إن الرحلة من الخرافية إلى علم الكيمياء المنهجي هي أحد أكثر السرود تحولا في التاريخ الفكري الإنساني، وهي تمثل تحولا من القوى الخفية وفلسفة المضاربة إلى انضباط يقوم على القياس والقابلية للتكرار والقدرة التنبؤية، وهذا التحول لم يكن قفزة مفاجئة بل تطورا تدريجيا كثيرا ما يثير الجدل من قبل الأفراد الجسور الذين يجرؤون على تحدي النظريات القديمة.

المؤسسة الأولى: باراسلوس وشيفت من الكيمياء

وفي القرن السادس عشر، كان الطبيب السويسري والكيميائي الباراسيوس )١٤٩٣-١٥٤١( بمثابة رقم ثوري رفض التقاليد الأسطورية والمضاربة لكيمياء القرون الوسطى، وكان السعي الكيميائي الرئيسي هو تحويل المعادن الأساسية إلى ذهب واكتشاف حجر الفيلسوف، وقد حولت البراكين هذه المعرفة إلى الجسد البشري الذي أحرقته.

وقال إن باراسيلسوس يعتقد أن الجسم البشري هو نظام كيميائي، وأن المرض ناجم عن اختلالات في مواد كيميائية محددة، وقد أدخل استخدام المعادن والفلزات - الزئبق، والكبريت، والانتقال، والأدوية الحديدية، وأرسى الأساس لـ ] الكيمياء الفلكية ، أو الطب الكيميائي، في حين أن العديد من نظرياته المحددة، مثل هذه هي التوقيعات النباتية.

The Practical Legacy of Alchemical Practice

ورغم أن هذه المواد كثيراً ما تُفصل كالإشعاع، فإن القرون الوسطى والكيميائي الإسلامي تسهم إسهاماً كبيراً في نمو المعرفة الكيميائية، فقد كان الكيماويون مثل Jabir ibn Hayyan (Geber, 8th century) يُظهرون عمليات رئيسية للتفكك، والتبلور، والمواد الهامة التي تُكتشف كأجيال حامض.

وبحلول ظهور باراسيلسوس، كانت هناك مجموعة كبيرة من التقنيات والمواد الكيميائية، رغم أنها لا تزال متداخلة مع معتقدات الفيزيائية، وكان عمله خطوة حاسمة في فصل الجوهر التجريبي للكيمياء من قذيفة المضاربة، ولزيادة الانتقال من الكيمياء إلى الكيمياء المبكرة، فإن Encyclopæemdia Britannica

الثورة العلمية وولادة الكيمياء الحديثة

وقد شهد القرنان السابع عشر والثامن عشر تحولاً جذرياً في كيفية دراسة الطبيعة، كما أن الثورة العلمية، التي يقودها شخصان مثل فرانسيس باكون (الذي دعا إلى الإمبراطورية) وإسحاق نيوتن (الذي قاما بتوحيد الفيزياء والرياضيات)، قد أعادت أيضاً تشكيل الكيمياء من مركبة إلى علم، وشخصين يبرزان كمهندسين مصممين للفكر الكيميائي الحديث: روبرت بويل و أنتوان لافوييه.

"روبرت بويل" "الكيمياء المشبوهة"

(أ) يُدعى في كثير من الأحيان " أب الكيمياء الحديثة " (الغاز المميّز) (الغاز المُخنث) (الغاز المُختلِف) (المقياس الكيميائي: 3) (المقياس الكيميائي: المادة الكيميائية) (المقياس الكيميائي: 3))

كما حدد بويل مفهوم العنصر الكيميائي باعتباره مادة نقية لا يمكن تقسيمها إلى مواد أبسط بأي وسيلة معروفة، وإن كان هذا التعريف العملي قد صقل لاحقاً، كان خطوة حاسمة بعيداً عن العناصر القديمة ونحو النظرية الذرية الحديثة، وقد أثر عمله على كل من إسحاق نيوتن والكيميائيين في وقت لاحق للتفكير في المسألة من حيث الجسيمات والخصائص القابلة للقياس.

Antoine Lavoisier: father of Modern Chemistry

وفي أواخر القرن الثامن عشر، قام النبيل الفرنسي Antoine Lavoisier)(1743-1794) بجلب صرامة القياس إلى الكيمياء كما لم يحدث من قبل.

(أ) أن يكون السائل المنوي المطلق هو " مادة الكيمياء " ، وأن يكون المركب هو مادة كيميائية ذات طابع كيميائي، وأن يكون الكيميائي هو المركب الذي يُستخدم في عام 1789.

For a detailed account of Lavoisier’s life and contributions, the American Chemical Society’s National Historic Chemical Landmarks page on Lavoisier is an excellent resource.

عصر النظرية الذرية والاكتشاف المنهجي

ومع وجود أساس لافويسير، انفجر القرن التاسع عشر باكتشافات جديدة، إذ كان يتعين على الكيميائيين فهم كيف تجمع العناصر، والتمسوا نظرية أعمق للمسألة يمكن أن تفسر قوانين التركيبة الكيميائية.

جون دالتون والنظرية الذرية

وعلى الرغم من أن مدرساً إنجليزياً ]FLT:0[John Dalton (1766-1844) اقترح نظريته الذرية في عام 1808، ورسم على عمل اللافويزي وآخرون، ودفع بأن كل عنصر من العناصر تتكون من ذرات متطابقة؛ وأن ذرات العناصر المختلفة لها كتل مختلفة؛ وأن المركبات الكيميائية تشكل نسباً مثبتة من عناصر مختلفة في مجملها.

