- расшифровать примеры алхимических опытов для выполнения практической части проекта;
- подборка теоретического материала по теме проекта с использованием различных источников информации;
- проведение химических опытов.
- учебная (уроки химии, окружающего мира, природоведения, классные часы в рамках «Дней науки»);
- внеклассная работа (разработка сценария в рамках работы научного общества гимназии для участия в неделе естествознания).
4. Алхимическая символика стр.12
5. Был ли Ньютон алхимиком? стр.15
6. Заключение стр.17
7. Практическая часть стр. 18
8. Приложение 1 стр. 25
Философия алхимии
Слово «алхимия» попало в европейские языки из араб. خيمياء (’al-kīmiyā’), которое, в свою очередь, было заимствовано из среднегреческого χυμεία «флюид». Алхимия - оккультная наука, уходящая своими корнями в X—XI вв. По одной из этимологических дешифровок "алхимия" происходит от Chymeia — наливание, настаивание, — указывая на древнюю практику восточных врачевателей-фармацевтов. По другому мнению, корень Khem или Khame подразумевает чернозем и Черную страну, т. е. Древний Египет ("ТаКемет").
Алхимический период — это время поисков философского камня, считавшегося необходимым для осуществления трансмутации металлов. Алхимическая теория, основанная на античных представлениях о четырёх элементах (огня, воды, земли и воздуха), была тесно переплетена с астрологией и мистикой. Наряду с химико-техническим «златоделием» эта эпоха примечательна также и созданием уникальной системы мистической философии.
Целью алхимиков во всех культурах является осуществление качественных изменений внутри одушевлённого или неодушевлённого предмета, его «перерождение» и переход «на новый уровень».
Алхимию, занимающуюся получением золота, составлением препаратов и снадобий, «пилюль бессмертия», изучением глубинной (оккультной) сущности веществ и химических реакций называют внешней алхимией.
Достижением абсолютного здоровья или даже бессмертия при помощи определенных упражнений занималась внутренняя алхимия. В рамках внутренней алхимии человек или его отдельные материальные и нематериальные компоненты (сознание, тело, дух, душа, отдельные энергии и т.п.) рассматриваются как субстанции, обладающие определёнными химическими и физическими свойствами, с которыми можно производить операции, описываемые на языке химических превращений. Параллельно основной — химической — метафоре часто развиваются другие символические ряды; особенно богата в этом отношении европейская алхимия. Так например, философский камень именовался как «красный лев», «великий эликсир», «философское яйцо», «красная тинктура», «панацея», «жизненный эликсир».
Все без исключения алхимические учения отличаются таинственностью и секретностью, что часто давало повод к их превратному пониманию. Однако магические обряды, ритуальные действия, заклинания рассматривались как способ влияния на природные и божественные силы, которые могли помочь в осуществлении мистического творения, то есть превращения одного вещества в другое (трансмутация, тетрасомата и пр.).
Превращения обоснованы наличием первоматерии, первоначальных элементов: четырёх в западной традиции (огня, воды, земли и воздуха) и пяти в восточной (огня, воды, земли, металла и дерева).
В европейской алхимии между первоматерией и отдельными порождёнными ею материальными телами лежат два промежуточных «звена». Первое звено — это всеобщие качественные принципы мужского (сера) и женского (ртуть) начал. В XV веке к ним добавили ещё третье начало — «соль» (движение).
Второе звено — это состояния, качества, свойства первоэлементов: земля (твёрдое состояние тела), огонь (лучистое состояние), вода (жидкое состояние), воздух (газообразное состояние), квинтэссенция (эфирное состояние).
В результате взаимодействия качественных принципов (начал) и состояний первоэлементов можно осуществлять любые трансмутации веществ. Кроме того, используются сера, 6 традиционных металлов (свинец, железо, медь, олово, серебро, золото), соединения мышьяка (прежде всего аурипигмент и реальгар), сурьма, селитры, щелочи и некоторые другие неорганические соединения и органические соединения. В китайской, индийской и тибетской алхимии также драгоценные камни и травы.
