Kimyanın Gelişimi

Kimyanın gelişimi

Kimya sözcüğünün (Eski Mısır dilinde "kara" ya da "Kara Ülke") sözcüğünden türediği sanılmaktadır Bir başka sav da "khemeia" (Eski Yunanca khyma metal dökümü) sözcüğünden türediğidir Kimyanın kökenleri felsefe, simya metalürji ve tıp gibi çok çeşitli alanlara dayanır Ama kimya ancak 17 yüzyılda mekanikçi felsefenin kurulmasıyla ayrı bir bilim olarak ortaya çıkmıştır

Mezopotamyalılar, Çinliler, Mısırlılar ve Yunanlılar çok eski çağlardan beri bitkilerden boyarmadde elde etmeyi, dokumaları boyamayı, deri sepilemeyi, üzümden şarap, arpadan bira hazırlamayı, sabun üretimini, cam kaplar yapmayı biliyorlardı Eski çağlarda kimya sanatsal bir üretimdi Daha sonra Antik Çağın deneyciliği, Yunan doğa felsefesi, Rönesans simyası, tıp kimyası gelişti 18 yüzyılda kuramsal ve uygulamalı kimya, 19 yüzyılda organoteknik ve fizikokimya, 20 yüzyılda ise radyokimya biyokimya ve kuvantum kimyası gibi yeni dallar ortaya çıktı



Ünlü kimya tarihçisi Hermann Kopp, MS 300- 1600 arasını, soy (asal) olmayan metalleri soy metallere dönüştürecek filozof taşının ve insan ömrünü sonsuzlaştıracak yaşam iksirinin arandığı simya çağı; 1600- 1700 arasını ilaçların hazırlandığı iyatrokimya (tıp kimyası) çağı; 1700- 1800 arasını, yanma sürecinin araştırıldığı filojiston kimyası çağı; bundan sonraki dönemi ise nicel kimya çağı olarak adlandırmıştır 16- 18 yüzyıllar arasındaki dönem yeniçağ kimyası olarak da tanımlanır

Kimyanın kökeninin, yaklaşık olarak Hıristiyanlık çağının başlarında Mısır'ın İskenderiye kentinde biçimlenmeye başladığı kabul edilir Eski Mısır'ın metalürji, boya ve cam yapımı gibi üretim zanaatları ile eski Yunan felsefesi İskenderiye'de bir araya gelerek kaynaşmış ve MS 400'lerde uygulamalı kimya bilgisi gelişmeye başlamıştır Justus von Liebig'e göre simyacılar önemli aygıt ve yöntemler bulmuşlar, sülfürik asit, hidroklorik asit, nitrik asit, amonyak, alkaliler, sayısız metal bileşikleri, şarap ruhu (alkol) eter, fosfor ve Berlin mavisi gibi çok çeşitli maddeleri kullanmışlardır

Hıristiyanlığın ilk yüzyılında Yahudi Maria olarak bilinen bir kadın simyacı çeşitli türde fırınlar, ısıtma ve damıtma düzenekleri geliştirmiş, simyacı Kleopatra ise altın yapımı konusunda bir kitap yazmıştır Maria'nın buluşu olan su banyosu günümüzde de "benmari" adı altında kullanılmaktadır 350- 420 arasında İskenderiye'de yaşayan Zosimos, simya öğretisinin en önemli temsilcisidir ve 28 ciltlik bir simya ansiklopedisi yazmıştır

Roma İmparatorluğu ve Bizans İmparatorluğu'nda, daha sonra da İslam ülkelerinde kimya tekniğinde büyük ilerlemeler olmuş ve Aristoteles'in bütün maddelerin sonuçta dört öğeden (toprak, su, hava, ateş) oluştuğu ve bunların birbirine dönüştüğü biçimindeki kuramı İskenderiyeli ve daha sonra da Cabir, İbn Hayyan, Ebubekir el-Razi ve İbn Sina gibi Arap simyacılar tarafından geliştirilmiştir

