Изучение химических реакций в текстах алхимиков

Южное окружное управление образования

Лицей №1553 «Лицей на Донской»

Курсовая  работа по химии 
 
 

«Изучение химических реакций в текстах  алхимиков» 

                          

Ученика 9 класса

Кузьмина  Максима

Научный руководитель

Кандидат педагогических наук Мещанинова И.А. 
 
 
 
 
 

                                         Москва 2009 
 

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………..….3
2. Цель, задачи, методы…………………………….……………………....5
3. Сведения об алхимиках и их деятельности…………………………………..………………………..….…6
4. Алхимические рецепты получения минеральных кислот..8                                                    
5. Анализ текстов………………………………………………………..………9
6. Экспериментальная часть……………………………………….…….12
7. Сравнение алхимических рецептов с современными промышленными способами получения серной, соляной и азотной кислот………………………………………………………………18
8. Выводы………………………………………………………………………...20

 
 
 
 
 
 
 
 
 

                            

  

Введение

       Возраст планеты Земля составляет 4,5 миллиарда лет. Ее формирование, зарождение жизни, появление первого человека – все это химические процессы. В каждый момент времени происходит  огромное количество химических реакций как на Земле, так и в живых организмах, в том числе в человеке.

  С древних  времен люди хотели понять, как устроена жизнь, из чего состоит Земля, почва, горные породы,  почему разные предметы обладают самыми разными особенностями. Но, вероятно, из-за отсутствия у первых людей  письменности и начальных знаний о предмете изучения, почти все мысли и догадки так и остались в прошлом.

  Однако потребовалось много времени с момента появления первых языков, чтобы люди начали записывать накопленные знания и анализировать их. Это  произошло примерно в V веке до н.э., а сей момент и принято считать датой зарождения алхимии.

  Что же такое  Алхимия? Слово Алхимия произошло от латинского Alchimia, Alchymia и от греческого Chemi. Согласно определению, алхимия, как «наука - общее название существующих в различных культурах систем трансформации человека, основанных на метафоре химических превращений и использующих понятия химических соединений» (БСЭ).   То есть, алхимики стремились не только достичь умения создавать вещества и трансформировать их, но и сделать человека сильнее. Так, алхимики пытались создать питьевое золото, которое, по их мнению, способно было вылечить любые болезни. Этот препарат представляет собой лишь измельченное в пыль золото. А через несколько веков ученые подтвердили факт пагубного воздействия золота и серебра на бактерии. Но впоследствии понимание термина «Алхимия» было вульгаризировано из-за многочисленных и так и не увенчавшихся успехом попыток получения алхимиками драгоценных металлов, снадобий, философского камня, универсального растворителя, того самого питьевого золота и других обладающих чудесными свойствами веществ (Рабинович, с.  , Джуа М.   , с.  ).

  Людей, занимавшихся этой наукой, называют алхимиками. Они  изучали способы получения различных веществ. Но изучить все рецепты просто невозможно. Поэтому я остановился на способах получения кислот, ведь для алхимиков была очень важна способность кислот «превращать металлы в газ». Кроме того с их помощью также получали многие соли. Я попытаюсь изучить и проанализировать фрагменты работ, а некоторые из них и объяснить с точки зрения современной химии. 

                   
 
 
 
 
 
 
 

           Цель, задачи, методы работы

Цель:

Выяснить, какие химические процессы происходят в реакциях, соответствующих  алхимическим рецептам получения минеральных кислот.

Задачи:

1. Найти  способы получения минеральных кислот, записанные в трактатах алхимиков, осуществить в лаборатории и объяснить с помощью современной науки химии.
2. Изучить способы получения кислот, сравнить с способами получения их  в современной промышленности.

Методы:

1. Изучение первоисточника, литературы по истории химии,  критической литературы.
2. Проведение опытов.
3. Применение знаний современной химии для объяснения опытов и рецептов.

 
 

    
 
 
 

 Сведения об алхимиках и их деятельности.

  Историки химии  различают несколько периодов становления  химии: период элементов стихии( люди наблюдают за явлениями и вычленяют их), период атомистики (люди рассуждают о реакциях, делая логические умозаключения), преиод алхимии и период химии, который также состоит из нескольких периодов.(Джуа М.) До сих пор ученые ведут споры о первом алхимике. Одни утверждают, что им был римлянин Тит Лукреций Кар - (I век до н.э.). Однако, преимущественно он занимался философией, будучи учеником Эпикура. Единственный его вклад в историю всей химии – поэма «О природе вещей». В ней он рассказывает идею своего наставника о существовании пустоты и невидимых атомов, которая объясняет все многообразие явлений окружающего мира - ветры и бури, распространение запахов, испарение и конденсацию воды. Он не проводил опыты. Особенность древнегреческой философии состоит в создании мысленных экспериментов и в понимании смысла окружающего мира через логические умозаключения. 

  Следующий по исторической хронологии идет Джабир ибн Хайян. он и его ученики однозначно являлись алхимиками, так как до нас дошли многие рукописи по этой науки, приписываемые этим людям учеными.

