از اولین آزمایش تا تبدیل فلزات به طلا در سالروز بزرگداشت «زکریای رازی»

خراسان/ تعريف علم شيمي، يکي از سخت‌ترين کارهاي دنياست! شيمي اساسا علمي است که به مطالعه و بررسي همه چيز مي‌پردازد. همچنين آن‌قدر مهم است که معمولا «علم پايه» ناميده مي‌شود زيرا رشته‌اي است که همه علوم ديگر را به هم وصل مي‌کند. هر کسي که تا به حال سريال «بريکينگ بد» را تماشا کرده باشد، مي‌داند چقدر شيمي مي‌تواند جذاب و جالب باشد. پنجم شهريور(27 اوت)، روز بزرگداشت زکرياي رازي است.او  متولد سال 243 هجري خورشيدي، پزشک، فيلسوف، شيمي‌دان، کيهان‌شناس، استاد منطق، رياضيات و در يک کلام همه‌چيزدان ايراني بود. رازي علاوه بر آثار ماندگاري در زمينه پزشکي، شيمي و فلسفه، به‌عنوان کاشف الکل، جوهر گوگرد (اسيد سولفوريک) و نفت سفيد هم مشهور است. از هزار سال پيش از ميلاد، تمدن‌هاي باستان از ابزارهايي استفاده مي‌کردند که به نوعي به علم شيمي مربوط مي‌شدند؛  مثل استخراج فلزها از سنگ معدن، سفالگري با لعاب، تهيه رنگدانه براي لوازم آرايشي و نقاشي، استخراج مواد شيميايي از گياهان براي دارو و عطر،  ساخت شيشه و آلياژهايي مانند برنج. به همين بهانه و در پرونده امروزدرباره تاريخچه علم شيمي مي‌خوانيم تا بدانيم اين علم پايه، از کجا شروع شده و به اين‌جا رسيده‌ است. درباره چهره جديد و کمتر ديده شده علم شيمي هم خواهيم گفت.

1- آتش باستان، اولين آزمايش شيمي جهان
چه زماني؟  4 هزار سال پيش از ميلاد
نخستين واکنش شيميايي که بشر توانست انجام دهد، کنترل و مهار کند، آتش بود. آتش براي مردم باستان نيرويي شگفت‌انگيز بود که مي‌توانست يک ماده را به ماده ديگر تبديل کند، در حالي که نور و گرما هم مي‌داد. اين آتش سبب کشف شيشه و نحوه پالايش فلزها يا متالورژي و شناخت مواد شد. کشف آلياژها باعث آغاز عصر برنز شد. پس از آن دانش شيمي و متالورژي براي ساخت ابزارهاي جنگي به کار گرفته ‌شد. مصريان باستان در زمينه متالورژي توانا بودند. امپراتور روم هنگام حمله به مصر دستور سوزاندن اسنادي را داد که مربوط به کيميا بود و به همين دليل نوشته‌هاي مصري بسيار کمي درباره آن باقي مانده‌است که مهم‌ترين آن‌ها پاپيروس استکهلم و پاپيروس ليدن هستند. مصريان عقيده داشتند که علم کيميا يعني علم تبديل مواد به يکديگر و مخصوصا مس به طلا، توسط خداي دانش و خرد پديد آمده‌ است.
 
2-کيمياي ايراني، زيبايي علم شيمي
چه زماني؟ 2 هزار سال پيش از ميلاد در ايران باستان
سفالينه‌هاي خاکستري با لعاب سياه ، دو هزار سال پيش از ميلاد در تپه حصار و تپه سيلک به وجود آمدند. اين سفال‌ها نخستين نوع سفال‌هاي لعاب‌داري هستند که شناخته‌ شده‌اند. ايرانيان باستان براي خودآرايي از موادي مانند سرخاب، وسمه و سرمه استفاده مي‌کردند که اين مواد را از چربي حيوانات يا خاکستر به دست مي‌آوردند و به آن‌ها رنگدانه‌هاي طبيعي مي‌افزودند. در آن دوران سنگ فيروزه به خاطر رنگ زيبايش مورد توجه بود و ايران تنها کشوري بود که اين سنگ گران بها را استخراج مي‌کرد. به همين دليل مي‌توان آغاز علم شيمي را در ايران باستان جست‌وجو کرد. بنا بر بعضي روايت‌هاي تاريخي، علم کيميا هم از ايران به مصر و بقيه دنيا صادر شده است.

