Возникновение химических ремёсел. История развития металлургии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат по истории и методологии химии

Тема: Возникновение химических ремёсел. История развития металлургии

Содержание

Введение

Ремесленная химия до начала новой эры

Ремесленная химия в эллинистический период

Химическая ремесленная техника

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Химическое искусство возникло в глубокой древности, и его трудно отличить от ремесла, потому что оно рождалось и у горна металлурга, и у чана красильщика, и у горелки стекольщика.

Металлы стали основным естественным объектом, при изучении которого возникло понятие о веществе и его превращениях.

Выделение и обработка металлов и их соединений впервые дали в руки практиков множество индивидуальных веществ. На основе изучения металлов, особенно ртути и свинца, родилась идея превращения металлов.

Овладение процессом выплавки металлов из руд и выработка методов получения из металлов различных сплавов привели, в конце концов, к постановке научных вопросов о природе горения, о сущности процессов восстановления и окисления.

Ремесло, таким образом, рождало не только средства и методы удовлетворения жизненных потребностей человека. Оно будило разум. Рядом с магической обрядностью мифологического мышления, порожденной верой в сверхъестественное, появились ростки совершенно нового образа мысли, основанного на постепенно увеличивающемся доверии к силе разума, прогрессирующего по мере усовершенствования орудий труда. Первое завоевание на этом пути - желание понять скрытую природу вещей, обусловливающую цвет, запах, горючесть, ядовитость и многие другие их качества. химический искусство ремесленный эллинистический

Исторический анализ развития химических знаний и химической техники приводит к определенному выводу, что истоками и основой накопления фактического материала в химии служили три области ремесленной химической техники: высокотемпературные процессы - керамика, стеклоделие и особенно металлургия; фармация и парфюмерия; получение красителей и техника крашения. Сюда же следует добавить использование биохимических процессов, в частности брожения, для переработки органических веществ. Эти важнейшие области практической и ремесленной химии получили свое начальное развитие еще в эпоху рабовладельческого общества во всех цивилизованных государственных образованиях древности, в частности в Средней и Ближней Азии, в Северной Африке и на территориях, расположенных по берегам Средиземного моря.

Ремесленная химия до начала новой эры

История металлургии: В рабовладельческом обществе происходило довольно быстрое расширение сведений о металлах, их свойствах и способах их выплавки из руд и, наконец, об изготовлении различных сплавов, получивших большое техническое значение. Однако начало зарождения ремесленной химии следует в первую очередь связывать, видимо, с появлением и развитием металлургии. В истории Древнего мира традиционно выделяются Медный, Бронзовый и Железный века, в которых основным материалом для изготовления орудий труда и оружия являлись соответственно медь, бронза и железо. Медь впервые получена выплавкой из руд, видимо, примерно за 9000 лет до н. э. Достоверно известно, что в конце VII тысячелетия до н. э. существовала металлургия меди и свинца. В IV тысячелетии до н. э. уже имеет место широкое распространение изделий из меди. Приблизительно 3000 годом до н. э. датируются первые изделия из оловянной бронзы, сплава меди и олова, значительно более твёрдого, чем медь. Несколько раньше (примерно с V тысячелетия до н. э.) широко распространились изделия из мышьяковистой бронзы - сплава меди с мышьяком. Бронзовый век в истории длился около двух тысяч лет; именно в бронзовом веке зародились крупнейшие цивилизации древности. Первые изделия из железа не метеоритного происхождения были изготовлены примерно за 2000 лет до н. э. Начиная с середины II тысячелетия до н. э., изделия из железа получили широкое распространение в Малой Азии, несколько позднее - в Греции и Египте. Появление металлургии железа представляло собой существенный шаг вперёд, поскольку технологически получение железа значительно сложнее выплавки меди или бронзы. Для получения железа необходимо применение дутья - продувания воздуха через горящий древесный уголь, а также использование добавок - флюсов, облегчающих отделение примесей в виде шлаков. Переход к металлургии железа предполагает также существенное усложнение технологии обработки металла после плавки - ковка, науглероживание поверхностного слоя, закалка и т. п. В III тысячелетии до н. э. были известны также и способы получения из руд золота и серебра. В середине II тысячелетия до н. э. впервые получена ртуть. Таким образом, в Древнем мире были известны в чистом виде семь металлов: медь, свинец, олово, железо, золото, серебро и ртуть, а в виде сплавов - ещё и мышьяк, цинк и висмут. Достижения металлургов древности стали основой металлургической техники всего средневековья. Сколько-нибудь существенные усовершенствования в старинные методы выплавки металлов, особенно в технику получения железа, были внесены лишь в Новое время.

