Lịch sử hóa học

LỊCH SỬ HĨA HỌC Tập tài liệu cơng trình biên dịch tập thể lưu học sinh Đại học cơng nghệ hóa Nga mang tên Mendeleev (hồn thành năm 2012) từ “История химия” với mục đích phổ biến hiểu biết lịch sử phát triển Khoa học Hóa học tới bạn trẻ Việt Nam Hy vọng sách nguồn cảm hứng để nhen lên lửa đam mê nghiên cứu Hóa học hướng lập nghiệp sau Với tôn vậy, tác giả tài liệu hy vọng phổ biến rộng rãi giới học sinh, sinh viên Việt Nam Nghiêm cấm hành vi chép nhằm thu lợi cá nhân Phần I Thời kỳ phát triển sơ khai hóa học “Nghệ thuật thần bí hóa học” đời Ai Cập cổ đại Tại nước Châu Âu, từ “hóa học” phát âm giống nhau: “chemistry” – tiếng Anh, “chemie” – tiếng Đức, “chimie” – tiếng Pháp, “химия” – tiếng Nga, “chimica” – tiếng Italia, “quimica” – tiếng Tây Ban Nha Bồ Đào Nha, “kemi” – tiếng Thụy Sỹ Đan Mạch, “kimya” – tiếng Thổ Nhĩ Kỳ Cho tới nay, người ta chưa xác định thời điểm xuất từ “hóa học” ý nghĩa ban đầu Nhiều nhà nghiên cứu nghiêng giả thuyết cho rằng, “hóa học” xuất phát từ “chemia” – “Đất nước đen”; Hy Lạp cổ đại, từ dùng để Ai Cập theo màu đất đồng sông Nil Trong tiếng Hy Lạp cổ tồn nhiều từ mà phát âm giống Ví dụ, thảo y học, mô tả phương pháp làm thuốc, từ “xymoc” nghĩa nước hoa Trong “xyma” lại có nghĩa “đúc”, từ “hóa học” có liên quan tới việc đúc kim loại Trong tiếng Hy Lạp đại có từ “chemesis” nghĩa “trộn” – thao tác quan trọng phần lớn q trình hóa học Thuật ngữ “hóa học” theo nghĩa “pha trộn”, “rót” lần nhà triết học thực nghiệm tự nhiên học Zosimos Panopolis (350 – 400) dùng vào kỷ IV V, ông coi người sáng lập “giả kim thuật” 1.1 Sự đời hóa học giới cổ đại Cho tới nay, việc tranh luận thời điểm đời hóa học với tư cách mơn khoa học chưa có hồi kết Liệu cho khoa học hóa học xuất sau nhà khoa học giải thích nguyên nhân đặc điểm diễn phản ứng hóa học khơng? Hoặc đời hóa học tính xã hội bắt đầu đặt vấn đề nghiên cứu cách có ý thức trước nhà khoa học? 1.1.1 Quan niệm hóa học thời cổ đại Thật khó để nói rằng, đâu tổ tiên bắt đầu quan tâm tới biến đổi chất Rõ ràng, lúc đầu người sử dụng q trình hóa học diễn tự nhiên đối tượng sinh học; ví dụ lên men, thối rữa Từ nguyên liệu có xuất sứ động vật hay thực vật, người cổ đại tạo nhiều sản phẩm, ví dụ rượu vang (từ nước nho), bia, dấm, chất béo động vật thực vật, nước hoa, dầu thơm, thuốc men Sau chế ngự lửa, người học cách nấu thức ăn nướng bánh mỳ từ ngũ cốc, sử dụng q trình hóa học nung, nấu nóng chảy sản xuất gốm thủy tinh, đúc kim loại Các phát khảo cổ nam Thổ Nhĩ Kỳ, phát nhiều chi tiết làm từ đồng chì, di lò nấu kim loại, hình vẽ màu tường cho phép đặt giả thuyết rằng, người có có hiểu biết hóa học định gần 10 nghìn năm trước Người ta cho rằng, gần – nghìn năm trước, lò luyện kim văn minh cổ đại – Trung Quốc, Ai Cập, Ấn Độ, Mesopotamia tạo kim loại từ quặng, sản xuất phẩm nhuộm, nung đồ gốm Thành phần thủy tinh Hy Lạp cổ đại, có niên đại gần 6000 năm, không khác so với thành phần thủy tinh Khoảng 3000 năm TCN Ai Cập cổ đại nấu lượng lớn đồng sử dụng than làm chất khử Cũng thời gian này, Mesopotamia nấu sắt, đồng, bạc chì Việc nắm vững kỹ thực hành trình hóa học phức tạp xảy đúc đồng, đồng thau sắt trở thành bước phát triển quan trọng khơng với hóa học mà với luyện kim; điều làm thay đổi mặt chất điều kiện sống người hoạt động họ Tại dân tộc phương Đông Địa trung hải, nghệ thuật nhuộm đạt trình độ cao Các nghệ nhân sử dụng bột màu thuốc nhuộm: khoáng chất (vơ cơ) – thổ hồng, hồng đơn, xanh rỉ đồng, hữu – chàm, thiên thảo, màu huyết