алхимия(позднелатинское Alchemia, alchimia, alchymia), донаучное направление в химии.
Происхождение алхимии
Название восходит через арабское к греческому Chemeia от cheo — лью, отливаю, что указывает на связь алхимии с искусством плавки и литья металлов. Другое толкование— от египетского иероглифа «хми», означавшего черную (плодородную) землю, в противовес бесплодным пескам. Этим иероглифом обозначался Египет, место, где, возможно, возникла алхимия, которую часто называли «египетским искусством». Впервые термин «алхимия» встречается в рукописи Юлия Фирмика, астролога 4 века.
Связь с химией
Важнейшей задачей алхимики считали превращение (трансмутацию) неблагородных металлов в благородные (ценные), в чем собственно и заключалась главная задача химии до 16 столетия. Эта идея базировалась на представлениях греческой философии о том, что материальный мир состоит из одного или нескольких «первоэлементов», которые при определенных условиях могут переходить друг в друга. Распространение алхимии приходится на 4—16 вв., время развития не только «умозрительной» алхимии, но и практической химии. Несомненно, что эти две отрасли знания влияли друг на друга. Недаром знаменитый немецкий химик Либих писал про алхимию, что она «никогда не была ничем иным, как химией».
В поисках философского камня
Таким образом, алхимия относится к современной химии так, как астрология к астрономии. Задачей средневековых алхимиков было приготовление
двух таинственных веществ, с помощью которых можно было бы достичь желанного облагораживания (трансмутации) металлов. Наиболее важный из
этих двух препаратов, который должен был обладать свойством превращать в золото не только серебро, но и такие, например, металлы, как
свинец, ртуть и т. д., носил название философского камня, красного льва, великого эликсира. Он также именовался философским яйцом, красной
тинктурой, панацеей и жизненным эликсиром. Это средство должно было не только облагораживать металлы, но и служить универсальным лекарством;
раствор его, так называемый золотой напиток, должен был исцелять все болезни, омолаживать старое тело и удлинять жизнь.
Другое таинственное средство, уже второстепенное по своим свойствам, носившее название белого льва, белой тинктуры, ограничивалось
способностью превращать в серебро все неблагородные металлы.
Предания о происхождении
Родиной алхимии считается Древний Египет. Сами алхимики вели начало своей науки от Гермеса Трисмегиста (он же египетский бог Тот), и поэтому
искусство делать золото называлось герметическим. Свои сосуды алхимики запечатывали печатью с изображением Гермеса – отсюда выражение
«герметически закрытый».
Существовало предание, что искусству обращать «простые» металлы в золото ангелы научили земных женщин, с которыми вступили в брак, о чем
рассказано в «Книге Бытия» и «Книге пророка Еноха» в Библии. Это искусство было изложено в книге, которая называлась «Хема». Арабский ученый
аль-Надим (10 век) полагал, что родоначальником алхимии был Гермес Великий, родом из Вавилона, поселившийся в Египте после Вавилонского
столпотворения.
Алхимические школы
Существовали греко-египетская, арабская и западно-европейская школы алхимии. Римский император Диоклетиан повелел в 296 предавать сожжению все египетские рукописи, касающиеся искусства делать золото (речь, вероятно, шла о позолоте и искусстве изготовления поддельных украшений). В 4 веке нашей эры задача превращения металлов в золото исследовалась александрийской школой ученых. Писатель, выступавший под псевдонимом Демокрита, принадлежавший, очевидно, к александрийским ученым, своим сочинением «Физика и мистика» положил начало длинному ряду алхимических руководств. Для того чтобы обеспечить успех, такие труды появлялись под именами известных философов (Платон, Пифагор и т. д.), но, вследствие общей затемненности стиля, они мало доступны пониманию. Крупнейшая коллекция алхимических рукописей хранится в Библиотеке Святого Марка в Венеции.
Авторитеты
Греки были учителями арабов, давших алхимии имя. Запад воспринял алхимию от арабов в 10-м столетии. В период с 10 по 16 век алхимией
занимались известные ученые, оставившие след в европейской науке. Например, Альберт Великий, создатель работы «О металлах и минералах», и
Роджер Бэкон, оставивший потомству труды «Могущество алхимии» и «Зеркало алхимии», были также и знаменитейшими алхимиками своего времени.