İbn Sina özellikle dönüşümle ilgilenmiş ve el-Fennü'l-Harmis nün Tabiiyat adlı kitabının mineralojiyle ilgili bölümünde mineralleri taşlar, ateşte eriyen maddeler, kükürtler ve tuzlar olarak dört gruba ayırmıştır İbn Sina madde ve biçimin bir birlik olduğunu, doğa olaylarının açıklanmasında doğaüstü ve maddesel olmayan güçlerin etkisinin olmadığını söylemiş, kuramsal düşünceyi ve kavram üretmeyi öne çıkarmıştır

Rönesans döneminde geçmiş yılların getirdiği kimya bilgisinin birikimiyle, tıp ve kimyasal üretim alanlarında uygulamalı kimya ortaya çıktı Bu dönemde eczacılıkta inorganik tedavi maddelerinin kimyasal yöntemlerle elde edilmesine "kemiatri" (kimyasal tedavi) adı verildi Kemiatrinin kimya temeline dayalı ilaç üretimi biçimindeki pratik amacının yanı sıra, hastalıklar ve madde alışverişi olaylarının kimyasal yorumu gibi kuramsal bir amacı da vardı Bu kuramsal amaçla ilgili yönelime iyatrokimya denir Günümüzde kemiatrinin karşılığı farmasötik kimya ve kuramsal biyokimyadır İyatrokimyanın öncüsü olan İsviçreli hekim Paracelsus'a (1493- 1541) göre tuz, kükürt ve cıva, var olan bütün cisimlerin temel yapıtaşı olan beden, can ve ruhun karşılığıydı Bu üçlü arasında denge bozulduğunda hastalık başlıyordu Paracelsus midenin bir kimya laboratuarı olduğunu, özsuların yoğunlaşmasıyla hastalıkların ortaya çıktığını ve bu durumun ilaçla giderilebileceğini savundu ve farmakolojide kimyasal maddelerden yararlanılması yolunda çaba harcadı

Johann Baptist van Helmontx(1580-1644) ve Johann Rudolph Glauber (1604-68), Rönesans kimyasının temsilcileridir Suyun temel element olduğuna inanan van Helmont'un en önemli çalışmaları çeşitli süreçlerle gaz üretimini ilk kez açıkça gerçekleştirmesi ve deneylerinde teraziyi kullanarak kimyasal çalışmalara nicel özellik kazandırmasıdır Glauber'in en büyük başarısı ise, yemeklik tuzu sülfürik asitle parçalayarak tuz asidi (hidroklorik asit) ve sodyum sülfat elde etmesidir Sodyum sülfat dekahidrat günümüzde de onun adıyla Glauber tuzu olarak bilinir Glauber ayrıca ilk kez metallerin tuz asidi içinde çözünmesiyle metal klorürlerin oluşacağını gösterdi Simya 16 ve 17 yüzyıllarda Avrupa'da derebeyi saraylarında giderek yayıldı ve bu durum, bilimsel kimya gelişene ve elementlerin birbirine dönüştüğü inancının sarsılmaya başlamasına değin sürdü

17 yüzyılda kimyanın sanat ya da bilim olup olmadığı çok tartışıldı Bu yüzyılda, çağdaş anlatımla, uygulamalı ve kuramsal kimya ayırımı vardı Kemiatri, metalürji kimyası, madencilik ve demircilik kimyası uygulamalı kimyanın içinde yer alıyordu

Kuramsal kimya ise betimlenebilen "tüm doğa bilimleri" anlamına gelen physica'nın içindeydi Yeniçağdaki oluşum deneyimden (experientia) deneye {experimentum) doğru oldu ve deneyin doğa araştırmasındaki bilimsel önemi kabul edildi Kimya zamanla simyadan ayrıldı ve eski çağların gizemli görüşlerinden uygulamalı kimyaya geçildi Eski kimyada madde ve bileşikler yalnızca beklenen son ürün açısından önemliydi Çeşitli reçeteler ise beklenen sonuca götüren bir araçtı Eski düşünce ve bilgilerin doğruluk ya da yanlışlıklarının denetlenmesi ancak kimyasal tepkimelerin gözlenmesi ve tepkime sürecinin incelenmesiyle olanaklıydı

