تاريخ صناعة الكيمياء
يوضح تاريخ صناعة الكيمياء - في كل مراحلها - مدى تعقيد التفاعل بين المعرفة والإنتاج المادي. و تتطلب النتائج المعقدة التى تم الحصول عليها من الكيميائي في النشاط التجريبي أو في نظرية الإنعكاس وساطة بين معدات المختبر و الواقع الصناعي و في الغالب لا يمكن التنبؤ بها. واستندت صناعة الكيمياء في بداية الأمر على مفاهيم المختبر الكيميائى، لكن التصنيع اللاحق للعمليات الكيميائية الأكثر تنوعًا، والمٌتنقلة بسبب إحتياجات السوق المستمرة والتى كانت تتطلب دائمًا كمية أكبر من المنتجات تشير إلى أن صورة هذا الكيميائي انضمت لصورة المهندس و المهندس الزراعي و الطبيب على حد سواء، ومع التدخل الغير منتهي سادت الحضارة الصناعية بشكل كامل على مدى قرنين سواء في جوانب الإنتاج أو في جوانب الحياة اليومية.
و يتم تعريف الكيمياء بإنها علم تحويل المواد. ومازالت مرونة الصناعة الكيميائية تزداد مع تطور المعارف، كما أنها انتشرت بالكامل خلال الصراعات الإقتصادية و العسكرية للقرن العشرين، بالرغم من الحفاظ على الحد المستمر من حجم الإستثمارات الجامد في المصانع.
و يبين تاريخ العلاقة بين العلم و الكيمياء و الصناعة أنه من الممكن الحصول على المنتجات الأكثر تنوعًا بناءً على قاعدة معينة من المواد الخام، و في الوقت ذاته يمكن الوصول لذات المنتجات بإستخدام المواد الأولية المختلفة؛ و من ثم يجب اجراء خيارات حول تصنيف العملية الصناعية التي يجب إتباعها للحصول على منتج محدد، بترجيحهم بناء على عوامل مختلفة، من بينها العامل الاقتصادى و عامل الأمان و العامل البيئى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن توفر الصناعة الكيميائية للقطاعات الإنتاجية الاخرى، أو للمستهلك النهائى منتجات "مختلفة" في جوهرها لكنها قادرة أن تؤدي نفس "دور" المادة الكيميائية(المذيبات، و المنظفات)، الميكانيكية ( سبائك و ألياف )، الطاقة (الوقود)، الجمالية (خضاب ومستحضرات التجميل) أو الفسيولوجية (الطب).
اختلف الإنتاج في العديد من المجالات التى تتميز "بتاريخها" الخاص مع مراحل التنمية والنضج المتباعدان في الوقت وذلك بسبب الانتشار المتزايد للمنتجات الكيميائية في الحضارة الصناعية.حقق قطاع الصناعة الكيميائية أولاً إنتاجًا اقتصاديًا واضحًا من القلويات(قاعدة كيمياء). و وصل إلى النضج التكنولوجي في العقود الأخيرة من القرن التاسع عشر. عنى مصطلح "صناعة القلويات" بإسلوب غير صحيح لغويًا طيلة القرن التاسع عشر نظامًا من الإنتاجات المختلفة التى شملت الصودا و هيدروكسيد الصوديوم و حمض الكبريتيك. واُضيفت هذه المنتجات بعد عام 1870 لتصنيع المسحوق للأبيض، و هو منتج أساسي للحقبة. و يتم وضع صناعة القلويات في خدمة القطاعات الأخرى: في المقام الأول قطاع الغزل و النسيج، الدافع بالكامل للثورة الصناعية، ثم قطاعات الصابون والزجاج و الورق، حيث جميعها مرتبطة باستهلاك المدنيين الذي ينمو بشكل كبير مع انتشار المستويات المنخفضة للرفاهية. وبالفعل تم تحضير بعض "القلويات" واستخدامها منذ فترة. بالأخص الصودا (كربونات الصوديوم) التى تم الحصول عليها من خلال ترشيح رماد بعض الطحالب و أنواع النباتات الموجودة في المستنقعات المالحة، بينما يمكن الحصول على البوتاس (كربونات البوتاسيوم) أينما كانت الغابات التي يجب ترميدها. تم الحصول على مشتقات كاوية الصودا و البوتاس عن طريق التفاعل مع الجير الحى (كربونات الصودا الكاوية). و اشتهرت الصودا الكاوية بالأخص في مصانع الصابون، حيث ساهمت في إنتاج الصابون الصلب ، بالإضافة إلى القيمة التجارية العالية لتلك السوائل(التى تم الحصول عليها من خلال تفاعل الدهون مع البوتاس الكاوى).
