Skip to content

🧪Origins & Evolution

Химик · Ученый, который сам создаёт и измеряет материю — от вавилонских духов Таппути до сегодняшних роботизированных лабораторий, и всё же тот, кто решает, что означает спектр.

Share

Химия необычна среди наук тем, что большую часть своей истории она провела как два ремесла одновременно: практическое ремесло — металлургия, крашение, производство стекла, пивоварение, бальзамирование — рецепты которого работали, никто не знал почему, и спекулятивное искусство — алхимия, главные цели которой — трансмутация металлов и достижение бессмертия — были невыполнимы. Ремесло предоставило методы; неудачное искусство дало аппаратуру, одержимость чистотой и, в конечном итоге, людей, которые превратили и то, и другое в науку.

Поворотные моменты были связаны не столько с новыми веществами, сколько с новой бухгалтерией. Как только весы Лавуазье показали, что масса сохраняется в каждой реакции, а атомы Дальтона объяснили, почему элементы соединяются в фиксированных соотношениях, химия приобрела арифметику — и с этого момента охват профессии удваивался с каждым поколением: с 63 известных элементов в 1869 году до более чем 200 миллионов зарегистрированных веществ сегодня.

Where it began

в. 3000 г. до н.э.Месопотамия и Египет

Первые химики оставили на обеих реках продукты, а не теории: месопотамское стекло и бронзу, египетские пигменты, косметические средства и смолы для бальзамирования, сброженное пиво. Самым ранним практикующим, чье имя сохранилось, является женщина — Таппути-Белатекаллим, царский парфюмер в Вавилоне около 1200 г. до н. э., записала на клинописной табличке, что цветы, масло и аир перегоняют с водой, а затем фильтруют и перегоняют результат. На ее табличке содержится старейшее из известных описаний перегонного аппарата, аппарата, который химики будут совершенствовать в течение следующих трех тысяч лет.

Timeline

в. 1200 г. до н.э.Таппути, первый названный химик

На клинописной табличке из Вавилона записано, как царский парфюмер Таппути-Белатекаллим готовил ароматы для царя, перегоняя цветы, масло и аир с водой, фильтруя смесь и снова перегоняя ее. Это самое раннее известное описание дистилляционного аппарата, а Таппути — первый человек в истории, выполнявший химическую работу под своим именем.

в. 800 г. н.э.Исламская лаборатория

Обширный арабский корпус, приписываемый Джабиру ибн Хайяну, систематизирует дистилляцию, кристаллизацию, сублимацию и прокаливание и настаивает на проверке утверждений экспериментальным путем. Более поздняя «Тайна тайн» Ар-Рази классифицирует вещества и описывает лабораторное оборудование по частям. Переведенные на латынь XII века под названием «Гебер», эти работы научили Европу химии.

1661Скептический химик Бойля

Книга Роберта Бойля атакует как четыре элемента Аристотеля, так и три принципа алхимиков, утверждая, что материя состоит из движущихся частиц и что элемент должен означать вещество, которое анализ не может разрушить дальше. Столь же радикально Бойль опубликовал свои методы открыто, вместо того, чтобы скрывать их алхимическим шифром — привычка, которая сделала химию кумулятивной.

1789«Элементарный трактат о химии» Лавуазье.

В учебнике Антуана Лавуазье перечислены 33 элемента, названы кислород и водород, указано, что масса сохраняется в каждой реакции, и заменен алхимический жаргон систематической номенклатурой — все это построено на одержимо точных балансовых измерениях, финансируемых его частным состоянием, собираемым налогами. Пять лет спустя революционная Франция казнила его за это состояние.

1808Дальтон дает химические атомы

В книге Джона Далтона «Новая система химической философии» предполагается, что каждый элемент состоит из атомов с характерным весом, объединяющихся в простых целочисленных соотношениях. Идея превратила рецепты в арифметику: теперь химик мог рассчитать, какой результат должна дать реакция, и проверить ответ на весах.

