Алхимический период: III—XVII вв.

Идея Аристотеля о превращаемости элементов составила как бы «теоретическую» программу более чем тысячелетнего поиска трансмутации металлов, а изучение металлов породило «экспериментальные» истоки алхимии.

Возникла алхимия во втором веке в Александрийской Академии, в которой преподавалось «священное тайное искусство» имитации благородных металлов. Одной из существенных причин, породивших представление о превращаемости «элементов», явилось изучение ртути и ее соединений. Еще в XV в. до н. э. в Египте, Месопотамии, Китае ремесленники получали ртуть из киновари. Затем было сделано замечательное открытие— способность ртути образовывать с металлами (золотом, серебром, медью и др.) амальгаму (Диоскорид, I в. н. э.). Изучение процесса амальгамирования, помимо большого практического значения (извлечение золота из руд), содействовало утверждению мысли о том, что ртуть, подобно всесильному «эликсиру», способна превращать одни металлы в другие, придавать веществам различную окраску. Изменение цвета и плотности исходного вещества при взаимодействии его со ртутью принималось как доказательство превращения металлов.

Древнему человеку, мировоззрение которого было пронизано мистикой, представлялось, что приготовленное им из меди и олова «искусственное золото» (т. е. бронза) позеленело со временем потому, что не были соблюдены какие-то таинственные обряды, всегда охраняющие естественное золото от «заболевания». Так, по-видимому, возникли предпосылки поисков магического философского камня, способного превращать неблагородные металлы в золото и спасать его от заболевания.

Можно представить, какие великие надежды возлагали алхимики на искусственное получение киновари (сульфида ртути), которая в зависимости от условий получалась различно окрашенной (более 20 оттенков) — от ярко-красного цвета до синего. Опыты по обжиганию галенита PbS— минерала темно-серого цвета с металлическим блеском, содержащего примеси серебра и золота, — также порождали представления о трансмутации металлов:

галенит→свинец→серебро→золото

Алхимики утверждали, что если все (тогда известные) металлы растворяются в ртути, значит, она служит первичным материалом всех металлов.

Арабская алхимия

Арабский алхимик Гебер

В VII—XII вв. в странах Ближнего Востока (Месопотамии, Сирии)— в городах Дамаске, Багдаде, в Кордове (Испания)—возникли научные центры, в которых работали многие арабские алхимики. В IX в. Джабир нбн Гайян (721—815), известный в литературе под именем Гебер, разработал на основе аристотелевского учения серно-ртутную «теорию» происхождения металлов. Гебер утверждал, что от сухого испарения в недрах земли сначала образуется сера, а от влажного испарения — ртуть, а затем уже от соединения серы («отца металлов») со ртутью («матерью металлов») получаются различные металлы. В серно-ртутной теории происхождения металлов серу и ртуть не рассматривали как химические элементы, а считали, что «философская ртуть» обусловливает твердость, блеск, плавкость, тягучесть, а «философская сера» — изменчивость, горючесть.

Учение алхимиков об элементах «сульфур» (сера — горючесть), «Меркурий» (ртуть —летучесть), «соль» (растворимость, нелетучесть) позволило классифицировать вещества по их сходным свойствам. При этом оказались в одной группе такие вещества (спирт и ртуть), которые по всем остальным свойствам коренным образом отличались друг от друга.

От одного алхимического трактата к другому без особых изменений переходило учение Гебера о сере (начало горючести) и ртути (начало металличности), при взаимодействии которых получались различные металлы и руды.

В рукописях арабских и среднеазиатских ученых X—XI вв. часто можно встретить объяснение образования семи металлов в зависимости от «родительской пары» — ртути и серы.

Фрагмент алхимического труда Гебера

А. Бируни считал ртуть не металлом, а «матерью металлов». В своем сводном труде «Минералогия» (1048) в группе металлов он поставил ртуть перед золотом.

В средние века теория Гебера получила у европейских алхимиков широкое признание. Так, в книге «Зеркало алхимии» Роджер Бэкон (1219—1292) писал о том, что металлы и все другие минеральные вещества, разновидности которых многочисленны и многообразны, порождены соединением ртути с серой. «Основа металлов суть ртуть и сера. Эти два начала дали происхождение всем металлам и всем минералам, которых очень много и которые весьма разнообразны».