Mekanikçi felsefe ile kimyanın etkileşimine en iyi örnek Robert Boyle'un çalışması oldu İngiliz bilim adamı Robert Boyle, 1661'de yayımladığı "The Sceptical Chymist" (Kuşkucu Kimyacı) adlı yapıtıyla Aristotelesçi görüşleri çürüttü Böyle, kimyasal elementleri maddenin parçalanmayan yapıtaşları olarak açıkça tanımladı, ilk kez kimyasal bileşikler ile basit karışımlar arasında ayrım yaptı, kimyasal birleşmelerde özelliklerin tümüyle değiştiğini, basit karışımlarda ise böyle değişimlerin olmadığını söyledi; gazlar üzerinde yürüttüğü deneylerde gazların basıncı ile hacimleri arasındaki bağıntıyı belirleyen yasayı buldu ve ilk kez elementlerin ve bileşiklerin doğru tanımını yaptı Böyle ayrıca havanın yanma olaylarındaki rolünü keşfetti ve havanın tartılabilir bir madde olduğunu söyledi

18 yüzyılda kimyanın temel sorunu yanma olayının (ateş ruhlarının işlevlerinin) açığa kavuşturulması oldu 17 yüzyıl ortalarına doğru maddedeki elementlerden birinin yanmaya neden olduğu ileri sürülmüş ama bu sav, ateşin maddesel bir cisim olamayacağı gerekçesiyle ünlü simyacı van Helmont tarafından reddedilmişti Alman simyacı Johann Joachim Becher (1635-82) bu öneriyi daha sonra 1669'da yeniden gözden geçirdi ve "terra pinguis" olarak adlandırılan ateş elementinin yanma sırasında kaçıp giden bir nesne olduğunu varsaydı Becher'in öğrencisi ve Berlinli bir hekim olan Georg Ernest Stahl (1660- 1734) bu nesneye "flojiston" adını verdi Yanma olayına yanlış da olsa ilk kez bir bilimsel açıklama getiren flojiston kuramına göre yanıcı maddeler, yanıcı olmayan bir kısım ile flojistondan oluşur Buna göre metal oksitler birer element, metaller ise kil (metal oksit) ile flojistondan oluşan birer bileşik maddedir Metal yandığında eksi kütleli "plan flojiston bir ruh gibi ayrılır ve elementin külü (metal oksit) açığa çıkar Küle yeniden flojiston verildiğinde de yeniden metal oluşur Örneğin çinko oksit flojistonca zengin olan kömürle ya da hidrojen gazıyla ısıtıldığında yeniden çinko oluşur ve hafifler Bir yüzyıl boyunca kimyaya egemen olan bu kuram element kavramına uygun olmamakla birlikte kimyanın bilimsel gelişmesinde çok büyük rol oynadı

Cavendish, Priestley ve Scheele ise çalışmalarında karbon dioksit, oksijen, klor, metan (bataklık gazı) ve hidrojen gazlarını ayrı gazlar olarak tanımladılar Cavendish ayrıca gazları yoğunluklarına göre ayırdı İlk kez suyun bir element olmayıp oksijen ile hidrojenin bir bileşiği olduğunu kanıtladı Bu çalışmaların da yardımıyla flojiston kuramı yıkıldı

Aynı zamanda bir fizikçi olan Antoine-Laurent Lavoisier (1743-94) kimyanın babası sayılır Lavoisier metal oksitlerinin daha önce Priestley ve Scheele'nin keşfettiği oksijen ile metallerin yaptığı bileşikler olduğunu kanıtladı, yanma ve oksitlenme olaylarının günümüzde de geçerli olan açıklamasını yaparak kimyada yeni bir çığır açtı Kapalı kaplarda yaptığı deneylerde, kimyasal tepkimeler sırasında kütlenin değişmediğini saptayarak 1787'de kütlenin korunumu yasasını ortaya koydu