1828Вёлер производит мочевину без почек

Пытаясь получить цианат аммония в Берлине, Фридрих Вёлер вместо этого получил мочевину, до сих пор известную только у живых животных, и с восторгом написал своему наставнику Берцелиусу, что он может производить мочевину «без использования почек». Синтез подорвал представление об особой жизненной силе живой материи и помог открыть органическую химию как область науки.

1856Случайный фиолетовый цвет Перкина

Во время пасхальных каникул 18-летний Уильям Генри Перкин попытался синтезировать противомалярийный хинин в своей домашней лаборатории в Лондоне и вместо этого окислил анилин в интенсивный фиолетовый краситель. Он запатентовал лиловый, открыл красильные заводы и — особенно после того, как королева Виктория носила лиловый цвет — запустил индустрию синтетических красителей, которая стала образцом для всей промышленной химии.

1869периодическая таблица Менделеева

Расположив 63 известных элемента по атомному весу, Дмитрий Менделеев обнаружил повторяющиеся закономерности, достаточно сильные, чтобы намеренно оставлять пробелы и предсказывать свойства недостающих элементов. Галлий (1875 г.), скандий (1879 г.) и германий (1886 г.) точно совпали с его предсказаниями, превратив систему хранения документов в закон природы.

1913Габер-Бош кормит мир

Стендовая демонстрация Фрицем Хабером синтеза аммиака из воздуха и водорода, проведенная Фрицем Хабером в 1909 году, была расширена Карлом Бошем на заводе BASF в Оппау, производство которого началось в 1913 году. Синтетические азотные удобрения в настоящее время обеспечивают примерно половину мирового производства продуктов питания, а параллельная работа Хабера над хлорной войной в 1915 году сделала его самой морально спорной фигурой в химии.

2024ИИ получил Нобелевскую премию

Нобелевская премия по химии досталась Дэвиду Бейкеру за вычислительный дизайн белков, а также Демису Хассабису и Джону Джамперу за AlphaFold2, который предсказывает структуру белка только на основе последовательности. Это была первая премия в области химии, присуждаемая главным образом за работу, проделанную в области программного обеспечения, — показатель того, насколько молекулярный дизайн сместился от «сначала колбы» к «сначала вычисления».

The eras

Мастерская алхимика с печами, перегонными кубами и стеклянными сосудами на исторической иллюстрации.
Unknown author Unknown author · Public domain · Wikimedia Commons
в. 3000 г. до н.э. – 800 г. н.э.

Ремесленная химия и первые алхимики

На протяжении тысячелетий химические знания жили в ремеслах: месопотамские стеклодувы и литейщики бронзы, египетские бальзамировщики и измельчители пигментов, красильщики, кожевники и пивовары на всех континентах, каждый из которых охранял рецепты, которые работали по причинам, которые никто не мог объяснить. Параллельно с ремеслами росла спекулятивная традиция — греко-египетские алхимики в Александрии, такие как Зосима Панополисский, записывавшие рецепты в тщательно продуманном коде, и китайские алхимики, чьи поиски эликсира бессмертия произвели, среди прочего, первый порох. Практикующие варьировались от заслуженных царских специалистов, таких как вавилонский парфюмер Таппути, до анонимных рабочих мастерских.

Изображение средневекового исламского алхимика Джабира ибн Хайяна, известного в Латинской Европе как Гебер.
Unknown author Unknown author · Public domain · Wikimedia Commons
800 – 1661

Алхимия от Багдада до Базеля

Исламский мир превратил алхимию в нечто явно экспериментальное: сборник Джабира и руководства ар-Рази описывают реальные устройства, классифицируют реальные вещества и требуют, чтобы идеи проверялись на стенде. Латинская Европа поглощала эту литературу через центры переводов XII века, такие как Толедо, и на протяжении четырех столетий алхимия опиралась на королевское покровительство, подлинное металлургическое мастерство и немало мошенничества. Парацельс перенаправил это искусство на медицину в начале 1500-х годов, настаивая на том, что целью химии является производство лекарств, а не золота, что является шагом к будущей лабораторной науке.

