כימיה | היסטוריה של הכימיה
English: Chemistry

היסטוריה של הכימיה

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – היסטוריה של הכימיה

ארבעת היסודות והאלכימיה

ראשיתה של הכימיה היא בפילוסופיה היוונית, שאחד ממאפייניה הבולטים היה תאוריית ארבעת היסודות. למעשה מדובר במשפחה של תאוריות שהמשותף לכולן היא ההנחה שהעולם מורכב מארבעה יסודות, אדמה, מים, אוויר ואש. גרסאות שונות של התאוריה הוסיפו יסודות נוספים, כגון האתר, היסוד השמיימי שממנו עשויים גרמי השמים. תאוריה מתחרה הייתה התאוריה האטומית, שתיארה את החומר כמורכב מחלקיקים יסודיים. היו גם תאוריות, כגון זו של אפלטון, ששילבו את שתי הגישות וזיהו את היסודות הבסיסיים עם חלקיקים יסודיים.

בימי הביניים פותחו תאוריות אלכימיות שהושפעו מתורות ארבעת היסודות, ובמיוחד מהגרסה של אריסטו. התאוריות האלכימיות השונות הניחו קיומם של מספר יסודות מצומצם שיכולים לעבור טרנספורמציות שונות. האלכימאים הבחינו שלחומרים שונים (אלכוהול למשל) יש השפעה על הפיזיולוגיה האנושית. בעקבות זאת הם הניחו שבחומרים השונים כמוסים כוחות נסתרים, לרבות כוחות מאגיים, ושמו להם למטרה לגלות כוחות אלו. האלכימאים הצליחו לתאר בשיטתיות ובדיוק יחסי מגוון רחב של תגובות כימיות.

העת החדשה

התאוריות האלכימיות הוחלפו במהלך המאה ה-17 בתאוריית הפלוגיסטון. פלוגיסטון היה השם שהוענק לחומר היפותטי חסר צבע, טעם וריח שלפי התאוריה נמצא בכל גוף בר בעירה ומשתחרר במהלכה. התאוריה נהגתה על ידי יוהאן יואכים בכר על מנת להסביר את תופעת הבעירה, ובמשך מאתיים שנים היא הייתה התאוריה הדומיננטית בכימיה. לפי התאוריה, כל גוף בר בעירה מכיל את הפלוגיסטון אשר בתנאים מסוימים הופך לאש. כלומר, כל חומר בר בעירה מכיל בתוכו את האש, אולם במעין מצב צבירה שהוא כלוא בו, ואילו הבעירה היא מעבר האש למצב חופשי.

אף על פי שהצליחה לאחד תופעות כימיות רבות, להסבירן ולספק ניבויים איכותיים וכמותיים, תאוריית הפלוגיסטון הוחלפה בסופו של דבר על ידי תאוריית החמצן של אנטואן לבואזיה. נהוג לייחס את החלפתה של תיאורית הפלוגיסטון לכישלונה להסביר תהליכי בעירה שלאחריהם משקלו של החומר שבער גדל, ולא קטן, כמצופה, כתוצאה מאיבוד פלוגיסטון. לבואזיה טען שהבעירה אינה אלא התרכבות של החומר הבוער עם החמצן שבאוויר. הוא הראה כי בעת תהליכים כימיים חומר לא אובד ולא נוצר יש מאין. משקל התוצרים בתהליך שווה למשקל המגיבים (החומרים המקוריים). לבואזיה דחה את זיהוי היסודות עם חלקיקים יסודיים, וכן סבר שחום הוא יסוד כימי שאותו כינה 'קלוריק'. השקפות אלה הוחלפו מאוחר יותר עם התפתחות הכימיה.

תלמידה מבצעת ניסוי בכימיה, גרמניה, 1949

התורה האטומית

במאה ה-19 החלה להתפתח התורה האטומית, לפיה כל חומר בנוי מחלקיקים יסודיים המכונים אטומים, המחולקים לסוגים שונים. על-פי תורה זו, יש להבדיל בין שלושה סוגים של חומרים:

  • יסוד, שמרכיביו הם אטומים מסוג מסוים בלבד.
  • תרכובת, שבה מצטרפים אטומי יסודות שונים באמצעות קשר כימי לכלל מולקולות, שהן אבני הבניין של התרכובת.
  • תערובת, שבה מספר חומרים מתערבבים זה בזה ללא איחוד המולקולות המרכיבות אותם.

את היסוד לתורה הזו הניח האנגלי ג'ון דלטון. שני אנשי מדע נוספים שתרמו תרומה מכרעת להתפתחות הכימיה במאה ה-19 היו השוודי ברצליוס והרוסי מנדלייב. ברצליוס זיהה יסודות כימיים אחדים ופיתח תאוריה להסברת הקשר הכימי שלפיה הכוחות המצמידים את האטומים במולקולות זה לזה. הוא הניח את היסוד לכימיה האנליטית, והחל למדוד את המסות האטומיות של היסודות, כלומר, לקבוע על פי כמה כבד האטום שבכל יסוד מאטום המימן, שהוא הקל ביסודות. מנדלייב מיין את כל היסודות שהיו ידועים בזמנו לפי מסה אטומית עולה ומצא מחזוריות בתכונות האטומיות שלהם. הוא כתב את הטבלה המחזורית של היסודות וניבא בעזרתה בהצלחה את קיומם ותכונותיהם של כמה יסודות שלא היו ידועים עד אז.

במאה ה-19 אף נתגלה כי אטומים בתמיסה מצויים בצורת יונים בחלק מהמקרים, וניתן לעשות שימוש בזרם חשמלי כדי להפריד תרכובות ליסודותיהן - שיטה הנקראת אלקטרוליזה. לאחר פיתוח שיטת הספקטרוסקופיה זוהו כמה יסודות חשובים. נמצא כי כמה תרכובות אורגניות מורכבות מאותם יסודות, והחלה להתפתח הכימיה האורגנית.

לימודי כימיה כיום

כימיה היא חלק אינטגרלי בחומר הלימוד המדעי בבית ספר תיכון ובשלבים הראשונים של לימודי האוניברסיטה. ברמות אלה, היא נקראת בדרך כלל "כימיה כללית" והיא מהווה הצגה של מגוון רחב של תפיסות יסודיות המאפשרות ללומדים לרכוש כלים וכישורים שימושיים ברמות מתקדמות יותר, שבהן נלמדים תחומי המשנה של הכימיה בצורה מעמיקה יותר. מדען המעורב במחקר כימי נקרא כימאי. רוב הכימאים מתמחים בתחום משנה אחד או במספר תחומי משנה.