NHỮNG KIẾN THỨC TỔNG HỢP HÓA HỌC

Chia sẻ: Nguyễn Đoàn Thành Nhân | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:160

Thêm vào BST

Báo xấu

365
lượt xem 158
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích yêu cầu của sách Lịch sử Hóa học là nghiên cứu và trình bài quá trình tích lũy các kiến thức hóa học trong lịch sử tiến lên của loài người. Nói cụ thể hơn đó là nghiên cứu và trình bài sự tiến hóa các tư tưởng hóa học, các thành công lớn trong công nghiệp hóa học. Đối với sinh viên học môn hóa học, sau khi nghiên cứu sách Lịch sử Hóa học, họ sẽ nhận thấy các kiến thức hóa học của mình được bổ sung và hệ thống hóa sâu sắc về bề rộng, bề sâu rõ rang và lí thú...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: NHỮNG KIẾN THỨC TỔNG HỢP HÓA HỌC

NHỮNG KIẾN THỨC TỔNG HỢP HÓA HỌC
Con người là s ự tổng hoà các mối quan hệ trong xã hội, nhưng cũng là s ự tổng hoà của những nguyên tử hợp thành. Hoá học là một chuyên ngành có bề dầy lịch sử, cũng là một nghành khoa học có nhiều ứng dụng trong cuộc sống con người. Trong rất nhiều lần lang thang trên mạng, tôi nhận thấy có nhiều bài bài viết về hoá học rất hay từ những trang web: www.hoahocvietnam.com; www.h2vn.com; www.hoahocphothong.com....Những kiến thức này rất có ícj cho những người đang dạy hoá, c ũng như đang học môn hoá và cũng là những kiến thức cho những học sinh hướng nghiệp, có thể định hứơng cho tương lai của mình… Tôi đã tập hợp thành ebooks điện tử với tựa đề là “ Những kiến thức tổng hợp hoá học” nhằm mừng ngày nhà giáo Việt Nam 20-11-2007. Nội dung cuốn sách này gồm: Lịch s ử hình thành hoá học - Gần 100 bài viết về Công nghệ hoá và những ứng dụng c ủa hoá học trong - cuộc sống đời thường Một số bài viết v ề c ác nhà hoá học - Một số kinh nghiệm trong việc giải bài toán hoá học - Những phần mềm sử dụng trong việc soạn và giảng hoá học - …. Dự kiến trong lần biên soạn thứ 2, tôi sẽ đưa vào lý thuyết và bài tập hoá học c ấp 3. Trong quá trình biên soạn, chắc chắn có nhiều thiếu sót về nội dung, mặt kỹ thuật trình bày, do thời gian có hạn, việc tập hợp tài liệu c ũng còn có nhiều s ự hạn chế.Rất mong sự giúp đỡ thêm c ủa các đồng nghiệp để hoàn thiện cuốn sách điện tử này ngày càng tốt hơn. Thời gian bắt đầu biên tập: 18-11-2007 Thời gian hoàn thành: 19-11-2007 Mọi s ự liên hệ x in gửi v ề: TrankimloanHMD@yahoo.com.vn Xin chân trọng cám ơn. 2
L ờ i nói đ ầ u Mục đích yêu c ầu của sách Lịch s ử Hóa học là nghiên c ứu và trình bài quá trình tích lũy các kiến thức hóa học trong lịch s ử tiến lên c ủa loài người. Nói c ụ thể hơn đó là nghiên cứu và trình bài sự tiến hóa các tư tưởng hóa học, các thành công lớn trong công nghiệp hóa học. Đối v ới sinh viên học môn hóa học, sau khi nghiên cứu sách Lịch sử Hóa học, họ s ẽ nhận thấy các kiến thức hóa học c ủa mình được bổ s ung và hệ thống hóa sâu sắc về bề rộng, bề sâu rõ rang và lí thú hơn, về nhiều phát minh hóa học, sẽ rút ra được nhiều kinh nghiệm thành công và thất bại cho cách suy nghĩ, cách làm việc c ủa mình trong nghiên cứu khoa học nói chung, trong nghiên cứu hóa học nói riêng. Sách Lịch s ử Hóa học có một ý nghĩ không nhỏ v ề giáo dục tư tưởng chủ nghĩa Mác – Lênin, ví dụ như khi xem xét sự phát triển các sự kiện của hóa học trong mối quan hệ v ới xã hội, v ới các ngành khoa học khác. Sách Lịch sử Hóa học còn nêu lên gương những nhà hóa học tên tuổi, những gương lao động nghiêm túc bậc thầy trong nghiên cứu hóa học, giúp có được những hiểu biết rộng rãi để đánh giá đúng nhiều vấn đề, nhiều nhân vật, và biết được cần phải có sự kế thừa liên tục trong nghiên cứu khoa học từ thế hệ này đến thế hệ khác thì ngành hóa học mới có thể hình thành. Ngoài ra sách Lịch s ử Hóa học còn giúp cho giáo viên đại học cũng như trung học có đủ tư liệu để tổ chức những buổi nói chuyện ngoại khóa gây cho học sinh nhiều hứng thú khi học hóa học. Công việc soạn sách Lịch sử Hóa học có những khó khăn nhất định do những đặc điểm của nó. Hóa học nằm trong số c ác khoa học tự nhiên trẻ nhất, trẻ hơn nhiều so với thiên văn học, toán học, vật lí… Trong khi các khoa học kia do nhiều mục đích yêu cầu được xác định s ớm, phát triển theo phương hướng khá ổn định v à thuận lợi, thì hóa học không có được cái may 3
