Европейская алхимия как кладезь образов
Сейчас мы, слыша слово “алхимик”, представляем себе человека, сидящего в темном помещении среди множества стеклянных колб, пыльных трактатов и алхимических формул, ищущего пути преображения свинца в золото или создающего саму жизнь в пробирке. На самом деле многие алхимики относились к своему делу как к ремеслу, искусству, и, соответственно, сидели они не в “темном помещении”, а в обычных мастерских.
“Алхимик”, Корнелиус Питерс Бега, 1663 г.
В XI в. началась эпоха Крестовых походов. Христианские войска начали завоевывать земли мусульман. Эти завоевания принесли в Европу и арабские алхимические труды, которые активно переводились английскими и французскими священниками на латынь. К началу XIII в. европеййцы, занимающиеся khemeia, сформировали семь задач своего учения.
Алхимики-мистики поставили для себя задачи:
1) Приготовление Эликсира или Философского камня;
2) Создание гомункулуса;
3) Приготовление алкагеста – универсального растворителя;
4) Восстановление растений из пепла (палигенез);
5) Приготовление мирового духа, способного растворять золото;
6) Извлечение квинтэссенции;
7) Приготовление жидкого золота, используемого как лекарство.
В целом алхимический процесс сводился к тому, что для его осуществления применялся сосуд круглой или яйцеообразной формы, который в начале работы герметично запечатывается и не открывается до завершения всей работы. Затем сосуд подогревают в печи – атаноре. Начальной стадией процесса служит гниение, так называемая смерть вещества, обращение его в прах, в первоматерию. Умертив вещество, алхимик его воскрешал с помощью растворения, фильтрации, осветления вещества. Оживленное вещество подвергалось возгонке до получения вещества золотого или красного цвета. Конечно, каждый алхимик вносил в этот процесс свою лепту.
Атанор в алхимической лаборатории.
Помимо приведенных выше задач, алхимики занимались тем, что закладывали основы фундаментальной химии. Например, монах-доминиканец Альберт Больштедт (1200 – 1280) в своем трактате “Малый алхимический свод” подробно описывает каустический и известковый способы получения щелочи, вещества, использующегося при производстве мыла и моющих веществ.
В 1270 г. во время экспериментов по созданию универсального растворителя итальянский алхимик Бонавентура получил раствор нашатыря в азотной кислоте. Полученный раствор мог растворять золото, “царский металл”. Из-за этого свойства раствор окрестили “царской водкой”.
Вряд ли кто-то употреблял этот “напиток” внутрь. Слово “водка” в данном случае происходит от слова “вода”.
В XIV в. неизвестный алхимик, которого прозвали псевдо-Гебером (из-за того, что он подписывал свои работы именем Джабира ибн Хайяна, жившего в VIII – IX вв.), описал другой способ получения “царской водки”. Параллельно с этим лже-Гебер сделал одно из самых важных открытий средневековой химии – описал свойства минеральных кислот – серной и азотной.
В 1669 г. в Гамбурге Хеннинг Брандт, руководствуясь алхимическим принципом подобия, предположил, что золото можно получить из мочи (из-за схожести цвета). Выпаривая биологическую жидкость, а затем нагревая сухой остаток до красного каления, Брандт обнаружил светящиеся пары, которые ему удалось сконденсировать. Белые воскоподобные крупицы светились в темноте. Чудесные свойства алхимик списал на то, что получил философский камень. Оказалось, что открытый им фосфор был бесполезен при превращении свинца в золото и назвал его “phosphorus mirabilis” (лат. “чудотворный носитель света”). После люди додумались, что фосфор можно получать из костей, где содержание этого вещества куда больше.
“Алхимик”, Фрейвирт-Лютцов Оскар Оскарович, 1896 г.
