erą, zaczynała już być potrzebna ludzkości do uzupełnienia braków w codziennym życiu. Na początku były to na ogół wydające się teraz proste rzeczy, gdyż ludzie potrzebowali ją w celu poznania lepszej przeróbki metali, czy też produkcji tworzyw sztucznych, które wyparły z naszego życia sporo metali. Bez chemii nawet barwniki do tkanin pozostały by tajemnicą.

Chemię stosowaną jak już pisałem zaczęto rozwijać 4000 lat przed naszą erą w Egipcie oraz Asyrii. Stamtąd trafiała one w inne zakątki świata, w których też próbowano rozwiązywać problemy przez nią stawiane. W Egipcie i Asyrii chemia jako nauka była przywilejem kasty kapłanów, którzy wykorzystywali ją do swoich celów. Z początku chemię rozwijano tylko filozoficznie, ogłaszając teorię na ogół nie poparte faktami doświadczalnymi. Filozoficznie poznawać chemię zaczęli Grecy. Rozmyślali oni nad pochodzeniem materii. Pierwszą teorią oznajmiającą materię wywodzi się od Talesa z Miletu. Ustanowił ją w VII wieku przed naszą erą, że woda jest pramaterią, z której powstały wszystkie materię. Oczywiście teraz wiemy, że jest to błędna teoria gdyż materia jest złożona z atomów, które są zdolne do tworzenia różnych związków chemicznych. Na tej teorii nie poprzestano i dalej filozofowano, czym jest materia. Anaksymenes w VI wieku p.n.e. uważał ogień za istotne tworzywo wszechświata. W V wieku p.n.e. Heraklit opowiedział się, że tworzywem wszechświata jest ogień. Uznał on też, że w przyrodzie następują ciągle zmiany i że materia jest w ciągłym ruchu.
Kolejne etapy filozofii skończyły się tym, że w 490-430 lat p.n.e. Empedokles uznaje, że istnieją cztery różne rodzaje materii takie jak: ogień, woda, powietrze i ziemia. Szybko jednak Demokryt ustala nową teorię (460-371 lat p.n.e.), już bardziej złożoną i ogłasza on że:

Różnice według rodzajami materii zależą od liczby i porządku atomów oraz od ich kształtu,

Atomy znajdują się w ciągłym ruchu, co wcześniej ustalił już Heraklit.

Teoria atomistyczna Demokryta została już jednak czymś poparta, co powoduje znaczy postęp. Bowiem poparł on swoje założenia na podstawach materialistycznych.
Szybko jednak Arystoteles zauważa, że materia jest zdolna do wydawania zimna. Może być wilgotna jak i sucha. To wszystko składa się na elementy Empedoklesa, ogień - ciepło; woda - wilgoć; powietrze - zimno; ziemia - suchość. Przez to Arystoteles przyjął poglądy Empedoklesa.
W 300 roku przed naszą erą powstała Akademia i Biblioteka w Aleksandrii, gdzie praktyczne doświadczenia chemiczne Greków jak i Egipcjan zawierano właśnie w tym jednym miejscu w postaci notatek i wniosków. Niestety bibliotekę ogarną pożar w 47 roku p.n.e. i wszystko, co były tam zawarte, czyli około 400000 foliałów uległo zniszczeniu. Kto wie może gdyby biblioteka nie spłonęła rozwój chemii nastąpiłby znacznie szybciej? To pytanie pozostanie już na zawsze zagadką...
Kiedy to w VII wieku już naszej ery Egipt został przejęty przez Arabów i tym samym jedynie malutka cząstka doświadczeń wykonanych w Aleksandrii dostała się w ręce Arabów. Zmienili oni też nazwę chemia na alchemia. Tak właśnie została stworzona alchemia, która w rzeczywistości nie miała dużo wspólnego z chemia, ale zapoczątkowała silnie rozwój chemii w dobrym kierunku.
Alchemicy nie stawiali już nowych hipotez tylko zajęli się praktyką, która w rzeczywistości prawie cała poszła na marne. Na marne, ponieważ zajmowali się oni niemożliwym, czyli przekształceniem tanich, popularnych substancji w drogocenne złoto oraz wynalezieniu kamienia filozoficznego, który umożliwiałby przedłużenie życia ludzkiego. Jednakże alchemicy odkryli kwas siarkowy, solny, wodę królewską, sublimację oraz wiele innych związków chemicznych. Przedstawicielem epoki alchemii był arabski uczony Geber, który urodził się i zmarł w 702-766 roku naszej ery.
Alchemia przeniosła się do Europy w bardzo prosty sposób. Kiedy Arabowie zajęli Hiszpanię w VIII wieku naszej ery, zaczęli swoje ”badania” w Europie. W tej epoce najbardziej zasłużeni to teolog Albertus Magnus (1193-1280 rok) oraz biskup Ratyzbony.

