خب بیایید قبل از اینکه به طور تخصصی به تاریخچه علم شیمی بپردازیم ؛ به سوالات ساده تری پاسخ بدیم. سوالاتی که بعداً درک بهتری در فهمیدن تاریخچه شیمی به ما می‌دهد.
- علم شیمی چیست؟
- شیمی دان کیست؟
- تاریخچه شیمی به چه زمانی بر می گردد؟
علم شیمی چیست؟
شیمی علمی است که در مورد مواد و اجزایی که اطرافمون هستند، مثل اتمها و مولکولها، می‌پردازه. این علم ما رو با ساختار و خصوصیات مواد آشنا میکنه و بهمون میگه چطور این مواد با هم تعامل می‌کنند. شیمی همچنین در زمینه‌های مختلفی مثل داروسازی، صنایع شیمیایی، و حتی پزشکی هم استفاده میشه. در کل، شیمی به ما کمک میکنه تا بهتر بفهمیم چطور دنیا اطرافمون ساخته شده و چطور کار میکنه؟
شیمیدان کیست؟
شیمیدان یا دانشمند شیمی، فردیه که در زمینه شیمی تخصص دارد و تحقیقات و مطالعات خودش رو در این حوزه انجام می‌دهد. شیمیدان‌ها به بررسی خصوصیات مواد، ترکیبات شیمیایی، و واکنش‌های شیمیایی می‌پردازند. آنها ممکنه در آزمایشگاه‌ها، دانشگاه‌ها، صنایع شیمیایی یا حتی در حوزه‌های دیگه مثل پزشکی یا محیط زیست فعالیت کنند. شیمیدانان با استفاده از اصول و مفاهیم شیمی سعی در حل مسائل و توسعه فناوری‌های مختلف دارند.
شیمیدانان مشهور دنیا در طول تاریخ
برخی از معروفترین شیمی دانان دنیا در طول تاریخ عبارتند از:
- لویی پاستور (Louis Pasteur): شیمیدان و بیوشیمیدان فرانسوی که نقش مهمی در فهم اصول واکسیناسیون و پیشگیری از بیماری‌ها داشت.
- لینوس پلینگ (Linus Pauling): شیمیدان و فیزیکدان آمریکایی که به دلیل کارهایش در زمینه مکانیک کوانتومی و شیمی معدنی جایزه نوبل شیمی و جایزه نوبل صلح را به دست آورد.
- ماری کوری (Marie Curie): شیمیدان و فیزیکدان لهستانی-فرانسوی که به دلیل کارهایش در زمینه پرتوزایی و کشف عنصرهای رادیم و پلونیم، دو جایزه نوبل در زمینه فیزیک و شیمی به دست آورد.
- لئو بایر (Leo Baekeland): شیمیدان بلژیکی-آمریکایی که اختراع پلاستیک باکلایت (Bakelite) را انجام داد و نقش مهمی در صنعت پلاستیک داشت.
- لیندا باکی (Linda B. Buck): شیمیدان و فیزیولوژیست آمریکایی که به دلیل کارهایش در زمینه حس بو و برنده شدن جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی شد.
- روبرت هوکینگ (Robert H. Grubbs): شیمیدان آمریکایی که به دلیل کارهایش در زمینه متخصص‌شدن در زمینه ریزساختارهای مولکولی و کاتالیزورها جایزه نوبل شیمی را به دست آورد.
- ریچارد جی. رابرتس (Richard J. Roberts) و پیل ای. برگ (Phillip A. Sharp): دو شیمیدان آمریکایی که به دلیل کشف شدت اجزاء DNA و جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را به دست آوردند.
- محمد ابن زکریا الرازی (Rhazes): به عنوان یکی از بزرگترین پزشکان و شیمیدانان ایرانی شناخته می‌شود. او به تحقیقات در زمینه طب و شیمی پرداخت. زکریای رازی کاشف الکل می‌باشد.
همه این شیمیدانان با تحقیقات و کشف‌های خودشان به پیشرفت علم شیمی و دیگر حوزه‌ها کمک بسیاری کرده‌اند.
