khimie.ru

Первый крупный химик, многие труды которого дошли до современных исследователей, — это араб Джабир ибн Хайян (721-815). В средневековой Европе его именовали Гебером. О жизни этого ученого достоверно известно очень мало. Другие алхимики позднее переписывали его книги со своими дополнениями или вообще писали свои труды под его именем. Однако несомненно, что именно Джабир — автор первых монографий по химии («Книга 70», «Книга весов», «Книга свойств» и др.), в которых он систематизировал все известные ему вещества и точно описал их свойства.

В отличие от туманных и зашифрованных описаний веществ и процессов, которые были характерны для алхимиков античности, книги Джабира написаны понятно и лаконично. Ценно и другое качество этих книг, о котором сам Джабир писал так: «Мы описали только то, что сами видели, а не то, что нам говорили». Характеризуя каждое вещество, Джабир указывает его плотность, цвет, блеск, ковкость, легкость плавления и т.д. Примером может быть описание свинца: «Серовато-коричневый или тускло-белый, тяжелый, незвенящий металл. Легко куется и легко плавится. Образует свинцовые белила с уксусной кислотой и сурик при нагревании». Очевидно, по таким описаниям можно отличать друг от друга и опознавать индивидуальные вещества, что уже имеет прямое отношение к химическому анализу.

Несомненными достижениями Джабира как химика было получение концентрированной уксусной и разбавленной азотной кислот, раствора аммиака (нашатырного спирта) и некоторых других веществ, которые позднее стали использовать в аналитических лабораториях как реагенты. Различные «острые воды» (т. е. кислоты) Джабир применял для растворения металлов, а также для отделения серебра от золота. Особое значение для современников имели теоретические воззрения Джабира, который расширил число аристотелевских элементов, ввел серу (носитель начала горючести) и ртуть (начало металличности). Реальные же металлы Джабир рассматривал как соединения, продукты длительного взаимодействия серы и ртути в недрах Земли. Более чистым металлом является тот, который содержит меньше серы. Для трансмутации надо лишь очистить неблагородный металл (свинец или обычную ртуть) от лишней серы (например, очень длительным прокаливанием) и получить таким образом серебро или золото. Катализировать процесс трансмутации должен был «философский камень», или «эликсир», который еще требовалось отыскать или получить искусственно. Арабские ученые верили, что такой эликсир должен был еще и обеспечить его владельцу здоровье, молодость и даже бессмертие. Позднее другие арабские алхимики (в частности, Ар-Рази) развили идеи Джабира, указав на третий предполагаемый компонент всех металлов — соль.

Для истории и методологии аналитической химии важно, что Джабир и его последователи подчеркивали связь наблюдаемых свойств веществ (не только физических, но и химических) с количественным содержанием некоторых неизменных компонентов этих веществ, т.е. с их химическим составом. Так, Авиценна в XI в. писал, что взвешивание — один из удачных способов узнать качество воды; более легкая вода в большинстве случаев лучшего качества. Арабские ученые (Бируни, Хазини) в XII в. составили довольно точные таблицы плотности различных веществ (а также солевых растворов) и указали на связь плотности раствора и содержания растворенного вещества. В некоторых случаях результаты их измерений мало отличаются от современных справочных данных. Однако не следует переоценивать вклад арабских алхимиков в развитие анализа: они не создали новых приемов «пробирного искусства» и не пытались определять содержание своих «элементов» (серы, ртути и соли) в каких-либо реальных объектах. По-видимому, алхимики даже не делали попыток узнать действительный состав металлов в процессе их «трансмутации»; во всяком случае, в дошедших до нашего времени книгах и рукописях соответствующих упоминаний нет. Для большинства алхимиков получение сплава из меди, олова, свинца или других металлов, имеющего внешний вид и плотность серебра (или золота), означало бы действительное получение драгоценного металла. Среди средневековых алхимиков Западной Европы, работавших в более поздний период, чем арабские ученые, также было немало крупных фигур, идеи и достижения которых затем были использованы химиками-аналитиками. Можно указать на немецкого монаха XIII в. Альберта Великого, выдвинувшего идею избирательного химического сродства и детально описавшего свойства мышьяка и его соединений. Современник Альберта Великого англичанин Роджер Бэкон не только вновь изобрел порох (в Китае его применяли гораздо ранее), но и говорил о необходимости приложения математики к химическому эксперименту. В частности, он подчеркивал необходимость определенного соотношения реагентов (эти соотношения ранее указывал в своих книгах и Джабир ибн Хайян). По-видимому, именно в XIII—XIV вв. европейские алхимики научились получать концентрированную серную и азотную кислоты, царскую водку, а несколько ранее — этиловый спирт

Появление концентрированных минеральных кислот сделало возможным кислотное растворение минералов и сплавов, без чего был бы невозможен их последующий анализ «мокрым путем». Неизвестно, кто именно разработал способы получения концентрированных минеральных кислот, столь важных для развития химии в целом и для аналитической химии в частности. Возможно, это был Джабир, но скорее — неизвестный испанский исследователь, писавший в XIV в. под именем Джабира (его часто именуют Псевдо-Гебером).