mắn đó. Các hoạt động hóa học trong giai đoạn đầu tiên qua cả ngàn năm được tiến hành không mục đích yêu c ầu rõ rệt mà lại còn bị lợi dụng để phục vụ những mục đích tôn giáo và chính trị. Cho mãi đến thế kỉ 17 hóa học thực sự v ươn lên thành một khoa học độc lập. Lịch s ử hóa học bắt đầu từ thời điểm nào? Sự phân chia Lịch s ử Hóa học thành thời kì như thế nào? Sự trình bày như thế nào cho hợp lý qua các thời gian ngắn dài rất khác nhau… Chúng ta không thể nghiên cứu Lịch sử Hóa học như một đối tượng cô lập, mà phải xem xét trong bối c ảnh lịch sử c ó các ngành hoạt động xã hội khác như về c hính trị, kinh tế, văn hóa… Chúng tôi nhận thức được rằng v ấn đề c hủ yếu cần được giải quyết ngay từ đầu là sự phân chia đúng các thời kì của lịch sử hóa học để tạo điều kiện thuận lợi cho sự trình bày cũng như s ự tiếp thu nội dung. Sự phát triển của hóa học ngày càng phức tạp vì hóa học đã có đầy đủ c ơ sở hiện đại v ề cả lý luận và thực nghiệm chặt chẽ, cả hai kết hợp dần dần tự phân hóa thành một s ố phân ngành cơ bản rồi chuyên ngành đi sâu. Khi hóa học được nghiên cứu kết hợp v ới các khoa học khác có liên quan như vật lý, sinh học,… thì bắt đầu xuất hiện một s ố khoa học liên ngành như hóa lý, sinh hóa, địa hóa… Đồng thời báo v à tạp chí hóa học cũng ra đời với số lượng và chất lượng mỗi ngày càng tăng rất nhanh. Như v ậy nổi lên một v ấn đề rất quan trọng là lựa chọn và trình bày các thông tin như thế nào để nhận thấy được có một sự phát triển liên tục của hóa học, đồng thời nắm được một số vấn đề lớn, trọng tâm của mỗi thời kì, triánh tản mạn. Chúng tôi chủ trương tinh giản các thông tin, và trình bày có hệ thống, có trọng tâm, trọng điểm, nhằm đảm bảo sự tiếp thu và nhớ dễ dàng. Đặc biệt chúng tôi bắt buộc phải tinh giản rất nhiều ở thế kỉ 20 mà hóa học trong thời kì này lại phát triển như v ũ bão và muôn hình muôn vẻ. Chúng tôi lấy nguyên tử làm “trung tâm” và chọn các v ấn đề c hủ yếu có liên quan đến nguyên tử (ví dụ electron, hạt nhân nguyên tử…) rồi chi tiết hóa từng v ấn đề đó tùy theo mức độ phát triển c ủa khoa học trng từng thời kì (ví dụ thành phần hạt nhân nguyên tử, v ỏ electron c ủa nguyên tử, liên kết hóa học, đồng v ị). Chúng tôi cố gắng viết Lịch sử Hóa học như thế nào để đạt được mục đích như lời phát biểu của viện sĩ P.I Van Đen: “Nếu hông hiểu đựơc quá khứ, chúng ta s ẽ không hiểu được hiện tại; và chỉ khi hiểu tường tận quá khứ v à hiện tại, chúng ta mới có thể dự đóan được tương lai”. 4
Chúng tôi rất biết ơn giáo sư Nguyễn Thạc Cát, đã để c ông đọc toàn bộ bản thảo, đã góp cho chúng tôi một s ố ý kiến lớn quý bào nhằm nâng cao them chất lượng của sách một cách rõ ràng. Chúng tôi chân thành cảm ơn các bạn Nguyễn Duy Ái, Trần Ngọc Mai, Trần Văn Nhân, Phan Tống Sơn. 5
CHƯƠNG I: SỰ PHÂN CHIA CÁC THỜI KÌ LỚN CỦA LỊCH SỬ HÓA HỌC Sự phân chia các thời kì lớn của Lịch sử Hóa học không thật giống nhau giữa các sách, thậm chí có những sách cuối những năm 70 đầu những năm 80 còn né tránh các vấn đề này! Chúng tôi thấy cần thiết có sự phân chia này, và đã tìm ra một sự phân chia tương đối hợp lí như sau: Tuy ngày nay đã có định nghĩa rõ ràng: Hóa học là môn khoa học nghiên c ứu các chất và s ự biến hóa của chúng, nhưng hóa học chỉ được coi là một môn khoa học chính thức từ khi có mục đích yêu cầu xác định và có đối tượng riêng. Tính chất độc lập c ủa hóa học chỉ mới thể hiện vào giữa thế kỷ 17 mà thôi. Tuy v ậy không thể cho rằng Lịch s ử Hóa học bắt đầu từ thời điểm này. Từ hang thiên niên kỷ trước công nguyên đã có nhiều “nôi” văn minh trên thế giới. Nhiều di v ật c ổ tìm thấy chứng minh rằng từ thời thượng cổ 7000 – 8000 năm trước công nguyên con người đã có những “hiểu biết hóa học” nhất định. Chẳng hạn như v ề đồ trang sức bằng vàng, bạc, gốm, thủy tinh thô sơ, sơn màu và thuốc nhuộm, tên và lưỡi giáo bằng đồng hoặc sắt…, v ề c hất này chất khác và cách chế biến sử dụng. Khảo cổ học Việt Nam cũng đã phát hiện được nhiều di vật c ổ tương tự như trang sức bằng vàng, bạc, đồ gốm (gạch, ngói, chum, vại…), mũi tên, lưỡi giáo bằng đồng, sắt. Có trống đồng Ngọc Lũ c ủa văn hóa Đông Sơn, thời Hùng Vương, đúc đẹp, tinh vi được thế giới đánh giá cao. Sự nghiên cứu kĩ cho thấy rằng suốt từ thế kỉ thứ 4 sau công nguyên đến đầu thế kỉ 16 đã có một trào lưu lớn tìm tòi nghiên cứu gọi là giả kim thuật, được xem như là thời kì “Tiền hóa học”. Hoạt động của thời kì này tuy còn thần bí, duy ý chí nhưng rõ ràng đã xây dựng được một số quy trình thực hành thủ công. Giai đoạn từ đầu thế kỉ 16 đến giữa thế kỉ 17 là thời kì chuyển tiếp với sự x uất hiện của hóa y học và hóa kỹ thuật. Rồi hóa học độc lập ra đời chập chững trưởng thành và đến cuối thế kỉ 18 mới có bộ mặt hóa học hiện đại… Tổng hợp lại, chúng ta chia được lịch s ử hóa học làm 5 thời kì lớn như sau: 6
