2. алхимический период: iv—xvii вв - Ya
реклама
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 302 ФРУНЗЕНСКОГО РАЙОНА Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Выполнила: ученица 10 «А» класса Паряева Виктория Научный руководитель: Давыденко Любовь Владимировна Санкт-Петербург 2015 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...............................................................................................................................................3 ГЛАВА 1.....................................................................................................................................................5 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ................................................................................................................5 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ТЕРМИНА ХИМИЯ .....................................................................................................5 2. АЛХИМИЧЕСКИЙ ПЕРИОД: IV—XVII ВВ ...................................................................................................6 2.1. Александрийская химия ...................................................................................................................6 2.2. Арабская алхимия............................................................................................................................11 2.3. Европейская алхимия ......................................................................................................................15 2.4. Техническая химия и иатрохимия ..................................................................................................18 ГЛАВА 2...................................................................................................................................................22 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ................................................................................................................22 1. «ТРАНСМУТАЦИЯ» МЕТАЛЛОВ.............................................................................................................22 1.1. «Превращение» цинка в медь ......................................................................................................22 1.2. «Превращение» железа в медь .....................................................................................................23 1.3. «Превращение» меди в серебро ...................................................................................................24 2. ПОЛУЧЕНИЕ «ЗОЛОТА» ..........................................................................................................................25 3. ПРОДУКТ ОАЗИСА АММОНА..................................................................................................................26 ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................................................................29 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................................................31 2 ВВЕДЕНИЕ Если попытаться охватить единым взглядом алхимический период, то натолкнёшься на непреодолимые трудности. Они вызваны отчасти длительностью этого периода – ведь он продолжался свыше тысячелетия, когда на Востоке и в Европе одни цивилизации исчезали, а другие возникали, - но в большей степени сложностью химических проблем, которые, даже если не были решены, были уже намечены. Конечно, если в качестве характеристики алхимического периода принимать мучительные, часто лихорадочные, поиски философского камня и поэтому приписывать его искателям единственную цель превращение неблагородных металлов в благородные, то задача исследования упрощается, но в то же время такая точка зрения становится односторонней. В течение тысячелетия, начиная с IV в. нашей эры, алхимики занимались не только тем, что пытались приготовить золото, отыскать эликсир долголетия и универсальный растворитель. Стремясь к достижению самой привлекательной цели – созданию неисчислимых богатств, алхимики в процессе проводимых ими исследований решали многое практически важные задачи. Поэтому в течение алхимического периода были получены сведения о многих процессах, и различные методы производства продуктов, пользовавшихся наибольшим спросом, разработанные с применением алхимических горнов, начали применяться в масштабе настоящих мастерских. Торговля с другими восточными странами позволила европейцам познакомиться не только с сельскохозяйственными продуктами других континентов, но также с результатами технической деятельности, и таким образом привлекла внимание к изделиям из стекла, керамики, фарфора, к великолепным краскам и тканям Дальнего Востока, к впечатляющим фейерверкам, которые привели к одному из открытий, оказавших огромное влияние на судьбы народов в течение части этого долгого периода, а именно, к открытию пороха. Следовательно, желающий разобраться в истории и алхимического периода должен принимать во внимание все эти факты и особенно развитие 3 химических знаний в рамках общей истории различных стран. Попытки изготовления золота, которые делались на протяжении многих веков, нельзя объяснить неосведомленностью или хитростью сторонников занятий алхимией, так как такое