dụ Họ sử dụng chất gia cố màu cho vải chất thuộc da để chế biến da (phèn chua, sắt sulphat) Trong văn minh cổ đại người ta tạo vật liệu xây dựng (gạch) chất kết dính (vơi) Hóa học, môn khoa học tự nhiên khác, đời từ nhu cầu sống hăng ngày Hiểu biết q trình hóa học khác tích lũy Ở Ai Cập cổ, bí nghề thủ cơng tạo giàu có, giữ cẩn thận, bí kíp đặc quyền thuộc sở hữu thầy tư tế Bởi vậy, thủ cơng nghiệp hóa học coi thuộc thần thánh bao trùm thần bí Chính Ai Cập cổ, hiểu biết hóa học thời gian tập trung Điều chứng minh văn tự ghi cuộn giấy papirus giữ đến Từ quốc gia cổ đại Chemia – “Đất nước đen”, nghề thủ cơng dựa q trình hóa học dần phổ biến nước khác khu vực Cận Đông, Hy Lạp đế quốc La Mã Trong huyền thoại thần thoại tìm thấy chứng khẳng định rằng, giới cổ đại, hiểu biết hóa học rộng Trong thần thoại Promete, vị thần tặng lửa cho người, kể việc học tập q trình luyện kim người, kinh Cựu Ước có nhắc tới sáu kim loại: sắt, chì, thiếc, đồng, bạc vàng 1.1.2 Nguyên tử luận cổ đại Thuyết nguyên tử - phân tử khái niệm nguyên tố tảng hóa học đại Tuy nhiên quan niệm thực khác với quan niệm tương tự xuất giới cổ đại Trong thời gian người tích lũy hiểu biết từ thực tiễn, lập luận cấu tạo vật chất mang tính trực quan xây dựng cấp độ tư triết học tự nhiên Các nhà khoa học cổ đại cho rằng, vật tạo từ nguyên tố Ngay kỷ thứ XII TCN Trung Quốc cổ đại biết đến hệ thống “các nguyên tố bản”: nước, lửa, gỗ, vàng đất Tại Mesopotamia xuất ý tưởng cặp đối nghịch: nam nữ, nóng lạnh, ẩm khô Nhà khoa học nhà tư tưởng Hy Lạp cổ đại Phales Milet (cuối kỷ VII – đầu kỷ thứ VI TCN) người tư tưởng với ông (trường phái lonic) gọi nước nguyên tố nhất, cho rằng, nước “là khởi nguyên tất cả” Thế giới, theo Phales, khơng có tính đa dạng hỗn độn, mà thể thống Sau 200 năm nhà triết học, nhà thơ, bác sỹ nhà hoạt động trị Empedocles Agrigent (490 – 430 TCN) phát triển thuyết nguyên tố Ông cho rằng, giới có bốn nguyên tố bản: nước, lửa, khơng khí đất, ngun tố xuất từ chất ban đầu nhất; từ nguyên tố giải thích đối tượng (sự vật) khác giới tự nhiên Empedocles cố gắng xác định tính bất biến nguyên tố như: độ nóng, độ lạnh, độ khơ độ ẩm Ơng khơng loại trừ rằng, xuất mảnh vụn nhỏ “các nguyên tố ban đầu”, mà từ chất khác hình thành nhờ liên kết chúng Khi tương tác mảnh vụn diễn ngẫu nhiên mà “theo chất vật thể” theo nguyên nhân “luyến ái” “căm ghét” Sự liên kết hay phân chia chúng liên quan tới có mặt “lỗ” định “tính đối xứng” “ái lực lựa chọn” Từ nguyên tố ban đầu Empedocles đặc biệt ý tới lửa Ông cho rằng, “chất lửa” hồ tan khơng khí Platon cho rằng, nguyên tố có dạng tam giác xuất “phân hủy” hình đa diện tam giác tứ giác (hình 1.1) Khi có khác kích thước, tam giác nguyên tố tương tác không ngừng với tạo chất khác Triết gia, nhà toán học tiếng Hy Lạp cổ đại Platon (428 – 348 TCN, theo số tài liệu khác 427 – 347 TCN) sáng lập trường học Aphin vào khoảng năm 387 TCN, cố gắng nhận thức chất mảnh (hạt) “nguyên tố” Ông cho tương tác chúng giống thay đổi hình dạng Hình lập phương Hình hai mươi mặt Hình bát diện Hình tứ diện Đất Nước Khơng khí Lửa Hình 1.1 Platon cho rằng, thành phần nguyên tố tam giác xuất “phân hủy” hình đa diện tam giác tứ giác Khi có khác biệt kích thước, tam giác nguyên tố không ngừng tương tác với tọa đa dạng vật chất Các triết gia cổ đại, dựa ý nghĩ thông thái quy luật chung tự nhiên, giả định rằng, tất chất tạo thành từ phần nhỏ phân chia – nguyên tử Các triết gia hy lạp Lepkip (500 – 440 TCN) học trò ông Democrit Abder Fracki (460 – 370 TCN) coi người sáng lập thuyết nguyên tử Theo hệ thống giới hai ông xây dựng, vật tạo từ chân không nguyên tử - chuyển động mãi chân không, dày đặc đồng chất, có hình dạng khác Tồn vật thể hình thành nhờ liên kết nguyên tử Sử thi quan niệm triết học nhà sáng lập ngun tử luận tìm thấy trường ca triết gia, nhà thơ La Mã cổ đại Tita Lukresia Kara (99 – 56 TCN) “Về chất vật” Sau ví dụ đưa có chứng nói tồn nguyên tử: “…Và cuối cùng, bờ biển, sóng vỡ tan, Chiếc áo ẩm ướt phơi khô đi; Tuy nhiên, không thấy ẩm chìm đó, Cũng khơng biết rõ biến khỏi sức nóng Nghĩa là, nước tan vỡ thành muôn mảnh nhỏ, Mà ta thấy chúng mắt thường” Trong nguyên tử luận Lepkip Democrit có ý tưởng sâu sắc Sự kết hợp số không lớn nguyên tử - nguyên tố phân chia – theo nguyên tắc định tạo thành hợp chất – phân tử làm giới vật chất trở lên đa dạng Trong kỷ thứ IV TCN triết gia nhà thực nghiệm tự nhiên Aristot Stagirit (384 – 322 TCN) trình bày hệ thống hóa học nguyên tố dựa nguyên lý cặp đôi: khô - ẩm nóng – lạnh Đối với bốn nguyên tố “vật chất nguyên thủy” – đất, khơng khí, nước lửa – ơng nhiên cứu nguyên lý cặp đôi nhận bốn tổ hợp cặp đơi: lửa khơ nóng; khơng khí ấm ẩm; nước ẩm lạnh; đất lạnh khô Sự đa dạng giới vật, tượng, theo Aristot, chứng tỏ nguyên tố chuyển hóa thành ngun tố khác Các cơng trình Aristot dịch sang tiếng Arập từ thời cổ đại có ảnh hưởng lớn tới nhà giả kim thuật Arập Sau Aristot, trung tâm hiểu biết hóa học dần dịch chuyển từ Aphin Alexandria – trung tâm bn bán văn hóa giới Phương Đông, Alexander Maxedoan (356 – 323 TCN) xây dựng vào năm 332 – 331 TCN Tại đền thờ “museion” Alexandria – Viện hàn lâm khoa học – nhà khoa học làm việc tòa nhà đặc biệt người ta đặt nhiều kỳ vọng vào hóa học Cũng người ta dựng lên đền thờ Serapis – đền thờ sống, chết chữa bệnh Câu hỏi mở rộng: 1) Platon cho rằng, có đất ngun tố khơng thay đổi, lửa, khơng khí nước chuyển hóa lẫn nhau; ví dụ, “hạt nước gặp khơng khí hay lửa bị chia nhỏ thành hạt lửa hai hạt nước” Có thể giải thích nhận định Platon sử dụng mẫu hình học “các nguyên tố” (hình 1.1)? 2) Luận điểm lý thuyết Aristot nhà giả kim sử dụng? 3) Quan điểm nhà triết học tự nhiên Hy Lạp tồn khoa học nay? 1.2 Hóa học thời kỳ trung cổ Vào kỷ thứ IV – V kiến thức hóa học đưa vào Tiểu Á Tại Syri xuất trường triết học nhằm phổ biến ý tưởng triết học tự nhiên Hy Lạp hiểu biết hóa học giới Arập Lúc từ “chemist” – “nhà hóa học” đưa thêm tiền tố “al” để trở thành “alchemist” – “nhà giả kim thuật” Ý tưởng “giả kim”, xuất vào kỷ thứ III – IV Ai Cập, trở thành đề tài nhà giả kim thuật Giả kim thuật xu hướng triết học văn hóa, thần bí ma thuật với thủ cơng nghệ thuật hòa trộn với nhau: suốt nghìn năm trăm năm nhà giả kim thuật tập trung vào việc tìm kiếm phương pháp biến đổi kim loại thường – sắt, chì đồng – thành kim loại đắt tiền – vàng, bạc – nhờ chất đặc biệt – “hòn đá triết học” kỳ diệu 1.2.1 Giả kim thuật Hy Lạp Ai Cập Ý tưởng biến nguyên tố thành nguyên tố khác dựa trên luận điểm triết học Aristot Nhu cầu lớn vàng tạo quan tâm lớn với nhà thực nghiệm tự nhiên trung cổ Vì chủ nghĩa thần bí trở thành hệ tư tưởng nhà giả kim, nên họ nghiên cứu việc luyện kim qua lăng kính chiêm tinh ma thuật Bởi kỷ công nguyên, kim loại điều chế gọi tên theo thiên thể Trong thời kỳ thảo giả kim thuật lưu lại tới sử dụng ngơn ngữ quy ước vay mượn từ kiến thức thần bí Hy Lạp Phương Đơng Trong tài liệu có mô tả phương pháp điều chế kim loại quý cách biến đổi kim loại thường Do bốn kim loại Aristot