چگونگی شکل گیری علم شیمی
علم شیمی به مطالعه عناصر، ترکیبات، ساختار شیمیایی مواد، و واکنش‌های شیمیایی می‌پردازد. این علم در مورد اتمها، مولکولها، یون‌ها، خواص و رفتار مواد، و تغییراتی که در حین واکنش‌ها با مواد دیگر ایجاد می‌شود، تحقیق می‌کند.
شیمی در مکانی میان فیزیک و زیست‌شناسی قرار دارد و به عنوان یک دانش بنیادی مطرح می‌شود. این علم مفاهیمی را ارائه می‌دهد که درک سایر زمینه‌های علمی را در سطح پایه و کاربردی ممکن می‌سازد. از جنبه‌های مختلفی از شیمی در زمینه‌های مختلفی مانند گیاه‌شناسی، زمین‌شناسی، محیط‌زیست، کیهان‌شناسی، داروسازی، و جرم‌شناسی استفاده می‌شود.
علم شیمی به تحقیقات در زمینه برهم‌کنش اتمها و مولکولها از طریق پیوندهای شیمیایی و تشکیل ترکیبات شیمیایی جدید می‌پردازد. در این راستا، پیوند کووالانسی، پیوند یونی، پیوند هیدروژنی، و پیوند وان‌دروالسی انواع پیوندهای شیمیایی هستند. این مفاهیم و تحقیقات شیمی در موضوعات گوناگون از زندگی روزمره تا علوم پیشرفته تاثیرگذاری دارند.
تاریخچه علم شیمی در گذر زمان
اولین مواد شیمیایی که بشر کشف کرد، احتمالاً فلزات مانند مس یا طلا بودند که در زیورآلات و تزئینات مورد استفاده قرار گرفتند. در حدود 600 سال قبل از میلاد، فیلسوفان یونانی نظراتی در مورد ماهیت جهان و ترکیبات شیمیایی ارائه دادند. تالس اولین سوالات در مورد تبدیل مواد را مطرح کرد و آناخیمنس عنصر اصلی را هوا دانست. آریستوتل جهان را از چهار عنصر اصلی تشکیل داد و این نظریه‌ها به تدریج به توسعه علم شیمی کمک کردند.
پیدایش اتم
پس از گذشت بیست قرن، تئوری اتم توسط فیلسوفان یونان مطرح شد. لئوسیپوس اولین نظریه اتمی را ارائه داد و ادعا کرد که هر چیز حتی کوچک، قابل تقسیم به قطعات ریزتر است. سپس دموکریت این ذرات ریز را “اتم” نامید، به معنای تقسیم ناپذیر. از دیدگاه دموکریت، اتم متعلق به هر عنصر با شکل و اندازه‌ی خاص خود است که باعث تمایز و تفاوت در خواص آنها می‌شود. این دیدگاه تأثیرگذاری بر توسعه تئوری اتم در دوران‌های بعدی داشته است.
کیمیاگری
در یونان باستان، پیش از تشکیل علم شیمی و شناخت نام‌های علمی برای مواد شیمیایی، از نام‌های مشتق شده از باورهای عامیانه مردم برای این مواد استفاده می‌شد. به عنوان مثال، نیترات نقره به نام “ماه سوزان” شناخته می‌شد و جیوه مرکوری همچنان با همان نام در جدول تناوبی به کار می‌رفت.
تا زمانی که ارزش فلزات و عناصر کمیاب شناخته شد، شیمیدانان در طول قرون به دنبال راه‌های تولید طلا بودند. این موجب توسعه روش‌های تهیه آلیاژهای مختلف شد، از جمله ترکیب مس و روی که آلیاژ برنج را تشکیل می‌داد.
جابر بن حیان، یکی از شیمیدانان برجسته در جهان، بر روی تبدیل فلزات تحقیقات بسیاری انجام داد. او آمونیوم کلراید را توصیف کرد و چگونگی به دست آوردن سرب را کشف کرد. همچنین از تقطیر سرکه برای بدست آوردن اسید استیک غلیظ و اسید نیتریک ضعیف استفاده کرد.
در دوران کیمیاگری اروپا، کیمیاگرها و شیمیدانان بسیاری به دنبال ارتقاء دانش خود در این حوزه بودند. آلبرت مگنس توانست آرسنیک و خواص آن را به‌طور کامل بررسی کند. همچنین لیباویوس توانست چگونگی تهیه اسید کلریدریک و نیتریک اسید و خواص آنها را توضیح دهد.