Арнольдо де Вилланова, выдающийся врач, умерший в 1314, издал более 20 алхимических трудов.
Раймунд Луллий, известнейший ученый 13 и 14 вв., был автором 500 сочинений алхимического содержания, главное из которых имеет название
«Завещание, излагающее в двух книгах всеобщее химическое искусство». (Многие специалисты считают, впрочем, что известный своей набожностью
Луллий этих сочинений не писал, и они лишь приписаны ему).
Но уже в начале 16 века Парацельс утверждает, что истинная цель науки – не отыскивание способов делать золото, а приготовление лекарств. На
этом заканчивается «творческий» период европейской алхимии.
Придворная алхимия
В 15–17 вв. многие коронованные особы ревностно занимались алхимией.
Таков, например, английский король Генрих VI, в правление которого страна была наводнена фальшивым золотом и фальшивой монетой. Металл,
игравший в этом случай роль золота, был по всей вероятности медной амальгамой.
Подобным же образом действовал и Карл VII во Франции, вместе с известным мошенником Жаком ле Кер.
Император Рудольф II был покровителем странствующих алхимиков, и его резиденция представляла центр алхимической науки того времени.
Императора называли германским Гермесом Трисмегистом. Курфюрст Август Саксонский и его супруга Анна Датская производили опыты: первый — в
своем дрезденском «Золотом дворце», а его супруга — в роскошно устроенной лаборатории на своей даче «Фазаний сад». Дрезден долго оставался
столицею государей, покровительствующих алхимии, особенно в то время, когда соперничество за польскую корону требовало значительных денежных
расходов. При саксонском дворе алхимик И. Бетгер, не сумевший сделать золото, впервые в Европе открыл фарфор.
Одним из последних адептов алхимии был Каэтан, называемый графом Руджиеро, родом неаполитанец, сын крестьянина. Он действовал при
мюнхенском, венском и берлинском дворах, пока не окончил своих дней в 1709 в Берлине на виселице, украшенной мишурным золотом.
Но и после распространения уже собственно химии, алхимия вызывала интерес у многих, в частности И. В. Гете несколько лет посвятил изучению
трудов алхимиков.
Достижения алхимиков
Из дошедших до нас алхимических текстов видно, что алхимикам принадлежит открытие или усовершенствование способов получения ценных
соединений и смесей, таких, как минеральные и растительные краски, стекла, эмали, соли, кислоты, щелочи, сплавы, лекарственные препараты.
Они использовали такие приемы лабораторных работ, как перегонка, возгонка, фильтрование. Алхимики изобрели печи для длительного нагревания,
перегонные кубы.
Достижения алхимиков Китая и Индии остались неизвестны в Европе. В России алхимия не была распространена вплоть до петровских реформ, но
почти все русские алхимики (самый знаменитый из них Я. Брюс) иностранного происхождения.
химия:
общая химия(возможно, от греч. Chemia — Хемия, одно из древнейших названий Египта), наука, изучающая превращения веществ,
сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи и
др.) использовались человечеством уже на заре его культурной жизни. В 3-4 вв. зародилась алхимия, задачей которой было превращение
неблагородных металлов в благородные. С эпохи Возрождения химические исследования все в большей степени стали использовать для практических
целей (металлургия, стеклоделие, производство керамики, красок); возникло также особое медицинское направление алхимии — ятрохимия. Во 2-й
пол. 17 в. Р. Бойль дал первое научное определение понятия «химический элемент». Период превращения химии в подлинную науку завершился во
2-й пол. 18 в., когда был сформулирован сохранения массы закон при химических реакциях (см. также М. В. Ломоносов, А. Лавуазье). В нач. 19
в. Дж. Дальтон заложил основы химической атомистики, А. Авогардо ввел понятие «молекула». Эти атомно-молекулярные представления утвердились
лишь в 60-х гг. 19 в. Тогда же А. М. Бутлеров создал теорию строения химических соединений, а Д. И. Менделеев открыл периодический закон
(см. Периодическая система элементов Менделеева). С кон. 19 — нач. 20 вв. важнейшим направлением химии стало изучение закономерностей
химических процессов.
