گز

1_دوره ی هنرهای تجربی: (از روزگار باستان تا 600 سال پیش از میلاد)

انسان باستان در مصر و بین النهرین نیازهایی داشت.نیاز به غذا،پوشاک و مسکن.اما شواهدی است که او فراتر از نیازهایش را طالب بوده. پختن نان ضرورت است اما تهیه شراب نه. او حتی رنگ های متنوع،داروهای مختلف و اشیاء سفالی،سنگی و فلزی بسیاری را ساخته است.آن چه بدان رفاه گوییم.

حتی مصریان مهارت فراوانی در این ضمینه کسب کرده بودند.اما این اعمال بر پایه ی تجربه ی محض انجام می پذیرفت.حتی وقتی آن ها مس را با گرم کردن کانه ی مالاشیت بوسیله ی زغال استخراج می کردند نیز بر علت شیمیایی آن واقف نبودند.حتی در پی علت هم نبودند.آنها می دانستند که باید طلا و نقره را با بهترین خلوص تهیه کنند،به آن شکل دهند و گردن آویز فرعونیانی کنند که عاقبت در رسوبی از طلا دفن شدند!

2_نظریه ی یونانی:(300_600 سال قبل از میلاد)

آن روزگاری که فرعون حکم می راند به پایان رسیده است.حال رومیان بر کار آمده اند.گلادیاتور ها فنا می شوند.اما یونان باستان بعد دیگری هم دارد.همان که یونان را در تجسم یادگار زده است.دانشمندان بزرگی داشته که طی چند قرن ناگسستنی انجمنی تشکیل داده و در پی اصولی بودند که به درک طبیعت کمک می کرد.در اینجا دو نظریه مشهور بود:

الف)تمام مواد موجود در طبیعت از چهار عنصر تشکیل شده اند.آب،خاک(گاهی سنگ هم نام برده می شود)،آتش و باد(گاهی هوا هم نام برده می شود) که به طور گسترده ثمره ی تفکر ارسطو است.( این که ارسطو انسانی بسیار معتقد به مذهب است را می توان از ایده های طبیعی اش _نه مذهبی_دریافت. احتمالا این چهار عنصر از چهار خدای نگهدارنده ی جهان گرفته شده اند.)

در این نظریه مواد می توانند تنها از آب تشکیل شده باشند مانند آب باران یا ترکیب چند عنصر باشند مانند یخ که ترکیب آب و خاک است.

جسم گرم و خشک بیشتر از آتش ساخته شده است. جسم گرم و مرطوب بیشتر از هوا. جسم سرد و مرطوب بیشتر از آب و جسم سرد و خشک بیشتر از خاک ساخته شده است.گرچه ممکن است به این افکار بخندید ، با این همه نزدیک به 2000 سال بر این نظریه پافشاری می شد.گرچه هر گونه تلاش برای ترکیب آب و آتش به شکست انجامید!

این نظریه طی 200 سال پس از تالس تکامل یافت.یعنی زمانی که وی آب را ماده ای می دانست که جهان از آن ساخته شده است.

ب)اتم،اتم همان واحد های جداگانه ی ماده است که اولین بار لیوکیپوس به آن پی برد و حتی بعد از این دوره یعنی در سده های قبل از میلاد توسط دموکریتوس گسترش یافت. شاید بهتر باشد اگر نظریه ی دموکریتوس کمی ! (حدود چند قرن)زودتر عنوان شود:

دموکریتوس:اتم ها شکل های متفاوتی دارند.مثلا اتم های مواد ترش لوزی شکل اند با لبه های تیز و برنده و یا اتم های آب صیقلی و کروی اند(درستی این نظریه را می توان با خوردن آب و آبلیمو مقایسه کرد!)

 در این دوره افلاطون هم کباده ی علم می کشید!او هم به اتمی بودن معتقد بود و می گفت با تغییر شکل در یک عنصر می توان آن عنصر را تغییر داد.(احتمالا می خواسته! آب را بکوبد تا آبلیمو شود!)

عنصر-------- استحاله ----------> عنصر دیگر

ارسطو نیز استحاله را باور داشت.گرچه ارسطو به طور کلی در قسمت 1(آب،خاک،آتش،باد) جای می گیرد.او به اتم باور نداشت و می گفت همه ی عناصر از یک ماده ی آغازین بوجود آمده اند.