không đủ để lý giải việc luyện kim mặt hóa học, nhà giả kim Hy Lạp Ai Cập bắt đầu xem xét thủy ngân (biểu tượng tính kim loại) lưu huỳnh (biểu tượng tính cháy) thành phần (nguyên tố) kim loại Nhờ “mạ vàng” “mạ bạc” mà từ kim loại thường tiến tới điều chế chất sơn nhuộm có màu vàng trắng giống kim loại đắt tiền Các nhà giả kim cho tồn giới tự nhiên có sức sống Bởi họ tin rằng, kim loại lớn lên chín lòng đất Vàng coi kim loại chín hồn tồn, kim loại thường chưa chín Các nhà giả kim khơng muốn chờ kim loại chín tác dụng lực tự nhiên, họ cố gắng làm tăng tốc q trình nhờ nghệ thuật hóa học Khi lòng tham khao khát giàu có trở thành thói xấu ngăn cản nhà giả kim nhận thức giới tự nhiên Các nhà giả kim thường sử dụng tên gọi tiếng lĩnh vực hoạt động như, nữ thần Isys người Ai Cập cổ, thần Hephaestus người Hy Lạp cổ, chí người sáng lập nghệ thuật giả kim huyền thoại Hermes Lúc đầu, nhà thờ thiên chúa chống lại giả kim thuật xem thứ tà ma Tuy nhiên sau họ xem xét lại có thái độ rộng lượng với nhà giả kim Một số điểm Kinh thánh nhắc đến việc số tác giả Kinh thánh nhà giả kim tác giả kinh Phúc âm Joan Việc theo đuổi “hòn đá triết học” cách vơ ích để điều chế kim loại q lại giúp họ hiểu sâu rộng trình hóa học sử dụng thủ cơng Các nhà giả kim dùng hỗn hống để làm vàng, sản xuất gốm thủy tinh, phát số hợp chất hóa học mới, ví dụ amoni clorua Họ phát minh hàng loạt dụng cụ hóa học, có thiết bị để chưng cất Câu hỏi mở rộng: 1) Xuất phát từ đâu mà nhà giả kim lại lựa chọn thủy ngân lưu huỳnh nguyên tố đầu tiên? 2) Những phương pháp thực biến đổi kim loại thành kim loại khác? 1.2.2 Giả kim thuật Ả rập Sau chinh phục Ai Cập vào kỷ VII, người Ả Rập không tiếp nhận văn hóa Đơng Hy Lạp, có nguồn gốc từ trường Alexandria cổ đại, mà tự nâng cao tầm hiểu biết theo thúc đẩy nhu cầu thực tế Sự nở rộ kiến thức hóa học đánh dấu cuối kỷ VIII, thầy thuốc Ả Rập bắt đầu sử dụng dược phẩm bào chế đặc biệt Trong thời gian Baghdad mở hiệu thuốc giới Nhà khoa học tiếng thời điểm nhà y học giả kim thuật Ả Rập Jabir ibn Haiyang (Gayan), biết đến tên latinh Geber (721-815) Ông xem tác giả hàng trăm cơng trình khoa học, mơ tả q trình hóa học khác thí nghiệm chuyển hóa chất Trong luận Heber tìm thấy kiến giải lý thuyết kim loại vay mượn từ nhà giả kim thuật Hy lạp-Ai Cập Khi quan sát chuyển hóa kim loại, ông nghĩ rằng: kim loại tinh khiết chứa nhiều thủy ngân, tinh khiết chứa nhiều lưu huỳnh Ông tin kim loại hình thành lòng đất từ lưu huỳnh thủy ngân tác động hành tinh Heber lập trường dạy khoa học Baghdad Ông coi người sáng lập phương pháp hóa học thực nghiệm (nghiên cứu áp dụng phương pháp chưng cất, kết tinh, v.v…) Ngược lại với Heber, Avicenna, nhà thực nghiệm tự nhiên, bác sĩ nhà triết học Trung Á bác bỏ khả chuyển hóa lẫn kim loại Trong đó, ơng tin kim loại q phát triển lòng trái đất ảnh hưởng mặt trăng mặt trời Mặc dù Avicenna khơng đề xuất lý thuyết hóa học nào, ông người nghi vấn mục tiêu nhà giả kim thuật Các nhà giả kim thuật Ả Rập giữ gìn thành cơng kiến thức, mà họ truyền lại từ Ai Cập Hy Lạp, để sau lại thâm nhập vào châu Âu Đồng thời họ mở cách thức việc nghiên cứu tự nhiên Thành tựu quan trọng nhà giả kim thuật Ả Rập xem việc sáng lập khoa học bào chế sử dụng thuốc Các nhà giả kim thuật đưa số hợp chất thủy ngân, kẽm, đồng, kiềm phèn, với chất chiết xuất từ thực vật, vào thực hành y học Khi sử dụng phương pháp chưng cất, họ điều chế loại tinh dầu nước cất Nhà giả kim thuật Ả Rập, sử dụng loại thuốc gọi "vàng uống được", có