суждение грешило бы упрощенностью; необходимо иметь в виду политическую историю тех веков, образование мелких княжеств, важность денег для торгового обмена, надо, следовательно, не терять из виду экономического фактора, заставляющего властителей благоприятно относиться к алхимическим опытам. Алхимики, хотя и не смогли найти философского камня, открыли столько процессов, наблюдали столько реакций, что способствовало становлению новой науки; алхимики в поисках философского камня заложили фундамент для создания химии. Те исследователи, которых мы представляем себе запертыми в лабораториях, полных реторт и перегонных кубов, мучимые поисками ненаходимого, были бессознательно настоящими тружениками на ниве знания. Целью данной работы является рассмотрение развитие алхимии в различных странах, а также проведение «алхимических» опытов, объяснение опытов с точки зрения алхимика и с современной точки зрения. Рисунок 1 Алхимическая лаборатория XVI в. 4 ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ТЕРМИНА ХИМИЯ Исследователи до сих пор не пришли к единому мнению по поводу происхождения слова "химия". Существует несколько версий. Согласно первой версии, термин "химия" произошел от египетского слова "Хем" - арабского названия этой страны. В таком случае "химия" можно перевести как "египетская наука". Это же слово означало "черный" - видимо, по цвету почвы в долине реки Нил, протекающей по территории Египта (в противовес бесплодным пескам пустыни). "Кем", или "Хем" (Khemia - "Черная страна", «страна с черной землей») - так называли в древней Греции Египет; этот термин встречается у Плутарха. В таком варианте слово "химия" переводится как "черная наука" или "наука черной земли", но и в этом случае имеется в виду Египет, то есть смысл такого перевода такой же, как в первом варианте. Вторая версия выводит слово "химия" из греческого χυμος ("хюмос"), которое можно перевести как "сок растения". Этот термин встречается в рукописях, содержащих сведения по медицине и фармакологии. Согласно же третьей версии, слово "химия" происходит от другого греческого слова - χυμα ("хюма"), означающего "литье", "сплав". В таком случае "химия" - это искусство литья выплавки металлов, то есть металлургии. [8] Химия — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также законах, которым эти превращения подчиняются. Зачатками химии можно назвать первые эксперименты человека разумного, так как он имел дело с химическими веществами. Постепенно 5 практические знания накапливались, постепенно человек стал изучать новые биологические процессы, такие как: брожение, гниение, горение, спекание, плавление и многие другие. Многие из ремесел были изучены людьми задолго до начала нашей эры. Химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвященных. К европейцам химическая наука попала главным образом от арабов в 711 году. [9] 2. АЛХИМИЧЕСКИЙ ПЕРИОД: IV—XVII ВВ В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривала античная натурфилософия, практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной химии. Алхимический период – это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. В этом периоде зародилась экспериментальная химия, Рисунок 2 Алхимический круг началось накопление запаса знаний о веществе. Алхимический период разделяется на три подпериода: александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую (западную) алхимию. Алхимическая теория, основанная на античных представлениях о четырёх элементах, была тесно переплетена с астрологией и мистикой. [5] 2.1. Александрийская химия Алхимия складывается в эпоху поздней античности (III—VI века н. э.) в александрийской культурной традиции и представляет собой форму ритуального герметического искусства. В большой степени алхимия базируется на учении о 4 первоэлементах Аристотеля. 6 Рисунок 3 Первоэлементы Аристотеля Именно в Александрийской академии, созданной в 332г до н. э. Александром Македонским, произошло соединение теории (античной натурфилософии) и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях; из этого соединения и родилась новая наука – khemeia. В результате объединения практических знаний египетских жрецов и греческой натурфилософии произошли два взаимообусловленных процесса: 1. Эллинизация «священного тайного искусства» египетских жрецов. Практические знания приобрели «теоретическую базу» в виде платовско-аристотелевского учения о четырёх элементах-стихиях. 2. Мистификация натурфилософии. В рациональную систему Аристотеля были привнесены посылки Пифагора о важнейшей роли числа и прочие мистические элементы, изначально совершенно нехарактерные для аристотелевской метафизики. [3] Древнегреческие философы (Фалес, Анаксимандр, Анаксимен, Гераклит), выдвигая идею о единстве всего сущего, в то же время разъединяли религию и естествознание. Египтяне же, блестяще владея прикладной химией, тем не менее не выделяли ее в самостоятельную область знаний. Химия в Древнем Египте входила в «священное тайное Рисунок 3 Осирис искусство» жрецов. Обработка и подделка благородных камней, бальзамирование трупов и другие в общем-то совершенно не таинственные операции сопровождались молитвами, 7 заклинаниями. Покровителем химии египтяне считали птицеголового бога Осириса. Познания египтян; в прикладной химии поразили греков, и, перенимая их конкретные