Tài liệu

Văn minh thế giới, Nền văn minh Di sản Văn hoá Đất nước Con người và các phong tục kỳ lạ trên thế giới, Thời kỳ giả kim thuật (Hoá học trong thời kỳ văn minh Trung Cổ)

Đóng góp của nền giả kim thuật Châu Âu vào sự phát triển hóa học của nền văn minh nhân loại

Nội dung

ĐÓNG GÓP CỦA NỀN GIẢ KIM THUẬT CHÂU ÂU

VÀO SỰ PHÁT TRIỂN HÓA HỌC CỦA NỀN VĂN MINH NHÂN LOẠI

 

Như vậy, trong suốt 1000 năm, nhiều thế hệ các nhà giả kim thuật với một niềm tin cuồng nhiệt, đã miệt mài tìm kiếm trong các phòng thí nghiệm phương pháp biến đổi các kim loại thành vàng. Mục tiêu của họ không thể nào đạt được, nhưng mọi công sức của họ bỏ ra không phải là vô ích[1], dù rằng nhiều nhà nghiên cứu lịch sử hoá học cho rằng nói như vậy là đánh giá quá cao đóng góp của các nhà giả kim thuật, nhất là các nhà giả kim thuật Tây Âu và quá trình phát triển hoá học. Thật vậy, một điều không thể phủ nhận là trong quá trình chế luyện các chất, dù rằng với động cơ sai lầm, các nhà giả kim thuật cũng đã thu được nhiều hiểu biết thực tế, phát hiện được nhiều chất mới, hoàn thiện nhiều kỹ thuật ở phòng thí nghiệm và nhất là khám phá ra nhiều hiện tượng thực tế trong phòng thí nghiệm. Những hiểu biết thực tế này, cùng với kinh nghiệm và tri thức của những người thợ thủ công hoá học là cơ sở vững chắc cho sự phát triển hoá học mạnh mẽ ở các giai đoạn sau: giai đoạn Hoá y học và Hóa kỹ thuật.

Chúng ta hãy điểm qua một số đóng góp thực tế của các nhà giả kim thuật thời Trung cổ. Trước hết đó là sự mở rộng hiểu biết về các chất hoá học đã biết, các phương pháp điều chế tốt nhất và sự khám phá ra các chất mới. Việc biết phân biệt xút và pôtat đã mở rộng hiểu biết về các chất kiềm không bay hơi. Nhiều Axit vô cơ được nói đến trong các tác phẩm của Giabia. Axit Sunfuric được biết sau Thế kỷ XI và được Albertus vĩ đại nhắc đến. Người ta điều chế Axit này bằng cách nung nóng cupơrôzơ sắt (Sunfat sắt), hoặc đun nóng các chất phèn. Người ta cũng đã biết cách chế Axit sunfuric bằng cách đun nóng lưu huỳnh với diêm tiêu. Axit clorhydric hay rượu muối (Spiritus - salis) đã được các nhà giả kim thuật biết đến từ lâu, được điều chế bằng cách đun nóng hỗn hợp muối ăn và Axit sunfuric.

Axit nitric hay nước mạch (qua fortis) được điều chế bằng cách nung nóng diêm tiêu, cupơrôzơ đồng và phèn. Người ta cũng nhận biết tính chất của ''nước chúa tể'' (nước cường toan) là hòa tan được vàng chúa tể của các kim loại. Phương pháp điều chế nước cường toan bằng cách tác dụng Nitric lên Clorua ammôni đã được trình bày trong các bài luận văn mang tên tác giả Gaibia.

Nhiều chất muối đã được nghiên cứu kỹ và số lượng các muối được biết tăng lên rất nhiều. Người ta phân biệt các muối chủ yếu theo nguồn gốc: muối ăn (NaCl) được gọi là ''muối biển'' (sal maris), diêm tiêu được gọi là ''muối đá'' (sal Petrae) y.v. . . Người ta cũng đã biết một quá trình phổ biến để thu muối là cho Axit tác dụng với kiềm (quá trình này về sau giúp ích rất nhiều cho nghiên cứu hoá học). Ví dụ, các nhà giả kim thuật đã chế được diêm tiêu bằng cách cho Axit nitric tác dụng lên dung dịch pôtát trí như đã nói trong tác phẩm của Giabia. Phản ứng này lúc đầu có lẽ được khám phá ra một cách ngẫu nhiên và không được để ý đến, nhưng về sau, nhiều nhà giả kim thuật đã dùng nó để điều chế các muối tinh khiết.

