Kimya tarihi

Kimya tarihi, antik çağdan günümüze kadar uzanan zaman aralığında kimya biliminin ortaya çıkışı ve gelişimini konu alır. MÖ 1000 yılına gelindiğinde antik uygarlıklar ileride kimyanın çeşitli dallarının temelini oluşturacak teknolojileri kullanmaktaydı. Ateşin keşfi, cevherlerden metal elde edilmesi, çömlek ve sır yapımı, bira ve şarabın fermantasyon ile elde edilmesi, ilaç ve parfüm yapmak için bitkilerden kimyasalların özütlenmesi, yağın sabuna dönüştürülmesi, cam imali ve bronz gibi çeşitli alaşımların üretimi bu teknolojiler arasında sayılabilir.
Kimyanın önbilimi olan simya, maddenin doğasını ve dönüşümlerini açıklamada başarısız olmuştur. Ancak simyacılar deneyler yaparak ve deney sonuçlarını kayıt altına alarak modern kimyanın ortaya çıkışına zemin hazırladılar. Robert Boyle, The Skeptical Chymist (1661) adlı eserinde, kimya ve simya arasındaki farkları kesin bir biçimde ortaya koyduğunda, kimya ve simyanın birbirinden ayrımı söz konusu olmaya başlamıştır. Hem simya hem de kimya madde ve maddenin dönüşümleriyle ilgilenirken, kimyagerler çalışmalarında bilimsel yöntemi uygulamaktaydı.
Kimya tarihi, özellikle Willard Gibbs'in çalışmalarıyla termodinamik tarihiyle iç içe geçmiştir.
Antik tarih
İlk insanlar
Güney Afrika'daki Blombos Mağarası'nda 100.000 yıllık bir aşıboyası işleme atölyesi bulunmuştur. Bu keşif, ilk insanların temel kimya bilgisine sahip olduğunu göstermektedir. Mağara duvarlarına ilk insanlar tarafından yapılan resimler ve şekillerde bulunan hayvan kanıyla karıştırılmış diğer sıvılar da zayıf bir kimya bilgisine işaret etmektedir.
Erken dönem metalürjisi
En erken tarih kayıtlarına göre insanlar tarafından kullanılan en eski metalin saf ve "doğal" olarak bulunabilen altın olduğu görülmektedir. İspanya'da M. Ö. 40.000 civarında geç Paleolitik dönemde kullanılmış mağaralarda az miktarda doğal altın bulunmuştur.
Gümüş, bakır, kalay ve meteor demiri de doğal olarak bulunabildiğinden antik kültürlerde sınırlı oranda metal işlenebilmesine olanak tanımıştır. MÖ 3000'lerde meteor demirinden yapılan Antik Mısır silahları, "cennetten gelen hançerler" olarak görüldüğünden oldukça değerliydi.
Kontrol altında tutularak kullanılan ilk kimyasal reaksiyon muhtemelen yanmaydı. Bununla birlikte, yanma olayında ortaya çıkan ateş, uzun dönemler boyu bir maddeyi başka bir maddeye (odun yakmak veya kaynar su) dönüştürebilen mistik bir güç olarak görülmüştü. Ateş, erken toplumları birçok açıdan etkiledi. Ateşin etkileri yemek pişirmek, yaşanılan bölgenin ısıtılması ve aydınlatılması gibi günlük hayattaki en basit uygulamalardan; çanak çömlek yapımı, tuğla yapımı ve çeşitli aletler yapmak için metalleri eritilmesi gibi daha gelişmiş kullanım yöntemlerine kadar uzanıyordu.
Camın keşfine ve metallerin saflaştırılmasına giden yolu açan unsur ateşti. Bu keşif ve uygulamaları metalürjinin ortaya çıkışı takip etti. Metalürjinin ilk zamanlarında metallerin saflaştırma yöntemleri aranmış ve MÖ 2900 gibi erken bir tarihten beri Antik Mısır'da bilinen altın değerli bir metal olarak görülmeye başlanmıştır.