3-فلسفه يوناني، عامل کشف اتم
چه زماني؟ 500 سال پيش از ميلاد در يونان باستان
در گذشته‌هاي دور، فيلسوفان تلاش مي‌کردند تا بدانند چرا مواد مختلف خاصيت‌هاي متفاوت (رنگ، بو و غلظت) و حالت‌هاي متفاوت (جامد، مايع و گاز) دارند و با شيوه‌هاي متنوع با يکديگر واکنش مي‌دهند. در اين زمان فيلسوفان يوناني نخستين نظريه‌ها را درباره شيمي و طبيعت ارائه کردند که تا حدودي اين نظريه‌ها متاثر از فرهنگ و تمدن‌هاي زمان خود بود. براي مثال تالس تصور مي‌کرد که آب عنصر اصلي سازنده جهان است. 200 سال پس از او ارسطو از «عناصر چهارگانه» سخن گفت و اعتقاد داشت که جهان از چهار عنصر آب، هوا، خاک و آتش ساخته‌ شده‌ است. ارائه نظريه اتمي به دوران يونان باستان بازمي‌گردد. لوکرتيوس در کتابي به نام «طبيعت چيزها» به انديشه‌هاي دموکريت و لئوکيپوس اشاره مي‌کند که دموکريت ادعا مي‌کرده همه مواد از ذره‌هاي تجزيه‌ناپذيري به نام اتم تشکيل شده‌اند.
 
4-و اما کيميا ...
چه زماني؟ ۳۰۰ تا ۷۰۰ سال پيش از ميلاد
در گذشته مردم بسيار مشتاق بودند که بتوانند فلزهاي ارزان را به فلزي گران بها همچون طلا تبديل کنند. به اعتقاد آنان ماده‌اي که مي‌توانست چنين کاري انجام دهد، سنگ جادويي فلاسفه بود. همين موضوع سبب شد علمي به نام کيميا پديد آيد. کيميا تنها به دنبال تبديل فلزهاي ارزان به فلزهاي گران بها نبود بلکه مردم اميد داشتند کيميا بتواند کمک کند تا دارويي ساخته‌ شود که به بهبودي بيماري‌ها منجر شود. مردم اميدوار بودند که کيمياگران بتوانند ماده‌اي به نام آب حيات يا اکسير زندگي به وجود بياورند تا به کمک آن مرگ انسان‌ها را به تأخير بيندازند. کيميا در فرهنگ فارسي نيز تأثيرگذار بود و شاعران در آثار خود به کيميا اشاره مي‌کردند.

---

بازار

---

5- بنيان‌گذاري شيمي مدرن به همت ايرانيان
چه زماني؟ ۷۰۰ سال پيش از ميلاد تا ۱۵۰۰ ميلادي
دانشمندان مسلمان ايراني و عرب ترجمه آثار علمي يونان باستان را شروع و شيوه‌هاي علمي آن‌ها را آزمايش کردند. در قرن هشتم ميلادي جابربن‌حيان که او را پدر علم شيمي نيز مي‌نامند و از شاگردان امام صادق(ع) بوده ‌است، يک رويکرد منظم همراه با آزمايش عملي را معرفي کرد. او وسيله‌اي به نام انبيق براي تقطير مواد اختراع و با آن مواد شيميايي را بررسي ‌کرد. از خدمات ديگر جابربن‌حيان به علم شيمي، تفاوت قائل شدن ميان اسيد و باز و ساخت صدها دارو است. شيمي‌دانان مسلمان و ايراني برخي نظريه‌هاي کيميا از جمله داستان سنگ فلاسفه را رد کردند. خواجه نصيرالدين طوسي نيز به گونه‌اي پايستگي جرم را ارائه کرد. او اشاره کرد که يک ماده تنها مي‌تواند تغيير کند اما نمي‌تواند ناپديد شود. محمد زکرياي رازي نيز نظريه عناصر چهارگانه ارسطو را براي اولين بار ردکرد. او با به‌کارگيري آزمايشگاه مدرن و طراحي و توصيف بيش از 20 ابزار آزمايشگاهي که برخي از آن‌ها هم‌اکنون نيز کاربرد دارند، بنيان مستحکمي براي شيمي مدرن بنا کرد.
 