Ещё одним примером того, как алхимик при поиске решения одной из семи задач открыл что-то новое является Иоганн Фридрих Бёттгер (1682 – 1719). По легенде в возрасте 16 лет юный Бёттгер получил от некоего оккультиста из рода Ласкарисов некий порошок, прозванный им “философским камнем”, способный “золотить” другие металлы. Собрав вокруг себя публику Бёттгер, взял две серебрянные монеты, натер их этим порошком и вуаля монеты стали золотыми. Узнав об юном даровании, прусский король Фридрих I приказал схватить алхимика. Бёттгер в это время сбежал в Дрезден к курфюсту Саксонскому Августу Сильному. Бёттгер и Август договорились, что алхимик будет “золотить” для курфюста металлы в обмен на титул барона и привелегии. Бёттгер согласился, решив сначала погулять перед выполнением “госзаказа”. В какой-то момент Августу надоело наплевательское отношение алхимика, и тот заточил его в замок, где заставил проводить опыты по “трансмутации” металлов. Опыты, конечно, оказались безрезультатными. В 1704 г. расстроенный курфюст отправил Бёттгера к минералогу и владельцу стекольного завода графу фон Чирнхаусу, искавшему способ создания фарфора.
Необходимо уточнить, что фарфор для европейцев в XVII – XVIII в. был особым предметом роскоши, привезенным из Китая. Некоторые говорили, что если налить яд в фарфоровую чашку, то та обезвредит его. Но секрет китайского фарфора был неизвестен, поэтому его созданием интересовались европейские аристократы не меньше, чем получением золота из свинца или живительного эликсира.
Сначала двум минералогом удалось получить “красный фарфор” – непрозрачную, но твердую и пористую массу, звенящую при постукивании и выдерживающую высокую температуру. Для его произодства, использовали болюс (глину красного цвета, содержащую большое количество оксидов железа). Изготовленные изделия шлифовали, в результате чего получали чайники, кружки и блюдца, как будто вырезанные из драгоценных камней. Позже “красный” фарфор начали называть “бёттгеровским”.
Видя результаты плодотворной работы, Август увеличил финансирование исследований Чирнхауса и Бёттгера. И не зря. 15 января 1708 г. Бёттгер в лабораторном журнале отметил, что после двенадцатичасового обжига массы из каолина и полевого шпата были получены белые полупрозрачные пластины, так называемые фарфоровые бисквиты. Секрет, мучавший европейскую элиту был раскрыт. Европейский фарфор по качеству превосходил китайский.
Бёттгер, считавший, что его скоро освободят, ошибся. Курфюст только усилил контроль за алхимиком. До самой смерти в 1719 г. тот находился под надзором.
XVII и XVIII века
Сэр Френсис Бэкон
Титульная страница книги Роберта Бойля The Sceptical Chymist (1662 года издания)
Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794)
До XVII века
До появления научного метода и начала его использования в химии достаточно спорно называть людей, описанных в этом разделе «химиками» в современном значении этого слова. Тем не менее, идеи многих великих мыслителей были далеко идущими, основательными и важными для своего времени и послужили базой для появления современной химии.
около 3000 лет до н.э.
Гермес Трисмегист. Мозаика на полу кафедрального собора Сиены, 1480-е годы
около 1900 лет до н. э.
около 1200 лет до н. э.
около 450 года до н. э.
около 440 года до н. э.
Статуя Платона в Дельфах
около 360 года до н. э.
Символическое изображение пяти основных элементов в виде мужского начала, символизирующего творение составляющих мира. Из книги Роберта Фладда, 1617 г.
около 350 года до н. э.
около 50 года до н. э.
около 300 года н. э.
около 750 года
около 815 года
около 850 года
Страница из копии рукописи «Канон врачебной науки» Авицены 1030 года
около 900 года
около 1000 года
около 1220 года
около 1250 года
Печь для дистилляции (Псевдо-Гебер, XIV век)
около 1310 года
около 1530 года
Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека. Поскольку человек всегда, так или иначе, имел дело с химическими веществами, его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии. Постепенно практические знания накапливались, и в самом начале развития цивилизации люди умели готовить некоторые краски, эмали, яды и лекарства. Вначале человек использовал биологические процессы, такие, как брожение, гниение; позже, с освоением огня, начал использовать процессы горения, спекания, сплавления. Использовались окислительно-восстановительные реакции, не протекающие в живой природе — например, восстановление металлов из их соединений.