В современной химии отдельные ее области — неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, аналитическая химия, химия полимеров
стали в значительной степени самостоятельными науками. На стыке химии и других областей знания возникли, напр., биохимия, агрохимия,
геохимия. На законах химии базируются такие технические науки, как химическая технология, металлургия.
неорганическая - изучает химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме органических соединений углерода, которые изучаются органической химией). История развития неорганической химии тесно связана с общей историей химии (результатом изучения неорганических веществ явились важнейшие достижения химии кон. 18 — нач. 19 вв., напр. создание кислородной теории горения, открытие законов стехиометрии). Теоретические основы неорганической химии — периодический закон и периодическая система элементов Менделеева. Современная неорганическая химия изучает строение и свойства неорганических веществ с использованием не только химических, но и физических методов (напр., спектроскопии). Неорганическая химия — научная база основной химической промышленности (производство солей, кислот, щелочей) и металлургии. Число неорганических веществ составляет десятки тысяч. Достижения неорганической химии обеспечивают создание материалов новейшей техники — сверхчистых металлов, сплавов, пьезоэлектриков, полупроводников, сверхпроводников, облегченных стройматериалов, окислителей и горючего для космических ракет.
органическая - изучает соединения углерода с другими элементами — т. н. органические соединения и законы их превращений. Как самостоятельная область химии стала складываться лишь в 19 в.; термин «органическая химия» введен Й. Берцелиусом в 1827. Большое влияние на развитие органической химии оказала теория химического строения (А. М. Бутлеров, 1861). Способность углерода соединяться с большинством элементов и образовывать молекулы самого различного состава и строения (цепного, циклического, с простыми и кратными связями между атомами) обусловливает огромное многообразие органических соединений (к 90-м гг. 20 в. их число превысило 10 млн.). Синтез многочисленных органических веществ привел к созданию новых отраслей промышленности — синтетических красителей, полимеров, искусственного жидкого топлива и др. Успехи органической химии позволили рационально использовать нефть, каменный уголь, природный газ, лесохимическое и другое сырье. Пользуясь методами органической химии, удалось установить структуру белков, нуклеиновых кислот и других сложных природных соединений, синтезировать витамины, некоторые гормоны, ферменты. Ряд направлений органической химии благодаря их интенсивному развитию вырос в большие специальные разделы, напр. химия высокомолекулярных соединений.
физическая химия - наука, объясняющая химические явления и устанавливающая их закономерности на основе общих принципов физики. Название науки «Физическая химия» введено М. В. Ломоносовым, который впервые (1752-1753) сформулировал ее предмет и задачи и установил один из основных законов — сохранения массы закон при химических превращениях. Выделение физической химии в самостоятельную отрасль химической науки произошло в кон. 19 в. На первом этапе своего развития физическая химия ограничивалась изучением макроскопических (непосредственно наблюдаемых) характеристик систем и процессов. Основные задачи современной физической химии — изучение состояния и строения вещества, химические связи, кинетики и механизма химических превращений с использованием новейших экспериментальных и расчетных методов. Физическая химия включает квантовую химию, химическую термодинамику, химическую кинетику, учение о катализе, механохимию и др. В физическую химию обычно включают также коллоидную химию, электрохимию, фотохимию, радиационную химию, плазмохимию, лазерную химию и др. Физическая химия служит теоретической основой неорганической, органической и аналитической химии, а также химической технологии.
химическая физика - раздел науки, пограничный между химией и физикой. Изучает электронную структуру молекул и твердых тел, молекулярные спектры, элементарные акты химических реакций, процессы горения и взрыва и др., с использованием методов теоретической и экспериментальной (оптическая и радиоспектроскопия, рентгеновский структурный анализ, масс-спектрометрия и др.) физики. Сформировалась в кон. 20-х — нач. 30-х гг. 20 в. в связи с развитием квантовой механики и использованием ее представлений в химии. Сейчас граница между химической физикой и физической химией условна. Термин введен немецким химиком А. Эйкеном в 1930.