Портрет Антуана Лавуазье, центральной фигуры химической революции восемнадцатого века.
Jacques-Louis David · Public domain · Wikimedia Commons
1661 – 1789

Химическая революция

Между «Скептическим химиком» Бойля и «Трактатом» Лавуазье химия отделилась от алхимии, изменив свои привычки, а не стеклянную посуду: публиковать открыто, взвешивать все, определять элемент, который анализ не может разделить. Химики-пневмохимики — Блэк, Кавендиш, Пристли, Шееле — выделяли газ за газом, а балансовый учет горения Лавуазье опрокинул теорию флогистона, которая организовывала эту область на протяжении столетия. К концу эпохи химия имела номенклатуру, закон сохранения и профессиональную идентичность, отличную как от медицины, так и от мистицизма.

Периодическая таблица элементов, впервые организованная в предсказательной форме Менделеевым в 1869 году.
Lekritz · CC BY-SA 4.0 · Wikimedia Commons
1789 – 1914

Атомы, элементы и красители

Атомная теория Дальтона дала химическую арифметику; электролиз и спектроскопия почти ежегодно доставляли новые элементы; Таблица Менделеева 1869 года систематизировала их и предсказала больше. Тем временем розовато-лиловый несчастный случай с Перкином в 1856 году показал, что молекулы могут стать отраслью промышленности: немецкие фирмы — BASF, Bayer, Hoechst — построили исследовательские лаборатории, укомплектованные химиками с докторской степенью, изобрели корпоративную модель исследований и разработок и к 1900 году доминировали в мировом производстве красителей и фармацевтических препаратов. Эпоха завершилась с тем, что Хабер и Босх получили азот из воздуха — единственное изобретение, которое могло бы накормить двадцатый век.

1914 – настоящее время

Молекулярный век

Квантовая механика объяснила химическую связь; Инструменты изменили практику: когда определение структуры когда-то занимало годы химического разложения, ЯМР-спектроскопия и рентгеновская кристаллография теперь выявляют молекулы за несколько часов. Химики построили эпоху полимеров, начиная с нейлона (1935 г.), эпоху антибиотиков и фармацевтики, а также материалов внутри каждой батареи и полупроводника. Тот же век заставил расплату: химическое оружие, ХФУ, ДДТ и ПФАС сделали регулирование и зеленую химию частью своей работы, а с 2010-х годов машинное обучение и роботизированные лаборатории начали перепроектировать сам стенд.

What this job replaced

Neighbouring trades that no longer exist — absorbed, automated or regulated away.

Алхимик

в. 300–1783 гг.

На протяжении четырнадцати веков алхимики занимались трансмутацией и эликсиром жизни под руководством королевских покровителей, закодированных рукописей и настоящего лабораторного мастерства — Бойль и Ньютон оба серьезно практиковали. Респектабельность этой профессии постепенно угасала по мере профессионализации химии; Поздний маркер появился в 1782–1783 годах, когда английский химик Джеймс Прайс утверждал, что превратил ртуть в золото, но Королевское общество предложило ему повторить этот подвиг перед свидетелями, и вместо этого он выпил синильную кислоту на глазах у делегации. Аппаратура и стремление переделать материю перешли к химии.

Селитровый человек

в. 1540–1860-е гг.

Для пороха требовался нитрат калия, и до промышленной химии единственным источником была богатая нитратами земля из голубятен, конюшен и подвалов. Английские «петермены» имели при себе королевские ордера, дающие им право раскапывать частную собственность (даже церковные полы), и их за это ненавидели. Торговля рухнула, когда в девятнадцатом веке ее подорвали импортированные из Чили и Индии нитраты, а процесс Габера-Боша наконец сделал фиксацию азота фабричным продуктом, а не чем-то, что соскребали с земли.

Кашпо из натурального индиго

в. 1600–1914 гг.