Các muối ammôni đã được biết đến từ thời kỳ Alexandros và thời kỳ giả kim thuật Ả Rập, đến thời Trung cổ được nghiên cứu kỹ lưỡng. Ngoài dung dịch nước ammôniăc được biết dưới tên ''kiềm bay hơi'' (“alcali volatile) người ta còn biết cách nhận biết nhiều muối ammôni khác nhờ tính chất bay hơi khi bị nung nóng của chúng. Cacbônat ammôni được điều chế bằng cách cho bay hơi nước giải và cả bằng phương pháp đi từ Clorua ammôni và kiềm không bay hơi, tức là theo phản ứng:

2NH₄Cl + Na₂CO₃  (NH₄)₀CO₃ + 2NaCl

Nitrat bạc đã được điều chế bằng cách cho bay hơi dung dịch của nó. Người ta cũng đã biết đến phản ứng tạo thành Clorua bạc khi trộn lẫn axit Clohyđric với dung dịch Nitrat bạc:

AgNO₃ + HCl AgCl + HNO₃

Ngoài ra, các nhà giả kim thuật cũng đã chú ý đến quá trình kết tủa bạc từ dung dịch Nitrat bạc khi bỏ đồng kim loại vào:

2AgNO₃ + Cu  2Ag + + Cu(NO₃)₂

Đáng chú ý là các nhà giả kim thuật Ả Rập ngay từ đầu Thế kỷ X đã biết đến phản ứng kết tủa của đồng khi cho sắt vào dung dịch cupơrôzơ đồng:

CuSO₄ + Fe  Cu + + FeSO₄

Và các nhà giả kim thuật Châu Âu cũng như Ả Rập đều giải thích đó là quá trình ''sinh ra kim loại'' bạc hay đồng.

Các nhà giả kim thuật Châu Âu còn phát hiện ra quá trình biến đổi trực tiếp thuỷ ngân và lưu huỳnh thành thần sa (xinôba):

Hg + S  HgS

Người ta cũng chế tạo được clorua thuỷ ngân (HgCl₂) bằng cách nung nóng thuỷ ngân, muối ăn, phèn và diêm tiêu. Phương pháp này ngày nay vẫn còn dùng trong công nghiệp dược phẩm, trong đó, thay cho thuỷ ngân kim loại người ta dùng Sunfat  thuỷ ngân:

HgSO₄ + 2NaCl  HgCl₂ + Na₂SO₄

Nitrat thuỷ ngân được điều chế bằng cách cho Axit nitric tác dụng lên thuỷ ngân theo phương trình phản ứng:

3Hg + 8HNO₃  3Hg(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Sunfat bazơ của thuỷ ngân được điều chế bằng cách cho axit sunfuric tác dụng lên thuỷ ngân:

Hg + 2H₂SO₄  HgSO₄.2HgO + SO₂

3HgSO₄ + 2H₂O  HgSO₄ + 2HgO + 2H₂SO₄

Ôxy thuỷ ngân được điều chế bằng cách đun nóng thuỷ ngân trong không khí:

2Hg + O₂  2HgO

Các nhà giả kim thuật đã biết đến khả năng tạo hỗn hợp giữa thuỷ ngân với vàng, bạc... và những hỗn hợp này được sử dụng rộng rãi trong các thí nghiệm về biến đổi kim loại của các nhà giả kim thuật.

Trong số các hợp chất của sắt, các nhà giả kim thuật Châu Âu đã biết nghiên cứu kỹ các ôxyt sắt. Người ta cũng đã biết đến kẽm kim loại và các hợp chất kẽm như ôxyt kẽm (mà các nhà giả kim thuật Ả Rập gọi là ''tơ triết học”) và sunfat kẽm.

Antimon kim loại được điều chế từ sunfua anti-mon thiên nhiên bằng cách nung nóng với sắt:

Sb₂S₃ + 3Fe  3FeS + 2Sb

Người ta cho rằng, antimon là một biến dạng của chì kim loại và gọi nó là chì antimon. Nhiều hợp kim của antimon với thiếc và chì đã được nhắc đến cùng với nhiều hợp chất của antimon như sunfua antimon (Sb₂S₅), dầu antimon (SbCl₃) và Clorua Bazơ anti-mon. Về sau, clorua antimon (SbCl₃) được Vitôriô Angarôtô (Thế kỷ XIV) dùng trong y học dưới tên gọi bột angarôt.