Во всех алхимических системах важное значение имеют идеи: очистки и концентрации участвующих в работе веществ или вещества путём прокаливания, переплавки, амальгамирования, дистилляции; священного брака, соития мужского и женского принципов, соединения противоположностей.
Периоды алхимии
Алхимический период разделяется на три подпериода: александрийскую (греко-египетскую), арабскую и европейскую алхимию.
Александрийская алхимия
Основными объектами изучения александрийской химии (термин «алхимия» появится позже у арабов) являлись металлы. В александрийский период сформировалась традиционная металлопланетная символика алхимии, в которой каждому из семи известных тогда металлов сопоставлялась соответствующее небесное светило:
серебро — Луна, ртуть — Меркурий, медь — Венера, золото — Солнце,
железо — Марс, олово — Юпитер, свинец — Сатурн.
Центром алхимии того периода считался храм Сераписа, при котором ок. 235 г. был открыт филиал Александрийской библиотеки.
-
Храм Сераписа
-
Среди значительных представителей греко-египетской алхимии, имя которых дошло до наших дней, можно отметить Болоса Демокритоса, Зосима Панополита, Олимпиодора. Написанная Болосом книга «Физика и мистика» (ок. 200 до н. э.) состоит из четырёх частей, посвящённых золоту, серебру, драгоценным камням и пурпуру.
-
Александрийская библиотека
-
Болос впервые высказал идею трансмутации металлов — превращения одного металла в другой (прежде всего неблагородных металлов в золото), ставшую основной задачей всего алхимического периода. Зосим в своей энциклопедии (III в.) определил khemeia как искусство делания золота и серебра, описал «тетрасомату» — стадии процесса приготовления искусственного золота; особо он указывал на запрет разглашения тайн этого искусства.
В Александрии произошло соединение теории (натурфилософии Платона и Аристотеля) и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях; из этого соединения и родилась новая наука — химия. Само слово «химия» (и арабское al-kīmiyaˀ) обычно считается происходящим от древнего названия Египта — Кем или Хем; изначально слово, по-видимому, должно было означать нечто вроде «египетского искусства». Иногда термин производят от греческогоχυμος — сок или χυμενσιζ — литьё. Основными объектами изучения александрийской химии являлись металлы. В александрийский период сформировалась традиционная металлопланетная символика алхимии, в которой каждому из семи известных тогда металлов сопоставлялась соответствующая планета: серебру — Луна, ртути — Меркурий, меди — Венера, золоту — Солнце, железу — Марс, олову — Юпитер, свинцу — Сатурн.
Небесным покровителем химии в Александрии стал египетский бог Тот или его греческий аналог Гермес.
-
Египетский бог Тот
-
Среди значительных представителей греко-египетской алхимии, имя которых дошло до наших дней, можно отметить Болоса Демокритоса, Зосима Панополита, Олимпиодора. Написанная Болосом книга «Физика и мистика» (ок. 200 до н. э.) состоит из четырёх частей, посвящённых золоту, серебру, драгоценным камням и пурпуру. Болос впервые высказал идею трансмутации металлов — превращения одного металла в другой (прежде всего неблагородных металлов в золото), ставшую основной задачей всего алхимического периода. Зосим в своей энциклопедии (III в.) определил khemeia как искусство делания золота и серебра, описал «тетрасомату» — стадии процесса приготовления искусственного золота; особо он указывал на запрет разглашения тайн этого искусства.
От александрийского периода осталось также и множество герметических текстов, представлявших собой попытку философско-мистического объяснения превращений веществ, среди которых знаменитая «Изумрудная скрижаль» Гермеса Трисмегиста.
