VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Алхимия – венец средневековой учености
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Любая наука имеет свою историю, свой путь развития. Это относится и к химии, одной из сложнейших и интереснейших наук. Человечество всегда интересовалось чем-то мистическим, загадочным, неизведанным. С самых первых веков своей истории люди пытались понять из чего состоит окружающий мир, есть ли невидимые мельчайшие частицы, и как одно вещество превращается в другое. На многие вопросы сегодня найдены ответы, но есть и много неизведанного, а потому еще более интересного. Такая наука, как алхимия возникла очень давно, но интерес к ней не пропал и по сей день. И в нынешнее время многие люди задаются вопросом, что такое алхимия. Анализ алхимии как прародительницы химии дает возможность взглянуть в прошлое и понять процесс становления химии эпохи Возрождения, химической технологии, научного эксперимента, подготовивших основу для создания химии как великой науки. Истоки химических знаний лежат в глубокой древности. В их основе - потребность человека получить необходимые вещества для своей жизнедеятельности. Для формирования у современного человека естественнонаучного способа мышления, целостного мировоззрения необходимы знания основных положений химии, ее исторического развития и современного понимания роли химии для жизни и деятельности человека.
Проблема: неправильное восприятие образа алхимика в современном мире. Актуальность проблемы заключается в том, что во многих художественных произведениях приводится стереотипный, заведомо ложный образ алхимика, не имеющий каких-либо реальных исторических подтверждений.
Цель работы:
Изучить историю алхимии и выяснить ее роль в становлении химии.
Задачи работы:
Изучить историю алхимии.
Выявить основные принципы и законы алхимии.
Познакомиться с алхимическими символами, лабораторией алхимика, известными алхимиками.
Определить практическую пользу исследований алхимиков.
Провести химические превращения, основанные на алхимии.
Проанализировать полученные результаты.
Литературный обзор.
В качестве источников информации был изучен ряд книг, включающий в себя как школьную программу, так и дополнительную естественно-научную литературу. Не стоит и уменьшать вклад интернета, так как на основе данных, найденных в интернете, строится часть текста.
Алхимия – донаучное направление химии
В истории химии можно выделить следующие основные этапы её развития:
1. Предалхимический период: до III в. н. э. В предалхимическом периоде теоретический и практический аспекты знаний о веществе развивались относительно независимо друг от друга. Происхождение свойств вещества рассматривала античная натурфилософия, практические операции с веществом являлись прерогативой ремесленной химии. Однако начало зарождения ремесленной химии следует в первую очередь связывать с появлением и развитием металлургии. В истории Древнего мира традиционно выделяются Медный, Бронзовый и Железный века, в которых основным материалом для изготовления орудий труда и оружия являлись соответственно медь, бронза и железо.[3]
2. Алхимический период: III – XVI вв. Алхимический период, в свою очередь,разделяется на три подпериода – александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию.Алхимия существует более 2000 лет. За этот долгий период таинственная наука прошла периоды возрождения и угасания.Алхимия (лат. alchimia, alchymia, от араб. خيمياء, предположительно от египетского «chemi» — черный, откуда также греческое название Египта, чернозёма и свинца — «черная земля»; другие возможные варианты: др.-греч. χυμος — «сок», «эссенция», «влага», «вкус», др.-греч. χυμα — «сплав (металлов)», «литье», «поток», др.-греч. χυμευσις — «смешивание», др. греч. Χιμαιρα — «Химера») — общее название существующих в различных культурах систем трансформации физических предметов (в первую очередь металлов) или человеческого организма.По-видимому, арабы в благодарность мудрецам Древнего Египта, своим учителям и вдохновителям, дали своей науке, которая имела дело с черной землей, с материей, с тяжелым, темным, земным, название алхимия.
Со времени бессмертного Гермеса алхимики утверждали, что они могут получать золото из олова, серебра, свинца и ртути. Трудно представить, что созвездие блистательных умов, на протяжении более 2,5 тыс. лет демонстрировали здравый смысл и рациональный подход к множеству проблем философии, науки, полностью заблуждались в вопросе превращения металлов. Императоры, знать, священники и простолюдины были свидетелями реальных чудес превращения металлов. Среди них мы встречаем имена таких выдающихся людей, как Томас Нортон, Исаак Хорман, Василий Валентин, Роджер Бэкон, Альберт Магнус, Парацельс, Николай Фламмель, Гельвеций, Раймонд Луллий, Томас Воган, Ван Гельмонт, граф Каллиостро, граф Сен Жермен и многих других. Существуют легенды, что царь Соломон и Пифагор были алхимиками, что первый их них получал алхимическими средствами золото для украшения своего Храма.Халдеи, финикийцы и вавилоняне, как и многие древние восточные народы, были знакомы с принципами алхимии, которая практиковалась в Греции и Риме и была высшей из наук в Египте.