Một số hợp chất của Asen đã được biết từ trước, nhưng kim loại Asen thì đến thời Trung cổ mới được biết dưới tên gọi ''kim loại ngẫu sinh''. Người ta nhận thấy rằng, kim loại này có tính chất làm cho đồng có màu trắng nên gọi nó là ''thuốc làm trắng Vêne (đồng) - medicina Venerem dealbans”. Còn tính độc của các ôxyt Asen thì đã được biết đến từ trước thời giả kim thuật.

Về mặt luyện kim, các nhà giả kim thuật Tây Âu không có đóng góp gì đáng kể vào việc hoàn thiện kỹ thuật luyện kim, họ chỉ áp dụng những phương pháp đã biết của các nhà giả kim thuật Ả Rập.

Riêng các sản phẩm thu được trong quá trình lên men như rượu, giấm được các nhà giả kim thuật Tây Âu đặc biệt chú ý. Người ta đã biết cách chế rượu nguyên chất bằng cách chưng cất nhiều lần rượu vang và vốt-ca. Dụng cụ chưng cất được dùng ở Italia từ Thế kỷ thứ XI và được phổ biến rộng rãi sang các nước Tây Âu khác. Người ta đã biết đến tác dụng của Axit như Axit sunfuric, Axit nitric lên rượu và sản phẩm của phản ứng này, nhưng chưa hiểu rõ bản chất của các este đó. Axit axêtic được biết dưới dạng giấm đặc thu được khi chưng cất dấm. Axêtat bazơ của chì được dùng làm thuốc chữa bệnh.

Một đóng góp đáng kể khác của các nhà giả kim thuật, là việc hoàn thiện các dụng cụ thí nghiệm và kỹ thuật thí nghiệm; chẳng hạn lò và quá trình nung nóng, các dụng cụ chưng cất, lọc, kết tinh, thăng hoa, lắng. . .

Ngày nay, nhìn các thực nghiệm vô ích cũng như những mơ tưởng viển vông của các nhà giả kim thuật thời xưa, chúng ta dễ dàng thấy được sự ngây thơ trong suy nghĩ của họ. Theo cách hiểu của khoa học ngày nay, những quá trình hoá học xảy ra trong các điều kiện của phòng thỉ nghiệm hay xưởng sản xuất chỉ ''đụng chạm'' đến lớp vỏ điện tử của các nguyên tử và dẫn đến sự phá vỡ các tập hợp nguyên tử liên kết (các phân tử, tinh thể. . .) thành các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử; sau đó các nguyên tử hay nhóm nguyên tử này lại kết hợp với nhau, theo cách khác nhau để tạo thành các tập hợp nguyên tử liên kết mới, tức là tạo thành các chất hóa học mới. Chính vì thế, quá trình hoá học chỉ mới có khả năng biến chất hoá học này thành chất hoá học khác nhưng vẫn bảo toàn các nguyên tố hoá học. Các nguyên tố hoá học chỉ có thể bị biến đổi khi có những tác động làm biến đổi cấu trúc hạt nhân của các nguyên tử và hiện tượng này mãi đến  cuối Thế kỷ XIX đầu Thế kỷ XX, con người mới biết tới.

Do chưa có những hiểu biết cơ bản về cấu tạo của vật chất, lại bị lôi cuốn bởi những ảo tưởng đầy hấp dẫn về việc chế tạo vàng rẻ tiền; các nhà giả kim thuật đã phung phí sức lực và của cải trong những hoạt động nghiên cứu triền miên vô vọng…

Thật là cả một khối lượng lao động khổng lồ và hao tổn của cải vật chất to lớn. Đội ngũ đông đảo các nhà giả kim thuật đã miệt mài suốt nhiều Thế kỷ, những kết quả thu được cho khoa học quả là ít ỏi; tuy nhiên nó vẫn là bước chuẩn bị cần có cho sự phát triển hoá học kỹ thuật trong thời kỳ Phục hưng sau đó. Đây là những bước đi chập chững đầu tiên trong buổi ''bình minh'' của hoá học. Nền văn minh của nhân loại không có những bước đi dò dẫm, mò mẫm ấy thì đâu có những bước nhảy vọt khổng lồ của nền văn minh hiện đại hôm nay. Và điều đó quả đúng như K.Marx đã nói: ''Nếu không có Hy Lạp và La Mã Cổ đại thì sẽ không có Châu Âu hiện đại”. Nền giả kim thuật Châu Âu cũng tựa hồ dường như ít nhiều có ảnh hưởng như thế đối với ngành hoá học thực sự ra đời sau nó.

Kỹ sư HOÀNG LONG

NGUYỄN NỮ HOÀNG ANH

NGUYỄN HOÀNG MINH ĐỨC

(Theo Lịch sử hóa học, NXB.KHKT - 1977)