Большую известность получили сочинения арабского ученого ар-Рази (865—925). Он соединил атомистическую теорию с учением Аристотеля о первичной материи. В своих трактатах ар-Рази отмечал, что все вещества состоят из неделимых атомов и пустого пространства между ними. Свойства веществ, состоящих из четырех начал Аристотеля, зависят от размеров составляющих их атомов и пустот между ними.

Арабские и среднеазиатские ученые значительно усовершенствовали равноплечные коромысловые весы, которые применяли еще египтяне и греки. Арабы взвешивали вещества с точностью до 5 мг. В трактате хорезмского ученого ал-Хазини «Книга о весах мудрости», написанном в 1121 г., дано подробное описание различных конструкций весов (в том числе гидростатических) и методов взвешивания.

«Весы мудрости» позволяли получить сведения о компонентах металлического сплава, состоящего из любых двух металлов, не отделяя их друг от друга посредством плавления или рафинирования.

Европейская алхимия

Теоретические представления древнегреческих натурфилософов, с одной стороны, и эмпирическая разработка практических приемов в древних химических ремеслах, с другой, казалось бы, подготовили реальную почву для возникновения научной химии. Между тем пятнадцать веков разделяют химию древних и химию как науку XVII—XVIII вв. Эти века выглядят загадочными, если не принять историческую необходимость проверить установленные природой границы превращаемости вещества. Потребовались длительные испытания вещества для того, чтобы безграничная вера в его превращаемость в конце концов рухнула под напором экспериментальных исследований алхимиков.

Элементы алхимии

Идея о существовании первичной материи, способной приобретать определенные качества в отдельных началах-стихиях и изменять эти качества в процессе превращения одного начала в другое, приобрела у европейских алхимиков новый смысл. Абстрактные аристотелевские начала-стихии они постепенно заменяют «принципами» (ртуть и сера), несущими в себе определенный элемент вещественных начал. Производя манипуляции с веществами, воздействуя на них различными способами (обжиг, растворение, растирание и т. д.) с целью получения сокровенной квинтэссенции, алхимики непроизвольно начинали изучать зависимость свойств веществ от их состава. В известной мере именно они за многие столетия подготовили «материально-техническую» базу для последующих исследований в области химии. К концу XVI в. хорошо были отработаны такие операции, как растворение, перегонка, выпаривание, сублимация, осаждение, кристаллизация, кальцинация (обжиг), настаивание, возгонка с применением водяной и песчаной бань. Все известные в то время химические операции подробно описал А. Либавий в своем учебнике «Алхимия» (1597), Использование перегонных аппаратов позволило химикам в XI—XII вв. получить чистый спирт. Открытие этилового спирта в Европе (Южная Италия), по всей вероятности, относится к периоду 1050—1150 гг. Уже в XIII в. этиловый спирт был известен как медицинское средство. Его называли «мать, государыня, царица всех лекарств». С 1600 г. спирт стали применять для экстракции веществ.

Установить точно даты открытия минеральных кислот не представляется возможным. По некоторым источникам, первая минеральная кислота — азотная — стала известна в VIII— IX вв., а по другим — не раньше XII—XIII вв. Азотную кислоту получили из смеси селитры и квасцов. В XV в. в Италии азотную кислоту применяли для очистки золота в значительных количествах.

Серную кислоту в XIV—XVI вв. получали нагреванием железного купороса или серы с селитрой, а соляную кислоту получали из серной кислоты и поваренной соли или при нагревании смеси поваренной соли с железным купоросом.

В 1270 г. Ф. Бонавентура описал приготовление царской водки действием азотной кислоты на раствор нашатыря. После этого было сделано важное открытие — способность царской водки растворять золото. Оказалось, что не поддающийся никаким изменениям «царь» металлов, подобно неблагородным металлам, также может растворяться. Нам сейчас трудно полностью осознать все значение открытия минеральных кислот для развития химии и минералогии. Ведь только их применение позволило вывести из инертного окисленного состояния многие минералы, руды и ввести их компоненты в химические реакции. Именно с этого момента недра земли стали доступны для изучения. Исследование взаимодействия кислот и щелочей привело химиков к открытию реакции получения солей.