ارتفع ثمن القلويات بشكل ملحوظ، بسبب زيادة الطلب، طوال النصف الأول من القرن الثامن عشر، حتى عندما لم يمكنك رؤية الإنتاج من المواد الخام الأخرى التي لم تكن من النباتات. أثبت الفرنسي هنري لويس دوهاميل دو مونسو عام 1736 أن الملح العام هو مركب أساسي من الصودا وروح الملح (حمض الهيدروكلوريك). عندما قرر الكيميائي الإنجليزي جوزيف بلاك أن الصودا و البوتاس لم يكونوا شيئًا أكثر من مركبات مطابقة كاوية مجتمعة مع الهواءالثابت (ثانى اكسيد الكربون) ظهرت أيضا الصلة بين المواد الخام التى يسهل الوصول إليها، مثل كلوريد الصوديوم، والحجر الجيري، والصودا، ولكن الأمر استغرق ثلاثة عقود من المقترحات والمحاولات العملية قبل التوصل إلى "حل" مقبول.
الأكاديمية الفرنسية للعلوم عام 1775 جائزة نقدية كبيرة لمن ينجح في الحصول على الصودا من كلوريد الصوديوم. وعدل نيكولاس لبلانك بعض العمليات المعروفة، قائمًا بعملية على مرحلتين: في المرحلة الأولى يتم تحويل كلوريد الصوديوم إلى كبريتات الصوديوم، و في الثانية يتم خلط الكبريتات مع الكربون و كربونات الكالسيوم، و تم الحصول على الصودا و كبريتيد الكالسيوم من خلال التدفئة. تم ترشيح الصودا و ظل الطين المحتوى على الكربون الغير محترق، لم تترسب الصودا و كبريتيد الكالسيوم، بسهولة تفككا مع أبخرة كبريتيد الهيدروجين. فمن الواضح في هذه الرؤية البدائية أن هناك اثنين من المكونات الأساسية يجب أن يُفقدوا بالكامل: تبخر كلور الملح في الهواء في شكل كلوريد الهيدروجين، بينما ظل كبريت حمض الكبريتيك "عالق" في شكل رصاص سام. و بصرف النظر عن هذه النقاط، فإن عملية تلك الأيام كانت مفيدة حقًا. تم القضاء على لبلانك من قبل أحداث الثورة الفرنسية التى قام بها الدوق أورلينز (ممولها) في 1793 و بعد أن أبطل عمليات الإختراعات. بعد انتحاره ( 1806)، كان يجب انتظار الثورة الصناعية لإعادة تقييم عملية لبلانك. و قدم تشارلز تينانت عملية لبلانك في سانت رولوكس منذ 1818، لكن الضريبة الكبيرة التى فُرضت على الملح منعت تطورها و نشرها. تم إزالة العقبة عام 1825 و انخفض سعر الملح إلى النصف من القيمة السابقة. و بدأ جيمس موسبرات في نفس العام العملية على نطاق واسع في سانت هيلينس، محسنًا نوعية المنتج المُباع. و تضمن رماده الأسود بالفعل نسبةمئوية من وزن الصودا المضاعفة مقارنة بالمستوى السابق (40% مقابل20%)،بجانب شوائب الكلوريد والكبريتيد، لكن في عام 1830 بدأ تسويق الرماد الأبيض، وهى كربونات الصوديوم. و تم تحضير الصودا الكاوية من قبل المستخدمين النهائين حتى وقت مبكر من 1850، عندما بدأ ويليام جوساج تحضيرها بتركه الجزء الأكثر غموضًا من ترشيح لبلانك، ووضعها في السوق في خزانات الحديد.