Tunç Çağı
Özellikle kalay, kurşun ve (daha yüksek bir sıcaklıkta) bakır gibi bazı metaller, kayaların sırf ateşte ısıtılmasıyla cevherlerinden elde edilebilir. Bu işlem eritme olarak bilinir. Maden çıkarma metalürjisinin MÖ 6. ve 5. binyıllardan kalma bu ilk kanıtı, üçü de Sırbistan'da bulunan Madeniipek, Yarmovac ve Plocnik arkeolojik sit alanlarında bulunmuştur. Bugüne kadar bakır eritme işlemine dair keşfedilmiş en erken kanıtlar Belovode sit alanında bulundu. Bu kanıtlar arasında, Vinča kültürüne ait MÖ 5500'den kalma bakırdan bir balta vardır. MÖ 3. binyıldan kalma ilk işlenmiş metallere dair işaretler Palmela (Portekiz), Los Millares (İspanya) ve Stonehenge (Birleşik Krallık) gibi yerlerde bulunmuştur. Bununla beraber tarih öncesi çağların araştırılmasında sıklıkla karşılaşıldığı üzere, nihai başlangıç tarihleri kesin bir biçimde belirlenememektedir ve yeni keşifler günümüzde devam etmektedir.
Bu ilk metaller tekil halde bulunan elementler veya doğal olarak oluşan bileşimlerdi. Bakır ve kalay eritilip birleştirilerek, daha üstün bir metal olan bronz (tunç olarak da adlandırılır) alaşımı yapılabilir. Bu uygulama MÖ 3500 civarında Tunç Çağı'nı başlatan büyük bir teknolojik değişimdi. Tunç Çağı, insanlığın kültürel gelişiminde bakır ve kalay cevherlerinin doğal olarak ortaya çıkan mostralarından eritilerek çıkarılması ve tunç alaşımını oluşturmak için birlikte eritilmesi için ileri metal işleme tekniklerinin geliştirildiği bir dönemdi. Bu doğal olarak oluşan cevherler içlerinde sık olarak arsenik safsızlıkları bulunuyordu. Bakır/kalay cevherleri, MÖ 3000'den önce Batı Asya'da kalay bronzlarının olmamasından da anlaşılacağı üzere nadir bulunur.
Metalürji tarihini Tunç Çağı'ndan sonra daha iyi silahlar arayan ordular belirledi. Avrasya'daki devletler, daha iyi zırh ve silahlar yapan üstün alaşımları yaptıklarında zenginleştiler. Antik Hindistan'da metalürji ve simyada önemli ilerlemeler kaydedildi.
Demir Çağı
Demirin cevherinden çıkarılarak işlenebilir bir metal haline getirilmesi, bakır veya kalaydan çok daha zordur. Demir, çelik keşfedilene kadar insanlığın kullandığı aletler için bronzdan daha uygun olmasa da, cevherinin bakır veya kalaya göre çok daha bol bulunması ve yaygın olması sebebiyle herhangi bir ticari alışveriş yapılmasına gerek kalmadan yerel olarak erişilebilir durumdaydı.
Demir işçiliğinin Hititler tarafından yaklaşık MÖ 1200 yılında icat edildiği sanılmaktadır. Demirin işlenebilmesi, Demir Çağı'nın başlangıcı olmuştur. Demir çıkarmanın ve işlemenin sırrı, Antik Filistinlilerin başarısında kilit bir rol oynamıştır.
Demir Çağı, demir işçiliğinin (demir metalürjisi) gelişimini ifade etmektedir. Demir metalürjisindeki tarihsel gelişmeler, geçmişteki çok çeşitli kültür ve uygarlıkta görülebilir. Bu uygarlıklar arasında Orta Doğu ve Yakın Doğu'nun Antik ve Orta Çağ krallıkları ve imparatorlukları, Antik İran, Antik Mısır, Antik Nübye, Anadolu (Türkiye), Antik Nok, Kartaca, Antik Avrupa'da yaşamış Yunanlar ve Romalılar, Orta Çağ Avrupası, Antik ve Orta Çağ dönemi Çin, Hindistan ve Japonya bulunur. Yüksek fırın, dökme demir, hidrolik tahrikli şahmerdan ve çift etkili piston körükleri gibi metalürjiyle ilişkili veya metalürjide kullanılan pek çok uygulama ve alet Antik Çin'de bulunmuştur.