đặc tính chữa bệnh xuất sắc (thuốc chữa bách bệnh hay tiên đan trường thọ) Abu Ali al-Husayn ibn Sina (980-1037), tên Latinh Avicenna, bác sĩ tiếng, nhà giả kim thuật triết học ( dân tộc Tajik, sinh lãnh thổ Uzbekistan nay) Đã điều chế axit chlohydric, sulfuric nitric, kali natri hydroxit Các luận triết học, khoa học tự nhiên y học ông biết đến quốc gia phương Đông phương Tây Câu hỏi Ban đầu, người Ả Rập tin tất ý niệm khơng có Kinh Coran sai, điều đồng tình với kinh Koran, khơng cần thiết, hai phải loại bỏ Sau điều thúc đẩy nhà hoạt động tôn giáo Ả Rập ngừng đấu tranh với nhà khoa học bắt đầu quan tâm đến kiến thức (bao gồm hóa học)? Heber cảm thấy "nhiệt độ cao, mà tác động lên vật, gây ảnh hưởng, thời gian ngắn, giống tự nhiên nhiều năm, đám cháy nhỏ." Những loại tác động khác sử dụng để đẩy nhanh trình chuyển đổi chất? 1.2.3 Giả kim thuật châu Âu Giả kim thuật có ảnh hưởng đến hình thành văn hóa Tây Âu? Từ kỷ XII giả kim thuật Ả rập bắt đầu định hướng thực tế, dẫn đến việc vị trí dẫn đầu Tới thời gian này, thuật giả kim thâm nhập vào châu Âu thông qua Tây Ban Nha Sicily Sự cạnh tranh nhiều nhà cầm quyền châu Âu giúp cho việc tìm hiểu "hòn đá triết học" riết Trên sở đó, bên cạnh nhà giả kim thuật, người phụng khoa học làm nghề thủ cơng nghiệp chân chính, xuất kẻ bịp bợm cố sử dụng bí hiểm thần bí thuật giả kim để kiếm chác, điều làm nảy sinh thái độ tiêu cực hệ học giả sau thuật giả kim Tuy nhiên, nhiều nhà giả kim thuật châu Âu để lại ấn tượng sâu sắc lịch sử hóa học, chẳng hạn Roger Bacon (1214-1294) Raymond Lully (khoảng 1235-1315) Triết gia, tu sĩ dòng Phanxicơ người Anh Bacon tiến hành khơng thí nghiệm để tìm cách chuyển hóa chất thành chất khác Do từ chối cung cấp bí mật điều chế vàng, mà ông thực không biết, ông bị tù 15 năm Bacon nghiên cứu tính chất amoni nitrat chất khác; ông tìm phương pháp sản xuất thuốc súng đen Nhà thơ nhà thần học Tây Ban Nha, Lully xem nhà giả kim thuật châu Âu tiếng Trong cơng trình nghiên cứu "Về việc chuyển hóa linh hồn kim loại", ông mô tả công thức chế tạo "hòn triết học" Sau cố gắng tìm kiếm "hòn đá triết học" không thành công, nhà giả kim thuật phương Tây xem xét lại lý thuyết kim loại, thêm vào thủy ngân lưu huỳnh thành phần thứ ba - muối, biểu tượng độ cứng Với việc phát phổ biến chất mới, có nhiều axit, cách tiếp cận để điều chế kim loại quý bắt đầu thực Có vẻ vàng bạc khai thác từ quặng dễ dàng so với việc lãng phí sức lực mà khơng mang lại kết việc chuyển hóa giả kim thuật (Chuyển hóa giả kim thuật chuyển hóa kim loại thành kim loại khác, thường có nghĩa biến kim loại thành kim loại quý) Ý tưởng tác động lên quặng chất phản ứng khác nhau, với mục đích tách riêng kim loại dường thuận lợi Tuy nhiên, nhà giả kim thuật theo đuổi mục tiêu xa thực tế, nhờ vào công việc họ thu thông tin q trình hóa học cơng nghệ, mà sau phát triển hoàn thiện, Trong thời kỳ giả kim thuật nỗ lực nghiên cứu chất sản phẩm lên men thực Trong có việc nghiên cứu phương pháp tách rượu nguyên chất axit axetic, nghiên cứu số tính chất chất Những thành nhà giả kim thuật lĩnh vực thí nghiệm hóa học lớn; thiết bị mà họ tạo ra, chất phản ứng khám phá ứng dụng thành công sản xuất thủ công Sự phát triển giả kim thuật nhu cầu cần thiết, chí đối khoa học đại Có thể thấy ý nghĩ quan trọng số tác phẩm nhà giả kim thuật vĩ đại, khơng thể qn là: “các chuyển hố kim loại phải thực hài hòa với thiên nhiên, không vi phạm quy luật nó, thiên nhiên bị phá hủy mang đến hủy diệt loài người” Câu hỏi Các