Chia sẻ bài viết
Hóa học – một môn khoa học tự nhiên
Trong một thời gian dài, hóa học là ngành học bị tụt hậu so với các ngành khoa học tự nhiên khác. Mong muốn chống lại nạn đói nghèo của con người quá mạnh mẽ và từ đó từ bỏ thuật giả kim và bắt tay vào nghiên cứu khoa học.
Bài viết này, là bài đầu tiên trong loạt bài gồm bốn phần của chúng tôi về lịch sử hóa học, sẽ khám phá xem hóa học đã để lại sự huyền bí của thuật giả kim như thế nào.
Nguồn gốc của hóa học
Con người đã say mê hóa học trong hàng ngàn năm. Việc sử dụng các quy trình hóa học lần đầu tiên có từ thiên niên kỷ thứ 4 trước Công nguyên và liên quan đến việc chiết xuất kim loại từ quặng khoáng sản. Tuy nhiên, sự chuyển đổi từ hóa học chỉ đơn thuần là một ứng dụng thực tiễn sang một cuộc tranh luận khoa học toàn diện với nhiều lĩnh vực nghiên cứu của nó đã xảy ra muộn hơn nhiều.
Ví dụ, Democritus (khoảng 460–371 TCN) quan tâm đến cấu trúc của vật chất. Giống như người thầy của mình là Leucippus, ông tin chắc rằng vật chất được cấu thành từ những hạt cực nhỏ, không thể phân chia được. Chính Democritus là người đã đặt ra thuật ngữ “nguyên tử”, bắt nguồn từ từ “átomos” trong tiếng Hy Lạp (trong tiếng Anh là «indivisible»).
Giả kim thuật – một môn khoa học bí mật
Các nguyên tắc lý thuyết của các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp sau này đã nhường chỗ cho thuật giả kim, giống như các ngành khoa học hiện đại, nhằm mục đích rút ra kiến thức về tự nhiên bằng cách tiến hành các thí nghiệm.
Những ý tưởng này đã được truyền bá từ Hy Lạp đến Ai Cập và Babylon, và cũng lan đến Tây Âu thời trung cổ rất lâu sau đó. Tuy nhiên, sự tiến bộ của thuật giả kim đã gặp phải vô số trở ngại trong một thời gian dài. Một số tiền đề cơ bản của thuật giả kim, không dựa trên những quan sát về tự nhiên mà dựa trên sự thần bí và mê tín, đã cản trở những khám phá khoa học thực sự. Tệ hơn nữa, ngôn ngữ kỹ thuật giả kim không nhất quán và hơn nữa, vẫn cố tình mơ hồ và khó hiểu để loại trừ người ngoài khỏi những bí mật của nó.
Bất kể lỗi lầm của họ là gì, các nhà giả kim thời Trung cổ - vào thời của họ - đã có sự hiểu biết cơ bản vững chắc về khoa học. Họ học cách thí nghiệm với các vật liệu và họ hiểu rõ hơn ai hết cách tách các chất nguyên chất và thành phần của vật chất cũng như tạo ra các hỗn hợp mới. Khả năng của các nhà giả kim giúp họ có thể làm việc trong các hầm mỏ, xưởng đúc tiền, thợ rèn và tiệm bào chế thuốc.
Trong nhiệm kỳ của họ ở những vị trí này, cho đến nay, họ đã phân lập được các chất chưa biết, cải tiến các phương pháp bảo quản thực phẩm và tạo ra các hợp kim - tuy nhiên những khám phá khoa học vẫn còn rất ít. Nền tảng cơ bản của thuật giả kim chưa hoàn toàn sẵn sàng để tạo ra một cách tiếp cận toàn diện và có hệ thống đối với hóa học.
Nghi ngờ Cartesian
Nghiên cứu khách quan về thế giới tự nhiên lần đầu tiên trở nên khả thi khi các nhà tư tưởng thời Phục hưng bắt đầu đặt câu hỏi về mọi thứ không rõ ràng như ban ngày và hiển nhiên vượt xa mọi nghi ngờ.
Nhà triết học người Pháp René Descartes (1596–1650) đã cách mạng hóa khoa học tự nhiên bằng phương pháp nghi ngờ của mình, theo đó các giả định có thể được xem xét kỹ lưỡng để tạo ra kiến thức một cách có hệ thống. Ngay cả những lời dạy của các nhà chức trách tôn giáo cũng bị nghi ngờ, điều này vào thời điểm đó là một điều cấm kỵ lớn. Descartes cũng ủng hộ toán học là nền tảng của mọi ngành khoa học tự nhiên, cho phép chúng ta mô tả và giải thích thiên nhiên không chỉ về mặt định tính mà còn về mặt định lượng.
In the field of physics, Descartes’ ideas gained quick acceptance and were seized on and developed further by other scientists, including Isaac Newton (1643–1727). The work of Descartes and Newton was the catalyst for rapid progress in physics and astronomy, yet chemistry still lagged behind: Newton himself spent his life in pursuit of the «philosopher’s stone» – a material which could supposedly turn base metals into gold by the process known as «transmutation».
The transition from alchemy to chemistry
Robert Boyle (1627–1692) was a pioneer in modern chemistry. Among the first to attempt to consolidate the alchemists’ knowledge concerning material properties and reactions into a comprehensive theory, he demystified chemistry along with its nomenclature.
It was Boyle who defined the «element» as the end product of analysis, i.e., as pure substance. His rational approach was, up until that time, unique in the field of chemistry. He published his findings in his groundbreaking 1661 work «The Sceptical Chymist». This publication heralded the transition from alchemy into chemistry, which can be seen in the title of the book as the prefix «al» is dropped. Nevertheless, Boyle practiced alchemy until the end of his life and continued to believe in transmutation. The ultimate breakthrough of chemistry had to wait until the early 19th century.
Digression: Electrochemistry
In 1800, Alessandro Volta (1745–1827) developed the first battery: the voltaic pile. With this invention, the history of electrochemistry had begun. The pile consisted of stacked, alternating copper and zinc plates, each separated from the next by fabric soaked in electrolyte solution. Humphry Davy (1778–1829) used the pile in his electrochemical experiments and in 1807 and 1808 discovered numerous elements (including sodium, potassium, calcium, and magnesium) by electrolyzing saline solutions or hot, molten salts.
Davy also isolated chlorine, which reacts with water to form hydrogen chloride, through the electrolysis of saline solution. Until this time, it was assumed that oxygen was the key component of all acids. However since no oxygen is found in hydrogen chloride, Davy discovered that it was hydrogen which gave a compound the properties of an acid.
In the next installment, we will cover the return to atomism and the rise of modern chemistry between the 18th and 19th centuries. Click below to go directly to the next post!