химическая технология - наука о методах и средствах рациональной химической переработки сырья, полуфабрикатов и промышленных отходов. Неорганическая химическая технология включает переработку минерального сырья (кроме металлических руд), получение кислот, щелочей, минеральных удобрений; органическая химическая технология — переработку нефти, угля, природного газа и др. горючих ископаемых, получение синтетических полимеров, красителей, лекарственных средств и др. Теоретические основы химической технологии — химия, физика, механика, математика (в частности, математическое моделирование). Современная химическая технология характеризуется созданием агрегатов большой единичной мощности, освоением процессов, в которых используются сверхвысокие и сверхнизкие температуры и давления, применением высокоэффективных катализаторов, получением веществ с необычными ценными свойствами (сверхчистых и сверхтвердых, жаростойких и жаропрочных и др.).
химическая промышленность - объединяет ряд подотраслей: горнохимическую, основную химическую промышленность, промышленность минеральных удобрений, полимерных материалов (производство синтетического каучука, синтетических смол и пластических масс, химических волокон), синтетических красителей, промышленность бытовой химии, лакокрасочную, резино-асбестовую, фотохимическую и химико-фармацевтическую.
вещество - вид материи, который обладает массой покоя (элементарные частицы, атомы, молекулы и др.). В химии вещества принято подразделять на простые, образованные атомами одного химического элемента, и сложные (химические соединения).
реакция превращения одних веществ в другие, отличные по химическому составу и (или) строению. Характеризуются стехиометрическим
соотношением участвующих в них веществ, степенью превращения, константами скорости и равновесия, энергией активации, тепловым эффектом.
Химические реакции классифицируют по числу молекул, участвующих в элементарном акте (моно-, бимолекулярные), кинетическому механизму
(последовательные, параллельные, сопряженные), характеру химического процесса (разложение, окисление, полимеризация и др.), типам частиц,
участвующих в химических реакциях (ионные, радикальные), фазовому состоянию реагирующей системы (газо-, жидко- и твердофазные). Гомогенные
химические реакции протекают в объеме фазы, гетерогенные — на поверхности раздела фаз.
процесс
химическая кинетика раздел физической химии, учение о скоростях и механизмах химических реакций. Кинетика химическая — научная
основа создания новых и совершенствования существующих процессов химической технологии. Методы кинетики химической используются в биологии и
др. областях естествознания. См. также Макрокинетика.
обозначения молекул и реакций
стехиометрия(от греч. stoicheion — первоначало, элемент и от греч. metreo — измеряю
) - представление о количественных соотношениях между массами веществ, вступающих в химическую реакцию. Включает правила составления
химических формул и уравнений. Основывается на законах Авогадро, Гей-Люссака, кратных отношений, сохранения массы, эквивалентов.
химическое равновесие - состояние реагирующей системы, при котором в ней протекают только обратимые реакции. Параметры состояния системы при химическом равновесии не зависят от времени; состав такой системы называют равновесным.
электронные конфигурации
химический элемент - совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Известно 109 элементов химических (1993); 21 из них впервые были получены искусственно (Tc, Pm, At, Fr, Np, Pu и 15 элементов от N 95 до 109), причем Tc, Pm, Fr, Np позже в ничтожных количествах обнаружены в природе. На Земле наиболее распространены O, Si, Al, Fe, Cu, Na, K, Mg, Ti, Mn; эти химические элементы составляют 99,92% массы земной коры. См. также: Периодическая система элементов Менделеева.
виды молекул
гомологический ряд(от греч. homologos — соответственный, подобный) - последовательность органических соединений с одинаковыми функциональными группами и однотипным строением, каждый член которой отличается от соседнего на постоянную структурную единицу (гомологическая разность), обычно метиленовую группу CН2. Члены гомологического ряда называются гомологами.
ИЮПАК - международный союз теоретической и прикладной химии(International Union of Pure and Applied Chemectry), создан в 1919. Входит в МСНС.
экзотермические и эндотермические реакции
экзотермические (от экзо... и греч. therme — тепло), химическая реакция (напр., горение), при которой из реагирующей системы в
окружающую среду выделяется тепло.
эндотермические (от эндо... и греч. therme — тепло), химическая реакция, при которой реагирующая система поглощает тепло из
окружающей среды, напр., разложение известняка на оксид кальция и углекислый газ.