1. Thời kì cổ đại: từ thượng c ổ đến hết thế kỉ thứ 3 sau công nguyên. 2. Thời kì giả kim thuật: từ thế kỉ thứ 4 đến đầu thế kỉ 16. 3. Thời kì hóa y học và hóa kỹ thuật: từ đầu thế kỉ 16 đến thế kỉ 17. 4. Thời kì hóa học độc lập trở thành một khoa học: từ giữa thế kỉ 17 đến cuối thế kỉ 18. 5. Thời kì hóa học hiện đại: từ đầu thế kỉ 19 đến ngày nay 7
CHƯƠNG II: THỜI KÌ CỔ ĐẠI Một số sách Lịch s ử Hóa học ngay ở những trang đầu đặt câu hỏi: Danh từ “Chimi” (hóa học) xuất hiện lúc nào? Có định nghĩa ban đầu như thế nào? Các lời giả đáp khác nhau được đưa ra, nhưng tất cả đều không dựa trên những cơ sở rõ ràng. Có lẽ đáng chú ý nhất là câu chuyện kể lại của nhà giả kim thuật có tên tuổi Zôsime (Zosime). Zôsime được coi là nhà giả kim thuật đầu tiên, s ống khoảng nửa sau thế kỉ thứ 3. Ông đã kể lại rằng vào thế kỉ thứ 3 trước công nguyên, tại Memphit (Memphis) thủ đô Ai Cập c ổ đại trong đền thờ thần Ai Cập Phơta (Phta) có một khu đặc biệt dành cho hoạt động của một nghệ thuật thiêng liên do các thiên thần truyền lại cho con người. Như v ậy, có thể nói rằng lúc ban đầu hóa học được coi là một nghệ thuật thiêng liên do các thiên thần truyền lại cho các giáo sĩ Ai Cập cổ đại. 1. Những di vật và hiểu biết hóa học thời kì cổ đại Các giáo sĩ tôn giáo bí mật nghiên cứu điều chế nhân tạo ngọc quý, kim loại quý, vàng, bạc, thuốc nhuộm đẹp, thuốc thánh chữa bệnh, ướp xác người… dùng những kí hiệu tượng trưng, khinh thường sự quan sát thiên nhiên và sự tổ chức làm thí nghiệm. Sau khi Ai Cập bị Hi Lạp xâm chiếm (năm 323 trước công nguyên) một phần “nghệ thuật thiêng liêng” bị lọt ra ngoài từ c ác đền thờ Phơta, Ozirit (Oziris), Jziđô (Jzido)… và được phổ biến rộng ra dần… Trong thành phố thì có s ự hoạt động hằng ngày thiết thực phong phú, của một đội ngũ đông đảo thợ các nghề thủ công. Họ lao động c ần cù đi đến sáng tạo ra nhiều sản phẩm gồm đồ mỹ nghệ bằng ngọc quý, vàng, bạc, đồ gốm, đồ thủy tinh, v ải vóc, thuốc nhuộm… Đội ngũ thợ này tập hợp dần dần một vốn kiến thức về kỹ thuật hóa học thủ công phong phú và có giá trị. Chính họ đã để lại cho ngày nay những di v ật quý giá như: đền đài, lăng mộ, kho báu, dụng cụ lao động, sinh hoạt… Ngoài ra còn có những tư liệu ghi chép trên những tấm đá, tấm đất sét nung, thanh tre non, 8
giấy lao sậy (papirút Ai Cập). Một papirút có tiếng nhất là papirút Ebe (Eber), còn lưu trữ ở thư viện Trường Đại học Lepzic (Leipzig) viết khoảng 1600 năm trước công nguyên, phần chính nói về y học, về thuốc chữa bệnh. Còn có thể kể thêm tác phẩm của một s ố tác giả thi sĩ, sư gia, (truyện “Iliat và Ođixê” của Hôme (Homere) v ề c hiến tranh thành Tơroa (Troie) khoảng 1200 năm trước công nguyên), triết gia (bộ “Bách khoa toàn thư” của Pơlin (Pline) viết khoảng thế kỉ 1 trước công nguyên),… Các di v ật ở trên được tìm thấy ở những nơi đã có một trình độ văn minh nào đó ở thời cổ đại, tại khu v ực rộng lớn Á – Âu – Bắc Phi, đã xuất hiện dần dần trước sau nhau một ít các nền văn minh: Trung Quốc (s ớm nhất), Ấn Độ, Lưỡng Hà, Ai Cập, Hi Lạp, La Mã (muộn nhất). Từ thời xa xưa người Trung Hoa đã biết sản xuất gồ gốm, một s ố kim loại, đúc chuông, tượng, chế thuốc nhuộm (inđigô,…), thuốc chữa bệnh, sản xuất đường, nấu rượu từ các hạt,… Ấn Độ c ũng có những di v ật tương tự mới được phát hiện gần đây, có những đồ gốm, đồ đồng niên đại khoảng 3000 năm trước công nguyên.Khu vực Lưỡng Hà có những tấm đất sét khắc chữ hình nêm từ 3000 năm trước công nguyên ghi lại cách sản xuất các kim lại, sắt, đồng, bạc, chì từ quặng, có những tượng múa tôn giáo, từ 4000 năm trước công nguyên! Ở Việt Nam, nước Văn Lang, thời các vua Hùng, cũng biết s ản xuất đồ gốm, nấu đồng, luyện s ắt, đúc chuông, tượng, trống đồng, vũ khí… Nền văn minh Ai Cập cổ đại được nghiên cứu và hiểu biết nhiều nhất. Trước khi bị Đế quốc Hi Lạp xâm chiếm, Ai Cập độc lập có các triều đại được xây dựng nên từ 7000 năm trước công nguyên, là nước có kỹ thuật tiên tiến c ủa thế giới ngày xưa, các nghề thủ c ông đạt tới trình độ cao do trong chế độ c hiếm hữu nô lệ của Ai Cập, có sự phân công lao động giữa các thợ thủ c ông và s ự chuyên môn hóa sản xuất. Ai Cập cổ đại biết nung gạch từ 6000 năm trước công nguyên, biết tinh chế vàng bạc, sản xuất đồ gốm, chế thuốc nhuộm (thuốc nhuộm thực vật inđigô, nghệ, quỳ,… thuốc nhuộm vô cơ như hồng hoàng, minium,…) chế rượu bia, rượu nho, dấm, các loại thuốc chữa bệnh (thuốc viên, thuốc xoa, thuốc bó,…) có kỹ thuật ướp xác người chu đáo từ 3000 năm trước công nguyên…, trong kim tự tháp Khuphu (Khufu) 2900 năm trước công nguyên đã tìm thấy dao trổ bằng thép được chôn theo. Từ x a xưa, con người trong quá trình tìm hiểu thế giới đã nhận thấy cần phải có một lý thuyết nào đó hướng dẫn mình tiến tới… 2. Những lý thuyết của các Triết gia cổ Hi Lạp – La Mã 9
Trong thời Cổ Đại, dân tộc Hi Lạp nổi bật lên ở khả năng tổng quát hóa. Họ có nhiều nhà triết học mạnh dạn xây dựng nên những lý thuyết tổng quát để giải thích các hiện tượng muôn hình muôn vẻ không ngừng diễn ra xung quanh mình. Đáng chú ý nhất có thuyết các chất đầu hay nguyên tố c ủa mọi v ật, có thuyết nguyên tử v ề cấu tạo gián đoạn c ủa vật chất. Thuyết các nguyên tố được hình thành như sau: Nhà triết học Talet (Thales) ở thành phố Milê (Milet) sống ở thế kỉ thứ 7 s ang thế kỉ thứ 6 trước công nguyên, đã suy nghĩ v à kết luận rằng nước là nguyên lí, là chất đầu, là nguyên tố của tất cả: “Không có gì có thể x uất phát từ không có gì, tất cả xuất phát từ nước và rồi trở lại về nước”. Đung nóng nước thấy nước biến thành không khí (hơi nước), cho bay hơi nước (nước biển) thu được đất (muối). Anaximen (Anaximène) sống khoảng giữa thế kỉ thứ 6 trước công nguyên cho không khí là chất đầu. Xênôphan (Xenophane) cùng thế kỉ cho đất và nước là chất đầu. Hêraclit (Heraclite) (540 – 480 trước công nguyên) coi lửa là chất đầu. Empêđôc (Empédocle) (490 – 430 trước công nguyên) tổng hợp thành thuyết các nguyên tố: nước, không khí, đất, lửa là 4 chất đầu, là 4 nguyên tố tạo nên mọi v ật. Mọi v ật thể đều được tạo nên từ c húng theo những tỉ lệ khác nhau. Chúng ta lưu ý rằng, nguyên tố ở đây nghĩa là thứ đầu tiên, không kể là vật chất hay phi vật chất. Gần như đồng thời với thuyết các nguyên tố, ra đời thuyết nguyên tử. Một v ấn đề to lớn là xét xem v ật chất có cấu tạo như thế nào, có thể chi nhỏ mãi vô cùng không giới hạn, hay có giới hạn? Lơxip (Leucipe) ở thế kỉ thứ 5 trước công nguyên là tác giả c ủa thuyết nguyên tử. Ông ch rằng vật chất có thể chia nhỏ dần đi đến những phần tử không thể chia nhỏ hơn được nữa, gọi chúng là các nguyên tử. Có các nguyên tử của nước, không khí, đất, lửa. Đêmôcrit (Democrite (460- 390 trước công nguyên), học trò của Lơxip hoàn thiện lý thuyết của thầy, được coi là ông tổ thật sự của thuyết nguyên tử. Đêmôcrit xuất phát từ nguyên lý: “không có gì thì không thể c ho cái gì cả”, và lý luận như sau để đi đến thừa nhận sự tồn tại các nguyên tử: “Nếu bất kì một v ật nào có thể c hia nhỏ mãi không cùng thì có 2 điều, hoặc không có gì c ả hoặc còn lại cái gì đó. Trong trường hợp thứ nhất, vật chất chỉ có một sự tồn 10
tại ảo tưởng mà thôi; trong trường hợp thứ hai, người ta đặt câu hỏi: còn lại gì vậy? Câu trả lời logic nhất là có sự tồn tại các nguyên tố thật sự, không chia được, không chỉ được gọi là các nguyên tử”. Ông quan niệm các nguyên tử của các nguyên tố có kích thước và hình dạng nhất định, giải thích được s ự khác nhau v ề tính chất c ủa các nguyên tố. Những chất thực tế ta thấy là những liên kết của các nguyên tử đó, nếu có s ự thay đổi liên kết thì có thể làm chất này biến thành chất khác. Lơxip và Đêmôcrit là 2 nhà duy vật hoàn toàn, không chấp nhận có sự tham gia một v ị thần thánh nào trong mọi hiện tượng trong vũ trụ. Platôn (Platon) (429 – 349 trước công nguyên), một triết gia có tên tuổi lớn, trong sách Timê (Timée) của mình, bác bỏ tính chất v ật chất, bác bỏ thuyết nguyên tử, trình bày thuyết các ý của mình: một thượng đế đã xây dựng trật tự của thế giới bằng nguyên tố nước, không khí, đất, lửa đã tạo ra 4 loại sinh v ật ứng v ới 4 nguyên tố đó là: loại thứ nhất gồm các thần tạo nên tia lửa, loại thứ hai gồm các động vật có cánh s ống trong không khí, loại thứ ba gồm các động vật sống trong nước, loại thứ tư gồ m các động v ật s ống trên c ạn. Arixtôt (Aristotle) (384 – 322 trước công nguyên), học trò của Platôn, không coi nặng như thầy v ấn