Nastaje czas Odrodzenia. Padają nowe poglądy na chemię. Paracelus (1493-1541) zwraca uwagę na związki mineralne jako środki lecznicze. Pojawia się problem w Metalurgii. Zapotrzebowanie na środki użytkowe z metalu szybko wzrasta, i potrzeba szybkiej i praktycznej obróbki metalu. Agricola (1494-1533) wydaje książkę ”De re metallica” - dzięki temu dziełu został uznany za twórcę metalurgii.
Dalsze błędne koło alchemików nic niewnoszące do chemii, oparte na poglądach Arystotelesa. Ciągłe zmagania alchemików z niemożliwym. Można by powiedzieć, że nauka chemii stała w kropce, ponieważ nie prowadzono konkretnych badań. Dopiero to w roku 1620 Franciszek Bacon wydaje książkę ”Novum Organum”, w której opisał, że wiedza prawdziwa opiera się na opanowaniu przyrody i jej praw przez człowieka, a także odsuwa na bok dociekania metafizyczne wprowadzając zarazem metodę indukcji nauk przyrodniczych.
Jednak książka ta była tylko niewielkim krokiem na przód. Kolejnym można by powiedzieć ogromnym krokiem w rozwój dziedziny chemii uczynił Robert Boyle, który wprowadził pojęcie pierwiastków chemicznych jako elementarnych materii. Mówi on też, że związki chemiczne zbudowane są właśnie z pierwiastków tym samym dementując ”elementy” Arystotelesa czy Gebera. Robert Boyle wydał pierwszą książkę o chemii jako nauce ścisłej nazywając ją: ”Chemista scepticus”. Tym samym G. E. Stahl wprowadził całkowicie błędną teorię spalania - teorię flogistonową. Mówiła ona, że spalanie polega na uwalnianiu z substancji tak zwanego flogistonu. Dyktowała ona również, że niektóre substancje są bogate w flogiston, np. ołów spalony (pozbawiony flogistonu) ogrzewając z węglem (węgiel był niby substancją bogatą we flogiston), można z powrotem otrzymać ołów.
Teoria flogistonowa została obalona przez rosyjskiego badacza i myśliciela M. Łomonosowa. Wywnioskował on, że chemia, jako że jest nauką ścisła, musi się opierać na konkretnych prawach. Opierał się tym samym na fizyce oraz matematyce. To właśnie on w 1760 roku odkrył prawo zachowania masy, lecz aż 25 lat po tym odkryciu A. Lavoisierow opublikował to odkrycie i jemu to właśnie przypisuję się to prawo. Odkrył on również gęstość, rozpuszczalność, temperaturę wrzenia, współczynnik załamania światła oraz zasadę zachowania energii.
W tym samym czasie (koniec okresu teorii flogistonowej) zostało odkryte parę związków chemicznych i pierwiastków, a dokładnie K. W. Scheele odkrył chlor, tlen, kwas fluorowodorowy i arsenowy. Co do tlenu jak już to w chemii bywa jego odkrycie ogłosił trochę później (1774 rok) J. Priestley i jemu przypisuje się jego odkrycie. Odkrycie tlenu wniosło bardzo dużo, gdyż Lavoisierow obalił całkowicie teorię flogistonową i poprał tym samym prawo zachowania masy. Okres XVIII i XIX jest przełomem chemii jako narodziny chemii jako nauki ścisłej. W tym okresie ustalono też prawo prostych stosunków objętościowych (J. L. Gaylussac), prawo stałości składu związku chemicznego i wskrzeszenie w nowoczesnej formie klasycznej teorii atomistycznej Demokryta przez J. Daltona, które umożliwiły całkowity rozwój chemii i ostatecznie wyswobodziły tę naukę ścisłą z pęt metafizyki. Chemia ciągle bardzo szybko się rozwijała. A. Avogadro postawił hipotezę molekularną w roku 1811. Odkrywano też ciągle nowe pierwiastki chemiczne, najwięcej odkrył ich w tym czasie J. Berzelius. H. Davy odkrył również prawa elektrochemiczne.
W roku 1828 F. Woehler zapoczątkował rozwój chemii organicznej, poprzez syntezę mocznika, obalając tym samym, że związki wytwarzane w organizmach żywych nie mogą powstawać sztucznie w laboratoriach, lecz wyłącznie przy współdziałaniu niepoznanej nigdy do końca ”siły życiowej”. Jako że nowych pierwiastków ciągle przybywało to były one ciągle nie uporządkowane. W roku 1869 Dymitr Mendelejew utworzył układ okresowy pierwiastków. Było w nim 8 grup pierwiastków. Puste pola świadczyły o tym, że jest ciągle wiele nie odkrytych pierwiastków, co motywowało chemików do ich dalszego odkrywania. Przemysł chemiczny zaczął się rozwijać produkując największą ilość kwasu siarkowego, sody oraz nawozów sztucznych, które były używane na roli.

W połowie XIX wieku ukształtowała się nowa filozofia oraz metoda badań praw przyrody - dialektyki materialistycznej, którą utworzyli K. Marks oraz F. Engels, co było wzorcem do dalszych badań poznawania naukowo świata.
Zaczęto poznawać atomy. Pierwszym odkryciem był elektron - elementarny ładunek o ujemnej elektryczności. W 1898 odkryto przez Piotra oraz Marię Skłodowską Curie dwóch pierwiastków o właściwościach promieniotwórczych. Oczywiście mowa tu o polnie i radzie. Odkrycie tych pierwiastków umożliwiło w 1911 roku ustalanie koncepcji budowy atomu. Dokonał tego E. Rutherford. Następnie jak za lawiną N. Bohr w roku 1913 roku ustalił model planetarny atomu. Zapoczątkowało to rozwój teorii budowy atomu oraz pojęcia wiązania chemicznego.
Rutherford nie poprzestał na swoich badaniach, bo już w roku 1919 wykonał sztuczną przemianę pierwiastków chemicznych poprzez transmutacje azotu w tlen. Rozwój mechaniki kwantowej przez W. Heisenberga i E. Schrodingera pozwolił na głębsze poznanie wiązania chemicznego. Odkrycie w 1939 roku zjawiska pękania jąder umożliwiło dostęp do otrzymania nowych nieznanych dotąd pierwiastków chemicznych, wypełniając puste miejsca w układzie okresowym Mendelejewa.