Краски и техника крашения. В древности широко использовались некоторые минеральные краски для наскальной и стенной живописи, в качестве малярных красок и в других целях. Для окраски тканей, а также и для косметических целей использовались растительные и животные краски.

Для наскальной и стенной живописи в Древнем Египте применялись земляные краски, а также искусственно полученные окрашенные окислы и другие соединения металлов. Особенно часто применяли охру, сурик, белила, сажу, растертый медный блеск, окислы железа и меди и другие вещества. Древнеегипетская лазурь, изготовление которой было позднее (I в. н. э.) описано Витрувием , состояла из песка, прокаленного в смеси с содой и медными опилками в глиняном горшке.

В качестве источников красителей использовали растения: алканну, вайду, куркуму, марену, сафлор, а также и некоторые животные организмы.

Сопоставляя находки и тексты, можно реконструировать цветовую палитру народов этого региона вплоть до начала нашей эры. Алканна - род многолетних растений сем. Asperifoliaceae, близких к известной у нас медунице. Наиболее интересна A. tinctoria, фиолетово-красный корень которой содержит смолистое красящее вещество, растворяющееся, например, в маслах, с образованием раствора яркого красно-малинового цвета. Краситель хорошо растворяется в щелочах, даже в водном растворе соды, окрашивая его в голубой цвет, но при подкислении он выпадает в виде красного осадка. Дает окраску красивую, но весьма непрочную. Древнейшие обнаруженные в Египте выкраски алканной датируются XIV в. до н. э.

Вайда (синильник) - один из видов растений рода Isatis, к которому принадлежит также и знаменитая индигофера. Все они содержат в своих тканях вещества, которые после ферментации и воздействия воздуха образуют синюю краску. Как выяснилось уже в конце XIX в. (А. Байер), в состав лучшего индийского ''индиго'', полученного из индигоферы, входит не только синий краситель - индиготин, но и красный - индигорубин. В различных видах рода Isatis количество индигорубина различно, и из растений, где его мало или вовсе нет, выделяется синий краситель унылого цвета. Именно поэтому ярко окрашивающее индиго из Индии ценилось особенно дорого, но доставка его была нелегка. Геродот сообщает, что в VII в. до н. э. на территории Палестины имелись значительные плантации вайды, но краска была известна много ранее. Так, ею окрашена туника Тутанхамона (XII в. до н. э.).

Куркума - многолетнее травянистое растение сем. имбирных. Для крашения использовали желтый корень С. longa, который высушивали и истирали в порошок. Краситель легко экстрагируется содой с образованием красно-бурого раствора. Окрашивает в желтый цвет без протравы и растительные волокна, и шерсть. Легко изменяет цвет при малейшем изменении кислотности, бурея от щелочей, даже от мыла, но так же легко восстанавливает яркий желтый цвет в кислоте. Нестоек на свету.

Марена красильная - хорошо известное растение, толченый корень которой носил название крапп. Содержащийся в краппе ализарин давал с железной протравой фиолетовые и черные выкраски, с алюминиевой - ярко-красные и розовые, а с оловянной - огненно-красные. В Египте этот краситель был в ходу, но шумеры его не знали.

Сафлор - высокорослое (до 80 см) однолетнее травянистое растение с яркими оранжевыми цветками, из лепестков которых изготовляли краски - желтую и красную, легко отделяемые друг от друга с помощью уксуснокислого свинца. Несмотря на относительную нестойкость к свету и мылу, сафлор, даже не разделяя, использовали для прямого, без протравы, окрашивания хлопка в желтый или оранжевый цвет. В Египте найдены окрашенные сафлором ткани, относящиеся к XXV в. до н. э.

Кермес - этот краситель получали из особого насекомого - дубового червеца, паразитирующего на разновидности дуба, произрастающей в Средиземноморье. Для приготовления красителя ''орешки'' на листьях, а в более поздние времена - самок насекомых в определенное время собирали (в Испании, например, это делали в июне), умерщвляли уксусом, выдерживали на солнечном свету и высушивали. Красящее начало растворимо в воде, от кислоты желтеет, а от щелочи приобретает фиолетовый цвет. С алюминиевой протравой дает кроваво-красный цвет, с железной - фиолетово-серый, с медной и винным камнем - оливково-зеленый, с оловянной и винным камнем - канареечно-желтый. С железным купоросом кермес дает черный цвет вследствие наличия в нем таннидов. Плиний (I в. н. э.) сообщает, что половина податей, выплачиваемых Испанией Риму, погашалась поставками кермеса.

Кермес использовали в Месопотамии не позже чем в начале II тысячелетия до н. э. как основную красную краску. Любопытно, что красили не только остриженную шерсть, но даже шерсть непосредственно на животных. В документах о продаже, датируемых XIII в. до н. э., фигурируют окрашенные овцы.

Пурпур - знаменитая краска древности, известная в Месопотамии по меньшей мере во II тысячелетии до н. э. Источником краски служил напоминающий мидию двустворчатый моллюск рода мурекс, обитавший на отмелях о-ва Кипр и у финикийского побережья. Образующее краску вещество находится в маленькой железе в виде мешочка, из которого выдавливали студенистожидкую бесцветную массу с сильным чесночным запахом. При нанесении на ткань и высушивании на свету вещество начинало менять окраску, последовательно становясь зеленым, красным и, наконец, пурпурно-красным. После простирывания с мылом окраска становилась ярко-малиновой. Из 12 000 моллюсков можно было получить 1,5 г сухого красителя.

Для приготовления краски в основном поступали другим образом: тело моллюсков разрезали, солили, некоторое время варили в воде, раствор выдерживали на солнечном свету и упаривали до достижения нужной интенсивности окраски.

Стекло и керамика. Стекло было известно в Древнем мире очень рано. Распространенная легенда о том, что стекло было открыто случайно моряками-финикийцами, потерпевшими бедствие и высадившимися на одном острове, где они развели костер и обложили его кусками соды, расплавившимися и составившими вместе с песком стекло, малодостоверна . Возможно, что подобный случай, описанный Плинием Старшим , и мог иметь место, однако в Древнем Египте обнаружены изделия из стекла (бусины), относящиеся к 2500 г. до н. э. Техника того времени не позволяла изготавливать из стекла крупные предметы. Изделие (ваза), относящееся приблизительно к 2800 г. до н. э., представляет собой спеченный материал - фритту - плохо сплавленную смесь песка, поваренной соли и окиси свинца. По качественному элементному составу древнее стекло мало отличалось от современного, однако относительное содержание кремнезема в древних стеклах ниже, чем в современных. Настоящее производство стекла развивается в Древнем Египте в середине II тысячелетия до н. э. Цель заключалась в получении декоративного и поделочного материала, так что изготовители стремились получать окрашенное, а не прозрачное стекло. В качестве исходных материалов использовали природную соду, а не зольный щелок, что следует из весьма низкого содержания в стекле калия, и местный песок, повсеместно содержащий некоторое количество карбоната кальция.

Более низкое содержание кремнезема и кальция и высокое содержание натрия облегчало получение и плавку стекла, поскольку снижалась температура плавления, но это же обстоятельство уменьшало прочность, увеличивало растворимость и снижало атмосферостойкость материала.

Окраска стекла зависела от введенных добавок. Аметистового цвета стекло середины-второй половины II тысячелетия до н. э. окрашено добавкой соединений марганца. Черный цвет вызван в одном случае наличием меди и марганца, а в другом - большого количества железа. Значительная часть синих стекол того же периода окрашена медью, хотя образец синего стекла из гробницы Тутанхамона содержал кобальт. Более поздние исследования показали наличие кобальта в ряде стеклянных изделий начиная с XVI в. до н. э. Это обстоятельство особенно интересно, во-первых, потому, что в Египте кобальт не встречается вовсе, а во-вторых, потому, что кобальтовые руды в отличие от медных не имеют характерного цвета, и их применение для подсвечивания свидетельствует о большом опыте древних стеклоделов.