تفاوت مواد هم ناشی از تفاوت شکل آن هاست.شکل نه تنها بیانگر فرم ،بلکه بیانگر دیگر کیفیت های ماده (مثل رنگ،سختی،جنس)است و این دلیل اختلاف بین مواد است.تغییر شکل به طور مستمر در طبیعت وجود دارد.همه ی مواد،چه جاندار و چه بی جان رشد می کنند و از صورت نا کامل به شکل های کامل تری تکوین می یابند.حتی در قرون وسطی اعتقاد بر این بود که می توان از معادن کانه ها را به طور کامل استخراج کرد و معدن،طی زمان دوباره آن را می سازد. یعنی سنگ معدن تکامل می یابد و معدن زایاست.در کل این دوره برای شیمی جنبه ی فلسفی(نظری)داشت.

3_کیمیاگری:(300 پیش از میلاد تا 1650 میلادی)

تلفیق دوره ی 1 و 2 است یعنی فلسفه ی یونان و صنایع دستی مصر که در اسکندریه موجب پیدایش صحنه ی جدیدی از شیمی بنام کیمیا، حجرالفلاسفه یا  philosopher's stoneشد.در این دوره فنون مصری برای دستکاری مواد و بررسی نظریات مربوط به ماهیت ماده استفاده می شد.حتی کتاب هایی نوشته شد که جزو کهن ترین متون علم شیمی اند و شامل دستورالعمل ها, شرح آزمایش ها،نمودارها و ... هستند.

از جمله تاثیرات این دوره وارد شدن مضامین عرفانی و نجوم به فلسفه ی یونان است.از جذاب ترین زمینه های کیمیا استحاله ی فلزات به یکدیگر بود.آن ها عقیده داشتند فلزات پست (آهن،سرب)برای رسیدن به درجه ی کمال طلا تلاش می کنند و می توان این عمل را در آزمایشگاه تسریع کرد و با تغییر کیفیت های فلز به خصوص رنگ، آن را به فلزات دیگر تبدیل کرد. عمل تسریع را هم می توان بوسیله ی مقادیر ناچیزی از یک عامل استحاله ی قوی ،عملی ساخت.

در قرن هفتم میلادی مرکز تمدن یونان از جمله مصر بدست مسلمانان فتح شد.کتاب های کیمیاگری به عربی ترجمه و اساس کیماگری بدست مسلمانان افتاد.مسلمانان کیمیا را اکسیر نامیدند و اعتقاد داشتند که اکسیر نه تنها می تواند فلزات پست را به طلا تبدیل کند بلکه می تواند عمر جاودان دهد و زندگی را بهبود بخشد،پیر ها را جوان کند و بیماران را شفا دهد و همه چیز را در خود حل کند.آنان بر این امر نیز واقف بودند که اکسیر ظرف خودش را هم حل می کند.

دستور العمل جالبی از ساخت اکسیر:

تمام نمک های معدنی همچنین تمام نمک هایی که منشاء حیوانی دارند و تمام فلزات و کانی ها را بدون این که حتی یکی از آن ها را فراموش کنید،بردارید.دو قسمت نمک را با یک قسمت فلز و مواد معدنی در یک بوته ی چینی بریزید و ذوب کنید.توده ای بوجود خواهد آمد که عصاره ی جهان را با تمام رنگ های موجود در آن منعکس می کند.این توده ر به صورت گرد درآورید و به آن سرکه اضافه کنید.مایع قرمز رنگ حاصل را تا نیمه در چند بطری بریزید.سطح بطری ها را با مثانه ی گاو نر(نه خوک)بپوشانید و با سوزن سوراخی در آن ایجاد کنید.بطری ها را به مدت سه ماه در شن داغ بگذارید.بخار از سوراخ سرپوش خارج می شود و گرد قرمز رنگی به جای می ماند.

کیمیا در اروپا بعد از قرون دوازده و سیزده میلادی ، با ترجمه ی آثار کیمیاگران مسلمان به لاتین گسترش یافت. اهمیت این دوره حفظ آثار کیمیا گران است و در این دوره مطالب اندکی به کیمیا افزوده شد.

مکتب یا تروشیمی شاخه ای از کیمیا بود که با پزشکی سر و کار داشت و در قرون شانزده و هفده میلادی شکوفا شد.

کیمیاگری تا قرن 17 ادامه یافت تا اینکه نظریات و گرایش های کیمیاگران مورد تردید قرار گرفت. در این زمینه بویل با انتشار کتاب شیمیدان شکاک در سال 1661 میلادی دید تازه ای بیان داشت. گرچه او به استحاله معتقد بود و تبدیل فلزات به طلا را مردود نمی دانست اما پیشنهاد کرد که علاوه بر مشاهده،تفکر و نتیجه گیری که تنها ابزار علمی آن دوران بود،استنتاج از شواهد تجربی(آزمایش) را نیز در ارائه ی نظریه اضافه کنند.