знания, греки восприняли многое и из мистики (они даже отождествили Осириса с греческим богом Гермесом). Поэтому слияние прикладной химии египтян с греческой натурфилософией в принципе оказалось не столь плодотворным. Хотя в древние времена искусство khemeia было тесно связано с религией, простые люди страшились тех, кто им занимался: им казалось, что «химики» владеют тайным искусством и опасными знаниями. (Астролог с пугающим знанием будущего, химик с его удивительной способностью изменять вещества и даже жрец, знающий, как умилостивить богов и снять проклятия, служили прообразами волшебника, колдуна и чародея народных сказаний.) Это общественное уважение или, правильнее сказать, боязнь заставляла тех, кто занимался khemeia, излагать свои писания загадочными туманными символами, что усиливало впечатление таинственности. Основными объектами изучения александрийской химии являлись металлы. В александрийский период сформировалась традиционная металлопланетная символика алхимии, в которой каждому из семи известных тогда металлов сопоставлялась соответствующее небесное светило: Рисунок 4 Металлопланетная символика 8 • • • • • • • серебро — Луна, ртуть — Меркурий, медь — Венера, золото — Солнце, железо — Марс, олово — Юпитер, свинец — Сатурн. Влияние тех взглядов чувствуется и сегодня. Старое название нитрата серебра lunarcaustic, или ляпис, явно указывает на связь серебра и Луны. Ртуть получила название от планеты Меркурий; ртуть — современное название металла, а древнее название ртути — hydrargyrum, т. е. «жидкое серебро»; почти идентично старое английское название — «живое серебро» (quicksilver). [2] Эта более или менее намеренная неясность языка химии имела два отрицательных следствия: 1. Она приводила к торможению прогресса, так как каждый работавший в этой области пребывал в неведении или по крайней мере терялся в догадках относительно того, чем же занимаются его коллеги, так что нельзя было ни учиться на ошибках, ни перенимать опыт. 2. Любой мошенник и шарлатан мог, Рисунок 5 "Хрисопия Клеопатры" при условии, что он непонятно изъяснялся, выдать по так называемому манускрипту себя за серьезного ученого. Отличить ученого от св. Марка. Круг вверху слева плута было довольно трудно. содержит магические формулы, внизу справа - установленный на Первым значительным представителем горне алембик с двумя "клювами" греко-египетского khemeia, имя которого дошло и до нас, был Болос из Менде (ок. 200 г. до н. э.), 9 города в дельте Нила. В своих работах Болос использовал имя Демокрита, и поэтому его называют «Болос-Демокрит» или иногда «Псевдо-Демокрит». Болос посвятил себя одной из важнейших задач khemeia — превращению одного металла в другой, и в частности превращению свинца или железа в золото (трансмутация). Болос в своих работах приводил подробные описания методов получения золота, но это не было мошенничеством. Можно, например, сплавить медь с металлическим цинком и получить латунь — сплав желтого цвета, т. е. цвета золота. Весьма вероятно, что для древних исследователей изготовление металла цвета золота и означало изготовление самого золота. Однако в эпоху Древнего Рима общий упадок греческой культуры сказался и на искусстве khemeia. После 100 г. н. э. к старым знаниям фактически перестали добавляться новые, зато работы старых авторов все чаще и чаще стали истолковываться в мистическом духе. Например, приблизительно в 300 г. н. э. египтянин Зосима написал энциклопедию — 28 книг, которые охватывали все знания по khemeia, собранные за предыдущие пять или шесть веков. Ценность этой энциклопедии не слишком велика. Конечно, в ней можно найти любопытные сведения, в частности, о мышьяке. Зосима описал методы получения ацетата свинца; он указал, что у этого ядовитого соединения сладковатый вкус (название «свинцовый сахар» дошло до наших дней). Окончательный удар khemeia нанес страх. Римский император Диоклетиан боялся, что получение дешевого золота окончательно подорвет шаткую экономику разваливающейся империи. Он приказал уничтожить труды по khemeia, и это одна из причин того, почему их так мало дошло до наших дней. Другой причиной было распространение христианства. «Языческие знания» стали не популярны, а искусство khemeia, тесно связанное с древней египетской религией, казалось особенно подозрительным, и вскоре оно фактически стало нелегальным. [1] 10 Одновременно с тщетной погоней алхимиков за философским камнем для приготовления благородных металлов углублялись и расширялись знания химических процессов, свойственных различным ремеслам. В то же время греко-египетские алхимики улучшили процесс очистки золота путем купеляции (нагревая богатую золотом руду со свинцом и селитрой) и стали применять амальгаму золота для позолота. Выделение серебра путем сплавления руды со свинцом было широко распространено, как о том свидетельствуют некоторые александрийские писатели. Все это имело целью выделения из руд и сплавов большого количества благородных металлов. Получила развитие и металлургия обыкновенных металлов. Ртуть широко применялась для извлечения золота и серебра; был известен процесс извлечения самой ртути из киновари путем перегонки и из каломели путем перегонки с известью. Усовершенствования имели место также в керамическом ремесле и в приготовлении стекла. В этот период изготавливалась