Европейские алхимики открыли несколько ранее неизвестных элементов (цинк, сурьму, висмут, мышьяк и др.), исследовали многие вещества (например, нашатырь, поташ и селитры). Алхимики впервые стали проводить химические реакции в растворах, причем они наблюдали и такие реакции в растворах, которые позднее стали применять в качественном анализе. Например, взаимодействие нитрата серебра и соляной кислоты с образованием осадка хлорида серебра, а также выделение аммиака из солей аммония при их нагревании. Естественно, соответствующие вещества алхимики называли по-другому. Распознавание руд и минералов (в том числе с помощью реакций в растворах) мало интересовало алхимиков, поскольку не было связано с возможностью трансмутации. Больший интерес могли вызывать обнаруженные еще арабскими алхимиками реакции, ведущие к вытеснению менее активного металла (например, серебра) из растворов его солей более активным металлом (медью или ртутью). Эти процессы можно было принять за настоящую трансмутацию.

Таким образом, античные, арабские и европейские алхимики на протяжении почти полутора тысячелетий (IV —XVII вв.), хотя и не разработали новых методов, но зато создали необходимые предпосылки для последующей разработки химических методов анализа. Они изучили свойства множества природных веществ, синтезировали и исследовали свойства веществ, не существовавших в природе (минеральных кислот и др.), начали изучать реакции в растворах. В алхимический период появились такие обобщающие понятия, как «соль», «кислота», «щелочь», «осаждение», «растворение». Исследования процессов растворения разных веществ привели алхимиков к выявлению важных закономерностей («подобное растворяется в подобном» и др.), к знаниям о реальных свойствах различных растворителей, а также к мечте о создании универсального растворителя («алькагеста»). Не ясно было только, в чем можно будет хранить такой растворитель…

С точки зрения современного химика-аналитика значение алхимического периода заключается в создании оборудования и реактивов, необходимых для проведения химического анализа. Алхимиками были изобретены печи для длительного и сильного нагрева веществ под тягой (атанор), водяные и песчаные бани, перегонные кубы (алембики), реторты, колбы и многое другое. Алхимик Бётгер впервые в Европе научился изготавливать фарфор и фарфоровую посуду, алхимик Кункель значительно продвинул технику изготовления стекол. В конце алхимического периода стеклянную посуду для проведения химических экспериментов даже стали изготавливать как товар. Специально для продажи стали синтезировать (в достаточно больших количествах) различные чистые вещества; фактически было организовано производство химических реактивов. Этим, в частности, с успехом занимался один из крупнейших химиков XVII в. И. Глаубер, предложивший способы производства соляной кислоты, глауберовой соли (сульфата натрия) и многих других солей.

Конечно, тайный характер химической науки необычайно замедлял ее развитие и благоприятствовал деятельности лжеалхимиков (были и такие, и из-за их деятельности престиж алхимии к концу Средневековья сильно упал). Одни и те же открытия делали по нескольку раз, поскольку обмена научными идеями и результатами исследований не существовало. Положение начало изменяться лишь в эпоху Возрождения. В 1597 г. появился первый учебник по химии, предназначенный для обучения будущих врачей. Написанный А. Либавием учебник назывался «Алхимия», но автор излагал известные ему знания о веществах и их превращениях с рациональных позиций, без особой мистики, делая упор на описание свойств лекарственных веществ и техники химического эксперимента. Лишь в XVI и XVII в. химики стали отказываться от самой идеи трансмутации, указывая, что наука имеет более важные цели, в частности:

• • поиск средств обеспечения здоровья и долголетия, особенно по­лучение лекарств (ятрохимия); эту цель выдвинул швейцарский врач и химик Параиельс, ранее о том же писал арабский врач Авиценна, единственный из арабских ученых алхимического периода, отвергавший возможность трансмутации; последователи Парацельса (ятрохимики) исследовали процессы горения, пищеварения, роста растений, действия лекарств и т.п., изобретая и применяя новые качественные реакции (А.Либавий, О. Тахений) и проводя количественные измерения (Я. Б. Ван Гельмонт);
• • поиск полезных ископаемых, производство металлов и другие технологические процессы (Г. Агрикола, В. Бирингуччо, И. Глаубер, В. Гольберг, Р. Гук и др.); как и исследования ятрохимиков, работы первых химиков-технологов также были связаны с анализом: распознавание богатых и бедных руд, испытания чистоты металлов, изучение состава минеральных вод; в книгах Г.Агриколы и В. Бирингуччо в середине XVI в. были систематически изложены все известные к тому времени методы «пробирного искусства».

В результате исследований ятрохимиков и химиков-технологов аристотелевское понятие «элемент» стало восприниматься по-новому: не как абстрактный носитель тех или иных качеств, а как Реальный вещественный ингредиент того или иного объекта. Это важное методологическое новшество было полностью реализовано в трудах Р. Бойля.