nhà giả kim thuật nhận thấy bạc kết tủa từ dung dịch nitrat tác động đồng hay thủy ngân, thủy ngân từ dung dịch sulphate - tác động sắt Họ cho trình việc tạo kim loại Điều thực xảy đó? Tại nở rộ thuật giả kim định phải dẫn đến suy tàn nó? Làm để đánh giá vai trò giả kim thuật phát triển hóa học? Tồn mối quan hệ chủ nghĩa thần bí giả kim thuật công việc công bố pháp thuật huyền bí xuất thời đại chúng ta? 1.2.4 Hóa học thực hành Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm gì? Từ phương pháp thực nghiệm bắt đầu sử dụng hóa học? Từ nhu cầu ngành luyện kim y học dẫn đến phát triển giả kim thuật thực hành Ai Cập Vào kỷ XVI-XVII xuất mơ tả dễ hiểu, có hệ thống cho khái niệm số q trình hóa học mà khơng cần sử dụng ngơn ngữ bí ẩn "thần bí" Tác giả tác phẩm người có chun mơn lĩnh vực khoa học thực hành (luyện kim, nhuộm, gốm sứ, thủy tinh), hoàn toàn độc lập với mục tiêu nghiên cứu giả kim thuật Sự phát triển kĩ thuật hóa học yêu cầu phải tiến hành nghiên cứu, không với sản phẩm cuối mà nguyên liệu đầu Đây nhân tố hình thành lên phương pháp phân tích hóa học Nhà khoa học Đức Georg Agricola - tác giả tác phẩm "Về khai khoáng Luyện kim", đưa ý tưởng dựa quan niệm thuật giả kim Đồng thời, ông người trích mục đích nhà giả kim thuật phương pháp hóa học họ Agricola coi người sáng lập "nghệ thuật thí nghiệm" - phương pháp luận định lượng hàm lượng kim loại quặng vật liệu Còn nhà cải cách giả kim thuật học giả vĩ đại người Đức Theophrastus Paracelsus - người sáng lập hóa dược giả kim thuật, xuất phát từ nỗ lực kết hợp y học với hóa học Ý tưởng Paracelsus hình thành lên sở hóa dược Ơng xem q trình xảy thể tượng hóa học, bệnh tật kết vi phạm cân hóa học Vì lý này, nhà hóa dược giả kim thuật thực việc tìm kiếm hóa chất cần thiết để điều trị cho bệnh nhân Paracelsus, theo ý tưởng nhà giả kim thuật vật chất cấu tạo từ ba phần - thủy ngân, lưu huỳnh muối, mà chúng tương ứng với thuộc tính dễ bay hơi, dễ cháy, cứng rắn Tuy nhiên, ơng nhìn thấy mục đích thuật giả kim việc bào chế loại thuốc, khơng phải tìm "hòn đá triết học." Khi sử dụng thành tựu hóa học kỹ thuật, nhà hóa dược giả kim thuật điều chế nghiên cứu chất vô khác nhau, bao gồm chế phẩm antimon(Sb), asen(As), thủy ngân(Hg) bạc(Ag) Họ nghiên cứu mô tả chi tiết số hợp chất hữu cơ, có axit acetic, succinic, benzoic Theo mức độ tích lũy kiến thức biến đổi hóa học thực tế chất hiệp hội khoa học người ta ngày tỏ thái độ khơng đồng tình với mánh khóe nhà giả kim thuật Tuy nhiên, giả kim thuật không vị Nhiều nhà khoa học tiếng, bao gồm Isaac Newton, khơng khỏi niềm đam mê với thuật giả kim, dành không thời gian tìm kiếm "hòn đá triết học" Các dân tộc sống lãnh thổ nước Nga nay, từ nhiều kỷ tích lũy kiến thức hóa học liên quan tới thực hành Trong tài liệu tham khảo y học Nga cổ đại (dược thảo), tìm thấy khơng đơn thuốc sản xuất nước thuốc (sắc) thuốc mỡ sử dụng loại thực vật khác nhau, mà mơ tả số thao tác hóa học (chưng cất, lọc, kết tinh) Trong số đơn thuốc, thấy mơ tả phương pháp điều chế axit nitric, chế xà phòng, sản xuất sơn Vào cuối kỷ XVI - đầu kỷ XVII Nga sản xuất kali nitrat, sản xuất thuốc súng, nấu luyện gang lò cao nhỏ - lò thủ cơng, dần ổn định sản xuất kim loại màu, đặc biệt đồng, bạc, thiếc chì Agricola (tên latinh Georg Bauer) (1494 14901665) - bác sĩ, nhà luyện kim nhà khoáng vật học người Đức Sau rời bỏ nghề y, tham gia vào công việc khai thác mỏ Tác phẩm ơng "Về khai khống Luyện kim" (12 sách) hai kỷ sách gối đầu giường phương pháp khai thác