О. Тахений утверждал, что все соли состоят из двух «универсальных принципов» (кислоты и щелочи). При действии азотной кислоты на раствор поташа была получена селитра. В то время ученые знали «нелетучие щелочи» (сода, поташ) и «летучие щелочи» (водный раствор аммиака, карбонат аммония).

Иоганн Глаубер

В 1648—1660 гг. И. Глауберу удалось выделить различные соли. Нагревая в перегонном кубе смесь хлорида натрия или селитры с серной кислотой, он получил концентрированные соляную и азотную кислоты. При этом образовалась также соль Na2SO4∙10H2O (глауберова соль), которая нашла широкое применение в медицине. Открытие минеральных кислот позволило использовать их для растворения и разделения труднорастворимых веществ, прежде всего металлов.

В средние века известно было производство цинка. Оно зародилось в Индии (XII в.). Соединения сурьмы и мышьяка описаны Василием Валентином в «Триумфальной колеснице антимония» (XV в.). Западноевропейские алхимики особенно интересовались различными соединениями ртути (киноварь, сулема, оксид ртути, основной сульфат ртути), так как считали ртуть «прародительницей» всех металлов.

В общую историю химии период алхимии вписывается как закономерное звено, без которого нельзя понять истинный процесс становления химической науки.

Чтобы получить философский камень, алхимики смешивали, перегоняли, переплавляли, растворяли разнообразные вещества, которые им встречались. Естественно, что это привело к тщательному изучению солей, кислот и оснований и к открытию новых химических элементов (например, фосфора, 1669 г.) и их соединений.

В XVI—XVII вв. большое практическое значение приобретают работы химиков-ремесленников. В 1540 г. вышла книга В. Бирингуччо «Пиротехния», в которой автор обобщает разнообразные сведения по технической химии, горнорудному делу и металлургии, по изготовлению майолики. Через весь труд проходит мысль устранить на основе опытных данных всякую неясность в истолковании технических процессов. В 1530— 1550 гг. Б. Палисси совершенствовал способ изготовления керамических изделий, покрытых цветными глазурями. Он впервые указал на значение солей для плодородия почвы. Как и В. Бирингуччо, Б. Палисси в своих трудах выступал противником алхимии. Большую известность имели работы Г. Агриколы. Его основной труд «О горном деле и металлургии в 12 книгах», опубликованный в 1556 г., служил долгое время руководством по технике горного дела, металлургии и пробирному искусству.

Пробирный анализ сыграл важную роль в развитии технической и аналитической химии. В 1637 г. в Стокгольме была создана Королевская химическая лаборатория, в которой шведский химик и металлург Урбан Иерне (1641 —1724) проводил анализы минералов и сплавов. Ученый стремился своими работами помочь развитию в Швеции горного дела и рудных промыслов. Результатом его исследований было открытие новых полезных ископаемых и минеральных источников.

Иатрохимия

Еще в глубокой древности для питания, лечения недугов, окраски тканей применяли различные продукты жизнедеятельности растительных и животных организмов, например, жиры, масла, воск, смолы, крахмал, и уксус, а также настои трав. Во и II в. н. э. К. Гален описал некоторые способы приготовления лекарств (экстрагирование, растворение, смешивание, выпаривание). В IX—X вв. армянские врачи знали о целебных свойствах минеральных вод, некоторых соединений металлов, а также настоев и экстрактов. Данные об этом сохранились в многочисленных рукописных лечебниках и рецептурных справочниках IX— XII вв. Старинные аптеки, в которых изготовлялись лекарственные средства из растений, — это зародыши современных фармацевтических и химических лабораторий. Именно в аптеках начали предъявлять требования к чистоте препарата и точной дозировке.

В XV—XVI вв. значительно расширяется торговля между государствами, для этого организуются дальние экспедиции в «заморские» страны. Но торговые суда не только везли жемчуг Индии, золото Египта, пряности Ближнего Востока, но и служили источником распространения таких болезней, как холера, чума, от которых гибла масса людей. Поэтому борьба с эпидемиями приобрела в средние века важное значение.