катализ(от греч. katalysis — разрушение) - ускорение химической реакции в присутствии веществ — катализаторов, которые
взаимодействуют с реагентами, но в реакции не расходуются и не входят в состав продуктов. При гомогенном катализе исходные реагенты и
катализатор находятся в одной фазе (газовой или жидкой), при гетерогенном — газообразные или жидкие реагенты взаимодействуют на поверхности
твердого катализатора. Катализ обусловливает высокие скорости реакций при небольших температурах; предпочтительно образование определенного
продукта из ряда возможных. Каталитические реакции являются основой многих химико-технологических процессов (напр., производства серной
кислоты, некоторых полимеров, аммиака). Большинство процессов, происходящих в живых организмах, также являются каталитическими
(ферментативными).
окислительно-восстановительные реакции - сопровождаются изменением степени окисления атомов, входящих в
состав реагирующих веществ, напр.: HCl+5O3+3H2S+4O3 ® HCl-1+3H2S+6O4
Вещество, в котором понижается степень окисления атома, т. е. он приобретает электроны (здесь Cl в HClO3), называется окислителем;
если повышается степень окисления, т. е. атом отдает электроны (S в H2SO3), вещество называется восстановителем. Понижение степени окисления
атома в молекуле называется восстановлением, повышение — окислением.
химический синтез
органический синтез
энергия ионизации
энергия активизации - в химии, наименьшая энергия, которой должна обладать частица (атом, ион,
радикал) для того, чтобы произошла химическая реакция. Одна из основных величин, определяющих скорость реакции при данной температуре (см.
Аррениуса уравнение).
химическое строение
обозначения различных элементов
термодинамика(от греч. therme — тепло и греч. dynamis — сила) - раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. (Неравновесные процессы изучает термодинамика неравновесных процессов.) Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов — начал термодинамики, которые являются обобщением многочисленных наблюдений и результатов экспериментов (см. Первое начало термодинамики, Второе начало термодинамики, Третье начало термодинамики). Термодинамика возникла в 1-й пол. 19 в. в связи с развитием теории тепловых машин (С. Карно) и установлением закона сохранения энергии (Ю. Р. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц). Основные этапы развития термодинамики связаны с именами Р. Клаузиуса и У. Томсона (формулировки второго начала термодинамики), Дж. Гиббса (метод термодинамических потенциалов), В. Нернста (третье начало термодинамики) и др. Различают химическую термодинамику, техническую термодинамику и термодинамику различных физических явлений.
термохимический закон Гесса - тепловой эффект химической реакции при отсутствии работы внешних сил зависит только от природы исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от промежуточных химических превращений в системе. Основной закон термохимии; установлен Г. И. Гессом в 1840.
распространенные соединения: царская водка, соляная кислота
химическая связь - взаимодействие атомов, обусловливающее их соединение в молекулы и кристаллы. Химическая связь имеет в основном электромагнитный характер. При образовании химической связи происходит перераспределение электронной плотности связывающихся атомов. По характеру этого распределения химические связи классифицируют на ковалентную, ионную, координационную, металлическую. По числу электронных пар, участвующих в образовании данной химической связи, различают простые (одинарные), двойные, тройные химические связи, по симметрии электронного распределения - и -связи, по числу непосредственно взаимодействующих атомов — двух-, трех- и многоцентровые.
межмолекулярные химические связи
валентность(от лат. valentia — сила) - способность атома химического элемента (или атомной группы) образовывать определенное число химических связей с другими атомами (или атомными группами). Вместо валентности часто пользуются более узкими понятиями, напр. степень окисления, координационное число.
периодические свойства и закон...
Химическая связь:
двойная-тройная связь двойная связь(одна сигма-связь и одна пи-связь) тройная связь(одна сигма-связь и две пи-связи)
ковалентная связь - вид химической связи; осуществляется парой электронов, общих для двух атомов, образующих связь. Атомы в молекуле могут быть соединены одинарной ковалентной связью (H2, H3C-CH3), двойной (H2C=CH2) или тройной (N2, HCCH). Атомы, различающиеся по электроотрицательности, образуют т. н. полярную ковалентную связь (HCl, H3C-Cl).
полярная- неполярная
ионная - один из видов химической связи, в основе которой лежит электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными ионами. Наиболее ярко выражена в галогенидах щелочных металлов, напр., в NaCl, KF.
металлическая
водородная - вид химической связи типа А — Н...А'; образуется в результате взаимодействия атома водорода, связанного ковалентной связью с электроотрицательным атомом А (N, O, S и др.), и неподеленной парой электронов другого атома А' (обычно O, N). Атомы А и А' могут принадлежать как одной, так и разным молекулам. Водородная связь приводит к ассоциации одинаковых или различных молекул в комплексы; во многом определяет свойства воды и льда, молекулярных кристаллов, структуру и свойства многих синтетических полиамидов, белков, нуклеиновых кислот и др.
вандерваальсовая вид взаимодействия за счет возникновения наведенных дипольных моментов
координационная(донорно-акцепторная связь) - вид химической связи; характерна для комплексных соединений. Обусловлена передачей электронной пары с заполненной орбитали лиганда (донора) на вакантную орбиталь центрального атома (акцептора) с образованием общей связывающей молекулярные орбитали.
степень окисления(окислительное число) - условный показатель, характеризующий заряд атома в соединениях. В молекулах с ионной связью совпадает с зарядом иона, напр. в NaCl степень окисления натрия +1, хлора -1. В ковалентных соединениях за степень окисления принимают заряд, который получил бы атом, если бы все пары электронов, осуществляющие химическую связь, были целиком перенесены к более электроотрицательным атомам, напр. в HCl степень окисления водорода +1, хлора -1. Понятие степень окисления используется, напр., при составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций.
координационное число - 1) в кристаллографии — число ближайших к данному атому или иону соседних атомов или
ионов в кристалле, находящихся от него на одинаковом расстоянии.
2) В химии — число лигандов, связанных с центральным ионом в комплексных соединениях.
лиганды(от лат. ligo — связываю) - в комплексных соединениях молекулы или ионы, связанные с центральным атомом (комплексообразователем), напр. в соединении [Co(NH3)6]Cl3 центральный атом — Со, а лиганды — молекулы NH3.
комплексное соединение(координационные соединения) - химические соединения, в молекулах которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и непосредственно связанные с ним молекулы или ионы — т. н. лиганды; количество последних (обычно 4 или 6) определяется т. н. координационным числом. Центральный атом и лиганды образуют внутреннюю сферу. Внешнюю сферу составляют ионы, заряд которых компенсирует заряд внутренней сферы. Напр., в [Co(NH3)6]Cl3 совокупность атомов в квадратных скобках — внутренняя сфера, Со — центральный атом, NH3 — лиганды, ионы Cl — внешняя сфера. Комплексные соединения могут быть как синтетическими, так и природными (гемоглобин, хлорофилл)
электронное строение
пространственное строение(стереоизомерия) - один из видов изомерии химических соединений. Обусловлена
различиями в расположении атомов в пространстве (при одинаковой последовательности связи атомов). Подразделяется на диастереомерию и
энантиомерию.
изомерия(от от греч. isos — равный, одинаковый и греч. meros — доля, часть) химических соединений, явление, заключающееся в
существовании изомеров — соединений, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению (структурная изомерия) или
расположению атомов в пространстве (пространственная изомерия) и, следовательно, по свойствам. Открыта в 1823 Ю. Либихом, показавшим, что
фульминат серебра AgONC и изоцианат серебра AgNCO имеют один и тот же состав, но разные свойства. Термин «Изомерия» предложен в 1830 Й.
Берцелиусом.
структурная формула
классы таблицы Менделеева:
водород
галогены(устар. выражение галоиды) - химические элементы фтор F, хлор Cl, бром Br, иод I и астат At, составляющие главную подгруппу VII группы периодической системы Менделеева. Названы от греческих hals — соль и genes — рождающий (при соединении с металлами образуют соли). Молекулы галогенов двухатомны (F2, Cl2 и др.).
халькогены - химические элементы VI группы Периодической системы — кислород, сера, селен, теллур.