Период ятрохимии. Медицинская химия

Этот период охватывает XVI–XVII вв. и приходится на время интенсивного обновления европейской культуры. Научная революция и промышленный переворот привели к расширению производства. Великие географические открытия (прежде всего открытие Америки) способствовали расширению торговых отношений. Таким образом, в Новое время начал складываться фундамент современной европейской цивилизации и культуры, начались модернизационные процессы в обществе.

Химия не могла остаться в стороне от новых реалий жизни, с которой она всегда была тесно связана. Поэтому большая часть исследователей отказалась от алхимии, уже утратившей те положительные черты, которыми она обладала ранее. Они перешли к накоплению фактов, опытам, формулированию нового взгляда на цели и задачи своих исследований, которые должны были называться не алхимическими, а просто химическими.

Но прямо перейти от алхимии к научной химии было слишком сложно.

Потребовался переходный период, которым и стало время господства ятрохимии– течения в медицине, которое своей задачей считало поиски философского камня не для превращения металлов в золото и серебро, а для нахождения лекарства от всех болезней (панацеи).

Основателем ятрохимии стал швейцарец Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, родившийся в 1493 г. и вошедший в историю под именем Парацельс, т.е. «превосходящий Цельса» (Цельс был древнеримским ученым, писавшим труды по медицине). Ятрохимия выражала стремление соединить медицину с химией, переоценивая при этом роль химических превращений в организме и придавая определенным химическим соединениям способность устранять в организме нарушенное равновесие.

Парацельс свято верил, что если человеческое тело состоит из особых веществ, то происходящие в них изменения должны вызывать болезни, которые могут быть излечены лишь путем применения лекарств, восстанавливающих нормальное химическое равновесие. До Парацельса в качестве лекарств использовались преимущественно растительные препараты, но он полагался только на эффективность лекарственных средств, изготовленных из минералов, и поэтому стремился создавать лекарства нового типа.

В своих научных изысканиях Парацельс исходил из алхимической теории о трех составных частях материи – ртути, серы и соли, которым соответствовали основные свойства материи -летучесть, горючесть и твердость. Эти три элемента составляли основу как макрокосма (вселенной), так и микрокосма (человека), состоявшего из духа, души и тела. Определяя причины болезней, Парацельс утверждал, что они заключаются в изменении соотношения данных элементов. Так, лихорадка и чума, по его мнению, происходили от избытка в организме серы. Избыток ртути вызывал паралич, а излишки соли – расстройство желудка и водянку. Задача врача заключалась в том, чтобы выяснить эти отношения и восстановить нормальное сочетание необходимых элементов, для чего и нужно было пользоваться лекарствами, изучив предварительно их состав.

Таким образом, Парацельс впервые в истории науки высказал мысль о том, что все процессы, происходящие в организмах животных и человека, имеют в своей основе химические реакции.

Ятрохимия принесла большую пользу химии, так как способствовала ее освобождению от влияния алхимии. Кроме того, она существенно расширила знания о жизненно важных соединениях, оказав тем самым благотворное влияние на фармацею. Но одновременно ятрохимия была помехой для развития химии, потому что сужала поле ее исследований. Она еще была не вполне химией, так как связь ее с алхимией была слишком прочна. По этой причине в XVII–XVIII вв. ряд исследователей отказался от принципов ятрохимии и избрал иной путь в своей работе, внедряя химию в жизнь и ставя ее на службу человеку. Результатом нового подхода стали появление первых научных теорий химии и постепенное превращение химии в подлинную науку.

Флогистонная химия

В XVII в. в результате первой глобальной научной революции началось бурное развитие механики. Оно также дало толчок плодотворным исследованиям в области химии.

Важнейшим техническим изобретением Нового времени стало создание паровой машины, положившее начало промышленной революции. Человек получил машину, которая, казалось, могла делать всю тяжелую работу. Не удивительно, что ученые выказывали повышенный интерес ко всему, что было связано с этой машиной. Таким образом, началось исследование огня и процесса горения, которые лежали в основе работы паровой машины. Для дальнейшего развития производства важно было понять, почему одни предметы горят, а другие - нет. Также нужно было выяснить, что представляет собой процесс горения.

Задолго до XVIII в. греческие и западные алхимики пытались ответить на эти вопросы. По представлениям древних греков, все, что способно гореть, содержало в себе элемент огня, который в соответствующих условиях мог высвобождаться. Алхимики придерживались примерно той же точки зрения, но считали, что способные к горению вещества содержали в себе элемент «сульфур». В 1669 г. немецкий химик Иоганн Бехер попытался дать рационалистическое объяснение явлению горючести. Он предположил, что твердые вещества состоят из трех видов «земли», и один из этих видов, названный им «жирной землей», служил горючим веществом. Хотя ни одно из этих объяснений не отвечало на вопрос о сущности процесса горения, они стали отправной точкой для создания единой теории, известной под названием теории флогистона.

Основоположником теории флогистона считается немецкий врач и химик Георг Шталь (1660–1730). Он развил идею Бехера о «жирной земле», но ввел вместо этого понятия термин «флогистон» (от греч. «флогистос» – горючий, воспламеняющийся). Термин «флогистон» получил большое распространение благодаря работам самого Шталя, а также потому, что его теория объединила многочисленные сведения о горении и обжигании.

Теория флогистона была основана на убеждении, что все горючие вещества богаты особым горючим веществом (флогистоном). Чем больше флогистона содержит данное тело, тем более оно способно к горению. После завершения процесса горения и выделения флогистона остаются другие составные части материала: после горения фосфора и серы – кислоты, металлов – «известки», угля, состоящего почти полностью из флогистона, – зола. При нагревании кислот и «известки» в присутствии угля флогистон из угля переходит в кислоты и «известку» и вновь получаются исходные тела – сера, фосфор и металлы.

Такое понимание процесса горения позволило дать приемлемое объяснение процессу превращения руд в металлы. Это было первое теоретическое открытие в области химии. Шталь считал, что руда, содержание флогистона в которой незначительно, нагревается на древесном угле, весьма богатом флогистоном. Флогистон при этом переходит из древесного угля в руду, в результате чего древесный уголь превращается в золу, бедную флогистоном, а руда превращается в металл, богатый флогистоном.

Вначале теория флогистона встретила резкую критику, но вскоре она завоевала популярность и с начала XVIII в. была принята химиками повсеместно. Эта теория позволила дать ответы на многие волнующие ученых вопросы. Но один вопрос ни Шталь, ни его последователи решить так и не смогли. Дело в том, что большинство горючих веществ (дерево, бумага, жир) при горении в значительной степени исчезали. Оставшиеся зола и сажа были намного легче, чем исходное вещество. Но химикам XVIII в. эта проблема важной не казалась, они еще не сознавали важности точных измерений и поэтому пренебрегали изменениями в весе. Теория флогистона объясняла причины изменения внешнего вида и свойств веществ, а изменения веса при этом были для нее не важны.

Значение флогистонной теории для развития научной химии было очень велико. Ее сторонники вели борьбу с алхимией, опровергая алхимические доктрины, на практике показывая невозможность объяснения с их помощью химических процессов. В отличие от последних алхимиков, использовавших в качестве аргументов религию, мистику, каббалу и магию, химики использовали эксперимент. Для рационалистического XVIII в. это было более чем весомым аргументом. Таким образом, сторонником флогистонной теории удалось сделать то, что не получилось у ятрохимиков: они окончательно вытеснили алхимию, лишив ее ореола научности.

Не менее важной заслугой флогистонной химии стало утверждение принципов классической науки и, прежде всего, экспериментального метода исследования в качестве основного критерия, которым оценивается истинность или ложность каких-то теорий. Тем самым они заложили основы собственного падения, так как именно эксперимент в конце концов опроверг флогистонную теорию.

В поисках флогистона химики перебрали множество элементов. Так, они пробовали на эту роль водород, кислород. И хотя флогистонная теория была ложной, она дала толчок множеству новых исследований и открытий. Среди них были точные количественные методы анализа вещества, а также открытие истинных химических элементов – фосфора, кобальта, никеля, водорода, фтора, азота, хлора, марганца и кислорода. Открыв кислород и установив его роль в образовании кислот, оксидов и воды, А. Лавуазье ниспроверг теорию флогистона и заложил основы подлинно научной теории в химии.

Научная химия

Основы современной химии были заложены еще в XVII в. английским ученым Робертом Бойлем, именно он сделал из химии науку. Бойль ввел в химию понятие о химическом элементе и положил начало анализу как ведущему методу химии. Таким образом, была определена основная задача химии – разложение соединений на составные части и поиски чистых химических элементов. В результате к концу XVIII в. было известно 18 химических элементов, а в XIX в. – 49.