در دوره قرون وسطی، توریچلی از خواص موثر گازها به وسیله فشار آگاه شد و قانون توریچلی برای فشار گازها را بیان کرد. ون هلموت و رابرت بویل نیز با تحقیقات در زمینه گازها و فشار، به ارائه نظریه‌هایی که امروزه به نام قانون‌های بویل و چارلز معروف هستند، پیش رفتند.
پیدایش گازها
در قرن هجدهم، استفن هال به نخستین بار موفق به جذب گاز با استفاده از آب و جمع آوری آن شد. او بخارات حاصل از واکنش‌های شیمیایی را به وسیله یک لوله به یک ظرف آب انتقال داد و با ایجاد حباب‌های گاز در فاز آب و وارد کردن نیرو، گاز را در ته ظرف جمع آوری کرد.
در همان دوران، جوزف بلک، شیمیدان اسکاتلندی، توانست با تجزیه حرارتی سنگ آهک کلسیم کربنات، ماده شیمیایی کلسیم اکسید و گاز کربن دی اکسید را به دست آورد. دنیل رادرفورد، دانشجوی بلک، این مطالعات را ادامه داد و به وجود گاز نیتروژن در هوا پی برد.
هنری کاوندیش از نخستین افرادی بود که خواص گاز هیدروژن را سیستماتیک مورد بررسی قرار داد و با اندازه‌گیری وزن حجم‌های مشخصی از گازهای مختلف و تعیین چگالی آنها، مشاهده کرد که هیدروژن بسیار سبک است و در مقایسه با کربن دی اکسید و هوا اشتعال‌پذیر است.
همچنین، جوزف پریستلی توانست با جمع‌آوری گاز کربن دی اکسید در آب به روش تولید آب گازدار دست یابد که امروزه در صنایع مختلف، از جمله صنعت غذایی، استفاده می‌شود. یکی از کشف‌های چشم‌گیر وی، جیوه اکسید بود که از حرارت‌دهی جیوه در هوا به دست آمد. او تلاش کرد تا وقوع این پدیده را با وجود جزئی دیگر در هوا توجیه کند که امروزه آن را به نام اکسیژن می‌شناسیم.
مواد شیمیایی معدنی
در سوئد، دانشمندی به نام جورج برنت با انجام مطالعات فراوان توانست ماده‌ای شیمیایی و آبی رنگ را از کانی مس استخراج کند که امروزه به آن با نام کبالت اشاره می‌کنیم. پس از او، دانشمندانی همچون کرونستد، گان، و هلم به ترتیب توانستند نیکل، منگنز، و مولیبدن را با استفاده از همین روش از کانی‌های مختلف استخراج کنند.
اندازه گیری‌های کمی در علم شیمی
پیش از قرن بیستم، شیمی به عنوان دانشی تجربی برای شناخت مواد و دگرگونی‌های آنها شناخته می‌شد و تفاوت عمده آن با فیزیک در عدم استفاده از ریاضیات بود. اوت کنت در سال ۱۸۳۰ بر این باور بود که به‌کارگیری ریاضیات در شیمی غیرمنطقی است و باعث انحطاط آن می‌شود. با این حال، در نیمه دوم قرن نوزدهم، شرایط تغییر کرد. فریدریش اوت ککوله در سال ۱۸۶۷ پیش‌بینی کرد که روزی توضیحی ریاضیاتی-مکانیکی برای اتمها خواهیم یافت که خواص آنها را بررسی می‌کند.
در قرن هجدهم، آنتوان لاوازیه نقش بسیار مهمی در گسترش شیمی به سوی زمینه‌های جدید ایفا کرد و به نوعی به عنوان پدر علم شیمی نوین شناخته می‌شود. او با مطالعات و اندازه‌گیری‌های دقیق که به آنها بسیار اعتقاد داشت، با بررسی ترکیب ماده شیمیایی گچ شروع به تحقیق کرد و میزان آب موجود در آن را اندازه‌گرفت. همچنین، او به قانون بقای جرم پی برد که نتیجه تحقیقات و مطالعات او بود.