6-آغاز دوره شکوفايي شيمي نوين
چه زماني؟ 1500 تا ۱۸۰۰ ميلادي
رابرت بويل، دانشمند انگليسي در سال ۱۶۶۱ شيمي را علمي تجربي خواند. او از دانشمندان خواست تا علاوه بر سه ابزار اصلي يونانيان يعني مشاهده کردن، انديشيدن و نتيجه‌گيري، پژوهش‌هاي علمي نيز انجام دهند. بويل عقيده ارسطو را که جهان از چهار عنصر تشکيل شده‌ است، رد کرد و به جاي آن سه عنصر نمک، گوگرد و جيوه را عناصر سازنده جهان دانست. در سال ۱۶۶۹ هنينگ براند توانست فسفر را از ادرار به دست آورد. فسفر اولين عنصري بود که با شيوه شيميايي کشف شد. هنري کاونديش براي اولين بار در سال ۱۷۶۶ توانست گاز هيدروژن را از ديگر گازها تشخيص دهد. آنتوان لاووازيه در سال ۱۷۸۹ قانون پايستگي جرم را مطرح کرد. جوزف بلک در سال ۱۷۵۴ توانست کربن دي‌اکسيد را جداسازي کند. کارل ويلهلم شيله و جوزف پريستلي، در سال‌هاي ۱۷۷۱ و ۱۷۷۴ به‌طور مستقل توانستند اکسيژن را کشف کنند. در سال ۱۸۰۰ آلساندرو ولتا با ساخت اولين باتري شيميايي باعث آغاز دانش الکتروشيمي شد. در سال ۱۸۰۱ جان دالتون نظريه اتمي خود را در هفت بند منتشر کرد و اتم را تجزيه‌ناپذير خواند. دوره شکوفايي شيمي نوين آغاز شد.

7- آسپرين، اولين نتيجه تفکيک شيمي آلي و معدني
چه زماني؟ 1800 تا 1900 ميلادي
جالب اين‌جاست که انگليسي‌ها، جوزف پريستلي را پدر شيمي جديد مي‌دانند و فرانسوي‌ها آنتوان لاووازيه را! با اين حال شيمي مدرن پس از فعاليت‌هاي لاووازيه شکوفا شد. اصلي‌ترين دليل آن، اکتشافات او درباره پايستگي جرم، نظريه ماهيت آتش و واکنش سوختن در سال ۱۷۸۳ بود. پيش از آن فرض مي‌شد که ماهيت آتش ماده‌اي ‌است که از ماده سوختني آزاد مي‌شود. فريدريش وهلر که در سال ۱۸۲۸ موفق به ساخت ترکيب اوره شده‌ بود، بحث ديگري را درباره ارتباط شيمي و حيات و تمايز مواد آلي و مواد معدني آغاز کرد. پيش از آن در دانش شيمي هرگز به ترکيب مواد آلي و مواد معدني پرداخته‌ نشده ‌بود. همين موضوع سرآغاز يک رشته جديد در شيمي شد به‌طوري‌که در اواخر قرن نوزدهم ميلادي دانشمندان مي‌توانستند صدها ترکيب آلي به وجود بياورند. مهم‌ترين آن‌ها جوهرهاي مصنوعي بنفش، سرخابي و ديگر رنگ‌ها و نيز آسپرين بود.
 
