Развитие химии

Современный человек, Homo sapiens, тысячелетиями изобретал орудия труда и обустраивал свою жизнь. Обрабатывая горные породы и минералы, человек каменного, бронзового и железного веков получал металлы и, сам того не зная, соприкасался с химией. Вместе с освоением металлов и изготовлением новых материалов развивалась и наша цивилизация. Открытия и изобретения в области химии изменяют нашу повседневную жизнь и понимание природы и по сей день.

Химия до первого тысячелетия

500 000 до Р. Х.

Одним из важнейших открытий всех времен стало умение разжигать огонь. Поэтому горение является одной из первых химических реакций, для которой человек нашел применение. Огонь давал тепло и позволял готовить пищу.

5000 до Р. Х.

Важный шаг в развитии человечества был сделан, когда человек научился выплавлять медь из руды (5000 лет до Р. Х.) и создавать более прочные вещи. По мере того как земледелие становилось всё более эффективным, человек нашёл и другие области деятельности, например, стал обрабатывать металлы. Бронзу, сплав меди и олова, начали изготавливать примерно за 3000 лет до Р. Х. Будучи гораздо твёрже меди, бронза стала важным материалом для изготовления орудий труда и оружия.

Горение – это химическая реакция
В эпоху бронзового века бронзу использовали для изготовления оружия

1500–1000 до Р. Х.

Железо начали использовать примерно за 1200 лет до Р. Х. на Ближнем Востоке. Железная руда была гораздо доступнее, нежели медь и олово. Благодаря своим свойствам железо подходило для изготовления орудий труда и оружия лучше бронзы. Поэтому его стали использовать шире.

1000–500 до Р. Х.

За 600 лет до Р. Х. античные философы задумывались о свойствах веществ и решили, что все вещества состоят из четырёх элементов: земли, огня, воздуха и воды. Философ Демокрит даже выдвинул гипотезу, согласно которой вещество состоит из ничтожно малых невидимых и неделимых частиц. Позднее их стали называть атомами.

Нагретому до высокой температуры железу можно придавать различную форму
Античные философы верили в то, что все вещества состоят из четырёх элементов

Развитие химии в период с первого тысячелетия до XVIII века

V–XVI века

В эпоху Средневековья (V–XVI века) распространилось учение об алхимии, называемой предшественницей химии. Целью алхимиков было найти способ превращения малоценных металлов (например, олова) в золото или серебро. Также алхимики тщетно занимались созданием эликсира вечной жизни. Единственным их вкладом в химическую науку можно считать разработанные ими различные лабораторные инструменты и технику.

XVIII век

В 1774 году британский священник Джозеф Пристли (1733–1804) открыл газ, благодаря которому возможно как горение, так и жизнь на земле. Через несколько лет Антуан Лавуазье (1743–1794) назвал этот газ кислородом. Сжигая фосфор, Лавуазье открыл, что масса воздуха уменьшилась, а сожжённого фосфора — увеличилась. Этим он заложил основу закона сохранения массы: масса не может возникнуть из ничего и не может исчезнуть бесследно.

Алхимики начали обозначать вещества символами. Например, свинец был представлен символом ♄, а ртуть – символом ☿
Джозеф Пристли.Выдающийся химик, открывший кислород

Химия в XIX веке

Начало XIX века

Гемфри Дэви (1778–1829) был одним из основателей электрохимии. Он открыл, что химические вещества разлагаются под действием электрического тока. Сегодня этот процесс известен под названием электролиз. Этот процесс позволил Дэви в начале XIX века впервые выделить в чистом виде калий, магний, стронций и барий. Развитие электрохимии сделало возможным производство алюминия, солнечных батарей, полупроводников, LED-экранов, перезаряжаемых литиевых аккумуляторов и многое другое.

Английский школьный учитель и химик Джон Дальтон (1766–1844) подтвердил учение античных философов о неделимых частицах и ввёл понятия атом и атомная масса. Он установил, что химический элемент — это множество атомов одного типа и что атомные массы разных элементов различны.

LED-экран, состоящий из синих, зелёных и красных светодиодов
Современное представление строения атома

Середина XIX века

Когда в 1869 г русский химик Дмитрий Менделеев (1834–1907) писал учебник химии для своих студентов, он попытался систематизировать известные к тому времени 63 химических элемента. Менделеев выстроил химические элементы в порядке возрастания их атомной массы и сгруппировал их по свойствам. Он оставил в своей таблице пустые ячейки для ещё неоткрытых элементов и предсказал свойства их простых веществ. Впоследствии его предсказания оказались очень точными.

Современная периодическая система химических элементов, основанная Дмитрием Менделеевым

Конец XIX века

В конце XIX века теоретик атомистического учения Джозеф Джон Томсон (1856–1940) проводил эксперименты с электрическим током внутри пустой стеклянной трубки и обнаружил поток очень маленьких частиц. Он определил, что те частицы, которые сейчас известны как электроны, во много раз меньше атомов. Электронная теория стала основой теории химической связи, предложенной американским ученым Гильбертом Люисом (1875–1946) и описывающей химическую связь между разными атомами. Понимание природы химической связи сделало возможным синтез новых соединений.

Современный человек не может представить жизнь без электричества. Обнаружение электронов способствовало как изобретению электричества, так и развитию химии

Радиоактивность была открыта в 1896 году французским ученым Антуаном Анри Беккерелем (1852–1908). Он проводил эксперименты с солями урана и фотопластинками и обнаружил интенсивное излучение, возникавшее в ходе распада атомов урана. Работу Беккереля продолжила Мария Кюри (1867–1934), вместе с супругом открывшая другие радиоактивные элементы. В то время никто не знал об опасности радиоактивного излучения, и никаких мер защиты не предпринималось. Поэтому смерть Мари Кюри от лейкемии (рака крови) связывают с радиацией. Её лабораторный журнал с заметками об экспериментах до сих пор имеет опасный уровень радиации. Открытия в этой области нашли огромное применение в медицине. Благодаря им можно исследовать скелет, работу внутренних органов, обнаруживать раковые клетки и лечить рак.

Открытие радиоактивности позволяет производить рентгеновские снимки

Химия в XX веке

Начало XX века

Открытие в 1907 году синтетического, то есть искусственного пластика Лео Бакелендом (1863–1944) полностью изменило условия жизни в XX веке. Дешевые и простые в производстве пластмассы обладают множеством отличных свойств (такие как твёрдость, эластичность, простота в обработке) и поэтому вытеснили из использования многие традиционные материалы (например древесину и металл).

На сегодняшний день пластмасса очень распространённый материал

Конец XX века

Фуллерены, существование которых было доказано впервые в 1985 году американскими химиками — это особые углеродные молекулы, шароподобные и полые внутри . Спустя несколько лет (1991) в ходе синтеза фуллеренов были открыты так называемые нанотрубки — очень маленькие состоящие из атомов углерода трубочки нанометрового диаметра. Благодаря своим уникальным свойствам углеродные нанотрубки находят применение в материаловедении, электронике и медицине. Материал на основе углеродных нанотрубок является одним из наиболее прочных известных материалов. Так как эти наноструктуры отлично проводят электричество, их используют в миниатюрных устройствах, таких как смартфон. Направление науки и техники, занимающееся наночастицами и наноматериалами, называется нанотехнологией.

Открытие нанотрубок дало начало развитию нанотехнологий

              Итоговое упражнение

                          Palun oota