Химия дамуының негізгі кезеңдері
Химиялық алғашқы мәліметтер, жеке химиялық процестерді қолдан жасай білу ерте заманнан бері белгілі. Химия да, басқа ғылымдар сияқты адам қоғамының материалдық мұқтажын өтеуден өсті. Мұнда да, басқа ғылымдардағыдай, практикалық білім теориядан бұрын туды. Іс жүзінде керекті жеке бір химиялық процестерді (айталық жану, кеннен металл қорыту) ашып, керегіне пайдалану алғашқы қауым кезінде-ақ болған, мысалы, біздің жыл санауымыздан 3000 жыл бұрын Месопатамияда кеннен темір, мыс, күміс, қорғасын алған, ал 1200 жыл бұрын Қытайда түрлі химиялық заттарды алып отырған Үнді мен Египетте де сол кездерде химиялық жеке өндірістер болған. Әрине, осы химиялық білімдер химия ғылым болуынан бірнеше мың жылдар бұрын шыққан. Беріректегі құлиеленуші мемлекеттерде де, тұрмысқа керекті химиялық білім өсе берген. Әсіресе ертедегі Египетте көп химиялық білімдер жинақталған. XVIII ғасырдың ортасына дейін химия ғылым деп есептелмеген, оған дейін химия кәсіп, шеберлік ретінде ғана болған. Мысалы, біздің жыл санауымыздан үш ғасыр бұрын ерте замандағы мәдениетті ел - Египеттің Александрия деген қаласында Ғылым академиясы болған, онда "Құдай өнері" - химияға арнаулы Серапис сарайы беріліпті-міс, бірақ сонда да, химияны нағыз ғылым деп есептемеген. Бергі заманда да кеннен металл алуды, шыны жасауды, кейбір қышқылдарды, тұздарды басқа да химиялық заттарды ала білген, бірақ мұнда қандай процестер жүретінін, оларды меңгеруді білмеген, өйткені ол кезде бұл химиялық процестердің ғылыми негіздері белгісіз еді.
Алхимия дәуірі. Химияның өзінде қалыптасқан теория болмағандықтан, ол жалпы ғылымдағы үстем теорияның ықпалында болған. Ерте кезде Аристотель (біздің жыл санауымыздан бұрынғы 384-322 жылдар) ілімі үстем болған. Аристотель ілімі мәні затта емес, оның қасиеттерінде, заттың қасиетін өзгертсе, зат өзі өзгереді дейтін. Заттарды өзгертуші "квинтэссенция" деген бар деді. Аристотельдің ілімін шіркеу қолдап, оны мүлтіксіз, Құдай сөзіндей деп танытты.
Ертедегі Египетте, Қытайда, Үндіде және Месопотамияда құнды заттардың бағасын шағатын өлшеуіш - алтын болды. Қолында алтыны бар адам басқа зат ұстаушыға да, зат істеушіге де үстем болды.
Сол заманда Александрияда, Аристотель ілімінің әсерінен, жай металдарды алтынға айналдыруға болады деген ағым туды. Ол үшін квинтэссенцияның бір түрі - "философия тасын" табу керек болды. "Философия тасы" алтын жасағаннан басқа кәріні жасартады, ауруды сауықтырады т.т. деп ойлады.
Ол кездегі химияны кәсіп етушілердің барлығының арманы "философия тасын" табу болды.
Египетті және басқа шығыс елдерін арабтар жеңіп алған соң (641 ж.) олардағы химиялық білімнің біразы арабтарға көшті. Арабтар ол кездегі химиялық білімді біраз байытты - азот қышқылын, бірнеше тұздарды, басқа жаңа заттарды ашты. Гебер Джафар Йбн Хайан (721-815 ж.), Әбубәкір Мухаммед әл-Рази (866-925 ж.), Әбуәлі Йбн Сина (980-1037 ж.) сияқты атақты ғалымдары болды. Арабтар химия деген сөзге жұрнақ қосып алхимия деп өзгертті. Арабтар Испанияны басып алғаннан (711 ж.) кейін алхимиялық білімдер, әсіресе философия тасын іздеу идеясы, Еуропа елдеріне тарады.
Орта ғасырларда Европа елдерінің химиктері осы алхимияның шырмауында болды. Химия тарихында алхимия дәуірі ұзақ уақытқа (1500 жылға) созылады. Қорытып айтсақ, алхимия дәуірінен қалған пайдалы істер де бар:
- Алхимиктер, көп тәжірибелер жасау нәтижесінде, химиялық жұмыс істеудің толып жатқан тәсілдерін тапты (химиялық реакциялардың үш түрі, қоспаларды (сұйық) ажырату т.б.).
- Жаңа заттар ашылды: қышқылдар (HCl, H2SO4, HNO3, "патша сұйығы"), сілтілер (NaOH, Ca(OH)2), түрлі тұздар және мышьяк, сурьма, висмут және фосфор сияқты элементтер.
Мұнымен қатар алхимия дәуірі ғылымның дамуына кедергі жасады:
- Теориялық негізі Аристотельдің жалған ілімі болғандықтан, алхимия ғылымға айнала алмады. Әсіресе Еуропадағы алхимия ғылымға қарсы ағым болып, діни көзқарасты қолдады.
- Философия тасына өзі ие болып, баюдан келіп туған құпиялық, зиянды әсерін тигізді. Әрбір алхимик жаңа бірдеңе тапса, оны халыққа, басқа ғылымдарға жарияламауға тырысатын. Құпияларын әкесі баласына ғана айтып кететін болған.