Алхимики существовали еще в Древнем Китае, и не только в исторический, императорский период. Они были уже в мифические времена, в эпоху первочеловека Паньгу, в эпохи Небесных императоров и легендарных Владык, которые принесли на землю чудесную тайну — Огонь. Алхимия существовала и в Индии. Она также имела магико-практический характер, но не сводилась к изучению металлов, как в братствах Древнего Китая. Разве могли не знать об алхимии необыкновенные ученые Древнего Египта, которые удивляли своих современников и до сих пор поражают нас? Египтяне должны были знать многое о природе камней и металлов, человека и Вселенной, чтобы — вот лишь несколько примеров — устанавливать камни пирамид один на другой без соединительного раствора; чтобы делать измерения без соответствующих инструментов (так, по крайней мере, пишут в книгах) и обрабатывать диорит медными орудиями (присутствие следов меди показывает радиоуглеродный анализ), что сравнимо с резьбой по дереву бумажным ножом. Нам придется допустить, что египтяне знали формулы, условия и методы изменения свойств природных тел.
Алхимическая традиция Древнего Египта дожила почти до IV-V веков, развиваясь в философских школах Александрии. В VII-VIII веках эту многовековую мудрость, став ее хранителями, у египтян переняли арабы и позже передали Европе.За двести лет до нашей эры в городе Александрии Египетской уже существовала Академия наук, где «священному искусству химии» было отведено особое здание, храм Сераписа — храм жизни, смерти и исцеления.Этот храм был разрушен фанатиками-христианами в 391 году нашей эры, а кочевники-арабы, захватившие Александрию в 640 году нашей эры, завершили его уничтожение. Они следовали простому правилу: все представления, которых нет в Коране, ошибочны и вредны, и потому их надо искоренить.
Много позднее, в начале I века нашей эры арабы-химики ввели вместо названия «химия» другое — «алхимия». Полагают, что это слово ближе к понятию «благородная химия», так как алхимию считали «искусством превращения неблагородных металлов (железа, свинца, меди) в благородные» — золото и серебро с помощью особого вещества — «философского камня».Считается, что первым человеком, поведавшем миру о философском камне, был египтянин Гермес (Меркурий) Трисмегист (Hermes Trismegistus) — «Гермес Триждывеличайший». Его представляли то, как сверхъестественное существо, то, как историческое лицо, жившее, по одной из версий, с 1399 по 1257 год до н.э. Гермеса Трисмегиста также называют первым алхимиком, получившим философский камень. Рецепт изготовления философского камня был записан в его книгах, а также на т. н. «Изумрудной скрижали Гермеса» — табличке из его гробницы в долине Гебра (по преданию, её нашли воины Александра Македонского), на которой было высечено тринадцать наставлений потомкам. Большая часть книг Гермеса Трисмегиста погибла при пожаре в Александрийской библиотеке, а немногие оставшиеся, по легенде, были зарыты.[3]
2.Цели алхимии
Целью алхимии была великая трансформация, великое открытие, великое превращение. Первая цель — это поиск способа получить золото из менее благородных металлов, чтобы обогатиться и в конечном итоге обрести власть.
Другая цель этой науки — достижение бессмертия. Об алхимиках, людях, посвятивших свою жизнь алхимическим занятиям, ходило множество странных слухов. Среди прочего поговаривали, будто бы они нашли формулу бессмертия — конечно физического, поскольку в наше время — это единственная форма бытия, которая интересует людей: все хотят узнать, как остаться вечно молодыми.
И третья цель алхимии — достижение счастья. О ней молчат философские трактаты, однако думается, что поиски золота, молодости и счастья имеют нечто общее. Алхимики искали одного и того же: счастья, вечной молодости или сказочного богатства (конечно, если не касаться метафизической части их учения).Однако, хотя эти представления широко распространены в современной литературе, задача алхимии, как мы увидим, совсем другая. В своей книге «История химии» Джеймс Браун так формулирует цели, которых хотели достичь алхимики: «таким образом, это было общей целью алхимиков – выполнить в лаборатории, насколько это возможно, процессы над которыми Природа работала внутри Земли».
Часто в алхимии видят предшественницу химии, так же как астрологию считают предшественницей астрономии. Говорят даже, что алхимия — безумная мать разумной дочери химии. Но это не так. Хотя и алхимия, и химия работают с природными элементами, их принципы и цели, а также методы различны. Химии необходимы химические вещества, лаборатории и физический посредник — человек. Алхимия же, кроме этого, нуждается в философских и моральных основах, и ее опыты осуществляются не всегда при помощи физического тела, но всегда при помощи души.
3.Чем алхимические явления отличаются от физических и химических?
Физическое воздействие на любое тело меняет его форму, но не меняет молекулярную структуру, то есть глубоких, внутренних изменений не происходит. Возьмем кусочек мела. Мы можем истолочь его, и он изменит свою форму, из брусочка превратится в меловой порошок. Но молекулы мела не изменятся, они одинаковы и у порошка, и у брусочка. Это явление, связанное с изменением формы, называется физическим.