8-جدول تناوبي متولد شد
چه زماني؟ 1850 تا 1900 ميلادي
جان نيولندز، شيمي‌دان انگليسي در سال ۱۸۶۵ دريافت که با گذر از هر هشت عنصر، خواص فيزيکي تکرار مي‌شوند. ديميتري مندليف، شيمي‌دان روسي اولين کسي بود که در سال 1866 يک جدول تناوبي مشابه جدول‌هاي تناوبي امروزي را به وجود آورد. او عناصر را برحسب جرم اتمي کنار يکديگر قرار داد و به شباهت خواص آن‌ها پي برد. سپس عناصري را که به يکديگر شبيه بودند در جدولي زير يکديگر قرارداد و جدولش را منتشر کرد. مندليف به دليل تکرار تناوبي خواص متوجه شد بعضي عناصر هنوز کشف نشده‌اند و جاي اين عناصر را در جدولش خالي گذاشت. او وجود سه عنصر ژرمانيم، گاليوم و اسکانديم را حدس زد و نام آن‌ها را به ترتيب اکاسيليسيوم، اکاآلومينيوم و اکابور نهاد. وي همچنين توانست برخي خواص همچون جرم و رنگ آن‌ها را حدس بزند که پس از کشف اين عناصر پيش‌بيني‌هاي او با واقعيت مطابقت مي‌کردند.

9-از نفت تا رايانه
 شيمي به همه جا سرک کشيد 
چه زماني؟ 1900 تا 2000
در  اوايل قرن نوزدهم، کشفياتي در زمينه زيست‌شناسي صورت گرفت مانند کشف بزاق و نحوه تبديل نشاسته به شکر. سال ۱۸۷۸ ويلهلم کان، دانشمند آلماني آنزيم را کشف کرد که پلي ميان شيمي و زيست‌شناسي بود. در سال ۱۹۵۳ جيمز واتسون و فرانسيس کريک توانستند ساختار مارپيچ دي‌ان‌اي را با مدل‌هايي الهام‌گرفته از دانش شيمي و پرتوي ايکس که روزاليند فرانکلين آن را انجام داد، توجيه کنند. در اواخر قرن نوزدهم تحول عظيمي در بهره‌برداري از نفت استخراجي رخ داد. توليد گسترده و پالايش نفت سبب به وجود آمدن گازوئيل، حلال‌هاي شيميايي، آسفالت، واکس و بسياري از محصولاتي که در دنياي مدرن کاربرد دارند مانند فيبر، پلاستيک، چسب، آمونياک، شوينده‌ها و دارو شد. کنترل ساختار الکترونيکي مواد نيمه‌رسانا باعث اختراع ترانزيستور در سال ۱۹۵۱ شد. اين دستاورد سبب ساخت تراشه‌ها براي استفاده در دستگاه‌هاي الکترونيکي مانند رايانه شد.

کاربردهاي جديد و کمتر شنيده شده علم شيمي
مريم ملي|  روزنامه‌نگار علم
شاخه‎هاي مختلف علوم پايه را به سختي مي‎شود کاملا مجزا و منفرد بررسي کرد چراکه انگار دستانشان را در دست هم گره و وحدتي عجيب پيدا کرده‎اند. علم شيمي هم طبق همين قاعده با علوم زيست‎شناسي، فيزيک و زمين‎شناسي پيوندي محکم دارد. با پيشرفت علوم و فناوري، اهميت شيمي در بقيه علوم هر روز پر رنگ‌تر شده است و امروز مي‎بينيم که زيرشاخه‎هايي همچون شيمي فيزيک، زيست شيمي و شيمي اعصاب به حوزه‎هايي بسيار تاثيرگذار تبديل شده‎اند. خوردگي و زنگ زدن فلزات يکي از مسائلي است که در صنعت، راه‌سازي و حمل‎و‎نقل هميشه مورد بحث بوده و زيان‎هاي زيادي به کشورها و مردم وارد کرده است اما بخش‎هاي مختلف فيزيک مثل ترموديناميک با کمک علم شيميِ مواد مي‎توانند راه‌حل‎هاي خوبي براي اين حوزه ارائه و از خسارت‎هاي فراوان جاني و مالي جلوگيري کنند. باتري‎هايي که توي گوشي‎هاي ماست به کمک شيميِ فيزيک در حال کار کردن هستند و هر روز هم مدرن‎تر و به صرفه‎تر مي‎شوند. اين که هر قطعه الکترونيکي چطور و در چه سيستمي قرار بگيرد تا کارايي داشته باشد و انرژي‎اش از چه راهي تامين شود، همه و همه از رابطه بين شيمي و فيزيک شکل گرفته و زندگي ما را دستخوش تغييرات قابل توجهي کرده، تغييراتي که البته سرعت و رفاه را براي ما در پي داشته است.