Абу Абдаллах Джабир ибн Хайян ад-Азди ас-Суфи – знаменитый арабский алхимик, врач, фармацевт, математик и астроном. Джабир родился в 721 году в Хакасии, в местечке с названием Тус, скончался в 815 г. в Куфе, в Ираке, однако, большую часть жизни прожил в Багдаде. В Европе, где он пользовался большим авторитетом  как при жизни, так и до конца средневековья. Джабира почитают до сих пор. Его звали латинизированным именем Гебер . (БСЭ)

  Великий алхимик, как полагают, написал всего несколько  работ из сотен, подписанных его  именем. Наиболее известное его произведение – «Книга семидесяти». Джабир  вместе со своими учениками провели множество безуспешных опытов получения эликсира. Тогда считалось, что сухие испарения, конденсируясь в земле, образуют серу, мокрые – ртуть. Затем, соединяясь в разных пропорциях, они образуют металлы. Но длится это веками. Вероятно, такое представление о происхождении металлов связано со сложностью их добычи и различения. Алхимики верили, что существует Эликсир, способный ускорить этот процесс. А если узнать нужные соотношения ртути и серы и с помощью Эликсира превратить их в металл, то получится золото – благороднейший из металлов.

  Важной задачей было получение универсального растворителя, способного «превращать любые вещества в газ». То есть, кислоты.

  Джабир с  учениками изобрели методы получения серной, уксусной, крепкой (азотной) и царской( смеси 1 объема азотной и 3 объемов соляной) кислот. Однако самые совершенные способы были описаны Псевдо – Гебером, то есть так и оставшимся неизвестным ученым, подписывавшимся именем Гебера. Множество ученых затем совершенствовали рецепты по получению кислот. 
 
 
 
 
 

Алхимические  рецепты получения  минеральных кислот 

  Для изучения и анализа я взял рецепты получения трех минеральных кислот. Это серная, азотная и соляная кислоты.

  Подробного  описания метода приготовления серной кислоты написанного самим Джабиром я не нашел, но согласно энциклопедиям, алхимик получал ее перегонкой купоросов.

  Способы получения  азотной кислоты согласно рукописям :

  Альберта Великого: «Возьми один фунт кипрского купороса, полфунта селитры и четверть фунта йеменских квасцов»

  Хофера «Возьми две части селитры и одну часть жженых квасцов; хорошо измельчив и смешав, перегонять из стеклянной реторты»

  Луллия: « Получать ее необходимо перегонкой равных весовых частей купороса, киновари и селитры».

  Способ получения  царской водки, то есть, соляной кислоты: «Возьми совершенно сухого венгерского синего купороса и селитры, более фунта нашатырной соли. Сделай из этого крепкую водку в стеклянном, хорошо замазанном сосуде, снабженном стеклянной крышкой или колпаком.» (Рабинович).

                     
 
 

                       Анализ рецептов.

  В современном  языке не все упоминаемые названия сохранились.  Можно выделить известные и требующие расшифровки названия:

  Устаревшее  название             Смысл термина

  Селитра…………………………….  нитраты

  Купорос……………………………кристаллогидраты сульфатов

  Кипрский/ венгерский купорос……………..медный купорос

  Киноварь………………………….сульфид ртути(II)

  Квасцы …………………………..двойные(катионы одновалентного и трехвалентного металла, например, K⁺, Al³⁺) соли, кристаллогидраты сульфатов 

  Йеменские квасцы……………………алюмокалиевые сульфаты 

                  

  После того, как  я смог определить вещества, участвующие  в реакциях, мне необходимо было объяснить эти реакции. Среди алхимических рецептов я нашел способы приготовления серной кислоты. Алхимики советуют получать ее перегонкой купоросов. Вот и первый ключ. Далее объяснять процесс стало легче. Во всех реакциях исходным веществом для получения серной кислоты являются купоросы, то есть кристаллогидраты сульфатов. Серная кислота была первая, специально полученная сильная минеральная кислота. Ее использовали в дальнейшем для получения других минеральных кислот из известных в то время минералов, поскольку она сильная, нелетучая кислота, а также сильный окислитель. Значит, серная кислота может вступать в реакции обмена с образованием сильных летучих (соляная, азотная) или слабых кислот. А это означает только одно – серная кислота очень важна для алхимиков.

  Железный купорос( FeSO₄*7H₂O) при небольшом нагревании дегидратируется, то есть разрушается кристаллогидрат с выделением паров воды. При этом образуется серная кислота, вода  и оксид железа(II), который вследствие контакта с кислородом и при нагревании окисляется до железаIII. Таким образом, суммарный процесс можно записать следующим уравнением реакции:

   FeSO₄*7H₂O àFe₂O₃ + H₂SO₄ + 6H₂O.

  Серная кислота испаряется при температуре 279 градусов. Следовательно, при 200 °С вода испаряется, а кислота – нет. В сосуде остается только концентрированная серная кислота и оксид железа (II).

  А теперь я  попробую объяснить реакцию получения азотной кислоты. При воздействии серной кислоты на нитрат калия образуется азотная кислота и сульфат калия. H₂SO₄ + KNO₃ à HNO3 + K₂SO₄. При температуре меньше 279 °С испаряется только азотная кислота, которая при перегонке представляет собой газ NO₂ и воду H₂O. Охлаждаясь, оксид азота IV взаимодействует с водой, растворяясь в ней почти полностью, и образует азотную кислоту и оксид азота (II). Но зачем же сульфид ртути? Дело в том, что когда он взаимодействует с азотной кислотой, то образуется двуокись азота, которая растворяясь в перенасыщенном растворе азотной кислоты сообщает ей красный цвет. Помимо того киноварь сама имеет красный цвет, так что смесь после добавления киновари имеет яркий кроваво-красный оттенок. Но это имеет просто мистический смысл для алхимиков_. однако, при добавлении воды избыток диоксида азота окажется полезным для получения новой азотной кислоты.