پس از اکتشافات ارنست رادرفورد و نیلز بور در مورد ساختار اتم و تحقیقات ماری و پیر کوری درباره پرتوزایی، دانشمندان دیدگاه خود را نسبت به طبیعت مواد تغییر دادند. شیمی به عنوان دانش مواد و مطالعه ترکیب، ساختار و خواص مواد و تغییرات آنها تعریف شد. شیمی شامل بررسی واکنش‌های مولکولی و اتمی است، هرچند واکنش‌های هسته‌ای نیز در شاخه‌های شیمی هسته‌ای و شیمی کوانتومی بررسی می‌شوند.
جدول تناوبی یا مندلیف
در زمینه جدول تناوبی، جان نیولندز در سال ۱۸۶۵ متوجه تکرار خواص فیزیکی با گذر از هر هشت عنصر شد. دیمیتری مندلیف، شیمیدان روسی، در سال ۱۸۶۹ جدولی مشابه جدول‌های تناوبی امروزی ایجاد کرد و عناصر را بر حسب جرم اتمی مرتب کرد. او به شباهت خواص عناصر پی برد و عناصری که هنوز کشف نشده بودند را پیش‌بینی کرد. مندلیف توانست خواصی همچون جرم و رنگ سه عنصر ژرمانیم، گالیوم و اسکاندیم را پیش‌بینی کند که پس از کشف این عناصر، پیش‌بینی‌های او درست بود.
سوالات متداول در زمینه تاریخچه شیمی
1. شیمی چگونه شکل گرفت؟
شیمی به عنوان یک علم در قرون وسطی از مطالعات کیمیاگری نشأت گرفت و با گذشت زمان و توسعه تئوری‌های اتمی و سایر مفاهیم، به یک علم مستقل و پیشرفته تبدیل شد.
2. اولین فعالیت‌های مرتبط با شیمی چه بوده‌اند؟
اولین فعالیت‌های مرتبط با شیمی شامل تولید و استفاده از فلزات و ترکیبات شیمیایی ساده می‌شود، که در زمان‌های باستان تا قبل از تشکیل علم شیمی انجام می‌شد.
3. چگونه در یونان باستان به تفکر دربارهٔ شیمی پرداخته شد؟
در یونان باستان، فیلسوفان مانند امپدوکلس و دموکریت اولین تئوری‌های اتمی را مطرح کردند. همچنین، افکار آلکمیاگری نیز در این دوران شکل گرفت.
4. چه نقشی در تاریخچه شیمی کیمیاگری ایفا کرد؟
کیمیاگری نقش مهمی در تاریخچه شیمی ایفا کرد. این فرایند علاوه بر جستجو برای تبدیل الماس به طلا، مفاهیمی همچون الکل‌ها و اسانس‌ها را معرفی کرد و در توسعهٔ تئوری‌های شیمی نیز تأثیرگذار بود.
5. نخستین تئوری‌های مرتبط با اتم چه بوده‌اند؟
نخستین تئوری‌های مرتبط با اتم به علی‌بن-هیسام و جابر بن حیان بازمی‌گردد. اما لوئیس دو لاوسیر و جان دالتون در دوران مدرن با ارائه تئوری‌های اتمی به پیشرفت این حوزه کمک کردند.
6. در عصر رنگینی چه پیشرفت‌هایی در شیمی اتفاق افتاد؟
در عصر رنگینی، توسعه روش‌های تجزیه و تحلیل شیمیایی و کشف عناصر جدید نظیر رنگینی، جذب بسیاری از محققان به خود جلب کرد. همچنین، تئوری‌های جدیدی مانند نظریه اسید و باز توسط لوئی پاستور و دیگران پیشنهاد شد.
7. در زمان مدرن، چه گام‌هایی در حوزه شیمی برداشته شده است؟
در دوران مدرن، پیشرفت‌های عظیمی در شیمی اتفاق افتاده است. توسعهٔ تئوری‌های مولکولی و اتمی، پیشرفت‌های در زمینه تحقیقات آلی و آلی‌متالی، اختراع دستگاه‌های تجهیزات پیشرفته و دستیابی به دانش عمیقتر در زمینهٔ ساختار مولکولی از جمله گام‌های این دوره می‌باشد.