ظل نظام تقنية الصودا لبلانك دون تغيير في جوهره حتى عام 1863، عندما وُجد بالصدفة تحت ضغط مزدوج :من الناحيةالاقتصادية والسياسية. كانت الأولى ناتجة عن اقتراح عملية بديلة من قبل البلجيكي إرنست سولفاي، نشأت الثانية من قبل القانون الذى لم يسبق له مثيل لمكافحة التلوث الانجليزى، قانون القلويات.عُرفت المفاهيم العلمية القائمة على العملية الجديدة منذ 1820: في محلول الملح المشبع بالأمونيا تم حدوث فقاعات من ثانى اكسيد الكربون، و تم الحصول على راسب من بيكربونات الصوديوم،قابل للذوبان بشكل طفيف، و الذى بتدفئته تم الحصول بسهولة على الصودا التى طال انتظارها.قد وضعت الطريقة مشاكل هندسية لايمكن التغلب عليها من الناحية العملية،منذ أن كانت في أيدى إرنست سولفاي وشقيقه ألفريد وأصبحت عملية بعد سنوات من المحاولات . تأسست شركة سوسيتيه سولفاي ET CIE في عام 1863 وتم شراء حقوق الإنتاج لإنجلترا من قبل لودفيغ موند عام 1872.منذ ذلك الحين، أصبحت المنافسة بين العمليتين شرسة.وفى عام 1874 شارك 30.000 طن فقط من الصودا سولفاى من إجمالى 525.000 طن تم إنتاجها في جميع أنحاء العالم; و بعد أحد عشر عام على 800.000 طن من الصودا ،365.000 منها كانت ناتجة عن العملية سولفاى.حدث "تقدم" بعد وقت قليل و في عام 1902 انتجت مصانع سولفاى 1.650.000 طن ، وتركت عملية لبلانك هامش "بقايا" 150،000 طن.تُظهر هذه الأرقام من جانب:أهمية الإنتاجات الكيميائية الأساسية حتى نهاية القرن التاسع عشر،و من جانب آخر مقاومة منتجين لبلانك الشديدة.سُهلت هذه المقاومة -جدليًا- من تأثيرات قانون القلويات.ولكل طن صودا ينتج بطريقة لبلانك ، يتصاعد 0.75 طن من كلوريد الهيدروجين في الهواء.دُمرت بالفعل مناطق صناعية إنجليزية بأكملها بسبب هذا الإهمال،مثل ويدنس، التى تركزت بها صناعة القلويات. تحت ضغط احتجاجات المزارعين ،حاول بعض منتجى الصودا معالجة مخلفات الأحماض; على وجه الخصوص جوساجو الذى اخترع عام 1863 برج يتم فيه معالجة الغاز الصادر من المرحلة الأولى بالمياة قبل أن يُضع في الغلاف الجوى.وتم وضع محلول حامض الهيدروكلوريك المخفف جدًا في الأنهار.و ظل هذا النظام اختياري حتى عام 1863، عندما تم فرض خفض جذري لأبخرة الأحماض .أيضًا تم حظر "معالجة" إلقاء المخلفات في الأنهار بعد بضعة أعوام بموجب قانون تلوث الأنهار لبنيامين دزرائيلي : و قد أصبح من الضروري استخدام الكلور في ملح البحر و ذلك لمجموعة أسباب سياسية و اجتماعية و اقتصادية.
تمت ملاحظة خصائص غاز الكلور عام 1774 من قبل مكتشفها، السويدى كارل سكيل، وأجرى كلود لويس بيرثولت من سافويا تجارب عملية لتبييض المنسوجات عام 1785. انتشر الابتكار سريعًا حيث كانت عملية التبييض من بين أكثر صعوبات العصر؛ ومن الممكن أن تستمر في الدول الشمالية من مارس إلى سبتمبر مع الشمس كعامل للتلوين، وكان مُرحب بالكلور الأكثر نشاطًا و ( ضررًا ) بالرغم من خطورتة. ولكن في المقابل نجح كل من تينانت و تشارلز ماكنتوش خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر في تحضير مسحوق (تحت كلوريت كالسيوم )ومنه تم الحصول بسهولة على محلول تتبييض قوى من خلال التحميض. وكان الكلور أساسي لتحضير مسحوق تينانت، وتم الحصول عليه بدوره وفقًا لطريقة مكتشفه: علاج بيرولوزيت ( ثاني أكسيد المنجنيز ) مع حمض الهيدروكلوريك. 
