KİMYA BAHÇESİ - KİMYANIN GELİŞİMİ

KİMYANIN GELİŞİMİ:

Kimyanın gelişimi, diğer tüm bilimler de olduğu gibi uzun ve çileli bir yoldan geçerek gerçekleşmiştir. Toprak, ateş, hava ve suya element diyebilmenin bir birikim işi olduğu çağlardan başlayıp, atomu, hatta çekirdeği mercek altına alarak inceleyecek kadar işi ileri seviyelere götüren bir süreç bu.

Taşı yontmayla ve belli bir şekil vermekle başlayan, ardından ateşin varlığını keşfetmeyle devam eden, demire, bakıra şekil vermekle süren ve altını, gümüşü bulup ve kullanmayla devam eden, daha sonra maddelerin etkileşimiyle daha farklı maddeleri (ilaç gibi) elde ederek insanlığın hizmetine sunan çileli bir süreç ...

Yanma olayının sırrını çözen, oksijeni havadan ayırmakla devam eden ve elemente yeni anlamlar yükleyen bir rüreç… devam eden…

Gelecekte belki 10 gram maddeden elde ettiği sınırsız enerjiyi soğutarak insanlığın hizmetine sunacak olan, yani daha sonu belli olmayan bir süreç bu.

Empedokles (M.Ö. 483-423) ; Empedokles, bu güne kadar varlığından bahsedilen üç elemente (su, hava ve ateş) birde toprağı ekler. Bu dört maddenin çeşitli oranlarda birleşmesiyle diğer maddelerin oluştuğunu, ayrışmasıyla da maddelerin değiştiğini savunur. Empedokles, “evrendeki hiç bir şeyin yok olmadığını sadece dönüşüme uğradığını (kütlenin koruma kanunu) savunur.”

Yazıdan da anlaşıldığı gibi kimyanın gelişimini 4 ana bölüme ayıra biliriz.

Kimyanın gelişimini kısaca;

1. SİMYA ÇAĞI

2. İATRO KİMYA ÇAĞI

3. “FLOJİSTON“ KİMYA ÇAĞI

4. NİCEL KİMYAÇAĞI

1.SİMYADAN KİMYAYA

a-Eski çağlarda Keşfedilen maddeler;

Issız bir adada kaybolsanız ve hiç bir şeye sahip olmazsanız acaba neleri hayatınıza hangi öncelikle katarsınız?

Arkeolojik kayıtlarla tarihlendirilmiş olan bazı üretimlerin belli başlıları söyle sıralanabilir:

· Metaller ve Madencilik

· Mayalama ve Dericilik

· Cam Üretimi ve İşleme

· Değerli Taşlar

· İlaçlar

· Boyalar ve Kozmetikler

Eski çağlarda insanlarda bu şekilde düşünmüşler.

a-Önce hayatta kalabilmek için doğadaki yenile bilir maddeleri keşfetmekle işe başladılar.

b- Sonra yıldırımlardan ve diğer hayvanlardan korunmak için kendilerine uygun barınaklar hazırlamakla işe devam ettiler. Mağralar ve değişik barınma yerleri inşaat ettiler.

c-Hayatta kala bilmek ve hayatı kolaylaştırmak için değişik aletler ürettiler.

d-Ateşi kullanmayı öğrendiler. Demire bakıra şekil vermeyi keşfettiler.

e-Sonra avladıkları hayvanların derilerinden elbiseler ürettiler.

f-Daha sonra güzelleşmek için değişik boyaları ürettiler ve kullandılar.

g-Daha sonra tuzu buldular.

h-Daha sonra yaralarını iyileştirmek için değişik bitkilerden elde ettikleri maddeleri ilaç olarak kullandılar.

b.Simya:

Simya, bir saflaştırma sanatıdır. Simyacılara göre “madde; hastadır ve iyileştiğinde altın (temiz ruh) ortaya çıkmaktadır.” Altın ve Gümüş mükemmel metaller olup diğerleri mükemmel olmayan metallerdir. Bir teoriye göre metaller; demir → bakır → kurşun → kalay → cıva → gümüş → altın sırasını izleyerek altına dönüşmektedir. Sırf bu düşünceden dolayı orta çağda altın elde etmek için türlü çalışmalar yapılmıştır.