Klasik dönem ve atomculuk
Birbirinden farklı maddelerin neden farklı özelliklere (renk, yoğunluk, koku) sahip olduğunu, farklı hallerde (gaz, sıvı ve katı) bulunduğunu ve ortam koşullarında farklı tepkiler verdiğini (örneğin suya, ateşe veya sıcaklık değişimine maruz kaldığında) rasyonelleştirmeye yönelik felsefi girişimler, antik dönem filozoflarını doğa ve kimya üzerine ilk teorileri oluşturmaya yöneltti. Kimyayla ilgili bu tür felsefi teorilerin tarihi kökeni büyük olasılıkla her bir antik uygarlıkta rastlanabilir. Tüm bu teorilerin ortak yönü, doğada bulunan bütün maddeleri oluşturan az sayıdaki ilksel klasik elementi belirleme girişimiydi. Antik uygarlıklardan bazıları arasında herhangi bir kültürel etkileşim gerçekleşmemiş olsa da hava, su ve toprak gibi maddeler; ateş ve ışık gibi enerji biçimleri; esir, düşünce ve cennet gibi daha soyut kavramlar yaygındı. Örneğin Antik Yunan, Hint, Maya ve Çin felsefelerinin tümünde hava, su, toprak ve ateşi ilksel elementler olarak görüyordu.
Antik Dünya
MÖ 420 civarında Empedokles, bütün maddelerin dört temel madde olan hava, su, toprak ve ateşten oluştuğunu öne sürdü. Erken atomculuk teorisinin izleri, Antik Yunanistan ve Antik Hindistan'a kadar takip edilebilir. Yunan atomculuğu, maddenin MÖ 380 civarında "atomos" adı verilen bölünemez ve yok edilemez parçacıklardan oluştuğunu söyleyen Yunan filozof Demokritos'a dayanır. Leukippos da atomların maddenin en bölünmez kısmı olduğunu öne sürmüştür. Bu teoriler aynı zaman diliminde Hint filozof Kanada tarafından Vaişeşika sutralarında yazılmış açıklamalarla örtüşür. Kanada, aynı şekilde gazların varlığını da ele aldı. Demokritos, Kanada'nın sutra ile açıkladıklarını felsefi düşüncelerle açıklamıştır. Her iki görüş de deneysel veriler açısından eksikti. Bilimsel birer kanıt olmadan atomların varlığını inkar etmek kolaydı. Aristo, MÖ 330'da atomların varlığına karşı çıktı. Daha öncesindeyse Polibios'a atfedilen MÖ 380 yılına ait bir Yunanca metinde insan vücudunun dört unsurdan oluştuğu öne sürüldü. MÖ 300 civarında Epikuros, insanın dengeli bir yaşam sürmekten kendisinin sorumlu olduğu, yok edilemez atomlardan oluşan bir evren fikrini ortaya attı.
Romalı şair ve filozof Lucretius, Epikür felsefesini Romalı dinleyicilere açıklamak amacıyla MÖ 50'de De rerum natura'yı (Nesnelerin Doğası Üzerine) yazdı. Lucretius bu eserinde atomculuğun ilkelerini, aklın ve ruhun doğasını, duygu ve düşüncenin açıklamalarını, dünyanın gelişimi ve doğa olaylarını, çeşitli gökyüzü ve yeryüzü olaylarının açıklamalarını sunmaktadır.
İlk geliştirilen saflaştırma yöntemlerinin birçoğu, Yaşlı Plinius'un Naturalis Historia adlı eserinde anlatılmıştır. Plinius bu yöntemleri açıklamaya çalıştı ve birçok mineralin halleri üzerinde gözlemlerde bulundu.