đề nghiền ngẫm các ý, mà chú ý nhiều đến việc nghiên cứu thiên nhiên, đến các con v ật và các cây cỏ. Ông bác bỏ thuyết nguyên tử, thừa nhận vật chất có thể c hia vô hạn, thừa nhận có 4 nguyên tố nước, không khí, đất, lửa, tuy nhiên quan niệm nhau từng cặp: khô - ẩm, nóng – lạnh, 4 tính chất nguyên thủy ấy kết hợp từng cặp một thành các nguyên tố nước, không khí, đất, và lửa theo sơ đồ này. nóng + khô = lửa nóng + ẩm = không khí lạnh + khô = đất lạnh + ẩm = nước Hệ thống nguyên tố - tính chất nguyên thủy của Arixtôt được trình bày trong hình. Sự khác nhau giữa các chất là do tỉ lệ phối hợp các tính chất nguyên thủy. Khi đun nóng nước thiên nhiên, nước được biến thành không khí và để lại trong đĩa một bã là đất. Hiện tượng này được giải thích như sau: nước đã trả ẩm cho lửa, thu nóng của lửa tạo thành không khí, đồng thời nước trả lạnh cho lửa, thu khô của lửa, tạo thành đất! 11
Từ đây, Arixtôt rút ra kết luận là: “Hoàn toàn có khả năng biến đổi chất này thành chất khác!”. Kết luận này đã thống trị tai hại trong hóa học một thời gian rất dài, gần 2000 năm v ới trào lưu giả kim thuật. Dân tộc La Mã có óc thực tế hơn là óc suy luận, cho nên họ c hỉ tiếp thu các tư tưởng triết học c ủa dân tộc Hi Lạp, không đóng góp được gì thêm giúp phát triển lý thuyết v ừa trình bày. Vài nét về Nhà trường Alêcxanđri (Alexandrie) Trong khoảng thời gian chuyển tiếp từ thời kì cổ đại sang thời kì trung cổ, từ thế kỉ thứ 2 đến thế kỉ thứ 6 s au công nguyên. Sự hoạt động mạnh mẽ của Nhà trường Alêcxanđri, có ảnh hưởng khá quan trọng đến s ự tiến hóa c ủa các ngành khoa học, trong đó có hóa học. Năm 323 trước công nguyên, Hoàng đế Hi Lạp, Alêcxanđri vĩ đại sau khi chinh phục được Ba Tư, Tiểu Á, và nhiều nước Á – Phi, tiến quân chiếm Ai Cập, cho xây dựng ở ngay cửa sông Nin (Nil) thành phố mới Alêcxanđri làm thủ đô cho nước Ai Cập thuộc Hi Lạp. Thành phố mới này trở thành một trung tâm thương mại và thủ c ông nghiệp lớn nhất thời bấy giờ, do chiếm v ị trí đầu mối cho nhiều đường giao thông và biển đi khắp mọi nơi. Dòng vua Ptôlêmê (Ptolémée) trị v ì Ai Cập từ thế kỉ thứ 3 trước công nguyên với ý đồ chiến lược tán dương, c ủng cố và khuếch trương ảnh hưởng chính quyền của mình, tìm cách tập trung ở Alêcxanđri tất cả các nhà thông thái của Hi Lạp và cho xây dựng một Viện hàn lâm khoa học, đó là thư viện công c ộng đầu tiên trong lịch sử loài người (một thư viện khổng lồ c hứa tới 700.000 sách viết bằng tay). Và một Trường Đại học Alêcxanđri cũng trở thành một trung tâm khoa học lớn nhất thời bấy giờ, thu hút mạnh mẽ nhiều thanh niên các nơi đến học tập. Những nhà bác học được mời đến chỉ mới làm được công tác bồi dưỡng, nghiên cứu và giảng dạy nhưng chưa đóng góp được nhiều cho sự tiến bộ c ủa khoa học vì Viện hàn lâm khoa học Alêcxanđri là một cơ quan cung đình lấy những thuyết duy tâm làm tư tưởng chủ đạo. Dầu sao, từ Nhà Trường Alêcxanđri này đã xuất hiện một số danh nhân khoa học: Ơclit (Euclide) v ề tóan, lý; Acsimet (Archimède) về kỹ thuật, Hêrôphin (Hérophile) về y học,… do đã chú ý gắn liền nghiên cứu khoa học v ới các ứng dụng phục vụ nông nghiệp, hang hải, quân s ự, thương mại,… Đối v ới hóa học, nó vẫn được coi như một bộ phận c ủa “nghệ thuật bí mật thiêng liêng” của các giáo sĩ trong các đền thờ. Họ hoạt động dựa vào nhiều tà thuật 12
mê tín, tuy vậy c ũng đã được tập hợp một số kiến thức về hóa kỹ thuật thủ công. Nhà trường Alêcxanđri tồn tại đến năm 641 và sau đó ngừng hoạt động hẳn do thành phố Alêcxanđri bị người Ả Rập tàn phá trong một cuộc bao vây 14 tháng liền. Nhờ s ự tỏa sang của Nhà trường Alêcxanđri mà có nhiều thành tựu về triết học, văn học, khoa học, nghệ thuật của thế giới c ổ đại được truyền lại cho đến ngày nay. 13