посуда из обожженной глины, причем ее покрывали глазурью, изготовленной из соединений свинца и олова. Египетские алхимики открыли нашатырь, который частично добывали как природный продукт в оазисе Аммона, частично получали из мочи и испражнений верблюдов и других животных. [2] 2.2. Арабская алхимия В VII веке началось победоносное шествие новой мировой религии – ислама, что привело к созданию огромного Халифата. Теоретической основой арабской алхимии стало учение Аристотеля и его идея о взаимопревращаемости элементов. Подражая древним властителям, арабские халифы начали покровительствовать наукам, и в VIII-IX вв. появились первые арабские химики. Арабы преобразовали слово khemeia в al-kimiya. Европейцы позднее заимствовали это слово у арабов, и в результате в европейских языках появились термины «алхимия» и «алхимик». Термин «алхимия» сейчас 11 употребляют, когда говорят о периоде истории химии, охватывающем около двух тысячелетий, начиная с 300 г. и до 1600 г. Впервые с khemeia арабы познакомились довольно необычным образом. В 670 г. корабли арабского флота, осаждавшего Константинополь (самый большой и сильный город христианского мира), были сожжены «греческим огнем» — химической смесью, образующей при горении сильное пламя, которое нельзя погасить водой. По преданию, эту смесь изготовил занимавшийся khemeia Каллиник, который бежал из своего родного Египта (или, может быть, Сирии), спасаясь от арабов. Страницы европейской истории химии периода между 300 и 1100 гг. фактически пусты. После 650 г. развитие греко-египетской алхимии полностью контролировалось арабами, и так продолжалось в течение пяти веков. Следы этого периода сохранились в ряде химических терминов с арабскими корнями: • alembic (перегонный куб), • alkali (щелочь), • alcohol (спирт), • carboy (оплетенная бутыль), • naphta (лигроин), • zircon (цирконий) и др. Самым талантливым и прославленным арабским алхимиком был Джабир ибн Хайян (721—815), ставший известным в Европе позднее под именем Гебер. Он жил во времена наивысшего расцвета арабской империи (при Гарун аль-Рашиде, Рисунок 6 Джабир ибн прославленном в «Тысяча и одной ночи»). Хайян (721-815) Многочисленные труды Джабира написаны достаточно понятным языком. (Многие книги, приписанные ему, правда, могли быть написаны и позднее другими алхимиками.) Джабир описал нашатырный 12 спирт и показал, как приготовить свинцовые белила. Он перегонял уксус, чтобы получить уксусную кислоту — самую сильную из известных в то время кислот. Ему удалось получить слабый раствор азотной кислоты.[3] Джабир изучал возможность трансмутации металлов, и эти его исследования оказали сильнейшее влияние на последующие поколения алхимиков. Джабир полагал, что ртуть является особым металлом, так как благодаря своей жидкой форме она содержит очень мало примесей. Столь же необычными свойствами обладает и сера: она способна воспламеняться (и к тому же она желтая, как и золото). Джабир считал, что все остальные семь металлов образуются из смеси ртути и серы, «созревающей» в недрах земли. Труднее всего образуется золото — наиболее совершенный металл. Поэтому, чтобы получить золото, необходимо найти вещество, ускоряющее «созревание» золота. В старинных преданиях говорилось, что это вещество представляет собой сухой порошок. Греки называли его xerion, или «сухой», арабы изменили его на al-iksir, и в конце концов в европейских языках появилось слово эликсир. В Европе это удивительное вещество получило название философского камня. (Вспомним, что до 1800 г. «философами» называли всех «ученых».) Эликсир должен был обладать и другими чудесными свойствами: излечивать от всех болезней и, самое главное, давать бессмертие. И в последующие столетия алхимики шли двумя параллельными путями: одни искали золото, другие — эликсир жизни, дававший бессмертие. [1] Джабиром была создана ртутно-серного происхождения металлов, которая составила теоретическую основу алхимии на несколько последующих столетий. Суть ртутно-серной теории состоит в следующем: В основе всех металлов лежат два принципа – Ртуть (философская Ртуть) и Сера (философская Сера). Ртуть является принципом металличности, Сера – принципом горючести. Принципы новой теории, таким образом, выступают как носители определённых химических свойств металлов, 13 установленных в результате экспериментального изучения действия высоких температур на металлы. Важно отметить, что на протяжении многих веков принималось, будто действие высоких температур (метод огня) есть наилучший метод для упрощения состава тела. Следует подчеркнуть, что философская Ртуть и философская Сера не тождественны ртути и сере как конкретным веществам. Согласно учению Джабира, сухие испарения, конденсируясь в недрах Земли, дают Серу, мокрые – Ртуть. Затем под действием теплоты два принципа соединяются, образуя семь известных металлов – золото, серебро, ртуть, свинец, медь, олово и железо. Другой арабский алхимик Ар-Рази (865—925), ставший известным в Европе под именем Разес, занимался Рисунок 7 Ар-Рази медициной и алхимией. Он завоевал почти такую же (865 – 925) известность, как и Джабир. Ар-Рази описал методику приготовления гипса и способа наложения гипсовой повязки для фиксации сломанной кости. Он изучил и описал металлическую сурьму. Джабир рассматривал серу как принцип горючести, ртуть как