Ресейде алхимия пікірлері тарамаған. Ресейдегі жеке химиялық білімдер, практикалық химия, Батыс Еуропаның әсерінсіз, өздігінше дамып жатты. Қайта Таяу Шығыс (Византия, Армения т.б.) елдерімен химиялық білім жайында қатынас, айырбас болып тұрды.
Алхимиядан - химияға. Алхимия дәуірінде, әртүрлі уақытта, елде практикаға химиямен айналысушылар болған. Еуропада ғылым мен өнердің қайта өрлеу дәуірінің әсерінен, химияда XVI-XVII ғ. практикаға бет бұрушылық күшейді. Химияның міндеті - дәрі даярлап, адам емдеу деп Парацельс (Швейцария), Либавий (Германия), Ван-Гельмонт (Голландия) ятрохимия (грекше - "ятрос" - емдеуші) деген бағыт туғызды; Агрикола (Германия) химиялық білімді металлургияға, Бирингуччио (Италия) - пиротехникаға, Палисси (Франция) - керамикаға, Глаубер (Германия) - химиялық өнеркәсіпте қолдануға талаптанды.
Бірақ химиялық практика біраз ілгері басқанымен, алхимиядан басқа теория болмады. Осы кезде, 1661 ж. Роберт Бойль (1627-1691, Англия) ескіріп, кедергіге айналған алхимия қағидаларына қарсы шығып, оларды мықтап сынайды. Бойль жаңа теория ұсынбағанымен, химияны ғылыми жолға қоюға тырысады. "Химиялық элемент деген не?" деп сұрақ қойып, оған берген жауабы химиялық элементтің осы уақыттағы анықтамасына жуық келеді.
Флогистон дәуірі. XVI ғасырда Батыс Еуропада феодализм жойылып, оның орнына сауда, әсіресе өнеркәсіптік буржуазия келген кезде, өнеркәсіп, оның ішінде металлургия күшейді. Металл өндіру технологиясы, жану, тотығу, тотықсыздану сияқты химиялық процестер ашылды. Осыларды іс жүзінде орындау қолдан келгенмен, оны жақсарту, тездету т.б. үшін теориялық негізін білу керек болды. Химияда ескірген, әрі жалғандығына жұрттың көзі жеткен алхимия ілімінен басқа еш теория әлі жоқ еді.
Неміс химигі Шталь тәжірибелік мәліметтерді қорытып флогистон теориясын ұсынды (1700 ж.). Бұл теория бойынша барлық жана, тотыға алатын заттардың құрамында флогистон (грекше phlogistos - жанушы) болады. Зат жанғанда, не тотыққанда, ондағы флогистон бөлініп шығады, мысалы, темірді (металдарды) қыздырғанда, флогистон бөлініп шығып, қақ түзіледі:
темір → темір қағы + флогистон
Демек, флогистон теориясы жану не тотығу процесін айрылу реакциясы деп қарайды: металл - күрделі зат, ал қақ - жай зат. Қақты қайтадан металға айналдыру үшін оған флогистон қосу керек. Көмір таза флогистоннан тұрады деп есептейтін, сонда:
темір қағы + флогистон (көмір) → темір
Флогистон теориясының қате екендігі көрініп-ақ тұр, бірақ химияның тарихи даму дәуірінде бұл теорияның бірқатар маңызы болды, біріншіден, тәжірибеден жиналған фактілерді бір жүйеге келтірді, екіншіден химияның алхимия түсініктерінен құтылуына себеп болды. Энгельстің айтуынша "...химия флогистон теориясының көмегі арқылы алхимиядан арылды..."
Кейін флогистон теориясына қайшы келетін фактілер көбейді, мысалы, темір қаққа айналғанда, оның салмағы флогистон бөлініп шыққандықтан кемудің орнына, өсіп шығады екен. Флогистон теориясы 100 жылдай өмір сүрді, қайшы фактілер көбейгендіктен химияның ендігі дамуына тұсау бола бастады.
Флогистон теориясына ғылыми соққы берген М.В.Ломоносов болды. Бұл теорияның терістігін кейін Лавуазье толық дәлелдеді.
Химияның ендігі жаңа кезеңі атом-молекулалық теориядан басталды (II тарау).
Химияның ғылыми негізін қалаған орыстың ұлы ғалымы М.В.Ломоносов болды. Химия ғылымында жүздеген заң, теория, қағидалар бар, бірақ бұлардың барлығы кейін ашылған, ал Ломоносовтың өзі химияның тұңғыш заңы, қай жағынан қарағанда да, өте маңызды заңы - материяның сақталу заңын ашқан.
Бұл материя сақталу заңы - жаратылыстың негізгі заңдарының бірі, мұның бір бөлімі заттар массасының (салмағы) сақталу заңы түрінде орта мектеп химиясында оқылып өтті, екінші бөлімі энергия сақталу заңы ілгеріде (ІІ тарау) өтіледі.
Мұнымен қатар, Ломоносов атом-молекула теориясын (ІІ тарау, § 1, 5), жылудың кинетикалық теориясын (ІІ тарау, § 10) ашты, химиялық реакцияларда салмақтық бақылау жасау үшін таразыны ғылыми құрал етіп пайдалануды, химия мен физика және математиканы ұластырып физикалық химияны; тағы басқа осы сияқты химияға ғылыми негіз болатын мәселелерді ұсынған.
Сөйтіп, XVIII ғасырдың ортасында, данышпан ғалым М.В.Ломоносовтың еңбектерінің арқасында химия дәл ғылымдар қатарына қосыла бастады.