Рассмотрим теперь другой пример. Все знают, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Если мы соответствующим способом отделим водород от кислорода, то добьемся разделения молекулы воды и получим два разных элемента, которые будут существовать по отдельности. Это химическое явление. Теперь, чтобы увидеть, что такое алхимическое явление, предположим, что мы взяли атом водорода и с помощью приемов, свойственных алхимии, осуществили его внутреннее изменение, преобразование, в результате которого атом водорода превратился в атом другого элемента. В наше время этот процесс известен как ядерная или атомная реакция, мы называем его расщеплением атома. Но на самом деле это алхимический феномен. В этих трансмутациях есть глубокий смысл. Он связан с принципом Эволюции: все существующее в природе, во Вселенной движется, развивается, стремится к чему-то, имеет цель и предназначение — и камни, и растения, и животные, и люди.
Целью алхимических экспериментов был поиск того, что могло бы улучшить, ускорить рост, помочь эволюции. Ведь то, что когда-нибудь станет золотом, может быть золотом уже сегодня, поскольку это и есть его истинная суть. А то, что в человеке когда-нибудь станет бессмертным, может быть бессмертным уже сегодня, поскольку это истинная суть человека. То, что когда-нибудь станет совершенным, может быть совершенным уже сейчас. И если есть способ сделать это за минуты, то зачем тратить на это часы? Таким образом, алхимик, если он хорошо применяет свою науку и философию, превращается в истинного благодетеля для природы, которой он помогает быстрее развиваться.
Принципы, лежащие в основе алхимических знаний
Начнем с принципа, без которого невозможно понять алхимию. Это единство Материи. В проявленном мире материя может принимать тысячи различных форм, нескончаемое разнообразие и богатство которых поражает воображение. Но Материя — основа, корень — едина. Материя одна, но принимает различные формы, комбинируясь сама с собой и производя бесконечное количество новых тел. Рассмотрим следующий принцип. Первоматерия состоит из трех элементов, которые в алхимической терминологии имеют названия Сера, Ртуть и Соль. Разумеется, это не химические элементы и формулы серы, ртути и соли — их имена взяты в качестве символических названий для особых элементов природы. Сера, Ртуть и Соль комбинируются в различных соотношениях, от которых и зависит степень совершенства тел природы. Чем больше Серы, тем выше степень совершенства, поскольку Сера ближе всего к Солнцу, к золоту. Наоборот, чем больше Соли, тем меньше степень совершенства, тем больше тяжелого, телесного, земного. Изменять эти соотношения, дабы трансформировать все в золото. Алхимики работали, главным образом, на металлах, поэтому понятно, что они много писали о Книге Бытия и составе металлов. Они дали им имена и знаки семи планет: Золото или Солнце, Серебро или Луна, Ртуть или Меркурий, Свинец или Сатурн, Олово или Юпитер, Железо или Марс, Медь или Венера.
Известные алхимики
Абу-Муза Джафара-аль-Софи. Жил в Севилье в конце VIII начале IX века. Предполагал, что металлы являются телами меняющейся природы, и состоят из меркурия (ртути) и серы, а потому к ним можно добавить то, чего у них недостает, и отнять то, что находится в избытке.
Альберт фон Больштедт (Альберт Великий) (1200 —1280) — немецкий философ и богослов. Жил в Париже, Регенсбурге, Кельне. Занимаясь в том числе алхимией впервые выделил мышьяк в чистом виде.
Роджер Бэкон (около 1214 — после 1292) — английский философ, ученый. Жил в Париже, Оксфорде. Занимаясь алхимией, делил её «теоретическую, которая исследует состав и происхождение металлов и минералов, и практическую, занимающуюся вопросами добывания и очистки металлов, приготовления красок и т. п. Считал, что алхимия может принести большую пользу медицине».
Василий Валентин (1565-1624). Жил в Германии. В своих сочинениях по алхимии «Триумфальная колесница антимония», «О великом камне древних мудрецов», «Последнее завещание», «Раскрытие тайных приемов», «Трактат о естественных и сверхъестественных предметах металлов и минералов», «О микрокосме», «О тайной философии» приводит новые сведения о различных веществах, их свойствах и способах получения, в том числе впервые упоминает о соляной кислоте, даёт подробное описание сурьмы и её соединений.
Алхимические знаки, символы, элементы[1]
Алхимические знаки и символы, сложившиеся постепенно, в течение столетий существования этой науки использовались не только изучавшими ее людьми. Вплоть до XVIII символика применялась и просто для обозначения химических элементов, веществ. Важнейшие алхимические знаки включали в себя изображения: четырех первичных элементов; трех главных символов; семи металлов. Сочетания этих веществ и являются основой алхимии в целом. Разумеется, помимо них, алхимики использовали другие вещества и элементы, которым соответствовали собственные обозначения. Первичной четверкой элементов алхимиками считались: огонь; земля; воздух; вода, то есть стихии. Алхимическая наука в вопросе первичных элементов оригинальности не проявила. Алхимический знак огня представляет собой ровный треугольник, схожий с изображением пирамиды, без дополнительных черточек.