البحث عن الباترين: من دوبيرينر إلى نيولاند

وقد نشأ عدد العناصر المكتشفة من حوالي 30 في 1800 إلى أكثر من 60 في عام 1860-كيمياء طلبوا مبادئ الطلب، وفي عام 1829، كان الكيميائي الألماني Johann Wolfgang Döbereiner قد لاحظ أن بعض العناصر يمكن تجميعها في ثلاثيات (مثلاً، الليثيوم، والسودان، والبوتاسيوم) في الفترة الوسطى.

وكان الحدث الحاسم في هذا العصر هو مؤتمر كارلسروهي لعام 1860 ]، حيث اتفق الكيميائيون على نظام موحد للأثقال الذرية، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى عمل ستانيسلاو كانيزارو، وقد فسح هذا التوافق الطريق أمام نظام مينديليف الدوري بتقديم بيانات رقمية موثوقة.

تطور الجدول الدوري

وربما يكون الجدول الدوري هو أكثر الرموز شيقة لخارطة الكيمياء التي تكشف عن النظام والقدرة على التنبؤ بالعناصر الكيميائية، وهو دليل على الاعتراف بالنمط البشري والرؤية النظرية.

دمتري مينديليف

وفي عام 1869، نشر أستاذ في جامعة سانت بطرسبرغ أول جدول دوري له، ورتب 63 عنصراً معروفاً لزيادة الوزن الذري، ولكنه فعل شيئاً يضعف: فقد الثغرات التي لم يكن يعرف فيها أي عنصر، وعكس اتجاه بعض العناصر المفقودة (مثلاً تنبؤات الغوردة واليود).

ولم يكن جدول منديليف مجرد أداة تصنيف؛ بل كان نظرية تنبثق عنه، واستعان به لتصحيح الأوزان الذرية لعدة عناصر )مثلا، تم تخصيص بيراليوم على نحو صحيح وزن ٩ بدلا من ١٤( وللتنبؤ بالسلوك الكيميائي، وقد سل َّم المجتمع العلمي بسرعة بقوة نظامه وأصبح الجدول الدوري المبدأ الأساسي للكيمياء.

التجديد: من الوزن الذري إلى العدد الذري

ورغم نجاح طاولة مينديليف، فقد كان هناك تشوهات لم يطابق فيها ترتيب الوزن الذري الخصائص الكيميائية، وجاء الحل من الفيزياء في القرن العشرين في وقت مبكر، وفي عام 1911، حدد [يقول: حرف الـ (Henry Moseley) الأرقام الذرية للعناصر بقياس ترددات الأشعة السينية في تجاربه، وأظهر أن مبدأ النظام الحقيقي لا يسوي.

وينظم الجدول الدوري اليوم جميع العناصر المعروفة في فترات )الآهات( ومجموعات )الكوخ( ذات خصائص متكررة، ويفسر هيكله بآليات الكمي والتشكيلات الكهربائية، ويمتد الجدول الآن إلى العنصر ١١٨، أوغينيسون، ويستمر تحديثه مع إنشاء عناصر اصطناعية جديدة، كما أن اكتشاف الغازات النبيلة من قبل ويليام رامسي في التسعينات، ووضع الصفوف اللاحقة من الصق.

الأثر على العلم والمجتمع

إن تطور الكيمياء من باراسيلسوس إلى الجدول الدوري ليس مجرد قصة أكاديمية، وكل خطوة من هذه الرحلة شكلت عالمنا الحديث بطرق عميقة.

الطب والصيدليات

وقد أدى إدخال الأدوية المعدنية في بارسيلوسوس إلى وضع الأساس لعلم الصيدلة، وقد أدى توليف القرن التاسع عشر لليوريا الذي قام به فريدريك ووهلر في عام 1828 إلى تحطيم نظرية حيوية وفتح الباب أمام الكيمياء العضوية، واليوم، فإن فهم ردود الفعل الكيميائية والهياكل الجزيئية يتيح للعلماء تصميم العقاقير التي تستهدف مسارات محددة.

علوم وصناعة المواد

(أ) أن الكيمياء تعطينا أصبغة صناعية، بلاستيكية، سماد، مواد شبه موصلية، وأن عملية هابر - بوش لتوليف الأمونيا تستخدم عوامل حفازة لل الحديد والزراعة الثورية بتوفير الأسمدة النيتروجينية الوفيرة، وتسترشد الجداول الدورية بالبحث عن مواد جديدة ذات خصائص مرغوبة: أفران أقصر للطائرات (تستخدم مادة الألومنيوم، والتيتانيوم).

التحديات البيئية والمتعلقة بالطاقة

كما يساعد الكيمياء الحديثة على التصدي للتحديات العالمية، إذ أن الحفازات التي تولدت من المعادن الانتقالية تحد من التلوث في العادم السيارات، وتتوقف الخلايا الفوتوغرافية فولتايكية وخلايا الوقود على المبادئ الكيميائية، وتسترشد الآن دراسة الدورات الكيميائية - الكربون والنيتروجين والمعلومات المائية - علوم المناخ وجهود الاستدامة، وقد أدى اكتشاف مركبات الكربون الكلورية فلورية ودورها في تصميم المواد الكيميائية على الصعيد الدولي إلى تحقيق المزيد من المبادئ القائمة على أساس بروتوكول مونتريال.

الاستنتاج: إرث حي

إن الرحلة من الكيمياء الخفية في باراسيلوس إلى الجدول الدوري في مينديليف تمثل تحولاً عميقاً في فهم الإنسان - من عالم قوى غامضة مخفية إلى عالم يحكمه قوانين قابلة للقياس ويمكن التنبؤ بها، وكل جيل يبني على اكتشافات أسلافه، ويحسن أساليبه، ويعالج الأخطاء، ويوسع معرفتنا، والجداول الدورية اليوم ليست بنظرة ثاقبة، بل هي أداة حية جديدة.