khoáng, luyện kim nghệ thuật thí nghiệm Theophrastus Paracelsus, tên thật - Philis Aureol Theophrast Bombast von Hohenheim (1493-1541) - bác sĩ nhà tự nhiên người Đức Một nhà sáng lập hóa dược giả kim thuật Đưa vào thực tế loại thuốc hóa học (chẳng hạn dược phẩm làm se da), sử dụng nước khoáng cho mục đích y học Isaac Newton (1643-1727) - nhà tốn học người Anh, kỹ sư, nhà thiên văn học vật lý học, người sáng lập học cổ điển Người ủng hộ thuyết nguyên tử cấu trúc vật chất Phát triển lý thuyết hạt ánh sáng, giai đoạn khác xem xét khả tồn tính chất sóng ánh sáng, cố gắng để tạo lý thuyết sóng hạt ánh sáng Câu hỏi Điều dẫn đến tổ chức nhiều phòng thí nghiệm hóa học kỷ XVII.? Tại giả kim thuật không nhận phổ biến rộng rãi công quốc Nga? Phần Hóa học trở thành mơn khoa học Mơn hóa giả kim, hóa dược hóa kỹ thuật đóng vai trò việc hình thành lên mơn hóa học xem mơn khoa học? Hóa học, với tư cách môn khoa học, đời khoảng từ kỷ thứ XVI-XVII Trong thời gian Tây âu diễn hàng loạt cách mạng Cách mạng tôn giáo – công đổi – đưa giải thích tượng trái đất Cách mạng khoa học tạo tranh giới, có thêm khái niệm như: thuyết nhật tâm, thuyết không giới hạn, tuân thủ định luật tự nhiên Trong tiến trình cách mạng cơng nghiệp nảy sinh nhà xưởng - hệ thống máy móc sử dụng lượng từ nhiên liệu Cách mạng xã hội phá vỡ chế độ phong kiến thay vào chế độ tư sản 2.1 Những khái niệm khoa học hóa học Tại học thuyết khoa học hóa học lại trạng thái khí ? Sự ý nhà nghiên cứu tập trung vào chất khí, mà thải trình thiêu nung kim loại Nghiên cứu khí giúp phát định luật phụ thuộc thể tích khí vào áp suất nhiệt độ Một kết quan trọng nghiên cứu chất khí việc đưa kết luận rằng: khơng khí hỗn hợp nhiều khí 2.1.1 Sự phục hưng thuyết nguyên tử Nguyên tử học cổ đại tác động đến việc giải quết vấn đề hóa học kỷ XVII ? Robert Boyle (1627-1691)- nhà vật lý- hóa học người Anh Ơng cho hóa học trở lên độc lập thực cách tách khỏi giả kim thuật y học Năm 1661 sách “nhà hóa học – người hồi nghi”, ơng phát biểu định nghĩa nguyên tố hóa học Ông phát triển thuyết nguyên tử minh chứng thực nghiệm, góp phần giúp hóa học trở thành môn khoa học thực sự, đưa phương pháp nghiên cứu thực nghiệm vào hóa học mà sau trở thành tảng cho mơn hóa phân tích Năm 1663, ông phát địa y “quỳ” thay đổi màu sắc phụ thuộc vào độ axit mơi trường, người sử dụng thực nghiệm để làm thuốc thử axit- bazơ Vào khoảng từ kỷ XVI-XVII nhiều nhà hóa học hướng đến việc liên kết lý thuyết thực nghiệm với yêu cầu hóa học thủ cơng nghiệp, để giải thích tượng tự nhiên cách trừu tượng, mà tảng kết thực nghiệm Rất nhiều nghiên cứu lại lần ý đến nguyên tử luận cổ đại Một người cho tất dạng vật chất tự nhiên liên quan đến chuyển dịch không gian hạt vật chất nhà triết học,tốn học, vật lý, sinh lý học người Pháp Rene Descartes (1596-1650) Khác với nhà nguyên tử học cổ đại, người thừa nhận tồn không gian trống, Descartes cho rằng, không gian lấp đầy vật chất, chuyển động cần phải thực theo đường cong kín Ơng đồng hóa vật chất với khoảng cách chuyển động – di rời vật thể Theo quan điểm ông, chúa mang chuyển động vào vật chất, tạo cho cú hích đầu tiên, sau vật chất bắt đầu chịu tác dụng định luật bảo toàn động lượng Năm 1647 xuất sách nhà triết học-toán học- thiên văn họcthực nghiệm tự nhiên học người Pháp Pierre Gassendi (1592-1655) với tựa “Cuộc đời, lối sống học thuyết Epicurus”, ơng viết chất tạo lên từ nguyên tử, hạt khác kích thước, hình dạng khối lượng Khác với Epicurus (học trò Aristot), ông thừa