К числу несомненных практических достижений греко-египетских алхимиков следует отнести открытие явления амальгамирования металлов. Амальгама золота стала применяться для позолоты. Александрийскими учёными был усовершенствован способ извлечения золота и серебра из руд, для чего широко применялась ртуть, получаемая из киновари или каломели. Помимо практического значения, уникальная способность ртути образовывать амальгаму способствовала появлению представления о ртути, как об особом, «первичном» металле. Алхимиками был разработан также способ очистки золота купелированием — нагреванием руды со свинцом и селитрой.
3.2 Арабская алхимия
Теоретической основой арабской алхимии по-прежнему являлось учение Аристотеля.
-
Аристотель
-
Однако развитие алхимической практики потребовало создания новой теории, основанной на химических свойствах веществ. Джабир ибн Хайян (Гебер) в конце VIII века разработал ртутно-серную теорию происхождения металлов, согласно которой металлы образованы двумя принципами: Ртутью (принцип металличности) и Серой (принцип горючести). Для образования золота — совершенного металла, помимо Ртути и Серы необходимо наличие некоторой субстанции, которую Джабир называл эликсиром (al-iksir, от греческого ξεριον, то есть «сухой»). Проблема трансмутации, таким образом, в рамках ртутно-серной теории свелась к задаче выделения эликсира, иначе называемого философским камнем (LapisPhilosophorum). Эликсир, как считалось, должен был обладать ещё многими магическими свойствами — исцелять все болезни, и, возможно, давать бессмертие.
Арабская алхимия, в отличие от александрийской, была вполне рациональна; мистические элементы в ней представляли собой скорее дань традиции. Помимо формирования основной теории алхимии, во время арабского этапа был разработан понятийный аппарат, лабораторная техника и методика эксперимента. Арабские алхимики добились несомненных практических успехов — ими выделены сурьма, мышьяк и, по-видимому, фосфор, получены уксусная кислота и разбавленные растворы минеральных кислот. Важной заслугой арабских алхимиков стало создание рациональной фармации, развившей традиции античной медицины.
Другой арабский учёный Ар-Рази в конце IX века усовершенствовал теорию о первоначальных элементах, добавив ещё одно свойство металлов, «принцип твёрдости», которую он ассоциировал с солью.
Арабские алхимики внесли существенный вклад в развитие естественно-научных исследований, например, создав дистилляционный аппарат. Центром арабской алхимии стал Багдад.
Багдад
-
3.3 Европейская алхимия.
Научные воззрения арабов проникли в средневековую Европу в XIII веке. Работы арабских алхимиков были переведены на латынь, а затем и на другие европейские языки.
Первым европейским алхимиком стал францисканец Роджер Бэкон (трактаты «Зеркало алхимии», «О тайнах природы и искусства и о ничтожестве магии»), также положивший начало экспериментальной химии в Европе. Он изучал свойства селитры (азотной кислоты) и многих других веществ, нашёл способ изготовления чёрного пороха. Бэкон определил алхимию следующим образом: «Алхимия есть наука о том, как приготовить некий состав, или эликсир, который, если его прибавить к металлам неблагородным, превратит их в совершенные металлы».
Среди других европейских алхимиков следует упомянуть Арнольда из Виллановы, Раймунда Луллия Василия Валентина (немецкого монаха 15-16 вв.). Уже в первой половине XIV в. папа римский Иоанн XXII запретил алхимию в Италии, тем самым положив начало «охоте на ведьм», направленной против алхимиков.
В Европе в мифологию и символику алхимии были внедрены элементы христианской мифологии (Петрус Бонус, Николай Фламель); в целом для европейской алхимии мистические элементы оказались значительно более характерны, нежели для арабской. Мистицизм и закрытость европейской алхимии породили значительное число мошенников от алхимии. Характерной чертой европейской алхимии стало её двусмысленное положение в обществе. Как церковные, так и светские власти неоднократно запрещали занятия алхимией; в то же время алхимия процветала и в монастырях, и при королевских дворах.