Kimya'daki devrim yalnızca kavramlarda değil yöntemlerde de gerçekleşti Ağırlıksal yöntemler duyarlı çözümler yapmayı olanaklı kıldı ve kütlenin korunumu yasasıyla nicel kimya dönemi başladı Lavoisier'den sonra 1798'de Alman kimyacı Richter birleşme ağırlıkları yasasını, 1799'da gene Alman kimyacı Proust sabit oranlar yasasını ve 1803'te İngiltere'den John Dalton katlı oranlar yasasını geliştirdi Gay-Lussac da Alexander von Humboldt'un yardımıyla öbür gazlarla tepkimeye giren bir gazın her zaman belirli hacim oranlarıyla birleştiğini buldu

İtalyan fizikçi Amedeo Avogadro 1811'de, gaz halindeki pek çok elementin birer atomlu değil, ikişer atomlu oldukları ve aynı koşullar altında bulunan gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda molekül bulunacağı varsayımını geliştirdi Avogadro'nun bu varsayımını 50 yıl sonra, 1860'ta Stanislao Cannizzaro yasa düzeyine çıkardı

19 yüzyılın başlarında İngiliz kimyacı Humphry Davy ve öteki bilim adamları, volta pillerinden sağladıkları güçlü elektrik akımlarını bileşiklerin çözümlenmesi ve yeni elementlerin bulunması çalışmalarına uyguladılar Bunun sonucunda kimyasal kuvvetlerin elektriksel olduğu ve örneğin aynı elektrik yüklü iki hidrojen atomunun birbirini iteceği ve Avogadro varsayımına göre birleşerek çok atomlu molekülü oluşturmayacağı ortaya çıktı 1859'da Alman fizikçi Gustav Kirchhoff ve kimyacı Robert Bunsen'in bulduğu tayf çözümleme tekniğinin yardımıyla da o güne değin bilinen elementlerin sayısı 63'ü buldu

Elementlerin atom ağırlıkları ile fiziksel ve kimyasal özellikleri arasındaki bağıntıyı bulan Rus kimyacı Dimitriy İvanoviç Mendeleyev 1871'de ilk kez kimyasal elementlerin periyodik yasasını açıkladı Mendeleyev'e göre hidrojenin dışındaki elementler artan atom ağırlıklarına göre bir sırayla düzenlendiğinde, bunların fiziksel ve kimyasal özellikleri de bu sıraya göre düzgün bir değişim gösteriyordu Ama bu düzgün gidiş kesintilerle birkaç sıra halindeydi ve bu sıralara periyot adı verildi Mendeleyev'in tablosunda atom ağırlığı daha büyük olan bazı elementlerin ön sıralarda yer alması atom ağırlıklarının ölçüt alınamayacağını gösterdi İngiliz fizikçi HG Moseley, 1913'te X ışınımı yardımıyla elementlerin atom numaralarını saptadığında bu sıralamada atom numaralarının temel alınması gerçeği ortaya çıktı Bundan sonra Mendeleyev'in tablosundaki boş olan yerler yeni keşfedilen elementlerle dolmaya başladı

Wilhelm Röntgen'in 1895'te X ışınımını bulmasından hemen sonra Henry Becquerel 1896'da, uranyumdaki doğal radyoaktifliği keşfetti ve 1900'de fizikçi Max Planck kuvantum kuramını ortaya attı Rutherford 19J9'da havadaki azotu, radyum preparatlarından salınan alfa taneciklerinin yardımıyla oksijene ve hidrojene dönüştürerek ilk yapay element dönüşümünü gerçekleştirdi