nhận chúa người sáng tạo nguyên tử Nguyên tử, theo quan điểm ông - hạt chia nhỏ nữa, hạt xuyên thấu Giữa nguyên tử vật chất có khoảng trống Trong q trình chuyển động nguyên tử va chạm nhau, vận tốc chúng tăng lên hay giảm Gassendi đưa giả thuyết rằng, nguyên tử lúc liên kết với nhóm đặc biệt, gọi phân tử (đây từ dịch “khối lượng nhỏ” - cách gọi khác từ Latinh “Molec” – khối lượng ) Mikhail Vasilyevich Lomonosov (1711-1765) - nhà bác học người Nga, viện sĩ viện hàn lâm Peterburg từ năm 1745 Ông người thành lập phòng thí nghiệm hóa học viện hàn lâm, thời điểm ơng nghiên cứu nhà máy thủy tinh gần Peterburg Những nghiên cứu ơng lĩnh vực như: tốn học, vật lý, hóa học, địa chất, thổ nhưỡng, thiên văn học Ông viện sĩ Nga tham gia viết sách hóa học luyện kim Ông giao nhiệm vụ thành lập trường đại học Matcơva, ông người khởi xướng dự án viết chương trình học Ơng viết nhiều cơng trình nghiên cứu lịch sử, kinh tế, triết học Ông người đặt móng cho văn học đại Nga Nền tảng chủ nghĩa lý phương pháp thực nghiệm hóa học nghiên cứu nhà bác học người Anh R Bloile vào năm 1661 Trong cơng trình nghiên cứu “hóa học – người hồi nghi” ơng phát triển thuyết ngun tử sở khái niệm hóa học Boile đưa khái niệm hạt sơ cấp (hạt nhỏ) giống nguyên tố hạt thứ cấp giống vật thể phức tạp Theo Boile, nguyên tố “cái đầu tiên, đơn giản hoàn tồn khơng phải vật thể hỗn tạp, chúng khơng tạo thành từ nhau, chúng phần mà từ tạo thành vật thể hỗn tạp cuối chúng bị phân hủy” Sự khác hình dạng khối lượng chúng giải thích tính chất chất Boile hồn tồn khỏi giả kim thuật cho ngun tố vật chất, mà khơng phải “nguyên lý” hay ý niệm Sự thật, điều khơng ngăn cản nhà khoa học cho nước nguyên tố tinh khiết, vàng, đồng, thủy ngân lưu huỳnh – hợp chất hóa học hay hỗn hợp Vào năm 1741 cơng trình nghiên cứu “Cơ sở hóa tốn”, nhà bác học vĩ đại Lomonosov đưa khái niệm đại nguyên tử, giống hạt nhỏ nguyên tố hóa học, có khả liên kết thành hạt lớn - hay phân tử, từ hạt lớn tạo chất phức tạp Ông phân biệt tiểu thể đồng nhất, tạo từ loại nguyên tử tiểu thể không đồng nhất, tạo từ nguyên tử khác nhau, Những tiểu thể nguyên tử Lomonosov gắn cho thuộc tính chiều dài, lực hút hình dạng hình cầu Câu hỏi: Tại Boile người kế nhiệm ông không sử dụng khái niệm khối lượng ngun tử Ngun tử đóng vai trò mặt ý tưởng văn hóa phương tây ( Châu âu)? 2.1.2 Hóa học chất khí Tại học thuyết Aristot lại chống lại quy luật tự nhiên nghiên cứu tính chất chất khí ? Vào khoảng kỷ XVII - XVIII, việc nghiên cứu chất trạng thái khí kết nối hai mơn khoa học lại – vật lý hóa học, chúng xem nhánh riêng biệt khoa học tự nhiên Cha đẻ mơn hóa học khí nén nhà bác học người Hà Lan Helmont Jan Baptist Van Ông người phát “khí gỗ”, khí thu đốt củi than, lên men bia hay cho axit tác dụng với vôi tôi, hay bồ tạt (K2CO3), khơng giống với khơng khí Trước đây, khí thời gian thí nghiệm hóa học, người ta coi dạng khác khơng khí  ... thuật” 1.1 Sự đời hóa học giới cổ đại Cho tới nay, việc tranh luận thời điểm đời hóa học với tư cách mơn khoa học chưa có hồi kết Liệu cho khoa học hóa học xuất sau nhà khoa học giải thích ngun... lập hóa dược giả kim thuật, xuất phát từ nỗ lực kết hợp y học với hóa học Ý tưởng Paracelsus hình thành lên sở hóa dược Ông xem trình xảy thể tượng hóa học, bệnh tật kết vi phạm cân hóa học Vì... IV – V kiến thức hóa học đưa vào Tiểu Á Tại Syri xuất trường triết học nhằm phổ biến ý tưởng triết học tự nhiên Hy Lạp hiểu biết hóa học giới Arập Lúc từ “chemist” – “nhà hóa học đưa thêm tiền