CHƯƠNG III: TH Ờ I KÌ GI Ả K IM THU Ậ T Giả kim thuật là danh từ dịch từ c hữ “alchimi”, mà người Ả Rập sau khi xâm chiếm Ai Cập giữa thế kỉ thứ 7, đặt ra bằng cách lắp tiền tố “al” của Ả Rập vào từ chimi để chỉ thứ “tiền hóa học” ngự trị trong thời kì trung cổ ở c hâu Âu (từ thế kỉ thứ 2 đến thế kỉ thứ 16). Mục đích chủ yếu của giả kim thuật là tìm hòn đá thần bí biến đổi các kim loại thường thành vàng. Do vậy có thể tạm định nghĩa hóa học ở thời kì này là “nghệ thuật biến đổi các kim loại thành vàng”, nhờ hòn đá “thần bí”. Sau đó người ta còn thêm yêu cầu tìm ra thuốc thần bí truyền cho con người s ức khỏe, s ự trẻ trung, tính bất tử. Tại sao lại có mục đích tha thiết viển vông, tìm cách biến các kim loại thành vàng? Nguyên nhân là do thời trung c ổ, ở châu Âu có chế độ xã hội phong kiến phân tán, có sự buôn bán phát triển khá rộng rãi giữa châu Âu và phương Đông, nhưng vì giao thông khó khăn, đường xa đầy nguy hiể m nên cần vàng là v ật liệu quý và nhỏ dễ mang theo để dùng làm vật trao đổi tương đương. Yêu cầu có nhiều vàng định hướng nghiên cứu cho các nhà giả kim thuật tìm “ngọc thần bí” có khả năng biến đổi một kim loại bất kì thành vàng. Cơ sở lý thuyết c ủa giả kim thuật là quan niệm của Aritxtôt chuyển hóa được chất này thành một chất khác, kim loại này thành kim loại khác. Về nguồn gốc giả kim thuật, còn có thể kể thêm lòng tham lam của con người muốn có nhiều vàng để tạo cho mình một cuộc s ống đế v ương về vật chất, tham v ọng bản thân sống luôn luôn khỏe mạnh, luôn luôn trẻ trung, sống đời cùng người thân mà không bao giờ có cảnh biệt ly. Giả kim thuật có một số đặc điểm như sau: 1. Hoạt động bí mật khép kín, có khuynh hướng tà thuật, không biết gì đến phương pháp khoa học. 2. Sử dụng những kí hiệu thần bí và một ngôn ngữ rối rắm c ố ý . Truyền các kinh nghiệm cho nhau theo một đường lối tin cậy mù quáng không cần cơ s ở gì, có sự kiểm tra gì. 3. Độc quyền nghiên cứu, nắm trong tay đám giáo sĩ tôn giáo là những người nắm văn học, khoa học, trong xã hội thời bấy giờ. 14
Nhìn tổng quát, giả kim thuật có nguồn gốc Hi Lạp – Ai Cập. Nó được Ả Rập tiếp thu khi đến xâm chiếm Ai Cập giữa thế kỉ thứ 7 rồi đem truyền bá dần sang Tây Âu khi xâm chiếm Tây Ban Nha đầu thế kỉ thứ 8 (năm 711). Giả kim thuật đã phát triển theo 3 giai đoạn là: - Giả kim thuật ỏ Ai Cập thuộc Hi Lạp, từ thế kỉ thứ 4 đến giữa thế kỉ thứ 7. - Giả kim thuật trong giới Ả Rập, từ giữa thế kỉ thứ 7 đến đầu thế kỉ thứ 13. - Giả kim thuật trong thiên chúa giáo Tây Âu, từ đầu thế kỉ thứ 13 đến đầu thế kỉ thứ 16. 1. Giả kim thuật ở Ai Cập thuộc Hi Lạp (từ thế kỉ thứ 4 đến giữa thế kỉ thứ 7) Các nhà giả kim thuật có tên tuổi nhất trong giai đoạn này là: Zôsime: đã trình bài cách “cố định thủy ngân” (hóa rắn thủy ngân) cách chế nước thánh cho nghệ thuật điều chế vàng… Hecmet ba lần v ĩ đại (Hermès Trismégiste) sống vào khoảng đầu công nguyên, nhiều tài liệu viết “đóng kín”mang tên ông và số lượng quá nhiều, mấ y thế kỉ s au công nguyên còn xuất hiện. Người ta nghi ngờ, tìm hiểu kĩ, nhận ra trong đó còn thứ cóp nhặt giả tạo. Ai Cập thuộc Hi Lạp, không có kiến thức gì khác mới đáng chú ý. 2. Giả kim thuật trong giới Ả Rập (từ giữa thế kỉ thứ 7 đến đầu thế kỉ thứ 13) Các quốc vương Ả Rập có đặc điểm v ừa nắm chính quyền lẫn thần quyền. Sau khi xâm chiếm Ai Cập, họ theo gương chính quyền trước ở Ai Cập tích cực bảo trợ khoa học và nghệ thuật, thu hút tập trung các nhà bác học, khi đến Tây Ban Nha, người Ả Rập xây dựng vương quốc Coocđu (Cordoue) độc lập làm thành một trung tâm văn minh Ixlam, thành lập Trường Đại Học Coocđu có thư viện lớn nhất thời bấy giờ chứa 250.000 sách, giảng dạy các môn triết học, toán, thiên văn, chiêm tinh, y học, giả kim thuật,… tổ chức dịch nhiều tài liệu c ổ điển Hi Lạp sang tiếng Ả Rập. Người Ả Rập chú trọng nhiều nghiên cứu y học, dược học, tìm, chế biến nhiều thuốc chữa bệnh. Các nhà giả kim thuật có tên tuổi nhất trong giai đoạn này là Ghebe (Geber), khoảng 750-840, sống vào thời kì thịnh vượng nhất c ủa đế quốc Ả Rập. Ông được coi là ông tổ của giả kim thuật Ả Rập. Các công trình chính của ông nói về tóan học, y học, giả kim thuật. Geber thêm vào Thuyết nguyên tố c ủa Aritxtôt 2 nguyên tố mới là thủy ngân và lưu huỳnh để giải thích sự cấu tạo nên kim loại. Theo ông, các kim loại được c ấu tạo từ s ự kết hợp của thủy ngân v ới lưu huỳnh theo những tỉ lệ khác nhau; vàng là kim loại hoàn 15