August Kekule'nin 1865'te kurduğu yapı kuramının genişletilmesi sonucunda, bireşimleme (sentez) ve ayrıştırma yoluyla pek çok yeni madde elde edilebildi Bu kurama göre atomlar değerliklerine karşılık gelecek biçimde bileşikler halinde birleşirler ve her atomun belirli bir değerliği vardır Kekule' nin bu açıklamalarından sonra kimyasal bileşikler yeni bir biçimde değerlendirilmeye başladı Örneğin su (H2O) H-O-H, karbon dioksit (CO2) O-C-O, biçiminde gösterildi Bu gösterimden bireşimleme kimyası çok yararlandı Kekule ayrıca moleküllerin farklı özelliklerinin atomların birbiriyle yaptığı farklı bağlarla belirlendiğini kanıtladı ve kapalı formülü C6Ü6 olan benzenin halka biçiminde birleşmiş bir yapısı olduğunu çözdü Yapı kuramına dayanarak varlığı düşünülen bileşiklerin bireşimsel olarak üretilebilmesine yönelik özel yöntemler geliştirildi; yapısı bilinmeyen doğal ya da yapay bileşiklerin iç yapılarını çözmek amacıyla da tam tersi bir yol izlenerek bunların yapılan sistemli bir biçimde ve aşamalı olarak parçalanarak bulundu Kekule'nin buluşu aromatik karbon kimyasının hızla gelişmesini olanaklı kıldı F Wöhler, siyanür bileşikleriyle çalışırken üreyle formülü aynı olan amonyum siyanatı bireşimledi Biri mineral, öbürü hayvansal kökenli olan her iki ürün de aynı elementlerin aynı sayıdaki atomlarından oluşuyordu Bu buluşla izomerleşme olgusu ortaya çıktı ve inorganik kimya ile organik kimya arasındaki farklılık ortadan kalktı

Kimya alanındaki çalışmalar sonraları maddelerin tepkime biçimleri, ısı etkisi, çözeltiler, kristallenme ve elektrolizle ilgili konulara yöneldi ve galvanizleme konularındaki gelişmelerden fiziksel kimya (fizikokimya) doğdu Bu arada M Berthelot termokimyanın temellerini attı Raoult, W Ostwald, van't Hoff, J W Gibbs, Le Chatelier ve S Arrhenius fiziksel kimyanın gelişmesinde önemli rol oynadılar

İtalyan bilim adamı Alessandro Volta'nın 1800'de iki metal levha arasına nemli bez ya da tuz çözeltisi koyarak elektrik akımı elde etmesi kimyada önemli gelişmelere neden oldu Humphry Davy 1807'de özel olarak geliştirdiği Volta pilini kullanarak erimiş külden elektrik akımı geçirdi ve bu yolla önce potasyum adını verdiği elementi, sonra da sodadan sodyum elementini ayırmayı başardı Bu da elektrokimya dalında önemli adımlar atılmasını olanaklı kıldı

Çağdaş bilimin gelişmesiyle Sanayi Devrimi arasında yakın bir ilgi olduğu düşünülmekle birlikte, Sanayi Devrimi'nin anayurdu olan İngiltere'de bile bilimsel buluşların dokuma ve metalürji sanayisini doğrudan etkilediğini göstermek zordur, 18 yüzyılda bilim dikkatli bir gözlem ve deneyciliğin sanayide üretimi önemli ölçüde iyileştirebileceğini gösterdi Ama ancak 19 yüzyılın ikinci yansından başlayarak bilim sanayiye önemli katkıda bulunmaya başladı; kimya bilimi anilin boyalar gibi yeni maddelerin üretilmesini olanaklı kıldı ve boyarmadde ile ilaç sanayisi hızla gelişen ilk kimya sanayisi oldu 20 yüzyılda madencilik, metalürji, petrol, dokuma, lastik, inşaat, gübre ve gıda maddeleriyle doğrudan ilişkisi olan kimya sanayisi elektrikten sonra bilimin uygulamaya geçirildiği sanayiler arasında ikinci sırayı aldı Yalnızca kimyanın değil, fiziğin de kimya sanayisine girmesiyle laboratuarda elde edilen sonuçların doğrudan uygulamaya sokulduğu kimya fabrikaları kurulmaya başladı Bu süreçlerin denetlenmesinde çeşitli aygıtlara gerek duyulduğundan fiziksel kimyacılar ve fizikçiler kimya sanayisinde etkin olmaya başladı ve böylece kimya mühendisliği mesleği doğdu[1]