принцип металличности, Ар-Рази добавил к этим двум принципам третий — принцип твердости, или соль. Летучая ртуть и воспламеняющаяся сера образовывали твердые вещества только в присутствии третьего компонента — соли. Ар-Рази интересовался медициной больше, чем Джабир, но самым знаменитым врачом был бухарец ИбнСина (ок. 980—1037), гораздо более известный под латинизированным именем Авиценна. Его сочинения служили важнейшими руководствами Рисунок 8 Ибн-Сина (Авиценна) для врачей в течение многих веков. Авиценна единственный (980-1037) из алхимиков не верил в возможность получения золота из других металлов. [6] 14 В целом именно во время арабского этапа были созданы основные теории алхимии, разработан понятийный аппарат, лабораторная техника и методика эксперимента. Арабские алхимики добились несомненных практических успехов – ими выделены сурьма, мышьяк и, по-видимому, фосфор, получены уксусная кислота и растворы сильных минеральных кислот. Арабская алхимия, в отличие от александрийской, была вполне рациональна; мистические элементы в ней представляли собой скорее дань традиции. Важнейшей заслугой арабских алхимиков стало создание рациональной фармации, развившей традиции античной медицины. [3] 2.3. Европейская алхимия Авиценна был последним крупным ученым арабского мира; наступала пора упадка. Опустошительные набеги монгольских орд ускорили этот процесс. Центр научной мысли вновь переместился в Европу. Европейские государства, прежде всего страны южной Европы, достаточно тесно контактировали с Византией и арабским миром, особенно после начала крестовых походов. Европейцы получили возможность ознакомиться и с блестящими достижениями арабской цивилизации, и с наследием античности, сохранившимся благодаря арабам. Тогда же в Европе были созданы первые светские учебные заведения – университеты: в Болонье (1119), Монпелье (1189), Париже (1200). Начиная с XIII века, можно говорить о европейской алхимии как отдельном этапе алхимического периода. Следует отметить, что между арабской и европейской алхимией имели место весьма существенные отличия. Европейская алхимия развивалась в обществе, где христианская (католическая) церковь активно вмешивалась во все светские дела. Европейские властители, как светские, так и церковные, объявив алхимию вне закона, в то же время покровительствовали ей, рассчитывая на выгоды, которые сулило нахождение способа получения золота. Вследствие этого европейская 15 алхимия, как и александрийская, изначально являлась герметической наукой, доступной только посвящённым. [3] Первым знаменитым европейским алхимиком стал монах-доминиканец Альберт фон Больштедт (1193–1280). Альберт Великий первым из европейских алхимиков детально описал свойства мышьяка, почему ему иногда приписывают открытие этого вещества. Альберт Великий высказывал также мнение о том, что металлы состоят из ртути, серы, мышьяка и нашатыря. Современником Альберта Великого был англичанин Рисунок 10 Роджер Роджер Бэкон (1214–1292), написавший, в частности, Бэкон (1214 - 1292) знаменитейший трактат «Зеркало Алхимии». Роджер Бэкон придерживался четкого убеждения, что залогом прогресса науки являются экспериментальная работа и приложение к ней математических методов. Он был прав, но мир еще не был готов к этому. Бэкон в своих работах дал первое описание пороха. Иногда его называют изобретателем пороха, но это не соответствует действительности: настоящий изобретатель остался неизвестным. С изобретением пороха средневековые замки перестали быть неприступными твердынями, а пеший воин стал более опасен, чем закованный в латы всадник. В работах Альберта Великого и Роджера Бэкона, как и в сочинениях арабских алхимиков, доля мистицизма была сравнительно невелика. [3] Имя самого видного из средневековых алхимиков осталось неизвестным; он подписывал свои труды именем Джабира, арабского алхимика, жившего за шесть веков до него. Этот «Псевдо-Джабир» был, вероятно, испанцем и жил в XIV в. Псевдо-Джабир первым описал серную кислоту — одно из самых важных соединений сегодняшней химии (после Рисунок 9 Альберт Великий (1193 - 1280) 16 воды, воздуха, угля и нефти). Он также описал, как образуется сильная азотная кислота. Серную и сильную азотную кислоты получали из минералов, в то время как все ранее известные кислоты, например, уксусную кислоту, получали из веществ растительного или животного происхождения. [6] Мистические течения в европейской алхимии занимали очень значительное место. Алхимики-мистики сформулировали дополнительные задачи своей науки; общее число задач было равно, естественно, семи: 1. Приготовление Эликсира или Философского Камня (Lapis Philosoiphorum); 2. Создание гомункулуса; 3. Приготовление алкагеста – универсального растворителя; 4. Палигенез, или восстановление растений из пепла; 5. Приготовление мирового духа (spiritus mundi) – магической субстанции, одно из свойств которой – способность растворять золото. 6. Извлечение квинтэссенции. 7. Приготовление жидкого золота (aurum potabile), совершеннейшего средства для излечения. Достижению поставленных целей должны были послужить двенадцать основных алхимических операций, каждая из которых соотносилась с определённым зодиакальным созвездием. Тем не менее, в XIV–XV веках европейская алхимия добилась значительных успехов, сумев превзойти арабов в постижении свойств вещества. Алхимии изначально были присущи весьма серьёзные отрицательные черты, которые в конце концов и сделали её тупиковой ветвью развития естествознания. 1. Ограниченность предмета лишь трансмутацией металлов; все алхимические операции с веществом были подчинены этой главной цели. 17 2. Мистицизм, в большей или меньшей степени присущий всем алхимикам. 3. Догматизм теории – учение Аристотеля, лежащее в основе идеи трансмутации, принималось за истину в последней инстанции без каких-либо обоснований. 4. Изначально характерная для алхимии закрытость являлась существенным препятствием для развития этой науки. Тем не менее, уязвимость алхимии для критики с точки зрения современной науки никоим образом не означает, что труд многих поколений алхимиков был бессмысленным и бесполезным. Главным результатом алхимического периода, помимо накопления значительного запаса знаний о веществе, стало становление эмпирического (опытного) подхода к изучению свойств вещества. Алхимиками была разработана ртутно-серная теория (теория трёх принципов), призванная обобщить опытные данные. В целом алхимический период явился совершенно необходимым переходным этапом между натурфилософией и экспериментальным естествознанием. [3] 2.4. Техническая химия и иатрохимия Совершенно новое понимание задач алхимии было изложено в трудах основоположников технической химии. Характерной особенностью трудов представителей технической химии стало стремление к максимально ясному, полному и достоверному описанию опытных данных и технологических процессов. Сочинения химиков представляли собой своего рода энциклопедии, Рисунок 11 Парацельс посвящённые минералогии, металлургии, горному делу, (1493 - 1541) производству керамики, т.е. технологическим процессам, предполагающим химические операции с веществами. 18 Немецкий врач и алхимик Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, под псевдонимом Парацельс (1493–1541) стал основоположником другого направления в алхимии – иатрохимии. В теоретическом отношении Парацельс являлся классическим алхимиком – он разделял древнегреческое учение о четырёх элементах-стихиях и арабскую теорию трёх принципов. Он утверждал, что задача алхимии – изготовление лекарств. Медицина Парацельса основывалась на ртутно-серной теории. Он считал, что в здоровом организме три принципа – Ртуть, Сера и Соль – находятся в равновесии; болезнь представляет нарушение равновесия между принципами. [6] К представителям иатрохимии можно отнести многих известных алхимиков XVI– XVII веков. Андреас Либавий (1550–1616) прославился Рисунок 13 Андреас Либавий (1550 - 1616) первым в истории Рисунок 12 Учебник "Алхимия" учебником химии – «Алхимия», – вышедшим в 1597 году. Соглашаясь с Парацельсом в том, что главная задача алхимии состоит в служении медицине, Либавий яростно критиковал туманно-мистические элементы в учении Парацельса. Тем не менее, он считал, что трансмутация возможна, и её осуществление явится венцом науки. Важную роль в развитии рациональной алхимии Рисунок 14 Иоганн сыграл Иоганн Рудольф Глаубер (1604–1670), Рудольф Глаубер (1604 - 1670) разработавший способы получения целого ряда неорганических веществ. Врач по образованию, он занимался разработкой и 19 совершенствованием методов получения различных химических веществ. Глаубер разработал метод получения соляной кислоты воздействием серной кислоты на поваренную соль. Тщательно изучив остаток, получаемый после отгонки кислот (сульфат натрия), Глаубер установил, что это вещество обладает сильным слабительным действием. Он назвал это вещество «удивительной солью» (sal mirabile) и считал его панацеей, почти эликсиром жизни. Современники Глаубера назвали эту соль глауберовой, и это название сохранилось до наших дней. Глаубер занялся изготовлением этой соли и ряда других, по его мнению, ценных лекарственных средств и достиг на этом поприще успеха. Жизнь Глаубера была менее богата бурными событиями, чем жизнь его современников, занимавшихся поисками путей получения золота, но она была более благополучной. Ян Баптист ван Гельмонт (1577–1664) был одним из первых учёных, поставивших вопрос об истинных простых составных частях сложных тел. Подвергая сомнению аристотелевские стихии и принципы алхимиков на том основании, что их присутствие невозможно обнаружить в составе большинства тел, Ван Гельмонт предлагал считать Рисунок 15 Оборудование для пробирного анализа. Рисунки из "Алхимии" А. Либавия простыми телами лишь те, которые могут быть выделены Рисунок 16 Ян Баптист ван при разложении сложных тел. Так, поскольку при Гельмонт разложении растительных и животных веществ всегда (1577 - 1664) выделялась вода, Ван Гельмонт считал её простым телом и главной составной частью сложных тел. В поисках других простых тел Ван Гельмонт много экспериментировал с металлами. Он доказал, что при растворении серебра в крепкой водке (азотной кислоте) металл лишь меняет форму своего 20 существования и может быть вновь выделен из раствора в том же количестве. Этот опыт интересен и как один из первых примеров количественного исследования явления. [1] В целом рациональные течения в алхимии – иатрохимия и техническая химия – достигли довольно значительных экспериментальных успехов и заложили основы для научной химии, становление которой начинается в середине XVII века. Не следует, однако, считать, что появление научной химии автоматически означало конец «классической» алхимии. Алхимические традиции сохранялись в науке ещё долгое время, и многие выдающиеся естествоиспытатели продолжали считать трансмутацию металлов возможной. [3] 21 ГЛАВА 2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1. «ТРАНСМУТАЦИЯ» МЕТАЛЛОВ Трансмутация – одно из фундаментальных понятий алхимии, обозначающее взаимопревращение веществ, в основном, металлов. 1.1. «Превращение» цинка в медь Для проведения опыта в фарфоровую чашку наливали концентрированный раствор сульфата меди (II) (CuSO4). После этого к раствору добавляли гранулированный цинк. Гранулы цинка покрывались налетом кирпично-красного цвета (рис. 17, а), при этом со временем исчезала голубая окраска раствора. 22 Рисунок 17 а) Выделение меди из раствора сульфата меди (II); б) сравнение гранул цинка до и после реакции. Это свидетельствует о выделении меди и образовании бесцветного раствора сульфата цинка в результате реакции: CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu 1.2. «Превращение» железа в медь В стеклянный стакан наливали концентрированный раствор сульфата меди (II) (CuSO4). Затем в раствор опускали железную пластинку. Железная пластинка (рис. 18, а) покрывалась налетом кирпично-красного цвета (рис. 18, б), при этом со временем исчезала голубая окраска раствора. Это свидетельствует о выделении меди и образовании бесцветного раствора сульфата железа (II) в результате реакции: CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu Рисунок 18 а) Железная пластинка до реакции; б) Железная пластинка после реакции То, что арабский алхимик Джабир аль-Хайян на рубеже I и II тысячелетий называл «превращением железа в медь», на самом деле было процессом, рассмотренном в этом опыте. 23 1.3. «Превращение» меди в серебро В пробирку наливали концентрированный раствор нитрата серебра, затем туда опускали медную проволоку (рис. 19, а). Рисунок 19 а) медная проволока в растворе нитрата серебра до реакции; б) после реакции. На медной проволоке образовывался черный налет серебра (рис. 19, б) в результате протекания реакции: 2AgNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + 2Ag↓ Вывод: С точки зрения алхимиков это явление можно объяснить следующим образом: в первом опыте: цинк трансмутирует в медь, во втором – железо трансмутирует в медь, в третьем – медь трансмутирует в серебро. Изменяются отношения двух начал в металлах. Изменяется и их цвет. На самом же деле, во всех трех рассмотренных экспериментах по «трансмутации» металлов происходит реакция замещения менее активного металла на более активный согласно электрохимическому ряду напряжений металлов Н. Н. Бекетова (рис. 20). Рисунок 20 Электрохимический ряд напряжений Н. Н. Бекетова 24 2. ПОЛУЧЕНИЕ «ЗОЛОТА» С тайной получения искусственного золота связана загадочная история переписчика книг Николы Фламеля. Он утверждал, что 17 января 1382 года были получены образцы чистого золота. Попробуем же и мы приоткрыть завесу тайны и получить «золото». Для проведения такого опыта использовали две плоскодонные термостойкие колбы на 250 мл, в которых взвешивали по 1 г нитрата свинца и йодида калия. Затем в каждую из колб наливали примерно 175 мл горячей воды. Йодид калия растворялся хорошо, а раствор нитрата свинца мутнел. Это происходило в результате гидролиза, Pb(NO3)2 + Н2О → Pb(ОН)NO3↓ + НNO3 который предотвращали добавлением в колбу небольшого количества уксусной кислоты. Затем брали термостойкую колбу на 1000 мл и сливали получившиеся растворы. Если бы растворы были холодные, то образовался бы мелкий желтый осадок йодида свинца (рис. 21, а), но так как растворы горячие, то образовавшийся йодид свинца растворяется в горячей воде. Если посмотреть по таблице растворимости – йодид свинца нерастворимое соединение, но при повышении температуры его растворимость увеличивается. Со временем раствор остывает, и из него начинают кристаллизоваться золотистые хлопья йодида свинца (рис. 21, б). Уравнение реакции, в результате которой получается йодид свинца: Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2↓ + 2KNO3 25 Рисунок 21 а) Образование йодида свинца при сливании холодных растворов; б) Образование йодида свинца при сливании горячих растворов. Вывод: Алхимик такой опыт мог объяснить следующим образом: при сливании двух горячих бесцветных растворов получается блестящий осадок желтого цвета, что и свидетельствует о получении самого золота. Но, в действительности, в ходе реакции обмена между нитратом свинца и йодидом калия выпадает желтый осадок не золота, а йодида свинца, так как в результате химических реакций происходит только перегруппировка атомов или групп атомов. Весьма вероятно, что для древних исследователей получение вещества цвета золота и означало изготовление самого золота, так как провести химический анализ и выявить подделку было невозможно. 3. ПРОДУКТ ОАЗИСА АММОНА Арабские алхимики получали из оазиса Аммона, расположенного в пустыне Сахара, бесцветное кристаллическое вещество, которое они называли «нушадир». При растирании «нушадира» с гашеной известью (Ca(OH)2) и нагревании смеси выделялся газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде. Алхимики заметили, что водный раствор этого газа, 26 находясь рядом с соляной кислотой, начинал «дымить» и с течением времени все стеклянные сосуды рядом с ними покрывались белым налетом. Алхимики отметили и ещё кое-что: когда раствор неизвестного газа добавляли к водному раствору медного купороса, то голубая окраска последнего становилась ярко-синей [10]. Что это за вещества и почему происходят эти явления? Попробуем объяснить. «Нушадир» - это нашатырь (хлорид аммония NH4Cl), продукт естественного разложения мочи и испражнений верблюдов, караваны которых столетиями проходили через оазис. При взаимодействии NH4Cl с гидроксидом кальция Ca(OH)2 выделялся аммиак NH3: 2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3+ CaCl2 + 2H2O Рисунок 22 а) Схема установки для получения аммиака; б) изменение цвета лакмусовой бумажки (признак выделения аммиака). Для получения аммиака нами была использована установка, схема которой представлена на рис. 22, а. Смесь хлорида аммония и гидроксида натрия нагревали в пробирке с газоотводной трубкой. Свидетельством 27 образовавшегося аммиака служило изменение цвета индикаторной (лакмусовой) бумажки с розового на синий (рис. 22, б). Для проведения опыта по взаимодействию аммиака с хлороводородом использовали 2 стакана на 50 мл. В один из стаканов собирали выделяющийся газообразный аммиак, наполняемость стакана аммиаком определяли также с помощью лакмусовой бумажки. Во второй стакан наливали несколько капель концентрированной соляной кислоты. Соляная кислота летуча и аммиак взаимодействует с газообразным хлороводородом, образуя в воздухе «дым», состоящий из мельчайших кристаллов NH4Cl (рис. 23, а). Уравнение реакции: NH3 + НCl → NH4Cl Рисунок 23 а) образование хлорида аммония NH4Cl; б) растворы CuSO4 и комплексной соли [Cu(NH3)4]SO4 Чтобы разгадать последнее явление, мы пропускали выделяющийся аммиак через раствор медного купороса, при этом наблюдали изменение цвета с голубого на ярко-синий. Это являлось свидетельством образования комплексной соли – сульфата тетрааммин меди II [Cu(NH3)4]SO4 (рис. 23, б) в результате реакции: CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4 28 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Алхимия — неотъемлемая часть средневековой культуры, но часть особенная: полифункциональная, синтетическая. Она образовалась из накопленного веками практического опыта металлургии, техники, медицины переплетенного с магией, культовой обрядностью. В ней, как в зеркале, отражается магистральное движение средневековой мысли. В основе алхимии лежит нечто, независимое от той культуры, с которой она соприкоснулась, а соприкоснувшись, осталась в ней жить. Не исключено, что алхимия стала своеобразной модой средневековья. Следует обратить особое внимание на факт срединности алхимии: полухимера-полунаука, на универсальный характер притязаний алхимиков. Двунаправленность этой половинчатости — оккультно-духовная и магикопрепаративная — подчеркнута самим образом первых алхимиков. Алхимик в эпоху Эллинистического Египта — жрец, химик и врач одновременно. Всякого рода химические приемы, равно как и медицинские, [7] исполнялись в сопровождении религиозных формул, молитв, заклятий, считавшихся существенными для успеха, как химических операций, так и лечения больных. Только жрецам предоставлялось совершать оба разряда церемоний — и практические, и магические. «Алхимия — «декаданс» канонического средневековья. Именно поэтому на всем алхимическом текстовом пространстве могут быть выявлены основные трудности «ортодоксального» средневекового мышления, скрытые в официальной культуре. Алхимия запечатлевает и детство, и дряхлость культуры средних веков, выступает постоянным критиком, суля при этом возрожденческое обновление» [4]. Нужно понимать, что в средневековом обществе, часто в одном и том же человеке, две эти системы не только сосуществовали, но и вмещались одна в другую: в старую систему все больше проникала новая и постепенно 29 подтачивала ее, создавая внутреннее напряжение, нарушая связность и последовательность представлений. Помимо прикладной стороны, значение алхимии и в том, что она подвигала средние века к Новому времени. 30 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Азимов А. Краткая история химии. Развитие идей и представлений в химии [Текст] / А. Азимов – М.: Мир. – 1983. – 187 с. 2. Джуа М. История химии [Текст] / М. Джуа – М.: Мир. – 1975. – 478 с. 3. Левченков С. И. Краткий очерк истории химии [Текст] / С. И. Левченков – Ростов н/Д: РГУ. – 2006. – 112 с. 4. Рабинович В.Л. Образ мира в зеркале алхимии: от стихий и атомов древних до элементов Бойля [Текст] / В.Л. Рабинович — М., Энергоиздат. – 1981. – 152 с. 5. Соловьев Ю.И. История химии. Развитие химии с древнейших времён до конца XIX века [Текст] / Ю.И. Соловьев – М.: Просвещение. – 1983. – 368 с. 6. Фигуровский Н.А. История химии [Текст] / Н.А. Фигуровский – М.: Просвещение. – 1979. – 311 с. 7. Холл М.П. Энциклопедическое изложение масонской, герметической, каббалистической и розенкрейцеровской символической философии [Текст] / М.П. Холл – Новосибирск: Наука. – 1993. – 714 с. 8. Электронный ресурс: http://allforchildren.ru/why/how71.php 9. Электронный ресурс: http://www.manwb.ru/articles/science/old_science/alhimia 31 10. Степен Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии [Текст] / Б.Д. Степен, Л.Ю. Аликберова – М.: Дрофа. – 2002. – 432 с.: ил. 32