Землю ученые изображали в виде перевернутого треугольника, направленного вершиной вниз и перечеркнутого вблизи к ней линией. Воздух изображался с помощью знака, являющегося зеркальным отражением символики земли. Знак выглядит как обычный треугольник, устремленный вверх, перечеркнутый линией. Вода, соответственно, отображалась как антипод огня. Ее знак – простой, но перевернутый вершиной книзу треугольник.
Лаборатория алхимика
Лаборатория настоящего алхимика всегда отличалась простотой, присущей мастерской ремесленника, тогда как загромождение лаборатории множеством всевозможных инструментов и разнородных, причудливых предметов было признаком, изобличавшим невежественного алхимика, не знавшего, как правильно подступиться к делу.
Алхимик обычно обладал весьма скромным набором приборов и инструментов. Особо следует отметить поразительное постоянство весьма незамысловатой технологии алхимиков: с начала и до конца средних веков и даже в более поздние времена всегда использовались одни и те же предметы, применявшиеся в свое время еще арабами, а до них — греческими алхимиками Александрии. Название пеликан, данное перегонному аппарату, использовавшемуся средневековыми алхимиками, навеяно самой его формой, напоминающей характерные контуры клюва и шеи этой птицы. Раймонд Луллий продолжает свое описание: «…Аламбик представляет собой два сосуда одинаковой величины, емкости и высоты, соединенные друг с другом таким образом, чтобы нос одного входил внутрь другого, с тем чтобы содержимое того и другого под действием тепла поднималось вверх, а затем, в результате охлаждения, опускалось вниз».Великое Делание должно было совершаться или в печи, или в тигле. Алхимическая печь, имевшая название атанор, топилась дровами или растительным маслом (наличие множества фитилей позволяло регулировать интенсивность нагревания), ибо настоящие алхимики никогда не использовали уголь. Атанор иногда имел форму башни. Имелись также различные резервуары и сосуды для приемки использованных веществ, приспособления для дистилляции, щипцы, кочерга и молотки, мехи, служившие, для раздувания огня. Длюдель представлял собой колпак перегонного куба (аламбика), но чаще это слово использовалось для обозначения философского яйца (стеклянной или хрустальной реторты). Алхимики использовали сосуды и посуду, аналогичные тем, что применялись ремесленниками их эпохи, — керамические и стеклянные. Тигли, использовавшиеся алхимиками, работавшими по методу сухого пути, имели полость в форме креста (по-французски croix, откуда происходит древнее название тигля-crucible). [1]
Множество полезных открытий
В погоне за несуществующей полоской схождения земли и неба этих терпеливых искателей истины поджидали редкие, но знаменитые удачи. Порох монахов Р. Бэкона и Б. Шварца, сурьма Василия Валентина, фосфор X. Бранда , фарфор И. Беттгера, новые вещества— серная, соляная и азотная кислоты, царская водка, аммиак, поташ, щелочи, соединения ртути, серы, свинца, сурьмы, оксиды металлов, винный спирт, уксусная кислота, ацетон, эфир, берлинская лазурь, открытие взаимодействия кислоты и щелочи (реакция нейтрализации), конструирование стеклянных и металлических приборов, многие из которых и поныне оснащают химические лаборатории, — все это и составило экспериментальную основу научной химии. Но лишь соединение двух, казалось бы, противоположных направлений мысли алхимиков — отношение к веществу как живому и отношение к веществу как физическому объекту, на который можно воздействовать разрушающим образом, — преобразовало «герметическое искусство» в точную науку. Алхимики искали философский камень, но зачастую находили нечто иное, что, впрочем, приносило порой не меньшую выгоду, чем вожделенное «философское» золото.Святому Альберту Великому мы обязаны способом производства каустической соды, купелированием — то есть методом очистки с использованием свинца — золота и серебра, получением киновари с применением серы и ртути, введением в оборот неочищенной азотной кислоты, открытием свинцовых белил, сурика, ацетатов свинца и меди.
Раймонду Луллию мы обязаны открытием изготовления карбоната поташа с использованием древесной золы и винного камня, ректификации винного спирта, процесса купелирования серебра, ацетона.Роджер Бэкон приступил к углубленному изучению селитры. Он одним из первых объяснил роль воздуха при горении, подошел к изучению оптических свойств корректирующих стекол и линз; он даже сконструировал телескоп.Исаак Голланд трудился над изготовлением эмалей и искусственных драгоценных камней.
Василию Валентину приписывают открытие соляной кислоты, изучение свойств сурьмы, разработку способа извлечения меди, содержащейся в пиритах (в частности, в серном колчедане), открытие серного эфира и детонационных свойств гремучего золота.
