تاریخچه ی علم شیمی
شاید بتوان گفت اولین مواد شیمیایی کشف شده توسط بشر فلزات باشند که احتمالا تکه هایی از مس یا طلا بوده اند. ظاهر فریبنده و قابل توجه فلزات نظر بشر آن روز را به خود جلب نموده و بدون شک اولین استفاده از آن ها در زیورآلات و به همان شکلی که یافت می شدند مثل سنگ ریزه های رنگی یا صدف های دریایی بوده است. حدود 600 سال قبل از میلاد مسیح فلاسفه ی یونانی نظرشان به ماهیت جهان و ساختار ترکیبات شیمیایی جلب شد و نخستین نظریه از تالس فیلسوف یونانی آغاز شد.
وی با طرح کردن این سوال از خود که آیا مواد می توانند به یکدیگر تبدیل شوند اساس علم شیمی را به شکل ابتدایی پایه گذاری کرد. او این ایده را مطرح کرد که عنصر اصلی جهان هستی آب است و جهان را صفحه ای مسطح فرض کرد که روی آن آب سرزمین های خاکی را احاطه کرده است.
پس از تالس، آناخیمنس عنصر اصلی هستی را هوا معرفی کرد که مواد چگالتر و سخت تری هستند که جهان را احاطه کرده اند. سپس آریستوتل دیگر فیلسوف یونانی جهان را متشکل از چهار عنصر اصلی آب، خاک، هوا و آتش دانست و این عناصر را حاصل از ترکیب دو انرژی مخالف فرض کرد مثل گرما و خشکی که آتش بود و گرما و رطوبت که هوا بود. گام بعدی او معرفی خواص منحصر به فرد هر یک از این عناصر بود.
پیدایش اتم
پس از گذشت بیست قرن تئوری اتم توسط فلاسفه یونان مطرح شد که پیشگام این فرضیه لئوسیپوس بود و ادعا کرد که هر چیزی حتی کوچک قابل تقسیم شدن به قطعات ریزتر است. پس از او دموکریت این ذرات ریز را اتم نامید که به معنای تقسیم ناپذیر است. از نظر دموکریت اتم متعلق به هر عنصر دارای شکل و اندازه ی خاص خود است که باعث تمایز و تفاوت در خواص آنها میشود.
کیمیاگری
در یونان باستان پیش از اینکه علم شیمی نام های امروزی را برای مواد شیمیایی به رسمیت بشناسد نام های برگرفته از باور عامیانه ی مردم بکار برده می شد. برای مثال به نقره نیترات “ماه سوزان” گفته می شد و به جیوه مرکوری گفته می شد که همچنان در جدول تناوبی از همان اسم استفاده میشود. با گذشت زمان و کشف ارزش فلزات و عناصر کمیاب بسیاری از شیمی دانان قرن های متمادی در پی پیدا کردن روشی برای تولید طلا بوده اند. به همین دلیل روش های تهیه آلیاژهای متنوعی مثل ترکیب کردن مس و روی که حاصل آن آلیاژ برنج است پدید آمد.
جابر بن حیان، یکی از معروفترین شیمی دانان در جهان بر روی تبدیل فلزات مطالعات بسیار زیادی انجام داد که در قالب نوشته ها و کتاب هایش مکتوب شده است. او آمونیوم کلراید را توصیف کرد و چگونگی بدست آوردن سرب را کشف کرد. همچنین از تقطیر سرکه برای بدست اوردن اسید استیک غلیظ که آن زمان قوی ترین اسید شناخته شده بود استفاده کرد. وی حتی توانست اسید نیتریک ضعیف را نیز آماده کند که از اسید استیک قوی تر است.
همچنین از نظر او فلز، همان جیوه است چون کمترین میزان ترکیبات خاک را درون خود دارد. در نظر وی دیگر فلزات از ترکیب درصدهای مختلف جیوه و گوگرد بدست آمده اند. پس از وی زکریای رازی دیگر شیمی دان مشهور راه حیان را ادامه داد و با مطالعات زیادی توانست خواص فلزی آنتیموان را که یک شبه فلز است توصیف نماید.
او به ترکیب جیوه که دارای بخار بود و گوگرد که اشتعال پذیر نبود یک نمک بعنوان جز سوم افزود تا یک فاز جامد تشکیل شود که مانع از تبخیر جیوه و اکسید شدن گوگرد شود. از آن جایی که وی به پزشکی علاقه داشت تحقیقات خود را در راستای ابن سینا پزشک ایرانی در رابطه با خواص دارویی مواد شیمیایی ادامه داد که منجر به کشف الکل و خواص شیمیایی آن شد.