thiện nhất, có tỉ lệ kết hợp giữa thủy ngân và lưu huỳnh là tốt nhất. Đây là một đóng góp thêm c ủa giả kim thuật v ề mặt lý thuyết cho hóa học thời bấy giờ. Trong các công trình của ông lần đầu tiên xuất hiện các danh từ alcati, vitriol, alcohol, alembic, sự mô tả rõ ràng các lò, các thiết bị dùng trong các phòng nghiên cứu, cách chế biến chưng c ất, kết tinh, thăng hoa… Cách điều chế v à tinh chế các kim loại, cách điều chế axit từ dấm… Số tài liệu được coi là của ông viết để lại quá nhiều, còn tiếp tục được xuất bản trong nhiều thế kỉ sau nhưng thực ra có nhiều tác giả không phải là của ông. Razet (Rhasès), 860-940. Ông có 2 quyển sách nổi tiếng nhất: “Sách về những bí mật”, “Sách v ề bí mật của những bí mật”. Ông thêm nguyên tố muối làm thành phần thứ 3 trong cấu tạo kim loại. Ông nói đến nhiều kĩ thuật chế biến, nhiều dụng cụ thí nghiệm (lò nung, bình c ổ c ong, bình kết tinh,…), nhiều hóa chất. Ông đã mô tả phương pháp dùng vôi sống để loại nước ra khỏi cồn, thứ cồn lần đầu tiên được chế bằng chưng c ất rượu nho. Avixen (Avicenne), 980-1036 là nhà khoa học Ả Rập lớn cuối cùng, nghiên cứu triết học, toán, thiên văn, y học, giả kim thuật, nhưng hoạt động nhiều trong lĩnh vực y học. Công trình chính là sác h “Quy tắc c ủa khoa y học” – có đề cập đến nhiều chất vô cơ, hữu cơ, và chiếm vị trí độc tôn về y học của Châu Âu suốt thời kì trung cổ 3. Giả kim thuật ở Tây Âu Thiên Chúa Giáo (từ đầu thế kỉ thứ 13 đến đầu thế kỉ 16) Văn hóa Ả Rập, từ Tây Ban Nha và Italia, xâm nhập ngày càng nhiều và mật thiết vào văn hóa thiên chúa giáo Châu Âu. Bắt đầu từ thế kỉ 12, giả kim thuật xâm nhập vào các nước Pháp, Đức, Anh qua các bản dịch tài liệu giả kim thuật từ tiếng Ả Rập sang tiếng La tinh, và được phổ biến rỗng rãi đến mức chẳng bao lâu giả kim thuật lan truyền khắp Châu Âu, như một bệnh truyền nhiễm! Nên nhớ rằng, thời bấy giờ Châu Âu có một thuận lợi lớn về tổ chức xã hội: nhiều thành phố ít lệ thuộc vào các chúa phong kiến, đẫ được tự trị nên tự do hơn. Đã xuất hiện những hội buôn lớn, ở các thành phố lớn đã thành lập các trường đại học dân sự khác với các trường tu v iện, các trường đại học kiểu mới này dạy nhiều nghề khác nhau và có quyền tự trị như các c ông xưởng thủ c ông… Do quyền lợi v ề c hính trị và kinh tế ở thành phố nhiều hơn, hoạt động về tinh thần trở nên sôi nổi hơn, và nhu c ầu học tập của thanh niên thuộc giới thợ thủ công và giới thương nhân cũng tăng lên. Có thể kể Đại học Bôlônha ở Italia (1119), Đại học Pari ở Pháp (1200),… 16
Thời thịnh vượng nhất c ủa giả kim thuật ở Châu Âu là vào các thế kỉ thứ 13 và 14. Lúc này nhà thờ thiên chúa giáo chiếm độc quyền văn hóa và nghiên cứu khoa học, trực tiếp là các tăng lữ, trong các phòng kín đọc sách, ghi chép, nghiên cứu, viết về các khoa học tự nhiên, đặc biệt chú ý đến môn giả kim thuật. Từ thế kỉ 15, tuy số môn đồ giả kim thuật Châu Âu vẫn tăng nhưng họ c hỉ nhằm điều chế v àng nên giả kim thuật suy tàn dần không còn hi vọng gì tồn tại… Những nhà giả kim thuật có tên tuổi nhất trong giai đoạn này là: Anbe Lơgrăng (Albert Legrand), 1193-1280, là nhà giả kim thuật người Đức có ảnh hưởng lớn nhất. Sách c ủa ông trình bày các thuyết, phần lớn lấy của Aritxtôt, phần thì lấy của người Ả Rập, ông là người đầu tiên đưa ra khái niệm quan trọng ái lực hóa học, nêu ra những thuận lợi c ủa các phương pháp tách (chưng cất, chưng cách thủy, thăng hoa,…), mô tả kĩ các thiết bị… Ông đã dùng lửa để kiểm tra các mẫu vàng, bạc của các nhà giả kim thuật điều chế ra, và kết luận vàng, bạc đó đều là giả. Rôgiơ Bêcơn (Roger Bacon), 1220-1292, là một nhà giả kim thuật người Anh, được mệnh danh là “tiến s ĩ kì diệu” (doctor mirabilis) do có những khả năng xuất s ắc. Bêcơn có một trình độ v ượt trình độ thời bấy giờ” ông cho tóan học có vị trí cơ bản trong các khoa học, một khoa học nào muốn tiến bộ phải biết kết hợp thí nghiệm v ới các phương pháp tóan học. Theo ông có hai phương pháp nghiên cứu là phương pháp lập luận trừu tượng và phương pháp thí nghiệm c ụ thể; phương pháp thí nghiệm quan trọng vô cùng, vì nó cần thiết để kiểm tra những lập luận trừu tượng không đủ tin c ậy. Bêcơn học ở Ôcpho (Oxford) nước Anh, tại Pari nước Pháp đỗ tiến s ĩ, v ề ở tu viện Coocđơliê (Cordeliers) tại Pari ông bắt đầu nghiên cứu khoa học và làm giả kim thuật. Ông có tư tưởng tiến bộ chống lại triết học kinh viện nên bị c ác giáo phái nghi ngờ, tìm cách trù dập, đuổi đi, bắt giam, hành hạ, khủng bố nhiều năm, đến tàn tật khi ông được trả tự do. Sách “Tấm gương giả kim thuật” của ông trở thành sách giáo khoa thực hành, cho nhiều thế hệ nhà giả kim thuật sau này. Các đại diện giả kim thuật c ủa Pháp là: Vanhxăng đơ Bôve (Vincent de Beauvais) …-1260, Xanh Tôma Đacanh (Saint Thomas d’ Aqin), 1225-1274, và của Tây Ban Nha là Acnôn đơ Vinlơnơvơ (Arnauld de Villeneuve), 1240-1319, Raymông Luyn (Raymond Lulle), 1235-1315, 17