وأيضًا نظرًا لزيادة طلب مسحوق التبييض بشكل كبير، فإن المشكلة التقنية-العلمية التي قُدمت في عام 1863 إلى الكيميائين الإنجليز كانت لإيجاد مسارًا اقتصاديًا ذى جدوى تجاه الكلور من محلول حامض الهيدروكلوريك ( الذى يتدفق إلى الأنهار من أبراج جوساجو ). واستطاعوا التقنين الإنجليز إعطاء إجابتين، كلاهما صحيح. وعدل والتر ويلدون عملية تحضير الكلور من بيرولوزيت بإيجاد طريقة عبقرية لإستعادة المنجنيز، الذى يوجد في نهاية كل فترة من الأكسدة على هيئة كلوريد المنجنيز. و عالج ويلدون كتلة الكلوريد مع الحجر الجيري والجير، و هناك لم تمر طائرات نفاثة قوية عند 50 درجة مئوية؛ وهكذا تأكسد المنجنيز تقريبًا بالكامل و بالتالي كان جاهز لفترة إضافية(1866). وكان اقتراح هنرى دياكون أكثر ابتكاراً من الناحية التكنولوجية. و صمم دياكون نظامًا الذى يسمح فيه أن "يحرق" كلوريد النحاس حمض الهيدروكلوريك في الهواء عند 500 درجة مئوية، معطيًا كلور وماء (1868). وكان الكلور الذى تم الحصول عليه مخفف جدًا بالفعل، لكن في 1870 اجتاز دياكون هذا الحد أيضًا، ناجحًا في الحصول على مسحوق تبييض فعال للغاية. تحسن الآداء الاقتصادى لعملية لبلانك بشكل ملحوظ مع إنتعاش الكلور، لكن لايزال هناك عنصر مفقود تمامًا من بين الذيم تدخلوا في المرحلة الأولى. و تركمكبريتكبريتيد الكالسيوم، الغير قابل للإستخدام، في جبال القمامة التي تحيط بورش لبلانك. و وصل النجاح أيضًا في هذه الحالة بعد محاولات كثيرة: و ظهرت جوساجو كما لو كان من الممكن أن تحرر كبريتيد الهيدروجين من كبريتيد الكالسيوم، من خلال أن تهب ثاني أكسيد الكربون في مخلفات إنتاج لبلانك، و لكن استفاد ألكسندر شانس من هذا الاقتراح، بإيجاد طريقة لإثراء الغاز الذي تم الحصول عليه و بأكسدتة بالماء و الكبريت في فرن مصمم من قبل كارل فريدريش كلوز ( عملية كلاوس ).
بدأ تاريخ المتفجرات خلال نهاية 1840، عندما حاولوا نيترة أى مركب عضوى للحصول على مواد مفجرة. خاصة بعد نجاح الألمانى كريستيان فريدريش شونباين في صُنع النيتروسيليلوز (1846) و الإيطالي أسكانيو سوبريرو في توليف نيتروغليسرين (1847). عٌلق إنتاج النيتروسيليلوز لأغراض عسكرية، والذى عقب الأكتشاف على الفور، عندما دمر انفجار رهيب أول مصنع انجليزى في 14 يوليو 1847. و تم استئناف الإنتاج فقط بعد أن أثبت الباحث الإنجليزى فريدريك أبيل أنه يمكن أن يستقر قطن البارود خلال عملية تنقية كاملة من كل أثر للحامض، متروكًا في كتلة بعد عملية النيترة.
لا تختلف الكثير من الإنتاجات التكنولوجية في القسم السابق عن تلك المعتادة في مختبر الكيمياء العضوية: درجات الحرارة المرتفعة قليلًا، الضغط الجوي. لكن شهدت الصناعة الكيميائية ظروف قاسية، بخلقها لنفسها المواد الأكثر ملائمة لتحقيقها، و ذلك بمجرد أن بدأت الصناعة الكهروميكانيكية تقدم مولدات قوية إلى حد ما.
يُمكن وضع تاريخ نشأة أكبر صناعة كهروكيميائية في عام 1886، عندما اخترع كل من بول- لويس- هيرولت توسان في فرنسا ، وتشارلز مارتن هول في الولايات المتحدة عملية لتحضير الألمونيوم (و تُسمى "عملية هول هيرولت")، التى تقوم على التحليل الكهربائى لمحلول الألمونيوم في سداسي فلوروألومينات صوديوم المنصهر. و يعد انتاج الأمونيوم المنخفض التكلفة هام بالفعل في حد ذاته، و يُقيم بالكامل من قبل هانس جولدشميدت، كما إقتُرح استخدامه في الصناعة بعد درراسة عميقة لدرجة حرارة أكاسيد المعادن المنخفضة من خلال مسحوق الألمونيوم وذلك في عام 1898: و في السنوات الأولى من القرن العشرين سمحت عملية حرارة الألمونيوم بإنتاج معقول التكلفة للمعادن بالإضافة إلى المعادن التى يتعذر الوصول إليها مثل الكروم، و المنجنيز، و التنجستين، و المولبيدنوم. وتطلب كل أكسيد ظروف خاصة، لكن يجب أن تصل درجة الحرارة في جميع الحالات فيما لا يقل عن 2200 درجة سيلزيوس. تزود المعادن التي تم الحصول عليها انتاج الصلب الخاص، بتوسيعها نطاق صناعة التكنولوجيا الغير مباشرة لابتكار هيرولت و هول. وصمم الكيميائى الأمريكي هاميلتون يونغ كاستنر (1858 - 1899) طريقة للحصول على الصوديوم، حيث كان ينوى من خلالها أن يقلل الأمونيا ويستخلص الألمونيوم، وكان قد هاجر إلى إنجلترا بحثا عن رأس المال. وبعد تجارب محدودة، افتتح ورشة عمل في عام 1888، لكن سرعان ما جعلت منافسة عملية التحيل الكهربي انتاجه للألمونيوم غير مربح.