Парацельс

В первой половине XVI в. Парацельс заложил медицинское искусство, основанное на знании химии. Он утверждал, что настоящая цель химии заключается не в изготовлении золота, а в приготовлении лекарств. «Я — иатрохимик, потому что знаю медицину и химию», — говорил Парацельс. Иатрохимия выступает как целительная, лекарственная алхимия. Парацельс считал, что в живом организме действуют специфические нематериальные силы (археи), которые регулируют самые разнообразные физиологические процессы и приводят вещества в движение. В здоровом организме три элемента — ртуть, сера и соль — находятся в равновесии. Нарушение этого равновесия вызывает заболевание. Применение в качестве лекарств соединений сурьмы, мышьяка, серебра, свинца, металлической ртути должно, по мнению Парацельса, восстановить обмен веществ, Изучение терапевтического действия экстрактов растительного происхождения, а также различных химических элементов и их соединений, значение которых отмечал Парацельс, заняло важное место в химико-фармацевтических исследованиях многих ученых.

В иатрохимический период в лабораториях при аптеках, помимо изготовления традиционных растительных отваров, эссенций, экстрактов и тинктур, создавали химические препараты, главным образом неорганические соединения. Такие лаборатории до конца XVIII в. были центрами, где получали лекарственные вещества и вели химические исследования, которые иногда приводили к крупным научным открытиям.

Возрождение атомистических представлений

Одна из первых попыток приложения атомистической теории к химическим явлениям принадлежит Д. Зеннерту. В его трудах говорится о простых атомах (элементах) и элементах второго порядка (прообраз молекулы). Это было важным нововведением в корпускулярную теорию, в старом атомизме молекуле не было места, Д. Зеннерт подчеркивал, что атомы, например, золота, растворенного в какой-либо кислоте, при сублимации сохраняют свою индивидуальность и потому могут быть извлечены из соединений. Это предвосхищало взгляды Р. Бойля, который ссылался на Д. Зеннерта в своей книге «Химик-скептик» (1661). В произведениях И. Юнгия отчетливо отражены черты механистических атомистических представлений. Все вещества он подразделял на простые и сложные (сплавы, соли) и предполагал, что в химическом соединении должка существовать связь (сцепление —cohaesio, или сродство — affinitas).

Пьер Гассенди

В начале XVII в. учение Эпикура об атомах получило широкую известность, этому способствовали сочинения П. Гассенди. В 1647 и 1658 гг. появились книги П. Гассенди «О жизни и характере Эпикура», «Свод философии Эпикура». В этих книгах П. Гассенди подробно изложил сущность атомистического учения Эпикура, присовокупив к этому свою точку зрения, что атомы не существовали извечно, а были созданы Богом.

П. Гассенди обогащает атомистическое учение новым представлением. Он вводит понятие о молекуле (concreticulae — сростки атомов), сыгравшее исключительно важную роль в развитии химии.

Когда научное мышление отрешилось от средневековой узости, атомистическую теорию древних активно восприняли и философы, и естествоиспытатели. В XVII в., с возрождением атомной теории Демокрита — Эпикура, приобретает признание древняя аксиома «о сохранении всего существующего», следовательно, и вещества. Причину постоянства законов природы атомисты искали в вечности и неизменности атомов. В доказательство этого еще древние атомисты приводили такие же аргументы, которыми пользовался и И. Ньютон в 1700 г.: «Если бы они (частицы) изнашивались или разбивались на куски, то природа вещей, зависящая от них, изменилась бы. Вода и земля, составленные из старых, изношенных частиц и их обломков, не имели бы той же природы и строения теперь, как вода и земля, составленные из целых частиц вначале». Поэтому природа их должна быть постоянной. «Изменения телесных вещей должны проявляться только в различных разделениях и новых сочетаниях и движениях таких постоянных частиц…».

Во второй половине XVII в. уже существовала литература по атомистической теории. В произведениях, например, Д. Локка основным мотивом звучит мысль, что сущность вещей должна полностью сводиться к различным конфигурациям атомов. Эти взгляды оказали большое влияние на французских философов XVIII в., в том числе и на Э. Б. де Кондильяка (1715— 1780), труды которого в свою очередь оказали влияние на А. Л. Лавуазье.

Но, как мы уже говорилось, совместить идею о неизменности атома с представлением о химическом соединении, где атом утратил свою индивидуальность, оказалось не под силу ученым того времени.

В разобщении атомизма и учения об элементах в немалой степени «повинна» алхимия, ибо демокритовский атомизм был принципиально чужд алхимии. Для атома в алхимических трактатах не было места.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *