تاریخشیمی
ازویکی‌پدیا،دانشنامهٔآزاد
شیمیمطالعهٔساختار،خواص،ترکیباتوتغییرشکلمواداست.
تاریخشیمیبهسلسلهاتفاقاتیاطلاقمی‌شودکهاززمانباستانتاکنونبرایدانششیمیاتفاقافتاده‌است. تا۱۰۰۰سالپیشازمیلاد،تمدن‌هایباستانازابزارهاییاستفادهمی‌کردندکهسرانجاماساستنوعشاخه‌هایشیمیشدند. براینمونهاستخراجفلزهاازسنگمعدن،سفالگریبااستفادهازلعاب،[۱][۲]تخمیرآبجووشراب،[۳]تهیهٔرنگدانهبرایلوازمآرایشیونقاشی،[۴]استخراجموادشیمیاییازگیاهانبرایدارووعطر،[۵]تهیهٔپنیر،ریسندگی،دباغیکردنچرم،تهیهٔصابونازچربی،ساختشیشهوساختآلیاژهاییمانندبرنج.[۶]
درگذشتهتلاشبرایبیانطبیعتموادوچگونگیدگرگونیآن‌هاناموفقبود. دانشپیشرفته‌ترکیمیاگرینیزدراینموردناتوانبود. بههرحالدانشکیمیابهکمکانجامتحقیقاتاولیهوثبتنتیجه‌ها،پایه‌گذارشیمیمدرنبود. تغییرنگرشدرشناختمواد،زمانیشروعشدکهرابرتبویلدرسال۱۶۶۱درکتابشیمی‌دانشکاکمیانشیمیوکیمیاتفاوتقائلشد.[۷]پسازآنشیمیباتلاش‌هایآنتوانلاووازیهوارائهقانونپایستگیجرم،بهیکدانشتکامل‌یافتهتبدیلشد. دغدغهٔهردودانشکیمیاوشیمیشناختطبیعتموادوچگونگیدگرگونیآن‌هابود،اماتنهاشیمیازشیوه‌هایعلمیقویبهره‌مندشد.[۸]باکوشش‌هایویژهٔجوسایاویلاردگیبزتاریخشیمیباترمودینامیکرابطهٔعمیقیپیداکرد.[۹]
تاریخشیمیازآغازتاکنونباصنعترابطه‌ایمستقیمداشته‌است. درابتدایدورانمدرندراروپا،شیمیازترکیبدانسته‌هایباستانبافعالیت‌هایدانشمندانمسلماندرقرونوسطیتوسعهیافت.[۱۰][۱۱]سپسشیمیدرکنارفیزیکتوانستماهیتدرونیموادراشرحدهد.[۱۲]امروزهشیمیدانشیبسیارپیچیده‌استکهبخش‌هایزیادیبااهدافمتنوعدرزمینه‌هایمختلففناوریدارد.[۱۳]
|
محتویات |
دورانباستان (۴۰۰۰–۳۰۰پ.م) [ویرایش]
دوسربندازجنسطلامربوطبه۷۰۰-۷۵۰پ.مدرتبسکهنشان‌دهندهٔآشناییتمدنمصرباستانبامتالوژی‌است.
سفالگریدرمصرباستانیکهنرمهموتوسعه‌یافتهبود.
استوانهٔنقره‌ایکشف‌شدهدرمرودشت،فارسبانوشته‌هاییبهخطایلامیرویآن. مربوطبههزارهٔسومپیشازمیلاد. موزهملیایران.
مسلماًنخستینواکنششیمیاییکهبشرتوانستآنراکنترلومهارکند،سوختنوآتشبود.[۱۴][۱۵]آتشبرایمردمباستان،یکنیرویعرفانیبودکهمی‌توانستیکمادهرابهیکمادهٔدیگرتبدیلکنددرحالیکهنوروگرمانیزمی‌بخشد. آتشبربسیاریازجوامعتأثیرگذاشت. بهطوریکهفعالیت‌هایروزمره‌ایمانندآشپزیوتهیهنوروگرماتافناوری‌هاییمانندسفالگری،تهیهٔآجروذوبفلزهاهمگیوابستهبهآتشبودند.[۱۴]آتشسببکشفشیشهونحوهٔپالایشفلزهاشدوهمینامرپایه‌گذاردانشمتالوژییاشناختموادشد. دراوایلنیاززیادیبهدانستنشیوه‌هایپالایشفلزهابودبهویژهدرمصرباستان (۲۶۰۰پ.م) کهطلافلزیگرانبهابهشمارمی‌آمد. کشفآلیاژهاباعثشروععصربرنزشد.[۱۶]نخستینشواهدیکهنشانمی‌دهدانسان‌هایباستاندرزمینهٔدانشمتالوژیفعالیتداشتند،مربوطبههزاره‌هایپنجموششمپیشازمیلاداست. پسازآندانشمتالوژیبراییافتنچگونگیساختسلاح‌هایجنگیبرتربهکارگرفته‌شد.[۶][۱۶]
مصرباستان [ویرایش]
مصریانباستاندرزمانپیشازپادشاهیقدیمیتوانستندنوعیسفالبراقبسازندکهبهسفالمصریمعروفاست. درآنزماناینصنعتگرانبهاتلقیمی‌شدچراکهاینسفال‌هاازخاکرستهیهنمی‌شدندوازسیلیسومقادیرکمیآهکوجوششیرینبهدستمی‌آمدند.[۱۷]مصریانباستاندرزمینهٔمتالوژینیزتوانابودندونوشته‌هاییبهخطهیروگلیفمصریمربوطبه۲۶۰۰سالپیشازمیلادموجوداستکهطلاراتوصیفمی‌کنند.[۱۸]کیمیادرمیانمصریانباستاننیزرواجداشت. کیمیایمصریرابیشترازطریقنوشته‌هایفیلسوفانیونانیمی‌توانشناخت. دیوکلتیان،امپراطوررومهنگامحملهبهمصردستورسوزاندناسنادیکهمربوطبهکیمیاباشدرادادوبههمیندلیلنوشته‌هایمصریکمیدربارهٔکیمیاباقیمانده‌اندکهمهم‌ترینآن‌هاپاپیروساستکهلموپاپیروسلیدنهستند.[۱۹]مصریانعقیدهداشتندکهعلمکیمیاتوسطتحوت،خدایدانشوخردپدیدآمده‌است.[۲۰]
ایرانباستان [ویرایش]
سفالینه‌هایخاکستریبالعابسیاهدر۲۰۰۰سالپیشازمیلاددرتپهحصاروتپهسیلکبهوجودآمدند. اینسفال‌هامخستیننوعسفال‌هایلعاب‌داریهستندکهشناخته‌شده‌اند.[۱][۲۱]ایرانیانباستانبرایخودآراییازموادیمانندسرخاب،وسمهوسرمهاستفادهمی‌کردندکهاینموادراازچربیحیواناتیاخاکستربهدستمی‌آوردندوبهآن‌هارنگدانه‌هایطبیعیمی‌افزودند.[۴][۲۲]درآندورانفیروزهبهخاطررنگزیبایشموردتوجهبودوایرانتنهاکشوریبودکهاینسنگگرانبهارااستخراجمی‌کرد.[۲۳]
یونانباستان [ویرایش]
دموکریت،فیلسوفیونانیکهعقیدهداشتموادازذراتتجزیه‌ناپذیریبهناماتمتشکیلشده‌اند.
فیلسوفانتلاشمی‌کردندتابدانندچراموادمختلفخاصیت‌هایمتفاوت (رنگ،بووغلظت) وحالت‌هایمتفاوت (جامد،مایعوگاز) دارندوباشیوه‌هایمتفاوتبایکدیگرواکنشمی‌دهند. دراینزمانفیلسوفانیونانینخستیننظریه‌هارادربارهٔشیمیوطبیعتارائهکردندکهتاحدودیایننظریه‌هامتأثرازفرهنگوتمدن‌هایزمانخودبود. برایمثال،تالستصورمی‌کردآبعنصراصلیسازندهٔجهاناست. دویستسالپسازاوارسطواز«عناصرچهارگانه» سخنگفتواعتقادداشتکهجهانازچهارعنصرآب،هوا،خاکوآتشساخته‌شده‌است.[۷][۲۴]
ارائهٔنظریهٔاتمیبهدورانیونانباستانبازمی‌گردد. نظریهٔاتمیمربوطبه۴۴۰سالپیشازمیلاداست. لوکرتیوس (۵۰پ.م) درکتابیبهنام«طبیعتچیزها» (بهیونانی: De Rerum Natura) بهاندیشه‌هایدموکریتولئوکیپوساشارهمی‌کند. دموکریتادعامی‌کردکههمهٔموادازذره‌هایتجزیه‌ناپذیریبهناماتمتشکیلشده‌اند.[۷][۲۵]
آغازکیمیا (۳۰۰–۷۰۰پ.م.) [ویرایش]
درگذشتهمردمبسیارمشتاقبودندکهبتوانندفلزهاییارزانرابهفلزیگرانبهاهمچونطلاتبدیلکنند.[۲۶][۲۷]بهاعتقادآنانماده‌ایکهمی‌توانستچنینکاریانجامدهد،سنگفلاسفهبود. همینموضوعسببشدکهعلمیبهنامکیمیا*[۲۸]پدیدآید.[۲۶]
کیمیاتنهابهدنبالتبدیلفلزهایارزانبهفلزهایگرانبهانبود. آنزماناینامیدوجودداشتکهکیمیابتواندکمکیکندتاداروییساخته‌شودکهمنجربهبهبودیمردمشود. مردمامیدواربودندکهکیمیاگرانبتوانندماده‌ایبهنامآبحیاتیااکسیرزندگیبهوجودبیاورندتابهکمکآنمرگانسان‌هارابهتأخیربیندازند.[۲۹][۳۰]اماهرگزسنگجادووآبحیاتبهوجودنیامد.
کیمیادرفرهنگفارسینیزتاثیرگذاربود. شاعرانفارسی‌زباندراشعارخودبهکیمیااشارهمی‌کردند. مولویدریکیازاشعارخودمی‌گوید:[۲۷]
|
منغلامآنمسهمت‌پرست |
کهبهغیرازکیمیاناردشکست |
ازکیمیاگریبهشیمی (۷۰۰–۱۵۰۰) [ویرایش]
یکنقاشیازجابربنحیانکهدرسدهپانزدهممیلادیتوسطاروپاییانکشیده‌شده‌است.
درجهانعرب،دانشمندانمسلمانشروعبهترجمهٔآثارعلمییونانباستانکردندوشیوه‌هایعلمیآن‌هاراآزمایشکردند.[۳۱]توسعهٔشیمیمدرنبسیارآهستهودشواربودامایکشیوهعلمیبرایشیمیدرمیانمسلماناندرحالپیدایشبود. درقرنهشتممیلادی،جابربنحیانکهاوراپدرعلمشیمینیزمی‌نامند،[۳۲][۳۳][۳۴][۳۵][۳۶]یکرویکردمنظموهمراهباآزمایشرامعرفیکرد.[۳۷]تحقیقاتاوبرخلافکیمیاگرانیونانیومصریکهبیشترتنهادرذهنخودبهتفکرمی‌پرداختند،درآزمایشگاهصورتمی‌گرفت.[۳۸]اووسیله‌ایبهنامعنبیقاختراعکردوباآنموادشیمیاییرابررسیمی‌کرد. عنبیقوسیله‌ایسادهبرایتقطیرموادبود. اینظرفبرایگرمکردنمخلوط‌هاوجمع‌آوریوهدایتبخارهایحاصلبهکارمی‌رفت.[۳۹]ازکارهایجابربنحیانتفاوتقائلشدنمیاناسیدوباز،وساختصدهاداروبود.[۴۰]
سایرشیمی‌دانانمؤثرمسلمانازقبیلابنسینا،ابویوسفکندی،ابوریحانبیرونیوجعفرصادق[۴۱]برخینظریه‌هایکیمیاازجملهداستانسنگفلاسفهراردکردند.[۴۲][۴۳]خواجهنصیرطوسینیزبهگونه‌ایپایستگیجرمراارائهکرد. اواشارهکردکهیکمادهتنهامی‌تواندتغییرکندامانمی‌تواندناپدیدشود.[۴۴]محمدزکریایرازینیزنظریهٔعناصرچهارگانهٔارسطورابرایاولینبارردکرد. اوبابه‌کارگیریآزمایشگاهمدرنوطراحیوتوصیفبیشازبیستابزارآزمایشگاهیکهبرخیازآن‌هاهم‌اکنوننیزکاربرددارند،یکبنیانمستحکمبرایشیمیمدرنبناکرد.[۴۵][۴۶]
آغازشیمینوین (۱۵۰۰–۱۸۰۰) [ویرایش]
رابرتبویلکهامروزهاوراازنخستینشیمی‌دانانمدرنوازپایه‌گذارانشیمیجدیدمی‌دانند. اوبرایاولینبارمیانشیمیوکیمیاتفاوتقائلشد.
مشاهدهکردن،اندیشیدنونتیجه‌گیریکردنابزارهاییونانیانباستانبرایمطالعهٔعلومطبیعیبود.[۷]کیمیاگراننیزتاپیشازآغازدورانشیمیمدرنتنهاازاینسهابزارهاستفادهمی‌کردند. درسال۱۶۰۵،فرانسیسبیکنکتابمهارتوپیشرفتفراگیریرامنتشرکردکهحاویتوضیحاتیبودکهبعدهابهروشعلمیمعروفشد.[۴۷][۴۸]درسال۱۶۱۵ژانبگنبرایاولینبارازمعادلهشیمیاییاستفادهکرد.[۴۹]رابرتبویل،دانشمندبریتانیاییدرسال۱۶۶۱درکتابشیمی‌دانشکاک،شیمیراعلمیتجربیخواند. اوازمحققانخواستتاعلاوهبرسهابزاراصلییونانیانپژوهش‌هایعلمینیزانجامدهند.[۷][۵۰]بویلعقیدهٔارسطوراکهجهانازچهارعنصرآب،هوا،خاکوآتشتشکیلشده‌استراردکردوبهجایآنسهعنصرنمک،گوگردوجیوهراعناصرسازندهٔجهاندانست. درعوضاومفهومیجدیدارائهکردکهذراتاولیهباایجادپیوندبایکدیگرترکیب‌هایجدیدمی‌سازند. اینتعبیرساده‌ترینودرعینحالمعقول‌ترینتعبیریبودکهارائهشد. پسازآنبرایتوجیهپدیده‌هایطبیعیبهجاینظریهٔارسطوازنظریهٔبویلاستفاده‌شد.[۵۰][۵۱]درسال۱۶۶۹هنینگبراندتوانستفسفرراازادراربهدستآوردوفسفراولینعنصریبودکهباشیوهٔشیمیاییکشفشد.[۵۲]هنریکاوندیشبرایاولینباردرسال۱۷۶۶توانستگازهیدروژن (H2) راازسارگازهاتمیزدهد. لاووازیهدرسال۱۷۹۳ناماینگازراهیدروژننهاد.[۵۳]
آنتوانلاووازیهدرسال۱۷۸۹قانونپایستگیجرمرامطرحکردکهبهقانونلاووازیهنیزمشهورشد. دراینهنگامقوانینشیمیکمیقوی‌ترشدبهگونه‌ایکهپیش‌بینی‌هایدرست‌تریصورتمی‌گرفت.[۵۴]
جوزفبلکدرسال۱۷۵۴توانستکربندی‌اکسیدکهاوبهآنهوایثابتمی‌گفتراجداسازیکند.[۵۵]کارلویلهلمشیلهوجوزفپریستلیهریکدرسال‌های۱۷۷۱و۱۷۷۴بهطورمستقلتوانستنداکسیژنراباگرمکردنجیوه (II) اکسیدونیترات‌هاجداسازیکنند.[۵۶][۵۷][۵۸]جوزفپروسنیزباکشف«قانوننسبت‌هایمعین»باعثپیشرفتیبزرگدرشیمیشد. براساساینقانونموادشیمیاییبانسبت‌هایمعینبایکدیگرواکنشمی‌دهند.[۵۹]درسال۱۸۰۰آلساندروولتاباساختاولینباتریشیمیاییباعثسرآغازدانشالکتروشیمیشد.[۶۰]درسال۱۸۰۱،جاندالتوننظریهٔاتمیخودرادرهفتبندمنتشرکرد. اودرنظریهٔخوداتمراتجزیه‌ناپذیرخواند.[۷]درآنزماننظریهٔدالتونبسیارتاثیرگذاربودبهطوریکهدرقرننوزدهم،شیمی‌دانانبهدوگروهتقسیممی‌شدند. گروهاولکسانیبودندکهنظریهٔاتمیجاندالتونرادنبالمی‌کردندوگروهدومکسانیهمانندارنستماخبودندکهبهایننظریهاعتقادنداشتند.[۶۱]
درسالنامهٔعلوم (بهفرانسوی: L'année de la science) مربوطبهسال۱۹۹۰راجرکراتینیبیانمی‌کندکهانگلیسی‌هابدونتردیداظهاردارندکهجوزفپریستلیپدرشیمیجدیداستوفرانسوی‌هانیزآنتوانلاووازیهراپدرشیمیجدیدمی‌دانند.[۶۲][۶۳]
اگرچهشیمیدردورهٔتمدنبابلومصرباستانآغازشدوایرانیانوعرب‌هادردورهٔتمدناسلامیفعالیت‌هایزیادانجامدادند،بااینحالشیمیمدرنپسازفعالیت‌هایلاووازیهشکوفاشد. اصلی‌تریندلیلآناکتشافاتاودربارهٔپایستگیجرم،نظریهٔماهیتآتشوواکنشسوختندرسال۱۷۸۳بود. پیشازآنفرضمی‌شدکهماهیتآتشماده‌ای‌استکهازمادهٔسوختنیآزادمی‌شود.[۵۴]
پسازآنکهواکنشسوختنبهطورعلمیبررسیوحلوفصلشد،فریدریشوهلر،کهدرسال۱۸۲۸موفقبهساختترکیباورهشده‌بود،بحثدیگریرادربارهٔارتباطشیمیوحیاتوتمایزموادآلیوموادمعدنیآغازکرد.[۶۴]پیشازآندردانششیمیهرگزبهترکیبموادآلیوموادمعدنیپرداخته‌نشده‌بود. همینامرسرآغازیکرشتهجدیددرشیمیشدبهطوریکهدراواخرقرننوزدهممیلادیدانشمندانمی‌توانستندصدهاترکیبآلیبهوجودبیاورند. مهم‌ترینآن‌هاجوهرهایمصنوعیبنفش،سرخابیوسایررنگ‌هاونیزآسپیرینبود.[۶۴]کشفشیوهٔمصنوعیتهیهٔاورهکمکبسیاربزرگیبهکشفترکیباتهمپارکرد. چراکهآمونیومسیانیدواورهدارایفرمولتجربییکسانهستند.[۶۵]
مایکلفارادیدرسال۱۸۲۵توانستبنزنراازگازدرخشانآزادشدهازپیرولیزروغنوالبهدستبیاوردوآنرابی‌کابورتهیدروژننامید. بنزناولینوساده‌ترینترکیبآروماتیککشفشده‌است. ساختاربنزنتوسطفریدریشآگوستککولهدرسال۱۸۶۵میلادیشناساییشد.[۶۶]
شیمینوین [ویرایش]
مندلیفشیمیدانروسی
پیشازقرنبیستم،شیمیبهعنواندانشیبرایشناختطبیعتموادودگرگونیآن‌هاشناخته‌می‌شد. تفاوتعمدهٔشیمیبافیزیکاینبودکهدرشیمیازریاضیاتاستفادهنمی‌شدوبیشترعلمیتجربیبود. براینمونه،اوتکنتدرسال۱۸۳۰نوشت:
هرتلاشیبرایبه‌کارگیریشیوه‌هایریاضیاتیدرمطالعهٔشیمی،کاملاًغیرمنطقیوبرخلافروحشیمی‌است. اگرروزیآنالیزهایریاضییکبخشبرجستهٔشیمیرابهعهدهبگیرد،باعثانحطاطآنمی‌شود.[۶۷]
بههرحالدرنیمهٔدومقرننوزدهمشرایطتغییرکردوفریدریشآگوستککولهدرسال۱۸۶۷نوشت:
منانتظاردارمکهروزییکتوضیحریاضیاتی-مکانیکیبرایآنچهکهامروزهبهآناتممی‌گوییم،خواهیم‌یافتوبهکمکآنخواصاتم‌هارابررسیخواهیم‌کرد.[۶۸]
پسازاکتشافاتارنسترادرفوردونیلزبوردربارهٔساختاراتمواکتشافاتماریوپیرکوریدربارهٔپرتوزایی،دانشمندانمجبوربودنددیدگاهخودرانسبتبهطبیعتموادتغییردهند. بنابراینشیمیبهعنواندانشموادومطالعهٔترکیب،ساختاروخاصیت‌هایموادوتغییراتیکهدستخوشآن‌هامی‌شود،تعریفشد.[۶۹]درتعریفشیمی،مادههماناتم‌هاومولکول‌هاهستندودرشیمیواکنش‌هایهسته‌ایوشکافتهسته‌اینادیدهگرفته‌می‌شوند. ولیاینبهآنمعنانیستکهشیمیبادانشهسته‌ایارتباطینداردچراکهشاخه‌هاییهمچونشیمیهسته‌ایوشیمیکوانتومینیزوجوددارداماآنچهامروزهبهعنوانکاربردشیمیازآنیادمی‌شودبررسیمفاهیمیدربارهٔموادچهدرمقیاسبزرگوچهدرمقیاسمولکولیواتمی‌است. مطالعه‌هایشیمیبهبررسیکلیکمولکولتاتأثیریکپروتونتنهاروییکاتممی‌پردازد.[۶۹][۷۰]
جدولتناوبی [ویرایش]
جدولتناوبیمندلیفمربوطبهسال۱۸۶۹
جاننیولندز،شیمی‌دانانگلیسیدرسال۱۸۶۵دریافتکهباگذرازهرهشتعنصر،خواصفیزیکیتکرارمی‌شوند.[۷۱]اواینخواصمشابهرانیزیادداشتکرد.[۷۲]دیمیتریمندلیف،شیمی‌دانروسیه‌ایاولینکسیبودکهیکجدولتناوبیمشابهجدول‌هایتناوبیامروزیرابهوجودآورد. اوعناصررابرحسبجرماتمیکناریکدیگرقراردادوهمانندبازیسولیتیر،رویکارت‌هاییناموخواصعناصررانوشتوباکناریکدیگرقراردادنآن‌هابهشباهتخواصآن‌هاپیبرد. اوعناصریکهبهیکدیگرشبیهبودندرادرجدولیزیریکدیگرقراردادوجدولشرادریکمجلهٔناشناختهروسیمنتشرکردوکمیبعددرنشریهٔآلمانی«مجلهٔشیمی» (بهآلمانی: Zeitschrift für Chemie) منتشرشد.[۷۳]
مندلیفبهدلیلتکرارتناوبیخواصمتوجهشدکهبعضیعناصرهنوزکشفنشده‌اند. اومجبورشدجایاینعناصررادرجدولشخالیبگذارد. اووجودسهعنصرژرمانیم،گالیومواسکاندیمراحدسزدونامآن‌هارابهترتیباکاسیلیسیوم،اکاآلومینیومواکابورنهاد. ویهمچنینتوانستبرخیخواصهمچونجرمورنگآن‌هاراحدسبزندکهپسازکشفاینعناصرپیش‌بینی‌هایاوباواقعیتمطابقتمی‌کردند.[۷۳]
جایزهٔنوبلشیمی [ویرایش]
هم‌چنینببینید: فهرستبرندگانجایزهنوبلشیمی
پایه‌گذاریجوایزنوبلدرپیوصیتآلفردنوبلشیمی‌دان،کارآفرینسوئدیومخترعدینامیتصورتگرفت.
آلفردنوبل،کارآفرینسوئدیومخترعدینامیتدرآخرینوصیت‌نامه‌اشکهدر۲۷نوامبر۱۸۹۵آنراتنظیمکرد،خواستکهثروتشصرفایجادمراسمیبرایاهدایجوایزبه«کسیکهبیشترینسودرابهنوعبشر»درزمینهٔفیزیک،شیمی،صلح،فیزیولوژییاداروسازیوادبیاتمی‌رساند،شود.[۷۴]نوبل۹۴% ثروتشراکهمعادل۳۱میلیونکرونسوئد*[۷۵]بودوقفایجاداینپنججایزهکرد.[۷۶]
در۱۰دسامبر۱۹۰۱اولینجوایزنوبلاهداگردید. اولینجایزهٔنوبلشیمیرایاکوبوسهنریکوسوانت‌هوفبهعلتکشفقوانیندینامیکشیمیاییوفشاراسمزیدرمحلول‌هادریافتکرد.[۷۷]
مدل‌هایاتمی [ویرایش]
اتم‌هاتاسال۱۸۹۷کوچک‌ترینجزءمادهوتجزیه‌ناپذیرتلقیمی‌شدند. جوزفجانتامسوندرسال۱۸۹۷طیتحقیقاترویپرتوهایکاتدی،الکترونراکشفکرد. اوباقراردادنیکمیدانالکتریکیدراطرافپرتوهایکاتدیمتوجهانحرافپرتوهاشدوبهوجودالکتروندراتمپیبردودرنتیجهتجزیه‌ناپذیربودناتمراردکرد.[۷۸][۷۹]پسازآنبااستنادبرآزمایشخود،یکمدلاتمیارائهکردکهبهمدلکیککشمشییامدلهندوانه‌ایمعروفشد. براساساینمدلبارمثبتبهصورتفضایابرگونه‌ایسراسراتمپخششده‌استوالکترون‌هادراینفضاپراکندهشده‌اند. اومدلخودرابهکیککشمشیتشبیهکردبهطوریکهالکترون‌هاهمانکشمش‌هاوبارمثبتکیکاست.[۸۰]
مدلتامسوندرسال۱۹۰۹توسطارنسترادرفورد،یکیازشاگردانقدیمیتامسونردشد. رادرفوردوهانسگیگرآزمایشورقهٔطلاراابداعکردند. آن‌هادراینآزمایشیکورقهنازکطلارادرمعرضپرتوهایآلفاقراردادند. آن‌هاانتظارداشتندکهبراساسمدلتامسونپرتوهایآلفاباانحرافبسیارکمیازورقهٔطلاعبورکنندامابسیاریازپرتوهابازاویهٔبیشتراز۹۰°بازگشتند.[۸۱]
رادرفوردنتیجهگرفتکهاتمدارایهسته‌ایمتمرکزاستومدلاتمیخودراارئهکرد. اوکشفکردکهبیشترجرماتممربوطبهبارمثبتاستوبارمثبتدریکفضایکوچکبهنامهستهدرمرکزاتمفشردهشده‌است. الکترون‌هانیزدرفضاییاطرافهستهقراردارند.[۸۲]
مدلاتمیرادرفورددردوموردپایداریاتموطیفناپیوستهٔتابشیاتمپاسخینداشت. براساسمدلرادرفورداتمنمی‌توانستپایدارباشد؛زیرااگرفرضشودالکترون‌هاثابتهستند،الکترونبهدلیلبارمنفیجذبهستهمی‌شودواگرفرضشودکهالکترون‌هامانندسیاراتمنظومهٔشمسیدرحالحرکتبهدورهستههستندونیرویمرکزگراهماننیرویالکتریکی‌است،الکترون‌هابایدموجالکترومغناطیسیتابشکنندکهدراینصورتانرژیالکترون‌هاکاهشیافتهوبهتدریجرویاتمسقوطمی‌کنند.[۸۳]نیلزبوردرسال۱۹۱۳باتوجهبهنظریه‌هایکوانتومیپلانکواینشتین،باتجدیدنظربنیادیدرفیزیککلاسیک،مدلاتمیخودرابیانکرد. اودرنظریهٔخوداعلامکردکهالکترون‌هادرهرمدارینمی‌توانندپایداربمانندوفقطدرمدارهایمجازیبهنام«مدارهایمانا»می‌توانندپایداربمانندوبهدورهستهبچرخند. اونیرویمرکزگرارانیزهماننیرویالکتریکیفرضکرد. تازمانیکهالکترونرویمدارماناحرکتکند،موجالکترومغناطیسیتابشنمی‌کندوانرژیآنمانااست. درمدلبورشعاعمدارالکترون‌هانمی‌تواندهرمقداریباشدوشعاع‌هاکوانتیدههستندوالکترون‌هاتنهاهنگامجهشازیکمدارپایهبهیکمدارباانرژیبیشترتابشمی‌کنندومقدارانرژیآن‌هانیزکوانتیده‌است.[۸۴][۸۵]
|
مدل‌هایاتمی |
||
|
|
|
|
شیمیکوانتومی [ویرایش]
هم‌چنینببینید: شیمیکوانتومی
اروینشرودینگربرمبنایرفتارذره‌ایوموجیالکترونوباتأکیدبررفتارموجیآنمدلکوانتومیخودراارائهداد.
کشفمعادلهشرودینگرتوسطاروینشرودینگرومقالهٔوالترهایتلروفریتزلندنکهدرسال۱۹۲۷منتشرشد،بهعنوانسرآغازشیمیکوانتومیشناخته‌می‌شود.[۸۶]بهاینترتیبشیمی‌دانانتوانستندپیونداتمیراتوجیهکنند. دردههٔ۱۹۴۰بسیاریازفیزیک‌دانانمانندروبرتاوپنهایمروادواردتلرازمقیاسمولکولیواتمیفیزیکبهفیزیکهسته‌ایرویآوردند.درسال۱۹۲۶میلادی،شرودینگربرمبنایرفتاردوگانهٔذره‌ایوموجیالکترونوباتأکیدبررفتارموجیآن،محدودکردنالکترونبهیکمداردایرهشکلرادرستندانستوازحضورالکتروندریکمحیطسهبعدیسخنگفت. اویکمدلکوانتومیبرایاتمارائهکرد.[۸۷]کلمنزروتاننیزدرسال۱۹۵۱مقاله‌ایدربارهٔمعادلاتروتانمنتشرکرد.[۸۸]
شیمیکوانتومقوانینمکانیککوانتومرادرمسائلمربوطبهشیمیمورداستفادهقرارمی‌دهد.[۸۹]بهکمکشیمیکوانتومیمی‌توانبسیاریازخاصیت‌هایمولکول‌هامانندطولوزاویهٔپیوندی،قطبیتپیوند،قطبیتمولکولوطیف‌هایمولکولیرامطالعه‌کرد.[۹۰]لینوسپاولینگنیزبررویطبیعتپیوندهایشیمیاییوساختارکمپلکس‌هاتحقیقاتیانجامدادکهباعثشددرسال۱۹۵۴جایزهٔنوبلشیمیرادریافتکند.[۹۱]همچنینوییکیازبزرگ‌ترینشیمی‌دانانقرنبیستمشناختهمی‌شود.[۹۲]
کاربردشیمی [ویرایش]
دراواخرقرنهجدهمواوایلقرننوزدهم،کشفیاتیدرزمینهٔزیست‌شناسیصورتگرفتکهازآن‌هامی‌توانبهکشفبزاقونحوهٔتبدیلنشاستهبهشکراشارهکرد. ولیهنوزجزئیاتشیمیاییدقیقیدربارهٔآن‌هاشناخته‌نشده‌بود.[۹۳]درقرننوزدهملوییپاستوردرحینتحقیقدربارهٔتخمیرشکربهالکلمتوجهشدکهعملیاتتخمیرتوسطیکمادهموجوددرمخمرکاتالیزمی‌شود. اوگفت: «تخمیرالکلیوابستهبهحیاتیاخته‌هایموجوددرمخمراستنهمرگیافاسدشدنیاخته‌ها»[۹۴]
نموداریکهنشان‌دهندهٔویژگی‌هایشیمیاییساختاردی‌ان‌ای‌است.در
سال۱۸۷۸ویلهلمکان،دانشمندآلمانیآنزیمراکشفکرد. کشفآنزیمپلیمیانشیمیوزیست‌شناسیبود.[۹۵]*[۹۶]اماموفقیتاصلیدراکتشافاتزیست‌شناسیزمانیبهدستآمدکهدرسال۱۹۵۳جیمزواتسونوفرانسیسکریکتوانستندساختارمارپیچدی‌ان‌ایرابامدل‌هاییالهام‌گرفتهازدانششیمیوپراشپرتوایکسکهروزالیندفرانکلینآنراانجامداد،توجیهکنند.[۹۷]
درهمانسالآزمایشمیلر-یورینشاندادکهآمینواسیدهاواحدهایسازندهٔپروتئینهستند[۹۸]کهخودمی‌توانندبراساسفرایندهایطبیعیکهنرویزمین،ازمواداولیهٔساده‌ترساخته‌شوند.[۹۹]
درسال۱۹۸۳کریمولیسروشیبرایتولیددی‌ان‌ایابداعکردکهانقلابیدرفرایندهایشیمیاییبودوبهواکنشزنجیرهپلیمرازیاPCRمعروفاست.[۱۰۰]
کاربردشیمیدرصنعت [ویرایش]
دراواخرقرننوزدهمیکتحولعظیمدربهره‌برداریازنفتیکهاززمیناستخراجمی‌شد،رخداد. درابتداازنفتبرایتولیدموادیکهجایگزینیبرایروغننهنگبود،استفادهمی‌شد.[۱۰۱]تولیدگستردهوپالایشنفتسبببهوجودآمدنسوخت‌هایمایعیهمچونگازوئیلوسوختدیزل،حلال‌هایشیمیایی،آسفالت،روان‌ساز،واکسوبسیاریازمحصولاتیکهدردنیایمدرنکاربرددارندمانندفیبر،پلاستیک،چسب،آمونیاک،شوینده‌هاوداروشد.[۱۰۲]استفادهٔروزافزونازصنعتشیمیسببپیدایشرشتهٔمهندسیشیمیبرایاولینباردرمؤسسهفناوریماساچوستدرسال۱۸۸۱شد.[۱۰۳]
درمیانهٔقرنبیستمکنترلساختارالکترونیکیموادنیمه‌رساناباساختشمش‌هایبسیارخالصسلیسیوموژرمانیومبسیارمهمشده‌بود. بررسیترکیبشیمیاییوکنترلغلظتعناصرسازندهٔنیمه‌رساناهاباعثاختراعترانزیستوردرسال۱۹۵۱شد.[۱۰۴]ایندستاوردسببساختتراشه‌هابرایاستفادهدردستگاه‌هایالکترونیکیمانندکامپیوترشد
ریشه لغوی