К началу XIV века европейская алхимия добилась первых значительных успехов, сумев превзойти арабов в постижении свойств вещества. В 1270 итальянский алхимик Бонавентура, в одной из попыток получения универсального растворителя получил раствор нашатыря в азотной кислоте (aquafortis), который оказался способным растворять золото, царя металлов (отсюда и название — aquaRegis, то есть царская водка). Псевдо-Гебер — один из самых значительных средневековых европейских алхимиков, работавший в Испании в XIV веке и подписывавший свои сочинения именем Гебера, — подробно описал концентрированные минеральные кислоты (серную и азотную). Использование этих кислот в алхимической практике привело существенному росту знаний алхимиков о веществе.
В середине XIII века в Европе началась выделка пороха; первым его (не позже 1249) описал, по-видимому, Р. Бэкон (часто упоминаемого монаха Б.Шварца можно считать основоположником порохового дела в Германии).
Бертольд Шварц
-
Появление огнестрельного оружия стало сильнейшим стимулом для развития алхимии и её тесного переплетения с ремесленной химией.
Алхимическая символика
Философский камень (лат. lapisphilosophorum), он же магистерий, ребис, эликсир философов, жизненный эликсир, красная тинктура, великий эликсир, "пятый элемент", — в описаниях средневековых алхимиков некий реактив, необходимый для успешного осуществления превращения (трансмутации) металлов в золото, а также для создания эликсира жизни.
В алхимических трактатах символом философского камня часто выступает змей Уроборос, пожирающий свой хвост.
Другим символом эликсира является ребис — гермафродит, появляющийся в результате соединения «короля» (философской серы) и «королевы» (философской ртути) в алхимический брак.
Также символом философского камня является лев, глотающий солнце.
Одной из главных задач алхимиков было приготовление двух таинственных веществ, с помощью которых можно было бы достигнуть столь желанного облагораживания (усовершенствования) металлов. Наиболее важный из этих двух препаратов, который должен был обладать свойством превращать в золото не только серебро, но и неблагородные (несовершенные) металлы, как например свинец, олово и другие, носил название философского камня, великого эликсира или магистериума, а также именовался красной тинктурой, панацеей жизни и жизненным эликсиром.
Этому средству приписывалась могучая сила: оно должно было не только облагораживать металлы, но и служить универсальным лекарством; раствор его, в известной степени разведённый, так называемый золотой напиток (aurumpotabile) (также питьевое золото), принятый внутрь в малых дозах, должен был исцелять все болезни, молодить старое тело и делать жизнь более продолжительной.
Находивших философский камень звали адептами. Среди таковых, как считалось, было четыре женщины - Мария Профетисса, Клеопатра Алхимик, Медера и Тапхнутия. В эзотерическом смысле камень символизировал трансмутацию низшей животной природы человека в высшую, божественную.
Другое таинственное средство, уже второстепенное по своим свойствам, носившее название белого льва, белой тинктуры или малого магистериума, ограничивалось способностью превращать в серебро все неблагородные металлы.
Истинные алхимики не стремились к получению золота, оно было лишь инструментом, а не целью (тем не менее, Данте в своей Божественной комедии определил место алхимиков, как и фальшивомонетчиков, в аду, а если точнее, в круге восьмом, рве десятом). Целью для них был сам философский камень. И духовное освобождение, превознесение, дарующиеся тому, кто им обладает — абсолютная свобода (надо отметить, что камень, по большому счёту, и не камень вовсе, чаще его представляют как порошок, либо раствор порошка — тот самый эликсир жизни).
Хотя большинство людей и считает философский камень выдумкой, всё же в XX веке трансмутация была проведена — золото нередко получается из других элементов в процессе работы ядерного реактора. Оно получается в ничтожных концентрациях, дорогим для извлечения и отрицательно влияет на работу самого реактора. Универсальным лекарством такой «магистериум» тем более не служит.
5. Был ли Ньютон алхимиком?
Сэр Исаа́к Нью́тон —английский физик, математик, механик и астроном, один из создателей классической физики. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики. Разработал дифференциальное и интегральное исчисления, теорию цвета и многие другие математические и физические теории.
Параллельно с изысканиями, закладывавшими фундамент нынешней научной (физической и математической) традиции, Ньютон много времени отдавал алхимии. Книги по алхимии составляли десятую часть его библиотеки. Никаких трудов по химии или алхимии он не публиковал, и единственным известным результатом этого многолетнего увлечения стало серьёзное отравление Ньютона в 1691 году. При эксгумации тела Ньютона в его организме было обнаружено опасное для здоровья содержание ртути.
Был ли Ньютон алхимиком? Он верил в возможность превращения одного металла в другой и в продолжение трёх десятилетий занимался алхимическими исследованиями и изучал алхимические труды средневековья и древности. Сам факт преобладания теоретического интереса и полного отсутствия интереса к получению золота выводит Ньютона за пределы алхимии как элемента средневековой культурной традиции… В основе его атомистики лежит представление об иерархии корпускул, образованной всё менее интенсивными силами взаимного притяжения частей. Эта идея бесконечной иерархии дискретных частиц вещества связана с идеей о единстве материи. Ньютон не верил в существование не способных превращаться друг в друга элементов. Напротив, он предполагал, что представление о неразложимости частиц и соответственно о качественных различиях между элементами связано с исторически ограниченными возможностями экспериментальной техники.
Это предположение подтверждается высказыванием самого Ньютона: «Алхимия имеет дело не с металлами, как полагают невежды. Философия эта — не из тех, что служат тщеславию и обману, она служит скорее пользе и назиданию, притом главное здесь — познание Бога».
«Болонский фосфор»
В 1602 г. болонский сапожник и алхимик В. Касциароло нашел в горах около г. Болонья (Италия) очень тяжелый плотный камень серого цвета. Алхимик заподозрил в нем наличие золота. Чтобы выделить его, он прокалил камень вместе с углем и олифой. К удивлению Касциароло, охлажденный продукт реакции стал светиться в темноте красным светом. Алхимик дал найденному камню название «ляпис соларис» — солнечный камень. Известие о светящемся камне произвело сенсацию среди алхимиков. Камень стали называть «болонским самоцветом», «болонским фосфором».
Впоследствии выяснилось, что Касциароло нашел минерал барит, или сульфат бария, BaSO4. При взаимодействии BaSO4 с углем образуется сульфид бария BaS:
BaSO4 + 2C = BaS + 2CO2↑,
который обладает способностью светиться после того, как его подержат на солнце. Фосфоресценция присуща не самому сульфиду бария, а его смеси с сульфидами других металлов.
В 1774 г. шведский химик Шееле и его друг Юхан-Готлиб Ган (1745—1818), шведский химик и минералог, установили, что в найденном алхимиком камне содержится новый химический элемент, который они назвали баритом, что в переводе с греческого означает «тяжелый». Однако шведские химики открыли не новый элемент, а его оксид ВаО. В XIX в. название барит осталось за минералом, а новый элемент получил имя барий. Впервые барий в виде металла удалось получить только в 1808 г. английскому химику Дэви путем электролиза увлажненного гидроксида бария Ва(ОН)2.
Барий химически очень активен. Он легко самовоспламеняется на воздухе, окрашивая пламя в зеленый цвет, энергично взаимодействует с водой. Поэтому приходится его хранить под слоем безводного керосина.
Продукт оазиса Амона
Арабские алхимики получали из оазиса Амона, расположенного в пустыне Сахара, бесцветное кристаллическое вещество, которое они называли «нушадир». При растирании «нушадира» с гашеной известью и нагревании смеси выделялся газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде. Алхимики заметили, что водный раствор этого газа, находясь рядом с соляной кислотой, начинал «дымить» и с течением времени все стеклянные сосуды рядом с ними покрывались белым налетом. Алхимики отметили и ещё кое-что: когда раствор неизвестного газа добавляли к водному раствору медного купороса, то голубая окраска последнего становилась интенсивно-синей. Как объяснить эти явления?