Orta Çağ'da simya
Orta Çağ simyasında kullanılan temel sistem ilk olarak Fars-Arap simyacı Cabir bin Hayyan, tarafından geliştirilmişti ve Yunan geleneğinin klasik unsurlarına dayanmaktaydı. Sistemi, "yanan taş" olarak adlandırılan ve yanabilirliği temsil eden kükürt ve metalik özellikleri karakterize eden cıva isimli iki felsefi unsura ek olarak Empedokles'in öne sürdüğü Aristotelesçi düşünceye dayanan dört elementten; hava, toprak, su ve ateşten oluşuyordu. Bu temeller ve elementler simyacılar tarafından evrenin indirgenemez bileşenlerinin idealize edilmiş ifadeleri olarak görülmüşlerdi ve felsefi simya için önem taşıyorlardı.
Üç metalik ilke, (yanıcılık ve yanmayı temsilen kükürt, uçuculuk ve kararlılığı temsilen cıva ve katılığı temsil etmek için tuz) İsviçreli simyacı Paracelsus'un tria prima'sı oldu. Aristoteles'in dört element teorisinin maddelerde üç ilke olarak göründüğünü düşündü. Paracelsus bunları temel ilkeler olarak gördü ve ahşabın ateşte nasıl yandığının açıklamasına başvurarak bu ilkeleri doğruladı. Cıva bağlılık ilkesini içermekteydi, öyle ki eğer cıva odundan çıkartılırsa (duman) odun parçalara ayrılırdı. Duman, uçuculuğu (cıva prensibi), ısı yayan alevler yanıcılığı (kükürt) ve kalan kül de katılığı (tuz) tanımlıyordu.
Felsefe taşı
Simya, sembolik mistisizmle dolu ve modern bilimden fazlasıyla farklı olan, Hermetik felsefe taşı arayışla tanımlanır. Simyacılar ezoterik (ruhsal) ve/veya egzoterik (pratik) düzeyde dönüşümler yapmaya uğraştılar. Simyanın, Greko-Romen Mısır'da, İslam'ın Altın Çağı'nda ve daha sonra Avrupa'da kimyanın evrimine büyük ölçüde katkıda bulunan unsurları önbilimsel ve ezoterik yönüydü. Simya ve kimya maddenin bileşimi ve özellikleriyle ilgileniyordu ve 18. yüzyıla kadar ayrı birer disiplin değillerdi. Batıda chymistry terimi, o zamana kadar var olan simya ve kimyanın karışımı olan uygulamaları ve yöntemleri tanımlamak için kullanılmıştır.
Milattan sonraki ilk yüzyıllarda yaşayan ilk Batılı simyacılar, kimyasal aletleri icat ettiler. Benmari ya da bilinen adıyla su banyosu, Yahudi Meryem'in ismiyle anılır. Meryem'in çalışmaları ayrıca tribikos ve kerotakis'in ilk tanımlarını içerir. Simyacı Kleopatra fırınların tanımını yaptı ve imbiği icat etti. Daha sonraki dönemdeyse Cabir bin Hayyan tarafından kurulan deneysel sistem, İslam dünyasına ve 12. yüzyılda Avrupa'ya ulaştığında birçok simyacıyı etkiledi.
Rönesans sırasında egzoterik simya Paraselsusçu iyatrokimya biçiminde popüler kalmaya devam ederken spiritüel simya gelişim göstererek Platoncu, Hermetik ve gnostik köklerine geri döndü. Sonuç olarak bilimsel gelişmeler felsefe taşının sembolik arayışının yerine geçmemiş ve 18. yüzyılın başlarına kadar saygın bilim insanları ile doktorların araştırma alanında olmaya devam etmiştir. Bilimsel katkılarıyla ünlenen Jan Baptist van Helmont, Robert Boyle ve Isaac Newton ilk modern simyacılardandır.