Такие ремёсла, как металлургия, гончарство, стеклоделие, крашение, парфюмерия, косметика, достигли значительного развития ещё до начала нашей эры. Например, состав современного бутылочного стекла практически не отличается от состава стекла, применявшегося в 4000 году до н. э. в Египте. Хотя химические знания тщательно скрывались жрецами от непосвящённых, они всё равно медленно проникали в другие страны. К европейцам химическая наука попала главным образом от арабов после завоевания ими Испании в 711 году. Они называли эту науку „алхимией“, от них это название распространилось и в Европе.
Известно, что в Египте уже в 3000 году до н. э. умели получать медь из её соединений, используя древесный уголь в качестве восстановителя, а также получали серебро и свинец. Постепенно в Египте и Месопотамии было развито производство бронзы, а в северных странах — железа.
Делались также теоретические находки. Например, в Китае с XXII века до н. э. существовала теория об основных элементах (Вода, Огонь, Дерево, Золото, Земля). В Месопотамии возникла идея о противоположностях, из которых построен мир: огонь—вода, тепло—холод, сухость—влажность и т. д.
В V веке до н. э. в Греции Левкипп и Демокрит развили теорию о строении вещества из атомов — атомизм. По аналогии со строением письма они заключили, что как речь делится на слова, а слова состоят из букв, так и все вещества состоят из определённых соединений (молекул), которые в свою очередь состоят из неделимых элементов (атомов).
В V веке до н. э. Эмпедокл предложил считать основными элементами (стихиями) Воду, Огонь, Воздух и Землю. В IV веке до н. э. Платон развил учение Эмпедокла: каждому из этих элементов соответствовал свой цвет и своя правильная пространственная фигура атома, определяющая его свойства: огню — красный цвет и тетраэдр, воде — синий и икосаэдр, земле — зелёный и гексаэдр, воздуху — жёлтый и октаэдр. По мнению Платона, именно из комбинаций этих „кирпичиков“ и построен весь материальный мир. Учение о четырёх превращающихся друг в друга было унаследовано Аристотелем.
Слово „алхимия“ попало в европейские языки из араб. (’al-kīmiyā’), которое, в свою очередь, было заимствовано из среднегреческого χυμεία „флюид“.
Алхимики в поисках философского камня
Химия как наука
Химия как самостоятельная дисциплина определилась в XVI—XVII веках, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития промышленности, появления буржуазного общества. Однако из-за того, что химия, в отличие от физики, не могла быть выражена количественно, существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания.
В 1661 году Роберт Бойль создал труд „Химик-скептик“, в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц (корпускул), которые и отвечают за свойства вещества. Ван Гельмонт, изучая горение, ввёл понятие газ для вещества, которое образуется при нём, открыл углекислый газ. В 1672 году Бойль открыл, что при обжиге металлов их масса увеличивается, и объяснил это захватом „весомых частиц пламени“.
Тепло и флогистон. Газы
В начале XVIII века Шталь сформулировал теорию флогистона — вещества, удаляющегося из материалов при их горении.
В 1754 году Блэк открыл углекислый газ, Пристли в 1774 — кислород, а Кавендиш в 1766 — водород.
Реинкарнация атомарной теории вещества
В 1811 году Авогадро выдвинул гипотезу о том, что молекулы элементарных газов состоят из двух одинаковых атомов; позднее на основе этой гипотезы Канниццаро осуществил реформу атомно-молекулярной теории. Эта теория была утверждена на первом международном съезде химиков в Карлсруэ 3-5 сентября 1860 года.