Еще в XV веке Эйк из Зульцбаха высказал предположение о существовании кислорода.Бесспорно, что изготовление металлических сплавов, которое всегда представляло собой большую трудность, многим обязано деятельности алхимиков. Они немало потрудились также над разработкой способов производства искусственных красок, равно как и керамических изделий.
У химиков-практиков постепенно накапливался опыт. Секреты ремесла свято хранились в семьях и передавались от отца к сыновьям в виде рецептов, иногда устных, а все чаще письменных, но столь тщательно зашифрованных, что они мало чем внешне отличались от рецептов алхимиков. Мрачные тайны окружали мастеров. Например, человека, выдавшего секрет изготовления знаменитых венецианских зеркал, ожидала смерть на дне Венецианской лагуны.
Однако развитие ремесел было более надежным способом накопления богатств, чем туманные обещания алхимиков добиться превращения любого металла в золото. При этом и короли, покровители ремесленников, и сами ремесленники, объединявшиеся в цехи — союзы товарищей по ремеслу, стали понимать, что очень важно точно описать процесс, так, чтобы его можно было воспроизвести. С появлением в XV в. книгопечатания стали издаваться книги, в которых металлурги, стеклодувы, гончары, изготовители пороха делились своими секретами. Кстати, получение типографских сплавов свинца, олова и сурьмы, из которых отливали наборные буквы для первых печатных станков, было важным достижением. Книги ученых и мастеров-ремесленников стали быстро разносить новые знания по всему миру, меняя жизнь людей.В XVI в. появилось много книг, содержащих важные химические знания: «Пиротехник» (1540) В. Бирингуччо, которая была написана не по-латыни, а на итальянском языке, что делало ее доступной многим; «Двенадцать книг о металлах» (1530— 1546) Г. Агриколы; «Собрание сведений об искусстве крашения» (1540) Дж. Россети; «Три книги о гончарном искусстве» (1548) Ч. Пикольпассо; «Гончарное искусство» (1557— 1580) Б. Палисси.
Литейное искусство достигло больших успехов. В 1529 г. В. Бирингуччо отлил во Франции огромную пушку весом 6 т и длиной 6,7 м. Не отставали, а иногда даже превосходили иностранных мастеров умельцы из России. В XVI в. в Туле, Кашире, на Урале были построены крупные заводы с домницами для производства чугуна. Искусно отлитые колокола и пушки из меди и бронзы поражают нас и сегодня. В 1554 г. в Москве отлили бронзовую пушку весом 20 т, а отлитая А. Чоховым в 1586 г. Царь-пушка весила 40 т и намного превосходила пушку Бирингуччо.
В России алхимия не получила развития. Петр I принимал все научные предложения, кроме алхимических, так как считал, что «изготовители золота» либо обманщики, либо невежды. Он предпочитал богатство государства строить на основе точного знания, в том числе и химического. Когда Петр путешествовал по Европе, то посетил и самого знаменитого химика тех времен Г. Бургаве (1668 1738). А знаменит он был, в частности, тем, что не верил в теории алхимиков и называл химию «наукой эмпирической», т. е. основанной на опыте.Действительно, практическая деятельность в XV- XVII вв. была лучшим источником для накопления надежных опытных знаний. Появились и химические лаборатории у Андреаса Либавия, у химика-самоучки Р. Глаубера. Глаубер впервые сумел получить множество чистых химических веществ.
Впечатляющим примером нечаянного открытия служит удача, выпавшая на долю Иоганна Фридриха Бёттгера. Его отец был чеканщиком монет, и этот факт, возможно, наложил свой отпечаток на сознание ребенка, позднее пробудив в нем интерес к благородному металлу. На пятнадцатом году жизни юный Бёттгер поступил учеником в аптеку Цорна в Берлине и усердно занялся химией. Случайно попавшая ему в руки рукопись о философском камне натолкнула его на мысль тоже попытать счастья на поприще златоделия. Ночи напролет просиживал он в лаборатории, занимаясь химическими опытами, что привело его к ссоре с хозяином и вынудило покинуть насиженное место. Однако ночные бдения не прошли даром, и спустя какое-то время ему удалось заинтересовать князя Эгона фон Фюрстенберга, который взял его с собой в Дрезден и устроил для продолжения его алхимических занятий лабораторию в своем дворце. Однако эксперименты Бёттгера ни к чему не приводили, и князь стал угрожать ему. Курфюрст Саксонский Август II Сильный, которому была представлена эта рукопись, остался крайне недоволен ею, и Бёттгеру грозило тюремное заключение. С курфюрстом Саксонским шутить было опасно. Благодаря заступничеству одного придворного, питавшего слабость к химико-алхимическим изысканиям, Бёгггеру был дан еще один шанс — ему позволили экспериментировать с глиной, богатые залежи которой имелись в окрестностях города Мейсена. Неведомо, какое золото намеревался извлечь из глины алхимик, однако итогом его очередных экспериментов явился превосходный но качеству фарфор. В 1710 году в Мейсене была открыта мануфактура, и производившийся на ней знаменитый мейсенский фарфор стал приносить доходы, вполне сопоставимые с теми, о коих мечтали искатели философского камня.Так в XVII веке эмпирическим путем был открыт секрет производства фарфора, столь ревностно хранившийся китайцами на протяжении столетий. [5]
Практическая часть
9.1. «Трансмутация» металла
9.1.1. Железо трансмутируется в медь.