İslam dünyasında simya
İslam dünyasında Müslümanlar Antik Yunan ve Helenistik Dönem filozoflarının çalışmalarını Arapçaya çeviriyor ve bilimsel fikirler üzerinde deneyler gerçekleştiriyorlardı. Modern bilimsel yöntemin gelişimi yavaş ve zorluydu ancak kimyaya ait erken bilimsel yöntem ilk Müslüman kimyagerler arasında ortaya çıkmaya başladı. Bu başlangıç "kimyanın babası" olarak da bilinen 9. yüzyıl Fars-Arap kimyageri Cabir bin Hayyan ile olmuştur. Cabir bin Hayyan'a atfedilen çalışmalarda kimyasal maddelerin sistematik bir sınıflandırması bulunmakla beraber, inorganik bileşiklerin (nişadır veya amonyum klorür) organik maddelerden (bitkiler, kan ve saç gibi) kimyasal yollarla nasıl elde edilebileceğine dair açıklamalar da bulunur. Cabir bin Hayyan'ın bazı çalışmaları (örn. Merhametin Kitabı ve Yetmişin Kitabı) Latinceleştirilmiş ismi olan "Geber" adı altında Latinceye çevrildi ve 13. yüzyıl Avrupa'sında genellikle Sahte Cabir olarak bilinen bir anonim yazar tarafından Geber adı altında simya ve metalürji yazıları kaleme alındı. Daha sonra gelen Müslüman filozoflardan Biruni ve İbn-i Sina, metallerin birbirine dönüşmesi teorisi başta olmak üzere simya teorilerini reddettiler.
Nasirüddin Tusi, bir maddenin değişebileceğini ancak yok olamayacağını belirterek kütlenin korunumu yasasının ilk örneklerinden birini tanımladı. Razi ise Büyük Kapsam (Latince: Continens Liber, Arapça: ) adlı tıp kitabında Aristo'nun dört element teorisine eleştirilerde bulundu. Galen Hakkında Şüpheler isimli kitabında da Antik Yunan hekimi Galenos'un humoral teorisine eleştiriler getirdi.
Simyada karşılaşılan sorunlar
Bugünün bakış açısıyla incelendiğinde simyada birçok sorun olduğu görülür. Yeni bileşikler için sistematik bir isimlendirme düzeni yoktu. Kullanılan dil, terminolojilerin insandan insana farklı şekilde anlaşılmasına yol açacak kadar ezoterik ve belirsizdi. Öyle ki The Fontana History of Chemistry (Brock, 1992) isimli kitapta bu durumdan şöyle bahsedilmiştir:Simyada kullanılan dil, bilgileri konunun yabancısı kimselerden saklamak için kısa süre içinde sır dolu ve gizemli bir teknik kelime dağarcığı geliştirdi. Bu dil günümüzde bizler için büyük ölçüde anlaşılmaz olsa da Geoffery Chaucer'ın Toprak Ağası'nın Hikayesi'ni okuyanların veya Ben Jonson'ın Simyacı tiyatrosunu izleyenlerin bu dile gülecek kadar simyadan anlayacakları aşikardır. Chaucer'ın öyküsü, özellikle de ucuz maddelerden sahte altın elde etme gibi simyanın daha düzmece olan yanlarını ortaya çıkardı. Chaucer'dan yüzyıldan az bir süre öncesinde de Dante Alighieri bu düzmeceye karşı farkındalık göstererek yazılarında simyacıları Cehennem'e göndermiştir. Kısa bir sonra ise Avignon Papası XXII. Ioannes, sahte para yaptıkları yaptıkları gerekçesiyle 1317 yılında tüm simyacıların Fransa'yı terk etmesini emretmiştir. 1403 yılında İngiltere'de "metallerin çoğaltılmasını" ölümle cezalandıran bir yasa çıkarıldı. Bu ve diğer aşırılığı ortada olan önlemlere karşın simyacılık bitmedi. Kraliyet ailesi üyeleri ve imtiyaz sahipleri, kendileri için felsefe taşı ve yaşam iksirini bulma yollarını aramaya devam etmişlerdir.