Дмитрий Иванович Менделеев
Периодическая система химических элементов Менделеева
В 1869 году Д. И. Менделеев открыл периодический закон химических элементов и создал периодическую систему химических элементов. Он объяснил понятие химический элемент и показал зависимость свойств элемента от атомной массы. Открытием этого закона он основал химию как количественную науку, а не только как описательную и качественную.
Радиоактивность и спектры
Важную роль в познании структуры вещества сыграли открытия XIX века. Исследование тонкой структуры эмиссионных спектров и спектров поглощения натолкнуло учёных на мысль о их связи со строением атомов веществ. Открытие радиоактивности показало, что некоторые атомы нестабильны (изотопы) и могут самопроизвольно превращаться в новые атомы (радон — „эманация“).
Основная статья: Квантовая химия
Химия в средние века
В течение тысячелетий происходило накопление химических знаний человека. Примерно в VII в. н.э. арабы переняли достояние и приемы работы египетских жрецов и обогатили человечество новыми знаниями. Арабы добавили к слову хеми приставку ал, и лидерство в изучении веществ, которое стало называться алхимией, перешло к арабам. Следует отметить, что на Руси алхимия распространения не имела, хотя труды алхимиков были известны, и даже переводились на церковнославянский язык. Алхимия – это средневековое искусство получения и переработки различных веществ для практических нужд В отличие от древнегреческих философов, которые лишь наблюдали мир, а объяснение строили на предположениях и размышлениях, алхимики действовали, экспериментировали, делая неожиданные открытия и совершенствуя методику эксперимента. Алхимики считали, что металлы – это вещества, состоящие из трех основных элементов:
В связи с этим предполагалось, что, например, золото, являвшееся драгоценным металлом, тоже обладает точно такими же элементами, а значит и получить его можно из любого металла! Считалось, что получение золота из любого другого металла связано с действием философского камня, которые безуспешно и пытались найти алхимики.
Кроме того, они верили, что если выпить эликсир, приготовленный из философского камня, то приобретешь вечную молодость! Но ни философского камня, ни золота из других металлов алхимикам найти и получить не удалось.
И, тем не менее, их деятельность дала положительные результаты: от них нам достался большой опыт работы со многими веществами, изобретенные приборы и оборудование, ими были открыты некоторые химические элементы и изучены их свойства. В истории алхимии стоит назвать некоторые выдающиеся имена. Так, немецкий алхимик Хенниг Бранд, впервые получил фосфор, предположительно в 1669 году. Одержимый поисками философского камня и золота, он считал, что все вещества, окрашенные в золотистый цвет, содержат частицы золота. Для экспериментов Бранд воспользовался мочой. При ее выпаривании алхимик и получил белое вещество, похожее на воск, которое самовоспламенялось на воздухе – это был фосфор.
Французский алхимик Николас Фламель – личность весьма загадочная. По некоторым данным считается, что именно этому алхимику все же удалось получить философский камень и эликсир жизни. Сведения об этом человеке обрывочны, считается, что после получения философского камня алхимик скрылся. Сегодня известно, что старейшее здание в Париже, построенное еще в 1407 году, являлось когда-то домом Николаса Фламеля.
XV век – период в истории химии, ознаменованный применением алхимии для изготовления различных медицинских препаратов. Благодаря развитию точных наук, развитие химии всё более приобретало научный характер. Алхимия постепенно превращалась в химию. Химия постепенно отделялась от философии и уже, как наука, строилась на обобщениях и анализе отдельных наблюдаемых явлений.
Параце́льс (лат. Paracelsus, настоящее имя Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, 1493–1541) – знаменитый швейцарский алхимик, врач, философ, естествоиспытатель, натурфилософ эпохи Возрождения, один из основателей ятрохимии. Парацельс был великим реформатором медицинской науки и практики, он подверг критическому пересмотру идеи древней медицины, способствовал внедрению химических препаратов в медицину. Считается одним из основателей современной науки.