Simyanın gelişimi dikkate alındığında, simya:

1. PRATİK SİMYA

Demokrit (M.Ö. 460-370); Buğdayın bölünerek una dönüşmesi, büyük kum taneciklerinin ufalanmasını, hatta en saf madde olan altının bile aşınmasını görüyor, öyleyse atom; “maddelerin bölünemeyen en küçük birimi olmalıdır,” fikrine götürüyordu. Ona göre hareket, hem maddelerin hem de onların en küçük tanecikleri olan atomların özelliğidir. Madde başlangıçsız ve sonsuzdur. Hiç bir şey yoktan var edilemediği gibi, vardan da yok edilemez (madde ve enerjinin korunumu kanunu).

2. MİSTİK (EAZOTERİK) SİMYA, şeklinde iki kısma ayırmak mümkün.

Aristo(M.Ö. 384-328): Antik çağın en etkin ve en büyük otoritesi olan Aristo ve onun izleyicileri; maddenin atomlu yapıda olduğu görüşünü küçümseyip maddelerin bir “yüksek aklın” görüntüleri olduğunu savundular. Aristo’ya göre yüksek aklın kurduğu evrende her şey, topraktan doğup toprağa dönerdi. Bu dönüş zinciri; toprak→ateş→hava→su ve yeniden toprak şeklindeydi

1.PRATİK SİMYA: Maddenin hasta olduğunu ancak saflaştırılabileceğini ve saflaştırıldığında altına dönüşeceğini savunan ve bu yönde çalışmalarını yürüten bir ekoldür. Ancak altını saf olarak elde etmek için yapılan rastgele ve bilimsellikten uzak bu tip çalışmalar bazen değişik ve yararlı şeyleri bulmaya da yarı yordu. Maddeleri karıştırıp ısıtırken, nitrik asiti (HNO₃), sülfirik asiti (H₂SO₄), tuz ruhu elde etme yöntemlerini buldular. Kükürtün (S), cıvanın (Hg), Arseniğin (As) kimi özelliklerini de öğrendiler Mesela; Alman bilim adamı Hennig Brand simyacıların etkisinde kalarak “ insan idrarının saflaştırılmasından altın elde edileceğine inandı. Yaptığı çalışmalar sonunda altın değil de, fosforu elde etti.”

Epikür (M.Ö. 347-270); Demokritin görüşlerini, antik çağın en büyük iki devi Platon ve Aristo’ya karşı ateşli bir piçimde savundu. Epikür; evrenin atomlar ve onların hareketinden oluştuğunu savundu.

Daha sonraki aşamalarda kimya bilimine temel teşkil edecek olan pratik simyacılar, deneme yanılma yoluyla çalışmalarını sürdürdükleri için ve belli bir sistematik temelleri olmadıkları için, simya bilimsellikten uzaktır.

B MİSTİK SİMYA (ezoterik) : Ezoterik simya insanın içine yönelmesi, saflaşması esasına dayanır. İnsanlar saflaştıkça karmaşık olan maddeden sıyrıla bilirler. Ezoterik simyada amaç felsefe taşına ulaşmaktır. Filizof taşını kullanarak gizli gizemli reçetelerle değersiz taşı altına dönüştürdüğü gibi insanları da içe doğru derinleştirerek ölümsüzlük iksirini bulacaktır.

Tüm insanların özünde tanrıdan bir parça vardır. En değerli hazine kendi vücudunun merkezindedir. İçine doğru derinleş ki, tanrısal olanı bulasın. İnsanın ruhu tanrıyla birleştiğine göre, ruh ölümsüz dür. Anlaşılacağı gibi simyacılar bir nevi filizoflardır.

Ebubekir Muhammed bin Zekeriya el Razi (864-923): Latinlerde Albubator , Avrupa biliminde Rhases adlarıyla tanınmıştır. El Razi, maddeci ve akılcı düşüncelere dayanarak, Cabir'in gizemci alşimisine karşı çıkmıştır.

Maddenin atomlar ve boşluktan oluştuğu görüsüne dayanarak, uzayda atomlar ne kadar sıkışık kümelenirlerse, oluşturdukları maddenin de o kadar yoğun olacağını hava, su ve toprak örnekleriyle ortaya koymuştur.

El Razi, simyacıların değerli metalleri elde etme uğraşlarına karşı çıkarak, “çeşitli yollarla sarartılan ya da beyazlatılan maddelerin Altın ve Gümüş olamayacaklarını, yani boyamayla hiçbir maddenin özünün değişemeyeceğini ortaya koymuştur.”

ELEMENT-ATOM

(M.Ö. 483-423) Empedokles; bu güne kadar varlığından bahsedilen üç elemente (su, hava ve ateş) birde toprağı ekler. Bu dört maddenin çeşitli oranlarda birleşmesiyle diğer maddelerin oluştuğunu, ayrışmasıyla da maddelerin değiştiğini savunur. Empedokles, “evrendeki hiç bir şeyin yok olmadığını sadece dönüşüme uğradığını (kütlenin koruma kanunu) savunur.”

(1214-1294), Roger Bacon: Ingiltere'nin Somerset kentinde doğmuş ve Oxford üniversitesinde okumuş bir Fransisken rahibidir. Paris Üniversitesinde kaldığı onbeş yılda, Aristoteles, el Razi, ibn-i Sina ve ibn-i Rüsd'ün Latinceye çevirilen yapıtlarını incelemiş ve yorumlamıştır. Doctor Mirabilis (Mucizevi doktor) lakabıyla ün yapan Bacon, tarikat baskısı nedeniyle önceleri uzun süre çalışmalarını yayınlayamamıştır. Sonunda Papa IV.Clement'in desteği ile yazdığı “Opus Major” adli kitabında çağının hemen hemen tüm bilgilerini özetlemiştir. Koruyucusu olan Papanin ölümüyle başı yeniden derde giren bilgin, ibn-i Rüsd’ün düşüncelerini de desteklediği öne sürülerek Dominikenlerin baskısıyla atıldığı hapiste 17 yıl kalmış ve orada ölmüştür.

Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1493-1541); yaklaşık 1500 yıl egemenliğini sürdüren simyacılık akımına karşı çıkarak ilaç kimyası (iatrokimya) çığırını açan bir bilgindir. Yirmi yaşında Tirol madenlerinde çalışmaya başlamış ve burada ünlü simyacı Sigismund Fugger ile tanışarak simya bilgilerini geliştirmiştir. Viyana üniversitesinde tıp eğitimini tamamladıktan sonra gittiği Ferrara üniversitesinde, eski ustalarını eleştirildiği bir ortamla karşılaşması, tıp ve simyaya ilişkin görüşlerinin belirlenmesinde önemli bir rol oynamıştır. Burada adını değiştirerek, Roma'lı ünlü tıp otoritesi Celsus'dan daha üstün anlamına gelen “Paracelsus” takma adini almış ve bu adla ünlenmiştir. Çağını geleneklerine uyarak pek çok ülkeyi ve İstanbul'u gezen bilgin, sonraları yerleştiği Basel ve Strasbourg'da kent hekimliğine atanmıştır

“Bir yandan simyacıların görevlerinin adi metalleri Altına dönüştürmek olmayıp, tıbba hizmet için ilaçlar hazırlamak olduğunu öne sürmüş; bir yandan da çağındaki hekimleri eski ustaların yazdıklarını gözü kapalı uygulayan bilgisizler olarak nitelendirmiştir.”

Aristo (M.Ö. 384-328): Antik çağın en etkin ve en büyük otoritesi olan Aristo ve onun izleyicileri; maddenin atomlu yapıda olduğu görüşünü küçümseyip maddelerin bir “yüksek aklın” görüntüleri olduğunu savundular. Aristo’ya göre yüksek aklın kurduğu evrende her şey, topraktan doğup toprağa dönerdi. Bu dönüş zinciri; toprak→ateş→hava→su ve yeniden toprak şeklindeydi.” Soğuk ve ıslak (su) sıvı, soğuk ve kuru (toprak) katı, ıslak ve sıcak (hava) gaz, kuru ve sıcak ateşi (ateş) ateşi oluşturur.

Simyada metallerin dönüşümüne inanan Bacon, kimyayı iki kategoriye ayırır: 1) Spekülatif kimya: Her türden metal, mineral, bileşik gibi maddelerin elementlerinden oluşumuyla ilgilidir. Bunlar, Aristoteles ve Latin düşünürlerinin bilmedikleri bilgilerdir. 2) Pratik kimya: Simya sanatı yardımıyla, içlerinde Altın da olmak üzere her tür maddenin damıtma, süblümleştirme, kalsinleme vb. yollarla nasıl elde edileceği ile ilgilidir.

Simyadaki bu gelişmeler, yani metalorojinin gelişimi ile altın, gümüş, cıva gibi elementlerin sentezlenmesiyle eski element kavramı yavaş yavaş kafaları kurcalıyordu. Belki artık toprağa madde denilmiyordu ama parçalanması zor olan bazı tuzlar bir element olarak düşünülüyor ve uzun yıllar öyle kabul ediliyordu.

Bu arada bulunan altın, cıva ve kurşun gibi elementler belli geometrik şekillerle sembolize edilmeye de başlanmıştı.