Зеленое египетское стекло второй половины II тысячелетия до н. э. окрашено не железом, а медью. Желтое стекло конца II тысячелетия окрашено свинцом и сурьмой. К тому же времени относятся образцы красного стекла, цвет которых обусловлен содержанием окиси меди. В гробнице Тутанхамона обнаружено молочное (глушеное) стекло, содержащее олово, а также кусочек окиси олова, по-видимому, специально приготовленной. Там же обнаружены и изделия из прозрачного стекла.

Изготовление керамики относится к числу наиболее древних ремесленных производств. Гончарные изделия обнаружены в древнейших культурных слоях древнейших поселений Азии, Африки и Европы. В глубокой древности появились и глазурованные глиняные изделия. Наиболее древние глазури представляли собой ту же глину, которая шла на производство гончарных изделий, тщательно растертую, видимо, с поваренной солью. В более позднее время состав глазурей был значительно усовершенствован. Туда входила сода и окрашивающие добавки окислов металлов. Рано появились и раскрашенные, но не глазурованные керамические изделия, в частности в Индии в эпоху дохараппской культуры. Помимо производства глиняной посуды, развитого повсеместно, в странах Древнего мира получили распространение и другие керамические производства. Так, постройки месопотамских городов украшались орнаментированными плитками, служившими наружными кирпичами. Эти плитки делались следующим образом: на кирпич после легкого обжига наносился контур рисунка расплавленной стеклянной черной нитью. Затем окаймленные нитью площадки заполнялись сухой глазурью, и кирпичи подвергались вторичному обжигу. При этом глазурная масса остекловывалась и прочно связывалась с поверхностью кирпича. Такая разноцветная глазурь, в сущности, представляла собою род эмали и обладала большой долговечностью. Образец такой глазурованной различными цветами керамики хранится в Берлинском музее ''Пергамон'' и представляет собой изображения львов, драконов, быков, воинов. Изображения, выполненные в ярких синих, желтых, зеленых и других тонах, превосходно сохранились до нашего времени. По-видимому, этот способ лег в основу покрытия разноцветной эмалью металлических изделий (выемочная, или перегородочная, эмаль).

Ремесленная химия в эллинистический период

В 332 г. до н. э. Египет в числе других стран Древнего мира был покорен войсками Александра Македонского (356-323 гг. до н. э.). В следующем году в дельте Нила был заложен город Александрия. Город этот благодаря выгодному географическому положению быстро вырос и сделался крупнейшим торговым и промышленно-ремесленным центром Древнего мира. После смерти Александра Македонского и распада его империи в Египте воцарился один из полководцев македонян Птолемей Сотэр, основавший династию Птолемеев.

В Египте поселилось много ученых и ремесленников-греков, которые овладели знаниями и практическим опытом египетских мастеров и жрецов и внесли свой вклад в дальнейшее развитие античной ремесленной техники. В Египте в этот исторический период, получивший название ''эллинистический'', скрестились знания и практический опыт двух древнейших культур: египетской и древнегреческой. Поселившиеся в Египте пришельцы-завоеватели - эллины (греки) получили доступ к накопленным в течение тысячелетий секретам египетской ремесленной техники, к рецептурной литературе, касающейся добычи и переработки драгоценных металлов и камней. Сами же греки принесли в Египет и свои обширные знания и опыт, также накопленные в течение длительного времени, начиная с критской и микенской культур.

Ремесленная техника эллинистического периода может быть охарактеризована как высшая ступень античной ремесленной техники. В эллинистическом Египте процветали важнейшие направления ремесленной химической техники: переработка металлических руд, производство и обработка металлов, в том числе производство разнообразных сплавов, красильное искусство с более широким ассортиментом красителей по сравнению с Древним Египтом, приготовление разнообразных фармацевтических и косметических препаратов.

До нас дошли некоторые литературные памятники эллинистического Египта, в том число и рецептурпо-химические сборники. Следует подчеркнуть, однако, специфический характер таких сборников. Они не представляли собой записок обычных мастеров-ремесленников, а скорее - представителей так называемого ''священного тайного искусства'', получившего в Александрии весьма широкое развитие. Древнеегипетские мастера владели искусством изготовления золотоподобных сплавов. Уже в первые столетия до н. э. такое искусство подделки металлов приобрело широкое распространение. Оно процветало и в самой Александрийской Академии, где и получило свое наименование.

Изучение дошедших до нас письменных памятников эпохи эллинистического Египта, содержащих изложение тайн ''священного тайного искусства'', показывает, что способы ''превращения'' неблагородных металлов в золото сводились к трем путям:

1) изменение поверхностной окраски подходящего сплава либо воздействием подходящих химикатов, либо нанесением на поверхность тонкой пленки золота;

2) окраска металлов лаками подходящего цвета;

3) изготовление сплавов, внешне похожих на подлинное золото или серебро.

Из литературных памятников эпохи Александрийской Академия особенно широкую известность приобрел так называемый ''Лейденский папирус X''. Этот папирус был найден в одном из погребений около г. Фивы. Он был приобретен голландским посланником в Египте и около 1828 г. поступил в Лейденский музей. Долгое время он не привлекал внимание исследователей и был прочитан лишь в 1885 г. М. Бертло. Оказалось, что папирус содержит около 100 рецептов, записанных на греческом языке. Они посвящены описаниям способов подделки благородных металлов.

Химическая ремесленная техника

Ремесленная техника Древнего Египта в эллинистический период и в позднейшее время получила широкое развитие в ряде стран Средиземноморского бассейна и колоний (греческих и римских), вплоть до колоний на северных берегах Черного моря (понта Евксинского). В 30 г. до н. э. Египет был завоеван римлянами, и это обстоятельство еще более содействовало распространению греко-египетской культуры и ремесленной техники в Римской империи и, естественно, прежде всего, в самом Риме. Как административный центр огромной Римской империи Рим стал около начала новой эры средоточием квалифицированных ремесленников различных наций - греков, египтян, евреев, сирийцев и др.

Относящиеся ко времени Римской империи (первые века новой эры) памятники материальной культуры, собранные в музеях, наглядно свидетельствуют о том, что уровень ремесленного производства, как в самом Риме, так и в его главных колониях (по берегам Средиземного и Черного морей) был весьма высоким. К сожалению, однако, технические приемы ремесленного производства, и в особенности ремесленно-химических производств, изучены еще недостаточно, и на основе исследований памятников материальной культуры далеко не всегда возможно судить как о круге веществ и материалов, использовавшихся ремесленниками, так и о некоторых химических процессах, осуществлявшихся в процессе производства.

Некоторое представление в этом плане дает известное сочинение Кая Плиния-Секунда (старшего), появившееся в Риме во второй половине I столетия под заглавием ''Естественная история'' (''Historia naturalis'') . Это сочинение представляет собой своего рода энциклопедию, но лишь в последних главах (книгах) автор приводит сведения по химии, минералогии и металлургии. При составлении своего труда Плиний использовал многочисленные источники: сочинения античных авторов и рецептурные сборники, большею частью не дошедшие до нас.

Плиний называет довольно много минералов, очевидно, служивших исходными и вспомогательными материалами в химической ремесленной технике, в том числе алмаз, серу, кварц, природную соду (нитрон), известняк, гипс, мел, алебастр, асбест, глинозем, разнообразные драгоценные камни и другие вещества, а также и стекло. Среди многих химикатов и материалов Плиний упоминает прежде всего металлы, ''рождающиеся'' в земных недрах под влиянием тепла и постепенно совершенствующиеся . Более подробно он говорит о золоте, затем о серебре. Он знает медь, железо, олово, свинец, ртуть. В сочинении Плиния упоминаются также соли и окислы и другие соединения металлов. Он знает купоросы, киноварь, ярь-медянку, свинцовые белила и сурик, галмей, ''сурьму'' (видимо, сернистое соединение), реальгар, аурипигмент, квасцы и многие другие вещества. Плиний знает и многие органические вещества - смолы, нефть, клей, крахмал, сахаристые вещества, воск, а также некоторые растительные краски (крапп, индиго и др.), бальзамы, масла, различные душистые вещества.

Описывая различные операции с применением перечисленных веществ и высказывая соображения и данные о происхождении и переработке различных материалов, Плиний пользуется, очевидно, сведениями, почерпнутыми у ремесленников-химиков, а также, как уже говорилось, и из некоторых письменных источников. Однако, не будучи сам знаком со всеми приемами химической ремесленной техники, Плиний пользуется собранными им данными без должной критики и сообщает наряду с интересными и достоверными фактами множество фантазий и непроверенных сведений. Так, он сообщает свою известную историю об изобретении стекла, совершенно случайном, по его мнению. Однако при всех недостатках изложения ''Естественная история'' Плиния представляет собой важнейший источник для суждения об уровне ремесленной химической техники в Римской империи на рубеже начала новой эры.

Эпоха расцвета культуры, в том числе и ремесленного производства, в Римской империи была непродолжительной. Вместе с падением могущества империи происходила деградация, а затем и полный упадок культуры квалифицированного искусного ремесленного мастерства. Уже в III в. римские владения в Италии стали подвергаться постоянным нападениям полудиких народов и племен Европы с севера. В эту эпоху в связи с явлениями, сопровождавшими так называемое ''великое переселение народов'' из Азии в Западную Европу и в связи с этим перемещение европейских народов, а также в связи с резким обострением классовых противоречий в Римской империи, восстаниями рабов и другими событиями столица Римской империи неоднократно оказывалась на краю гибели. В IV в. столица империи была перенесена в Константинополь (Древняя Византия), культура Рима все более и и более приходила в упадок. В конце V в. под напором варваров Рим пал, и Римская империя (Западная Римская империя) перестала существовать. Часть искусных ремесленников и ученых переселилась в Константинополь, где в дальнейшем, после потрясений, связанных с религиозной борьбой, возник средневековый центр ремесленной техники.

Нам остается сказать несколько слов о развитии ремесленной химии в других регионах. Государства Индии, Тибета и Китая, существовавшие в древности до III в. н. э., почти не участвовали в политических событиях, происходивших в странах Средиземноморского бассейна. Развитие культуры и ремесленной техники происходило в этих странах, если и не полностью изолированно, по, в общем, вполне независимо, несмотря на то что торговые связи между Индией, Египтом и Грецией, а также и Римом, несомненно, существовали. Северо-западная Индия со времени походов Александра Македонского (IV в. до н. э.) познакомилась с эллинистической культурой и отчасти с ремесленной техникой Древней Греции. Однако установившиеся связи были кратковременными и не оказали серьезного влияния на развитие науки и ремесел в Индии.

Масштабы многих производств даже выходили за рамки ''ремесленных'': например, при добыче и переработке металлических руд совместно трудились десятки тысяч рабов.

Культура и ремесленная техника в Индии возникли в очень давние времена, за несколько тысячелетий до новой эры. Однако судить о достижениях древнеиндийского ремесла в достаточно отдаленные времена мы можем лишь на основании изучения археологических памятников (культура Хараппи). Приблизительно во втором тысячелетии до н. э. в Индии возникли религиознопоэтические гимны, пополнявшиеся в последующие эпохи и получившие название ''Веды''. В истории культуры Индии ''ведический период'' относится к эпохе 1500-800 гг. до н. э. В этот период обособились четыре группы ''Вед'' (Ригведа, Самаведа, Яджурведа, Ахтарваведа). Несмотря на специфическое содержание, веды дают некоторые сведения о состоянии и химической ремесленной техники, а также и о натурфилософских представлениях, зародившихся и получивших своеобразное развитие в Индии.

Химико-практические знания и некоторые приемы ремесленно-химической техники рано проникли и в страны Европы, лежащие за пределами Средиземноморского бассейна, правда, не получив здесь такого высокого развития, как в Египте, Месопотамии, Армении, Греции и Риме. В эпоху Римской империи, когда Рим овладел обширными территориями в Галлии, Испании и на юге Англии, в этих странах возникли разнообразные ремесленные, в том число и химико-ремесленные и металлургические, производства.

Заключение

Развитие химико-практических знаний и ремесленной химической техники в Древнем мире явилось первой и весьма важной в историческом отношении ступенью в возникновении и развитии научных и химических знаний. Накопленный в течение многих веков богатейший практический опыт ремесленников-химиков послужил основой для знакомства наших предков с разнообразными веществами и их свойствами, с возможностями использования всех этих веществ для удовлетворения практических нужд и для решения множества выдвигавшихся жизнью практических задач.

Список использованной литературы

С.И. Левченков «Краткий очерк истории химии».

Всеобщая история химии. Возникновение и развитие химии с древнейших времен до XVII века. ( Институт истории естествознания и техники АН СССР ).

Размещено на Allbest.ru