Многовековой опыт алхимиков свидетельствовал: все металлы при нагревании плавятся и становятся похожими на жидкую подвижную блестящую ртуть. Значит, все они - из ртути. Железный гвоздь краснеет, если опустить его в водный раствор медного купороса. Это явление объясняли в алхимическом духе: железо трансмутируется в медь. Изменяются отношения двух начал в металлах. Изменяется и их цвет. (Мы теперь хорошо знаем, что медь, вытесненная железом из раствора медного купороса, оседает на поверхности гвоздя.)
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
То, что арабский алхимик Джабир аль-Хайян на рубеже I и II тысячелетий называл «превращением железа в медь», на самом деле было процессом, очень похожим на рассмотренный опыт. В растворе медного купороса железные клинки покрывались слоем меди, выделившейся по реакции (Приложение 1).
9.1.2. «Замшелые камни»
На дно широкого стеклянного сосуда с достаточно толстыми стенками опустимгальку. Затем наливаем на половину объёма сосуда концентрированный раствор сульфата меди (II) CuSO4. После этого в раствор добавляем смесь цинковой пыли и гранулированного цинка до исчезновения голубой окраски раствора.Частицы цинка покрываются лохматым налетом кирпично-красного цвета, похожим на мох, и оседают на камнях. Это говорит о выделении меди в результате окислительно-восстановительной реакции:
CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu (Приложение 2)
Вот как описывает металлы Р. Бэкон: золото –тело совершенное, серебро — почти совершенное, но ему недостает только немного веса, постоянства и цвета. Олово немного недопечено и недоварено. Свинец еще более нечист, ему недостает прочности, цвета, он недостаточно проварен. В меди слишком много землистых негорючих частиц и нечистого цвета. Как следует из этого описания, каждый металл болен (а раз болен, то, значит, живой). Причем определена болезнь и, стало быть, указано, в каком направлении лечить — прибавить в весе, допечь, доварить, придать прочность, углубить окраску, проварить, прояснить цвет, отнять землистые негорючие частицы, выжечь нечистую серу и тогда золото, уже содержащееся в каждом металле, явится в совершенном своем блеске. Например, олово — еще «не преображенное» золото. Его можно чудодейственно преобразить с помощью конкретных лабораторных процедур. Разумеется, это ничего общего с наукой не имеет. Зато именно на этом пути (вещество и его свойства не отвергнуты, а приняты во внимание) накапливается богатый опытный материал— описания веществ, подробности их превращений.
9.1.3. Аллотропия или трансмутация.
Алхимики не научились делать золото, не нашли философского камня, но зато собрали много ценных фактов о превращении тел. Переход от одной "модификации" к другой и есть истинная трансмутация элементов, различие только в том, что так называемые "аллотропные модификации элементов" незначительно отличаются по количеству содержащейся в них энергии, следовательно, их сравнительно легко превратить один в другой. Изготовление кристаллических решеток белого, черного и красного фосфора.
Горение серы
Алхимия - не наука, не искусство, не философия, но и то, и другое, и третье. С Солнцем связана философская сера – сульфур, это чистый огонь, взрывное начало. Символ, обозначающий серу, светится, говоря образно, синеватым серным пламенем и дышит едким удушливым дымом горящей серы. Ведь треугольник, обращенный острием вверх, — это знак огня. А крест — свидетельство нечистоты серы, а значит, и ее горючести. Современный символ серы для того, не знает основных понятий химии, лишь значок – первая буква латинского слова sulfur (сера). (Конечно, в свете периодического закона Менделеева и его таблицы элементов за символом S стоит очень многое).
Горение серы в кислороде
В колбу с пероксидом водорода добавим немного катализатора – оксида марганца (IV), МnO2. В колбе бурно происходит реакция: 2Н2О2 = 2H2O + O2↑.Заполним колбу кислородом. Внесем в пробирку тлеющую лучинку. Она загорелась ярким пламенем, что говорит о наличии кислорода в колбе. Добавим немного перекиси водорода. Кислород активно взаимодействует с горючими веществами, например, с серой (S). Желтый порошок серы помещаем в ложку для сжигания веществ и разогреваем на пламени спиртовки. Сера горит. Но на воздухе горение почти незаметно. Опустим горящую серу в колбу с кислородом – окисление серы становится интенсивным. Сера горит ярким синим пламенем; при горении образуется сернистый газ SO2: S + O2= SO2 (Приложение 3)
Сера - мистическое вещество. В древности ее использовали для совершения обрядов. Сера принадлежит к числу веществ, известных человечеству испокон веков. Ещё древние греки и римляне нашли ей разнообразное применение. Куски самородной серы использовались для совершения обряда изгнания злых духов. Так, по легенде, Одиссей, возвратившись в родной дом после долгих странствий, первым делом велел окурить его серой. Техника безопасности. Опыт следует проводить под тягой. Следует соблюдать правила обращения с нагревательными приборами. Не допускать попадания горящей серы на рабочую поверхность стола. Не вдыхать выделяющийся сернистый газ.