«Нушадир» - это нашатырь (хлорид аммония NH4Cl), продукт естественного разложения мочи и испражнений верблюдов, караваны которых столетиями проходили через оазис. При взаимодействии NH4Cl с гашёной известью – гидроксидом кальция Ca(OH)2 выделялся аммиак NH3:
2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3+ CaCl2 + 2H2O
Аммиак взаимодействует с газообразным хлороводородом, образуя в воздухе «дым», состоящий из мельчайших кристаллов NH4Cl. При добавлении аммиака к водному раствору медного купороса (содержащего сульфат меди CuSO4) образуется комплексная соль – сульфат тетрааммин меди II [Cu(NH3)4]SO4:
CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4
«Замшелые камни»
На дно широкого стеклянного сосуда с достаточно толстыми стенками опускают речную гальку. Затем наливают на половину объёма сосуда концентрированный раствор сульфата меди (II) CuSO4. После этого в раствор добавляют 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 кристаллов меди в результате окислительно-восстановительной реакции:
CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu
Цинк можно заменить алюминием Al, но в этом случае для предотвращения гидролиза сульфата алюминия Al2(SO4)3, образующегося в реакции:
3CuSO4 + 2Al → Al2(SO4)3 + 3Cu,
к раствору сульфата меди (II) CuSO4 заранее добавляют 5-10 мл разбавленной серной кислоты, которая с медью не взаимодействует.
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 рассмотренные опыты. В растворе медного купороса железные клинки покрывались слоем меди, выделившейся по реакции:
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
Полная иллюзия превращения одного металла в другой! Жаль только, что алюминий во времена алхимиков еще не был известен.
«Трансмутация» металла
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
«Черное и красное»
Византийский император Константин VII (905 – 959 гг. н.э.) любил собирать при дворе философов и алхимиков, слушать их и задавать им вопросы. Однажды некий арабский алхимик принёс три черные металлические пластинки и три сосуда с бесцветными жидкостями. Затем он показал императору четыре опыта с ними. Вначале он сильно нагрел на жаровне одну пластину, и она после охлаждения стала розово-красной. Вторую пластину он опустил в сосуд с жидкостью, и эта жидкость стала голубой. Третью черную пластинку алхимик погрузил в сосуд с второй жидкостью; жидкость приобрела интенсивно-синий цвет, а пластинка стала розово-красной. Эта же пластинка в сосуде с третьей жидкостью покрылась пузырьками газа. Алхимик попросил привести бродячую собаку и, вынув третью пластинку с пузырьками из сосуда, дал лизнуть её собаке, которая тут же упала замертво. «Знает ли император, из какого металла сделаны эти три пластинки?» - спросил алхимик, но Константин в ответ только покачал головой. Что же это за металл?
«Дух из соли»
В сочинениях монаха-алхимика Василия Валентина (XV в.), которого многие историки химии считают мифической фигурой, было рекомендовано получать «дух из солей» - «спиритус салис» - прокаливанием смеси каменной соли и железного купороса. При этом отгонялась жидкость, которая поражала воображение алхимиков: она дымила на воздухе, вызывала кашель, разъедала ткань, бумагу металл… Судя по этому описанию, можно сделать вывод, что каменная соль – это хлорид натрия NaCl, а железный купорос – кристаллогидрат сульфата железа FeSO4·7H2O. Прокаливанием смеси этих веществ алхимики получали хлороводородную кислоту HCl:
2NaCl + 2(FeSO4·7H2O) = 2HCl↑ + Fe2O3 + Na2SO4 + SO2↑ + 13H2O
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Приложение 1. Результаты анкетирования учащихся 8-х классов
(участвовало 102 человека).
-