درون بدن‌تان چه مي‌گذرد؟
زيست شيمي، همان‌طور که از نامش بر مي‎آيد، علم مطالعه سر و کله زدن شيمي با مولکول‎ها و سلول‎هاست. درون بدن موجودات زنده چه مي‎گذرد؟ ترکيبات غذايي مختلف چه تاثيري بر فرايندهاي زيستي درون بدن انسان و ديگر جانداران دارد؟ هرچه در ساختمان بدن موجودات زنده به کار رفته زير ذره‏بين زيست‎شيمي‎دان‎هاست تا آثار و نوع عملکردش را ببينند و بسنجند و در نهايت براي توليد داروهاي مخصوص مبارزه با بيماري‎هاي ويروسي يا درمان بعضي بيماري‎ها مثل ايدز و سرطان اطلاعات دقيق و تازه‎اي به دست بياورند. يکي از اتفاقات مهم اين حوزه کشف ژن و نقش آن در سلول بود که به تنهايي تاثير زيادي بر پيشرفت و توسعه زيست‎شناسي و پزشکي گذاشت. وقتي شما به آزمايشگاه مي‎رويد تا با کمک آزمايش خون شرايط سلامتي خودتان را بسنجيد اين علم زيست شيمي است که به واسطه‎اش مي‎شود ميزان آنزيم‎هاي خون را اندازه گيري کرد و با بررسي  DNA ناهنجاري‎هاي ژنتيکي، بيماري‎هاي عفوني و سرطان‎ها را در آن تشخيص داد.

   از شيمي اعصاب چه مي‌دانيد؟
در اين قسمت جالب است که اشاره‎اي کوتاه هم به شاخه کاربردي و مهم ديگري از شيمي داشته باشيم که با عنوان شيميِ اعصاب شناخته مي‎شود و امروز بسيار اهميت پيدا کرده است. در پيام‎رسان‎هاي عصبي بدن انسان و موجودات زنده ديگر چه خبر است و نقش آن‌ها در سلامت و حيات يک جاندار چيست؟ دستگاه عصبي بدن و انشعاباتش چطور کار مي‎کنند و از چه چيزهايي تاثير مي‎گيرند، مواد شيميايي درون آن‎ها چيست و زماني که مغز فرمان انجام کاري را مي‎دهد، پيام‎ها با چه ويژگي‎هايي به اندام‎هاي بدن ارسال مي‎شوند؟ اين‎ها و سوالات بي‌شمار ديگري در سطح کاملا تخصصي کار پژوهشگراني است که در زمينه شيمي اعصاب کار مي‌کنند و در نهايت تلاش‎هايشان در اين حوزه مي‎تواند به متخصصان علوم اعصاب و روان پزشک‌ها کمک کند تا در درمان بيماري‎هاي عصبي و اختلالات رواني موفق‌تر عمل کنند.

منابع اين پرونده:کتاب شيمي عمومي، نوشته چارلز مورتيمر،کتاب شيمي آلي، نوشته سولومونز،شيمي لند و ايسنا

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar