Химия – просто - Александр Иванов

А теперь я расскажу тебе об одном эксперименте, который впоследствии послужил неопровержимым доказательством возможности превращения одних металлов в другие и вообще сыграл важную роль в развитии химии.

Если острие стального ножа погрузить в голубой раствор медного купороса, то оно покроется красным осадком. Это осадок меди. В давние времена считалось, что железо таким образом полностью превращается в медь, однако позднее пришло понимание, что железо ножа всего-навсего частично замещается медью из медного купороса.

Случались и обманные превращения. Например, брали серебро, содержавшее примесь золота, и после многочисленных операций добывали из него золото. И выдавали это за превращение серебра в золото.

Именно примеси и загрязнения применявшихся ингредиентов в значительной степени способствовали иллюзиям самих алхимиков. В те времена не было химических реактивов марок ХЧ (химически чистый), ОСЧ (особо чистый) и других.

Однако всё-таки стоит отметить и положительные результаты, которых добились алхимики, пусть невольно и бессознательно. Тем не менее именно эти их достижения легли в основу фундамента, на который опирались открытия последующих поколений.

Перечислю главные достижения алхимиков. Итак, алхимики:

• усовершенствовали средства для «получения» химических явлений;

• увеличили число новых веществ, получаемых искусственным путём;

• изучили новые вещества и нашли им практическое применение.

Средневековые алхимики считали, что, подвергнув тело многократной очистке, можно отделить от него некоторые свойства и передать их другим телам. Проще говоря, алхимический процесс сводился для них преимущественно к очистке тел.

Давай посмотрим, насколько не чист (разумеется, в химическом смысле) окружающий нас мир. Возьмём для начала воду, которая, в зависимости от происхождения, обладает различными свойствами. Например, колодезная вода – жёсткая, дождевая – мягкая, морская – солёная, речная – пресная. Так вот, все эти свойства придаются воде примесями, которые она содержит!

Другой пример – воздух. Наше обоняние подсказывает нам, что горный воздух существенно отличается от городского. А в каком-нибудь парфюмерном магазине воздух «благоухает» так, что способен вызвать даже головную боль. Хотя, казалось бы, это всё тот же воздух, которым мы дышим. Однако и здесь, как и в случае с водой, разница «ароматов» воздуха обусловлена входящими в его состав примесями.

Ну и, наконец, невозможно пройти мимо драгоценных камней. Взять хотя бы опал. Если посмотреть на его химическую формулу, то мы увидим, что это обычный песок (SiO2). Однако отчего же он имеет столь много разнообразных оттенков?! Правильно. Радужно-пёструю окраску опалу придают содержащиеся в нём в небольших количествах примеси, то есть, грубо говоря, загрязнители.

Современная наука стремится к тому, чтобы выделить эти микрокомпоненты из общего хаоса, отыскать во множестве переменных явлений и свойств постоянные и неизменные элементы. И мы сможем это сделать, если с помощью различных методов разложим изучаемые тела на составляющие части, т. е. очистим их.

Так вот поиск и усовершенствование методов и способов очистки – это и есть главная заслуга алхимиков! Предлагаю выделить самые основные из них, ведь в дальнейшем они будут играть в химии очень важную роль.

Дистилляция и перегонка. Среди химических методов перегонка имеет, наверное, самое широкое применение. Она была известна ещё египтянам. После Гебера, о котором я рассказывал ранее, дистилляция стала самой обычной манипуляцией. Подробно описывать процесс перегонки, я думаю, не имеет смысла, так как ты, скорее всего, сам знаешь, о чём идёт речь: жидкость кипятится в одном сосуде (закрытом), а её пар конденсируется в другом (переходит из газообразного состояния в жидкое).

Возгонка

Осаждение

Фильтрация

Уже тогда «дистилляция» применялась для получения и очищения алкоголя, который тогда назывался винным спиртом (spiritusvini), поскольку получался перегонкой вина, а все улетучивающиеся из него вещества назывались спиртами, т. е. духами. Отсюда и происходит название spiritusvini – дух вина.

Возгонка (сублимация). Это частный случай перегонки. Например, возгонка йода. В те далёкие времена для дезинфекции применялась хлорная ртуть. Вот её-то и очищали методом сублимации.

Осаждение. Если к одному раствору добавить какой-то другой раствор (или вещество), то некоторые составные части раствора могут перейти в твёрдое состояние и выпасть в виде осадка.

Фильтрация. Она применяется для отделения осадка от раствора. Практически у каждого дома стоит фильтр для очистки воды. Вода, проходя через него, фильтруется (очищается) от твёрдой ржавчины, попадающей в водопровод из ржавых труб, а также от других различных примесей.

Кристаллизация. Её применяют для получения различных тел, растворённых в воде или других жидкостях. Наверняка ты видел опыты по выращиванию кристаллов из различных солей.

Все эти методы разложения различных тел на составляющие получили общее название, употребляемое и в настоящее время, – методы аналитической химии.

Что же ещё сделали алхимики для развития химии? Они увеличили число веществ, получаемых искусственным путём. Отдельно стоит отметить открытие соляной кислоты Василием Валентином (1394 – ок. 1450), а также серной и азотной кислот Гебером. Без этих реактивов немыслима сейчас ни одна химическая лаборатория.

Кроме того, в науку было введено понятие соли. Название поваренной соли обобщилось, и класс веществ, обладающих одинаковыми признаками и сходных по свойствам, стали называть солями.

Основным достижением алхимии можно также назвать знания о получении новых веществ из уже известных путём различных химических манипуляций. Впоследствии этот раздел химии получит название – синтетическая, или препаративная химия.

Вернёмся ненадолго к нашему дорогому Аристотелю, который выделил четыре элементарных свойства: тепло, холод, сухость и влажность. Чтобы объяснить различные состояния тел с научной точки зрения, алхимики добавили к четырём аристотелевским ещё три новых элементарных свойства:

• горючесть и изменяемость (её олицетворяла сера);

• неразрушимость, особенно при нагревании на огне (её олицетворяла соль);

• металличность, под которой подразумевался целый ряд свойств, таких как блеск, растяжимость и т. д. (её олицетворяла металлическая ртуть).

Таким образом, теперь уже 7 элементов – тепло, холод, сухость, влажность, горючесть, неразрушимость и металличность – считались составными частями любого вещества. Таковы были теоретические воззрения тех далёких времён.

А что же было на практике? Как применялись эти научные знания? Кто стоял за этими исследованиями?

Агрикола (1494–1555) – немецкий учёный, внёсший большой вклад в развитие тогдашней металлургии. Он подробно описал химические манипуляции, производимые в металлургической отрасли, а также ветер и воду – как важные геологические силы. Благодаря своим работам Агрикола по праву считается «отцом геологии».

Бёттгер (1682–1719) – саксонский алхимик, который изобрёл фарфор. Он, как и многие другие алхимики, занимался изготовлением золота. Польский король Август II заключил его в замок в Мейсене, чтобы тайна не стала доступна другим. Опыты по превращению металлов в золото Бёттгер проводил под руководством знаменитого естествоиспытателя фон Чирнгаузена. Видя, что усилия Бёттгера не увенчиваются успехом, наставник посоветовал ему заняться изобретением фарфора. Вскоре после этого фон Чирнгаузен умер (совпадение?!), и Бёттгер приписал заслугу изобретения фарфора себе. Разумеется, это принесло ему свободу и богатство. В Мейсене была построена первая в Европе фарфоровая фабрика. (Во время Второй мировой войны её чуть было не уничтожили, но это уже другая история.)

Замок Альбрехтсбург в городе Мейсене (Германия). Место расположения первой фарфоровой мануфактуры (1710–1863)

Саксонский фарфор

Совершенно новое направление химия получила благодаря успехам в медицине. Когда неудачные попытки искусственного получения золота и печальная участь, постигшая многих адептов алхимии, охладили стремления алхимиков в этом направлении, на первый план вышло искусство врачевания.

И основателем этого нового направления в химии стал Парацельс (1493–1541) – врач, профессор медицины, уроженец швейцарского города Эйнзидельна. Чудаковатый, странный, полный противоположных качеств (хороших и плохих) – примерно так можно охарактеризовать этого человека.