Elementler üzerindeki çalışmalar iatro kimya(İlaç Kimyası) çağında da ve flojiston kimya (Yanma) çağında da devam etti. Van Helmont (1577-1634) , “Gazlarla buharlar arasındaki ayrımı soğukta sıvı hale geçenleri buhar adıyla ayırarak ortaya çıkaran bilgin; çok farklı gazlar olduğunu öne sürerek, havanın tek türden bir cisim olduğu düşüncesine de ilk kez karşı çıkmıştır.” Van Helmon; Yanma sürecinde su, duman ve ateşin kaybolup

Johnn Joachim Becher (1635-1682) ve öğrencisi; Georg Ernest stahl (1660-1734) yanma olayını açıklamak üzere filojiston kuramını ortaya attılar.Buna göre; Yana bilen maddeler filojiston (alev ilkesi) maddesi içeriyor. Yanma sırasında filojiston maddeyi terk ediyordu. Bu sebeple filojistonlu maddeler iyi yanıyor, filojistonsuz maddeler yanmıyordu. Aslında bu düşüncenin temelleri çok eskilere dayanıyordu. Maddelerin ruhu, filojiston denen bu maddeydi. Yandığında madde ölüyor, ruh alev şeklinde ayrılıyordu.

geriye külün yani toprağın kaldığını, havaya karışanların ise "Gas Sylvestre" adli bir ruh olduğunu öne sürmüş; ancak bu süreçte havanın tümünün değil, ancak bir kısmının harcandığını da saptayabilmiştir. Tarihte ilk defa terazi ve tartı kullanması açısından Van Helmont çok önemlidir.

Bu arada bulunan ve sentez edilen yeni bileşik ve elementler eski element inancını temellerinden sarsıyordu.

R.Boyle deneylerle ifade edemese de ilk “Kimyasal Element” kavramından bahsetti. “Bir madde eğer tam bir homojenlik göstermiyorsa, belli maddelere ayrışa biliyorsa, o gerçek bir element değildir.” Bu tanım o günlerde çok iddialı bir tanımdı.

Joseph Priestley; (1733-1804; Çeşitli kimyasal maddelerden havayı ayırmak için yaptığı deneylerden birinde, içine kırmızı çökelek adıyla bilinen (HgO) Cıva II oksit koyduğu ve dev büyüteçlerle ısıttığı kaplarda bu maddeden bir tür havanın (gazin) kolayca ayrıldığını görmüştür. Bu hava suda pek fazla çözünmemekte, kendisi yanmadığı halde, içine konan bir mumun alışılmadık şiddette yanmasına neden olmaktadır. Filogiston kuramına bağlı olan bilgin, çeşitli maddelerin normal havada orta alevle yanarken bu gaz içinde şiddetle yanmasını hiç filogiston taşımadığı ile yorumlayarak, elde ettiği gaza "Filogistonsuz hava" adini vermiştir. Yeşil bitkilerin de O₂ gazı ürettiğinden eserlerinde bahsetti. Yeşil bitkilerin hayatın devamı için şart olduğunu eserlerinde yazdı.

İçinde bu gaz bulunan bir farenin, kapta normal hava olduğundan iki kat uzun süre yaşadığını saptayınca, denemeyi kendi üzerinde yapma cesaretini de göstermiştir. "Buharı solumayı kestikten bir süre sonraya kadar, göğüste garip bir hafiflik ve rahatlığın sürdüğünü" yazarak, tıpta kullanım yollarının aranmasını öğütlemektedir.

Böylece oksijen gazı elde edilmiş oluyordu.

Oksijen gazının eldesi Filojiston Çağını sona erdirdi ve element kavramı üzerine yeni boyut kazandırdı.

Bu gün biliyoruz ki Element; Aynı cins atomlardan meydana gelmiş saf maddelerdir.

Elemente kimyasal özelliklerini kazandıran yegane faktör, proton sayılarıdır. Elementler milyonlarca aynı cins atomların bir araya gelerek oluşturdukları saf maddedir. Bir elementin tüm atomlarının proton sayıları kesinlikle aynıdır, ancak nötron ya da kütle numaraları bir birinden farklı olabilir. Elementler sembollerle gösterilirler.

SEMBOL: Elementlerin Latince isimlerinin baş harfinin büyük harflerle, ihtiyaç duyuluyorsa ardından gelen diğer harflerinden birinin küçük harflerle gösterilmesiyle oluşturulan sigmeye SENMBOL denir. ÖR; He,Ne,Ar…gibi. ( Sadece tungesten için kullanılan W harfi, almanca adı olan wolfram’dan türetilmiştir.) J.J.Berzellius (1779-1848) ; Bu gün kullandığımız, alfabedeki harflerden türetilen simgeleme yöntemini bulmuştur.