4_دوره ی فلوژیستون:(1790_1650 میلادی)

همه با سوختن آشنا هستیم.سوختن چوب را در نظر بگیریم.نوعی اکسایش است که آزاد شدن نور و گرما را همراه دارد.اکسایش را در یک تعریف می توان ترکیب با اکسیژن دانست:

                            خاکستر+XOn  <-----------   +O2 چوب

که XOn شامل ترکیب گازی اکسیژن دار است.

نوع دیگر از اکسایش را در زندگی روزمره دیده ایم. زنگ زدن آهن که آهن زنگ زده به صورت گردی می ریزد و واکنشی کند است.

اما اکسایش برخی فلزات مانند پتاسیم بسیار سریع است و رنگ نقره ای آن به سرعت به سبزی می گراید.

                                اکسید فلز <-----------  فلز+ اکسیژن

اما در این دوره این دو واکنش با فلوژیستون توجیه می شود.فلوژیستون به عنوان یکی از اجزای هر ماده ی قابل سوختن فرض می شود.پس فلوژیستون همان "جزء آتش" است که به علت آزاد شدن گرما در سوختن به وجود فلوژیستون پی می بریم!این نظریه عمدتاً بر پایه ی تفکرات گئورگ ارنست اشتال بود.

پس اکسایش بدین ترتیب تعریف می شود:

سوختن: چوب ---------> خاکستر+ فلوژیستون  

تکلیس(اکسایش فلز): فلز -----------> کالکس+ فلوژیستون

در این واکنش ها نقش هوا عمدتاً نادیده گرفته و به کمک در خارج کردن فلوژیستون محدود می شد.

نکته ی دارای اهمیت این پدیده این است که سوختن با کاهش جرم همراه است و تکلیس با افزایش جرم!گرچه هواداران این نظریه بر این مهم واقف بودند اما در آن زمان به توزین و اندازه گیری اهمیتی داده نمی شد.

5_شیمی جدید:(از 1790 به بعد)

با خدمات لاوازیه چند سال پایانی قرن 18 را سرآغاز شیمی جدید می نامند.

لاوازیه برای بیان علت پدیده های شیمیایی به اندازه گیری و نتایج آزمایش های کمی روی آورد.به طور گسترده از ترازو استفاده کرد و قانون بقای جرم را بدین گونه ارائه کرد:

"آزمایش های بشر بر روی طبیعت منجر به خلق هیچ چیز نمی شود.مقدار ماده قبل و بعد از آزمایش برابر است."(این اولین عبارت در باره ی قانون اصلی طبیعت بود همان که بعدا قانون بقای جرم نامیده شد و لاوازیه به سبب آن پدر علم شیمی)

در یک واکنش شیمیایی تغییر جرم قابل ملاحظه ای مشاهده نمی شود.یعنی مجموع جرم واکنش دهنده ها با مجموع جرم  فرآورده ها برابر است.گرچه به این مسئله قبل از لاوازیه اشاره شده بود اما لاوازیه آن را

صرایحاً بیان کرد و سنگ بنای نظریه اش قرار داد. بدین ترتیب از نظر او فلوژیستون بی معنی بود.یکی از مشکلات او اندازه گیری جرم گازها در فرآیند سوختن و تکلیس بود که با بررسی آثار دیگر دانشمندان بدان موفق شد.نظریه ی جدید هنگاهی معتبر است که نه تنها همه یا بیشتر توجیهات نظریه ی قبلی را تحت پوشش قرار دهد بلکه بسیاری از عیوب نظریه ی قبلی را برطرف کند.در کل از نظریه قبلی برتر باشد. پس لاوازیه می بایست واکنش های توجیه شده با نظریه قبلی را به شیوه ی خود بیان و توجیه کند.برای این منظور لاوازیه از تعریف جدیدی که برای عنصر و ترکیب بیان شده بود استفاده کرد و بیان کرد که فلز (که قبلا آن را ترکیب کالکس و فلوژیستون می دانستند)در واقع یک عنصر است و کالکس است که ترکیبی از فلز و هوا است.

لاوازیه در سال 1789 کتابی بنام رساله ی مقدماتی شیمی ارائه داد که در آن از اطلاعات جدید استفاده شده بود.

منابع: شیمی پایه والفورد، شیمی عمومی مورتیمر،شیمی عمومی مریل