Можно полагать, что Парацельс погиб от систематического отравления ртутью. Он считал, что когда-то все металлы были ртутью, и провел сотни опытов, чтобы из ртути получить золото. В конце жизни он признал неудачу, сказав: «Из семени лука вырастет лук, а не роза, орех или салат». По одной из легенд, Парацельс открыл секрет вечной молодости и не умер, а живет среди нас. Могила Парацельса на кладбище святого Себастьяна в Зальцбурге стала местом паломничества. Существует предание, что здесь в 1831 г. остановилось продвижение эпидемии холеры. Считают, что рассказы о Парацельсе легли в основу легенды о докторе Фаусте. Постепенно уровень развития химии позволил создавать сообщества, которые имели научный подход к изучаемым явлениям, могли передавать и продолжать накапливать знания. Это были первые академии. Так, в 1560 году такая академия образовалась в Неаполе.
Через 100 лет подобная академия появилась в Лондоне Во второй половине XVII века ирландским учёным Робертом Бойлем предпринята попытка объяснения некоторых химических превращений на основании применения понятия «атом». Работы Бойля имели большое значение для становления химии как науки
В книге «Химик-скептик» он сформулировал основную задачу химии – исследование состава разных физических тел, поиск новых химических элементов. В книге содержалась обоснованная критика учения о трех началах (сере, ртути, соли) и четырех стихиях. Трактат был издан анонимно, но имя автора вскоре стало широко известно. Эта книга стала важным шагом на пути превращения алхимии в самостоятельную науку – химию.
Ньютон и алхимия
Великий английский математик и физик Исаак Ньютон (1642 – 1727) был приверженцем этой оккультной науки на протяжении 30 лет, хотя и не оставил никаких алхимических трудов. Можно ли его тогда считать “приверженцем”?
“Сэр Исаак Ньютон”, сэр Годфри Неллер
Все сведения об экспериментах Ньютона в области алхимии, учёные и биографы берут из писем физика, где он подробно излагал то, чем занимался. Наравне с этим в его библиотеке находился каталог, насчитывающий 1896 томов, среди которых около сотни – это труды по алхимии и химии.
Примерно со второй половины 60-ых гг. X VII в. заинтересованность Ньютона в этом ремесле начинается с изучения им трудов древних алхимиков. В одной из рукописей 1667 г. Ньютон делится размышлениями на тему материи и химических превращений, составляет химический словарь, включающий порядка 7000 слов. Кроме этого, рукопись ещё не содержит никаких алхимических терминов. В рукописи 1669 г. Ньютон уже пытается упорядочить известные ему термины и определения. В письмах Джону Локку (1632 – 1704), в трактате “Оптика” и в мемуаре “О природе кислот” он мастерски использует химическую терминологию. Но всё это мало даёт очков к мысли о том, что Ньютон являлся скрытым алхимиком. Как утверждает советский физик и один из биографов Ньютона С. И. Вавилов (1891 – 1951), если основная мысль алхимии – это мысль о многообразии превращений веществ, трансмутации металлов, то можно говорить о том, что Ньютон был алхимиком. Ведь данную мысль можно встретить во многих работах и письмах ученого. Та самая пресловутая трансмутация металлов для Ньютона была вполне осуществимой вещью.
Золото состоит из взаимно притягивающихся частиц, сумму их назовем первым соединением, а сумму этих сумм вторым и т.д. Ртуть и царская водка могут проходить через поры между частицами последнего соединения, но не через иные. Если бы растворитель мог проходить через другие соединения, иначе, если бы можно было разделить частицы золота первого и второго соединений, то золото сделалось бы жидким и текучим. Если бы золото могло бродить, то оно могло бы быть превращено в какое-нибудь другое тело.
С. И. Вавилов, “Исаак Ньютон. 1643 – 1727”, Глава 11.