Взаимодействие серы с металлами
Сера – типичный активный неметалл. Она реагирует с простыми и сложными веществами. В химических реакциях сера может быть, как окислителем, так и восстановителем. Это зависит от окислительно-восстановительных свойств веществ, с которыми она реагирует. Сера проявляет свойства окислителя при взаимодействии с простыми веществами – восстановителями (металлами). Алхимики считали, что «металлические свойства» веществам придает ртуть, а «неметаллические свойства» — сера:
Злато, олово, свинец, —
Сын мой, сера их отец.
И спеши, мой сын, узнать —
Всем им ртуть родная мать.
Получение сульфида железа (II).[2]
Взяли заранее приготовленную смесь из 7 г порошка железа с 4 г серы (массовое отношение рассчитали по химическому уравнению). В прямую стеклянную трубку поместили столько смеси, чтобы она заняла пространство около одного сантиметра. Нагрели смесь с одного края. Как только нагреваемый участок смеси накалился, отняли трубку от огня. Наблюдали как накал распространяется по всей смеси. Уравнение реакции: Fe + S = FeS +23,1 ккал. Благодаря выделению большого количества тепла начавшаяся реакция продолжается без подогревания извне. Когда закончилась реакция, вытолкнули стеклянной палочкой из трубки на стекло продукт реакции. На продукт поместили несколько капель раствора соляной кислоты. Почувствовали неприятный запах сероводорода (запах тухлых яиц). Уравнение реакции: FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑ (Приложение 4)
Получение сульфида цинка. [2]
Взяли заранее приготовленную смесь из 6 г порошка цинка с 3 г серы. В прямую стеклянную трубку поместили немного смеси и осторожно нагрели. Реакция протекает по уравнению Zn + S = ZnS + 41,3 ккал. Происходит лёгкая вспышка; реакция протекает с выделением большого количества энергии. При проведении опыта нельзя наклоняться над смесью серы с цинком и нельзя проделывать опыт в пробирке. Образующийся сульфид цинка в виде белого налёта оседает на стенках трубки. Опыт следует проводить под тягой. Когда закончилась реакция, вытолкнули стеклянной палочкой из трубки на стекло продукт реакции. На продукт поместили несколько капель раствора соляной кислоты. Почувствовали неприятный запах сероводорода (запах тухлых яиц). Уравнение реакции: ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S↑ (Приложение 5)
Получение сульфида алюминия. [2]
Взяли заранее приготовленную смесь из 3 г порошка алюминия с 5 г серы. В прямую стеклянную трубку поместили немного смеси и осторожно нагрели.
Реакция протекает по уравнению 2Аl + 3S=Аl2S3+126 ккал. В этом случае также происходит вспышка и образуется белый сульфид алюминия. Для проверки свойств образовавшегося сульфида действуем на него разбавленной соляной кислотой. Почувствовали неприятный запах сероводорода (запах тухлых яиц).
Уравнение реакции: Al2S3+6HCl= 2AlCl3 +H2S↑ (Приложение 6)
Продукт оазиса Амона[4]
Аммиак NН3 — бесцветный горючий газ с резким запахом — был известен еще в Древнем Египте за 1500 — 1000 лет до н. э. Египетские жрецы добывали его из «нашатыря» (хлорида аммония NH4Cl). Для его получения сажа, осаждающаяся в дымоходах печей, отапливаемых верблюжьим навозом, подвергалась возгонке в ретортах. Образующиеся бесцветные кристаллы арабы называли «нушадир». Нашатырь был также природным продуктом разложения мочи и испражнений верблюдов и других животных в оазисе Аммона, через который проходили многочисленные караваны. По имени этого оазиса и стали позднее называть такие вещества, как аммиак и соли аммония. Выделяли аммиак, нагревая хлорид аммония NH4Cl с гидроксидом кальция Са(ОН)2:
2NH4Cl + Ca(ОН)2 = 2NН3↑+ CaCl2 + 2H2O (Приложение 7)
По другим сведениям, аммиак получил свое название от древне–египетского слова «аммониан». Так называли поклоняющихся богу Аммону. В своих ритуальных обрядов они нюхали нашатырь, который имеет запах аммиака.