در دوره ی قرون وسطی اروپا نیز کیمیاگری و شیمی نظر علاقه مندان و دانشمندان بسیاری را به خود جلب کرد که از بین این شیمی دانان می توان به آلبرت مگنس اشاره کرد که توانست آرسنیک و خواص آن را بطور کامل مورد بررسی قرار دهد.
هم زمان با وی شخصی به نام “گِبِر” بود که توانست به وجود سولفوریک اسید و نیتریک اسید و خواص آنها پی ببرد. در دوران کیمیاگری بود که شخصی بنام لیباویوس توانست چگونگی تهیه ی اسید کلریدریک، قلع تتراکلرید و آمونیوم سولفات را شرح دهد و ادعا کرد که ترکیب اسیدکلریدریک و اسید نیتریک می تواند طلا را در خود حل کند.
همچنین پیشنهاد کرد که مواد شیمیایی را می توان از شکل ظاهری و بلور آنها شناسایی کرد. پس از آن در سده ی هفدهم میلادی یوهان گلابر از واکنش سولفوریک اسید و نمک طعام عادی توانست به هیدروکلریک اسید و نمک سدیم سولفات دست یابد که همچنان از آن نمک به نام نمک گلابر یاد میشود.
در قرن هجدهم پیرو کاربرد ریاضیات در علوم مختلف، علم شیمی شکل دیگری به خود گرفت و ون هلموت توانست از سوزاندن چوب و مطالعه بر روی آن به وجود گاز کربن دی اکسید پی ببرد. هم دوره با ون هلموت، توریچلی توانست به فشار که از خواص موثر گازها می باشد پی برده و با انجام آزمایش ستون جیوه در سطح دریا قانون توریچلی برای فشار گازها را بیان کند که برابر با 30 اینچ جیوه است.
بدنبال آن رابرت بویل با انجام آزمایشات دقیق تری فرضیات خواص گازها را تبدیل به نظریه ای کرد که امروزه به نام قانون بویل معروف است و رابطه ی بین فشار و حجم گازها را بیان می کند.
پیدایش گازها
استفن هال در قرن هجدهم برای نخستین بار توانست گاز را با کمک آب جذب کرده و جمع آوری نماید. او بخارات حاصل از واکنش های شیمیایی را توسط یک لوله به یک ظرف آب منتقل کرد و با تشکیل حباب های گاز در فاز آب و با وارد کردن نیرو به آن توانست این گاز را در ته ظرف جمع آوری کند.
در همان دوران جوزف بلک شیمیدان اسکاتلندی توانست از سنگ آهک کلسیم کربنات با تجزیه ی حرارتی ماده شیمیایی کلسیم اکسید و گاز کربن دی اکسید را بدست آورد و روی خواص این دو ماده تحقیقات خود را ادامه داد. دنیل رادرفورد که از دانشجویان بلک بود راه او را ادامه داد و توانست پی به وجود گازی دیگر در هوا ببرد که امروزه ما به نام نیتروژن آن را می شناسیم.
هنری کاوندیش از نخستین افرادی بود که خواص گاز هیدروژن را بطور سیستماتیک مورد بررسی قرار داد و این کار را با اندازه گیری وزن حجم های مشخصی از گازهای مختلف و در واقع تعیین چگالی آنها انجام داد. او دریافت که هیدروژن بطرز عجیبی سبک است و برخلاف کربن دی اکسید و هوا اشتعال پذیر است.
همزمان با وی جوزف پریستلی توانست با جمع آوری گاز کربن دی اکسید در آب به روش تولید آب گازدار دست یابد که امروزه در صنایع غذایی و دیگر صنایع از آن استفاده میشود. یکی از اکتشافات چشمگیر وی جیوه اکسید بود که از حرارت دادن جیوه در هوا بدست آورد. وی سعی کرد وقوع این پدیده را با وجود جزئی دیگر در هوا توجیه کند که امروزه آن را به نام اکسیژن می شناسیم.
مواد شیمیایی معدنی
در سوئد دانشمندی به نام جورج برنت با مطالعات فراوان توانست ماده شیمیایی و آبی رنگ را از کانی مس استخراج کند که امروزه ما آن را به نام کبالت می شناسیم. پس از او دانشمندانی همچون کرونستد، گان و هلم توانستند به ترتیب نیکل، منگنز و مولیبدن را به همین شیوه از کانی های متفاوت کشف کنند.
اندازه گیری های کمی در علم شیمی
در قرن هجدهم آنتوان لاوازیه دریچه های جدیدی از شیمی را به روی علاقه مندان این علم گشود و به نوعی پدر علم شیمی نوین محسوب میشود. وی مطالعات و اندازه گیری های دقیق که به آنها بسیار معتقد بود را با مطالعه بر روی ترکیب ماده شیمیایی گچ شروع کرد و میزان آب موجود در آن را اندازه گرفت. به علاوه قانون بقای جرم حاصل تحقیقات و مطالعات این دانشمند است.