Если говорить более понятным языком, то мысль Ньютона сводится к тому, что для того, чтобы разделить атомы золота нужно найти способы разделения наиболее тесно сближенных частиц, из которых атом и состоит. Современная физика знает, что для разрушения атома надо разрушить его ядро, т.е. то, что Ньютон называет “первым соединением”.
Ньютон разделял мысль Джабира ибн Хайяна о том, что ртуть и сера являются теми веществами, способными очистить другие металлы и превратить их в золото. Ранние эксперименты физика сводились к получению ртути, то есть двум принципиальным способам: расплавлению руд или сплавов и реакции замещения металлов с солями ртути. Ньютон испробовал оба способа: он растворял ртуть в азотной кислоте, а к полученной соли добавлял какой-нибудь “несовершенный металл” – свинец или медь. В результате осаждавшаяся ртуть была более чистой, совершенной и годилась для процесса трансмутации. Весь процесс можно показать в реакциях:
Но кроме размышлений об переходах металлов, великий физик оставил записи о рецептах сурьмяных сплавов, сведения о низкотемпературных сплавах. Также он записал опыты с действием сулемы (хлорид ртути (II) HgCl₂) на сурьму и серебро, отметил то, что при смешивании купоросного масла с водой или спиртом выделяется тепло.
В эпоху Ньютона алхимия утратила свое значение в качестве первообразного учения. Началось развитие химии и смежной ей химической технологии.
“Лаборатория алхимика”. Раскрашенная гравюра из книги Г. Хунрата “Амфитеатр вечной мудрости”
Химия во второй половине XIX в
Для данного периода характерно стремительное развитие науки: были созданы периодическая система элементов, теория химического строения молекул, стереохимия, химическая термодинамика и химическая кинетика; блестящих успехов достигли прикладная неорганическая химия и органический синтез. В связи с ростом объёма знаний о веществе и его свойствах началась дифференциация химии — выделение её отдельных ветвей, приобретающих черты самостоятельных наук.
Таблица Менделеева 1869 года
Периодическая система элементов
После открытия явления изомерии (Ю. Либих и Ф. Вёлер, 1824), чрезвычайно распространённого в органической химии, стало очевидным, что свойства вещества определяются не только его составом, но и порядком соединения атомов и их пространственным расположением.
В основу решения вопроса о строении органических веществ вначале было положено представление Берцелиуса о радикалах — полярных группах атомов, способных переходить без изменения из одних веществ в другие. Теория сложных радикалов, предложенная Либихом и Вёлером (1832), быстро получила всеобщее признание. Открытие явления металепсии (Ж. Б. Дюма, 1834 год), не укладывающегося в электрохимические представления Берцелиуса, повлекло за собой появление теории типов Дюма (1839 год). Созданная Ш. Жераром и О. Лораном новая теория типов (1852) включила в себя и представления о сложных радикалах, и идеи Дюма о типах молекул, сведя всё разнообразие органических соединений к трём или четырём типам.
Модели органических молекул (А. В. Гофман, 1865)
«Введение в истинную физическую химию». Рукопись М. В. Ломоносова. 1752
Изучение тепловых эффектов реакций начал А. Л. Лавуазье, сформулировавший совместно с П. С. Лапласом первый закон термохимии. В 1840 году Г. И. Гесс открыл основной закон термохимии («закон Гесса»). М. Бертло и Ю. Томсен в 1860-е годы сформулировали «принцип максимальной работы» (принцип Бертло — Томсена), позволивший предвидеть принципиальную осуществимость химического взаимодействия.
Важнейшую роль в создании представлений о химическом сродстве и химическом процессе сыграли термодинамические исследования середины XIX века. Объектом изучения химической термодинамики стало, прежде всего, состояние химического равновесия, впервые описанное А. У. Уильямсоном в 1850 году и изученное Г. Розе, Р. В. Бунзеном, А. Э. Сент-Клер Девилем, М. Бертло и другими исследователями.
Изображение на фотопластинке, полученное А. Беккерелем в 1896 г.