«Химическая радуга»[4]
Цвет, обладающий глубоким информационно-энергетическим потенциалом, играл огромную роль в алхимии – специфической области натурфилософии. Каждой стадии алхимического процесса соответствовала определенная цветовая окраска. В алхимии была разработана четкая система соответствий металлов, цветов и планет. Так, Сатурну соответствовал свинец и черный цвет, Луне – серебро и белый цвет, Венере – медь и красный, Марсу – железо и ирис. Черный и белый цвета в алхимических практиках сопутствуют друг другу. От черного, через белый и другие промежуточные цветовые оттенки к красному – цель алхимиков, потому что только с этим цветом в алхимии связано получение, рождение философского камня.
Цветная радуга в пробирках. Для получения цветов радуги в разных пробирках сливаем попарно растворы. В 1-й пробирке - хлорид железа (III) и роданид калия (красный цвет): FeCl3 + 3KCNS = Fe(CNS)3↓ + 3KCl. Во 2-й пробирке - раствор хромата калия подкисляем H2SO4 (оранжевый цвет): 2К2CrO4 + Н2SO4 = К2Cr2O7 + К2SO4 + Н2О. В 3-й пробирке - нитрат свинца (II) и иодид калия (желтый цвет): Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2↓ + 2KNO3. В 4-й пробирке - сульфат никеля (II) и гидроксид натрия (зеленый цвет): NiSO4 + 2NaOH = Ni(OH)2↓ + Na2SO4. В 5-й пробирке -сульфат меди (II) и гидроксид натрия (голубой цвет): CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 2Na2SO4. В 6-й пробирке - сульфат меди (II) и раствор аммиака (синий цвет): CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4. В 7-й пробирке - хлорид кобальта (II) и гидроксид натрия. Наблюдаем появление синего осадка гидроксида-хлорида кобальта(II):
|
CoCl2 + NaOH = CoCl(OH)↓ + NaCl. |
Продолжая перемешивание, добавляем новые порции раствора гидроксида натрия до получения розового гидроксида кобальта(II) состава Co(OH)2:
|
CoCl(OH) + NaOH = Co(OH)2↓+ NaCl. |
Опыт очень эффективный, благодаря яркости веществ, получаемых в ходе реакции. (Приложение 8)
Заключение
Изучив теоретический материал по данной теме, выполнив задачи, мы пришли к выводу, что алхимией занимались многие ученые того времени. История алхимии насчитывает более двух тысяч лет, за все это время она пережила свой рассвет, закат и забвение. Однако алхимия не умерла, нет, она оставила после себя богатое наследие алхимических рукописей. Алхимия вызывает разные ассоциации у современного человека. Большинство связывают занятия алхимией с мрачными и узкими улочками средневековых европейских городов. Многие при упоминании об этой науке начинают говорить о философском камне и превращении всего, что под руку подвернется, в золото. Конечно же, и про эликсир вечной молодости никто не забывает. И практически многие уверены в том, что алхимия наукой не является, а занимались ею исключительно мошенники и искренне заблуждающиеся люди. Выполнив работу, мы убедились, что это не совсем так. Главным результатом алхимического периода, помимо накопления значительного запаса знаний о веществе, стало становление эмпирического (опытного) подхода к изучению свойств вещества. В целом алхимический период явился совершенно необходимым переходным этапом между натурфилософией и экспериментальным естествознанием. Мы окунулись в волшебный мир химических превращений, провели интересные опыты, основанные на алхимии. С древних времени до наших дней люди стремятся отыскать ключи к замкам, за которыми природа хранит свои тайны. Мы тоже попытались проникнуть в этот мир, вооружившись современными знаниями. Вокруг нас очень много интересного: кажется, что вещества живут своей, особой таинственной жизнью. Для того, чтобы это интересное увидеть и суметь объяснить, нужны химический кругозор и эрудиция, которые нам необходимо постоянно пополнять.
Источники
Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. Ч.1. М: Просвещение, 1993г. - 192 с.: ил.
Левченко В.В. Учебник для 8-10 классов средней школы. М: Просвещение, 1954 г.- 456 с.:ил.
Левченков С.И. Краткий очерк истории химии [Электронный ресурс] / С.И.Левченков 2007. - 1,7 Mb; pdf. - Режим доступа: http:// www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/Files/sketch.pdf
Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии — М.: Дрофа, 2002. — 432 с: ил. — (Познавательно!
Занимательно!).
Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Книга по химии для домашнего чтения. — М.: Химия, 1994 г.— 400c.: ил.
http://www.hij.ru/read/issues/2013/february/2143/
Приложение 1: «Железо трансмутируется в медь»
Приложение 2: «Замшелые камни»
Приложение 3: «Горение серы»
Приложение 4: «Получение сульфида железа (II)»
Приложение 5: «Получение сульфида цинка»
Приложение 6: «Получение сульфида алюминия»
Приложение 7: «Продукт оазиса Амона»
Приложение 8: «Химическая радуга»