Индиго, «голубое золото», поддерживало обширные плантационные экономики в Индии и Америке. Адольф фон Байер синтезировал молекулу красителя в 1880 году, и после 18 лет разработки стоимостью около 18 миллионов золотых марок BASF выпустила синтетический индиго на рынок в 1897 году. Индийский экспорт природного индиго рухнул в течение двух десятилетий, а принудительная система посадки растений, оставшаяся в Бихаре, стала целью первой индийской кампании гражданского неповиновения Ганди в Чампаране в 1917 году. целая сельскохозяйственная профессия стерта одной лабораторной молекулой.

Trades that vanished →

История химии представляет собой повторяющуюся закономерность: ремесло веками работает без теории, приходит теория и объясняет ее, а затем объяснение порождает отрасли, о которых никто не мог себе представить — красители из каменноугольной смолы, удобрения из воздуха, лекарства из соевых бобов, материалы из уравнений.

Модель не остановилась. Модели машинного обучения теперь предлагают молекулы еще до того, как будет задействована какая-либо колба, точно так же, как таблица Менделеева когда-то предсказывала элементы еще до того, как их кто-либо нашел. Каждый раз инструменты менялись, а центр работы не менялся: кто-то все равно должен изготовить вещество, измерить то, что на самом деле образовалось, и решить, что означает результат.

Similar professions

🔎

UX-исследователь

Изучает, как люди используют продукты, превращая наблюдаемое поведение, потребности и разочарования в доказательства, которые команды могут использовать.

AI-resistant 69
🎬

Кинорежиссер

Превращает сценарий в готовый фильм, продумывая каждый кадр, исполнение и монтаж, а затем убеждает продюсера, студию и аудиторию, что идея стоит затраченного бюджета.

AI-resistant 73
🧬

Биолог

Ученый, который изучает саму жизнь, от того, что Линней давал имена видам вручную, до редактирования геномов с помощью CRISPR, до сих пор проверяет каждую идею на живом организме.

AI-resistant 64
🌉

Инженер-строитель

Профессия, превращающая реки, скалы и гравитацию в мосты, дороги и чистую воду — тихая несущая сила цивилизации со времен Имхотепа.

AI-resistant 72
🧬

Генетический консультант

Помогает людям понять наследственные заболевания, выбор и результаты тестирования, сочетая геномную науку с недирективным, сострадательным консультированием.

AI-resistant 72
🏗️

Архитектор

Проектирует здания, которые должны стоять, соответствовать нормам, нравиться клиенту и стоить правильную сумму, а в противном случае несет юридическую ответственность.

AI-resistant 78

Continue exploring

Keep exploring

More in Science & Research

⚛️

Физик

Выводит и проверяет математические законы, управляющие материей, энергией, пространством и временем, от одинокой классной доски до статьи о коллайдере частиц, написанной 3000 авторами.

AI-resistant 65
🧬

Биолог

Ученый, который изучает саму жизнь, от того, что Линней давал имена видам вручную, до редактирования геномов с помощью CRISPR, до сих пор проверяет каждую идею на живом организме.

AI-resistant 64
📊

Специалист по данным

Находит закономерности и строит прогнозные модели на основе данных — должность 2008 года, основанная на трех столетиях подсчета, тестирования и визуализации доказательств.

AI-resistant 38
🔭

Астроном

Ученый, который измеряет Вселенную, от вавилонских глиняных табличек до космических телескопов, все еще решает, какое мерцание данных является открытием.

AI-resistant 70
🧮

Математик

От вавилонских писцов до медалистов Филдса и доказательства с помощью искусственного интеллекта: профессия, которая превращает сложные вопросы в постоянную уверенность, по одной теореме за раз.

AI-resistant 70
🧿

Квантовый инженер

Создает, измеряет и контролирует устройства, использующие квантовые состояния для вычислений, зондирования, связи и исследования материалов.

AI-resistant 78
🧫

Специалист по клиническим данным

Использует данные клинических исследований, исследований и системы здравоохранения для получения надежных данных для более безопасного ухода, исследований и операционных решений.

AI-resistant 68