Paglia, Le grandi conquiste della chimica industriale, ERI, Torino,1970.Luciano Caglioti, I due volti della chimica. Benefici e rischi, EST Mondadori, Milano, 1979EN) Fred Aftalion, History of the International Chemical Industry: From the "Early Days" to 2000, 2ª ed., Chemical Heritage Foundation, 2005. ISBN 0-941901-29-7.
(EN) Alfred Dupont, Jr. Chandler, Shaping the Industrial Century: The Remarkable Story of the Evolution of the Modern Chemical and Pharmaceutical Industries, Harvard University Press, 2005. ISBN 0-674-01720-X. (EN) Fritz Ullmann, Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6ª ed., Wiley-VCH, 2002. ISBN 3-527-30385-5.
(EN) Robert P. Multhauf, The History of Chemical Technology. An Annotated Bibliography, 6ª ed., Garland Pub., New York, 1984. ISBN 0-8240-9255-4.
(EN) Ludwig F. Haber, The chemical industry during the nineteenth century: A study of the economic aspects of applied chemistry in Europe and North America, Clarendon Press, Oxford, 1958. ISBN 0-19-858102-5.
(EN) Ludwig Fritz Haber, The Chemical Industry, 1900-1930. International Growth and Technological Change, Clarendon Press, Oxford, 1971. ISBN 0-19-858133-5.
(EN) Frank Sherwood Taylor, A History of Industrial Chemistry, Heinemann, Londra, 1957. ISBN 978-0-405-04725-1.
(EN) Aaron John Ihde, The Development of Modern Chemistry, Dover Publications, New York, 1984. ISBN 0-486-64235-6.
(EN) (a cura di Charles Joseph Singer), A History of Technology, vol. IV e V, Oxford, 1958.
(EN) (a cura di Trevor Illtyd Williams), A History of Technology, vol. VI, parte I, Oxford, 1978.
(EN) Williams Haynes, American Chemical industry, vol. VI, The University of Chicago Press, New York, 1945-1954.
(EN) Paul M. Hohenberg, Chemicals in Western Europe, 1850-1914. An economic study of technical change, Chicago, 1967.
(EN) John Joseph Beer, The Emergence of the German Dye Industry (The development of science), Ayer Co Pub, Urbana, 1981. ISBN 0-405-13835-0.
(EN) Martha Moore Trescott, The Rise of the American Electrochemicals industry, 1880-1910. Studies in the American Technological Environment, Westport, 1981.
(EN) Peter H. Spitz, Petrochemicals. The Rise of an industry, Wiley, New York, 1988. ISBN 0-471-85985-0.
(EN) William Joseph Reader, Imperial Chemical Industry. A History, vol. II, Londra, 1970.
(EN) Frank M. McMillan, The Chain Straighteners, Macmillan Press, Londra, 1979. ISBN 0-333-25929-7.
(EN) Bryan G. Reuben, M.L. Burstall, The Chemical Economy. A Guide to the Technology and Economics of the Chemical Industry, Longmans, Londra, 1973. ISBN 0-582-46307-6.
(EN) Chris Freeman, Luc Soete, The Economics of Industrial Innovation, 3ª ed., The MIT Press, 1997. ISBN 0-262-56113-1.
(EN) Kurt Lanz, Around the World with Chemistry, 1980.
(EN) Graham D. Taylor, Du Pont and the International Chemical Industry, 1984.
(EN) Fred Aftalion, A History of the International Chemical Industry, 1991.
(EN) Alan Heaton, The Chemical Industry, 2ª ed., 1994.
(DE) Fritz ter Meer, Die I.G. Farben Industrie Gesellschaft, Düsseldorf, 1953.تكنولوجيا حيوية
الضغط الجوي
http://www.minerva.unito.it/Storia/IndustriaChimica3/ChimInd1.htm
http://www2.ing.unipi.it/~d5793/chimica%20industriale/indice.htm
http://www.corsi.storiaindustria.it/settoriindustriali/chimica/001/storia/
http://www.chemicalindustryarchives.org/
http://stoltz.caltech.edu/litmtg/2002/trend-lit-8_22_02.pdf
http://www.deutsches-chemie-museum.de/uploads/media/Geschichte_der_chemischen_Industrie_02.pdf