cả hai đều vừa là bác sĩ, v ừa là nhà giả kim thuật. Lò chưng cất Chúng ta hãy đánh giá công minh xem, giả kim thuật đã có đóng góp gì có ích cho hóa học. Nhìn chung đó là một trào lưu đã kìm hãm sự phát triển của hóa học trong một thời gian quá dài! Nó c hạy theo một mục đích mơ hồ, gây lãng phí quá lớn v ề lao động trí óc và chân tay, về khối lượng của cải v ật chất so với kết quả thu được cho hóa học, tuy v ậy có cũng có sự đóng góp thực tế đáng kể như sau: - Tập hợp được nhiều hiểu biết thực tế trong phòng thí nghiệm, hoàn thiện nhiều kĩ thuật trong phòng thí nghiệm (nung, chưng cất, hòa tan, lọc, bay hơi, kết tinh, thăng hoa,…). - Phát hiện được nhiều chất mới: kim loại (Bi, Zn), muối (Hg, NH4+,…), các axit vô cơ H2SO4, HCl, HNO3, nước cường thủy (đây là một thành tích quan trọng). Đã phân biệt được chất kiềm bay hơi NH4OH v ới chất kiề m không bay hơi Na2CO3, phân biệt được 2 cacbonat Na2CO3 v à K2CO3. Ở Châu Âu, thế kỉ 15, bắt đầu xuất hiện s ự chuyên môn hóa những ngành sản xuất nhỏ axit, kiềm, muối, dược phẩm và một s ố c hất hữu cơ phục v ụ các ngành thủ công, nghiên cứu khoa học bằng thủ c ông trong những công xưởng, phòng thí nghiệm. Đóng góp nhiều là các nhà giả kim thuật Ả Rập. Phần đóng góp thiết thực của giả kim thuật sẽ giúp ích vào sự phát triển của hóa học ở thời kì hóa y học và hóa kỹ thuật. 18
CAFEIN LÀ GÌ VÀ HOẠT ĐỘNG RA SAO? Cafein (C8H10N4O2) là tên phổ biến của trimetilxantin ( tên đầy đủ là 1,3,7-trimethylxanthine hoặc 3,7-dihydro-1,3,7-trimethyl- 1H-purine-2,6-dione). Chất này còn có những cái tên khác như cà phê, trà, mat-tin (mateine), gua-ra-nai (guaranine), hay methyltheobromine. Cafein là sản phẩm c ủa một số loại thực vật, trong đó có hạt cà phê, cây gua-ra-na, cây vơ-ba mát (yerba máte), cây cacao, và trà. Đối v ới thực vật, cafein là một thứ thuốc trừ sâu tự nhiên. Nó làm tê liệt và giết chết sâu bọ ăn thực vật. Phân tử này được chiết xuất lần đầu tiên vào năm 1819, bởi nhà hoá học Pháp, Friedrich Ferdinand Runge. Nếu là loại tinh khiết, cafein ở dạng bột màu trắng và cực kì đắng. Nó được thêm vào côla, và nhiều loại thức uống khác để đem lại một v ị đắng thú vị rất đặc biệt. Tuy nhiên, cafein còn là một chất kích thích có thể gây nghiện. Trong cơ thể người ta, nó gây sự kích thích lên các dây thần kinh, nhịp tim, sự hô hấp, làm thay đổi tính cách con người , và hoạt động cũng giống như một chất lợi tiểu. Thông thường, một tách cà phê có chứa khoảng 100 mg cafein. Tuy nhiên, khoảng một nửa dân số của Châu Mĩ dùng 300 mg cafein mỗi ngày, như một liều thuốc thông dụng. Cafein được dùng dưới dạng cà phê, côla, sôcôla, và trà mặc dù có thể mua nó khá dễ dàng dưới dạng một chất kích thích. Người ta tin rằng cafein làm trở ngại sự tiếp nhận thông tin của não bộ v à các cơ quan khác. Việc giảm sự tiếp nhận thông tin này sẽ làm chậm lại các hoạt động của tế bào. Nhưng tế bào thần kinh bị kích thích và tiết ra hóc-môn epinêrin (ađrenalin) làm tăng nhịp tim, huyết áp, và lượng máu chảy trong các cơ, giảm máu chảy đến da và các bộ phận khác. Và gây ra sự giải phóng glucose trong cơ thể. Cafein còn làm tăng mức độ truyền đạt c ủa thần kinh. Cafein nhanh chóng được đào thải khỏi não hoàn toàn. Nó chỉ có hiệu quả trong một thời gian ngắn và có khuynh hướng không làm ảnh hưởng nhiều đến sự tập trung hay những chức năng khác của não. Tuy nhiên, sau một thời gian s ử dụng cafein, ta sẽ tăng sức chịu đựng đối v ới nó. Sức chịu đựng khiến cho cơ thể dễ nhạy c ảm. Vì thế v iệc cai nghiện sẽ khiến cho huyết áp giảm , có thể gây ra đau đầu và một số triệu chứng khác. Với quá nhiều 19
lượng cafein có thể gây ra ngộ độc cafein. Một số đặc điểm như: nóng tính, thường xuyên rơi vào tình trạng bị kích động, làm giảm sự tiểu tiện, gây mất ngủ, mặt đỏ ửng, làm lạnh tay/chân, bệnh đường ruột, và thỉnh thoảng lại bị ảo giác. Một s ố người mắc phải các triệu chứng ngộ độc cafein sau khi dùng khoảng 250 mg mỗi ngày. Đối v ới người lớn, ước tính khoảng 13-19 gam, cafein có thể gây chết người. Trong khi được coi là an toàn đối với con người, cafein có thể rất độc đối v ới thú nuôi, như chó, ngựa hay v ẹt. Cafein được chứng mình có thể làm giả m bệnh tiểu đường (dạng II). Ngoài việc dùng cafein như một chất kích hay là một thói quen, chúng còn có thể làm thuốc giảm đau đầu khá hiệu quả. Dương Lưu soạn dịch (Theo Chemistry About) hoahocvietnam.com 20