Hóa học nghiên cứu những đối tượng nào? Những phương pháp nào được sử dụng trong nghiên cứu hóa học?
Các kí hiệu hóa học của nguyên tố và hợp chất đã thay đổi như thế nào từ thời La Mã đến giữa thế kỉ XIX?
Hóa học là một lĩnh vực khoa học độc lập thuộc khoa học tự nhiên. Trong quá trình tích lũy tri thức, hóa học được phân chia thành nhiều hướng nghiên cứu khác nhau, mỗi hướng tập trung vào những đối tượng riêng và sử dụng các phương pháp đặc trưng, nhưng vẫn có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
Vào thế kỉ XVIII, hóa học về các chất khoáng bắt đầu hình thành. Ngày nay, lĩnh vực này được gọi là hóa vô cơ, phân biệt với hóa hữu cơ – ngành nghiên cứu các hợp chất có nguồn gốc từ cơ thể sống. Sau đó, hóa học tiếp tục phát triển và phân hóa thành các lĩnh vực quan trọng khác như hóa phân tích và hóa lí.
Thật khó để đưa ra một định nghĩa ngắn gọn về hóa vô cơ. Có thể hiểu rằng, hóa vô cơ là ngành nghiên cứu – cả thực nghiệm lẫn lí thuyết – về tính chất và phản ứng của hầu hết các nguyên tố và hợp chất, ngoại trừ các hợp chất hiđrocacbon và dẫn xuất của chúng.
Lịch sử của hóa vô cơ là một phần quan trọng trong lịch sử hóa học, bao gồm các mốc như việc phát hiện nguyên tố, xây dựng công thức và kí hiệu hóa học, cũng như sự hình thành và phát triển các định luật hóa học.
Từ rất sớm, con người đã biết đến 11 nguyên tố như: bạc (Ag), vàng (Au), cacbon (C), đồng (Cu), sắt (Fe), thủy ngân (Hg), chì (Pb), lưu huỳnh (S), antimon (Sb), thiếc (Sn) và bitmut (Bi). Năm 1669, nhà giả kim thuật người Đức Hennig Brand đã phát hiện ra phốt pho – nguyên tố đầu tiên được tìm thấy có chủ đích, mang lại danh tiếng lớn cho ông. Trước đó, ở Nam Mỹ cổ đại, bạch kim (hoặc hợp kim của nó) cũng đã được biết đến và được Antonio de Ulloa đưa về châu Âu vào năm 1748.
Đến thế kỉ XVIII, nhiều nguyên tố khí như nitơ (N₂), oxi (O₂), hiđro (H₂), clo (Cl₂) và các kim loại như coban (Co), niken (Ni), mangan (Mn), vonfram (W), molipđen (Mo), urani (U), titan (Ti), crom (Cr), ziriconi (Zr), magie (Mg), ytri (Y), telu (Te) và beri (Be) đã được phát hiện.
Sang thế kỉ XIX, các nhà hóa học tiếp tục phát hiện thêm hàng chục nguyên tố mới. Trong thời gian ngắn, họ đã điều chế được các kim loại kiềm và kiềm thổ ở dạng tinh khiết. Nhiều hợp chất của kali, natri và canxi đã được biết từ thời cổ đại, nhưng các nguyên tố kiềm và kiềm thổ khác chỉ dần được phát hiện sau đó, như bari (BaO, 1774, bởi Carl Wilhelm Scheele), stronti (SrO, 1787, bởi A. Crawford) và liti (Li₂O, 1817, bởi Arfwedson).
Do các nguyên tố này rất hoạt động hóa học, việc tách chúng khỏi hợp chất gặp nhiều khó khăn. Điều này chỉ trở nên khả thi khi phương pháp điện phân ra đời. Bằng cách điện phân trong môi trường thủy ngân, G. Davy đã thu được hỗn hống của các kim loại kiềm; sau khi chưng cất thủy ngân, kim loại tinh khiết được tách ra.
Ngoài ra, nhờ phương pháp quang phổ, các kim loại kiềm hiếm như xesi (1860) và rubidi (1861) đã được phát hiện bởi Robert Wilhelm Bunsen và Gustav Robert Kirchhoff.
Song song với đó, từ thế kỉ XV, châu Âu đã bắt đầu sản xuất nitrat. Các nhà giả kim thuật cũng đóng góp vào y học bằng cách sử dụng các hợp chất của thủy ngân, bạc và nhiều kim loại khác. Sự ra đời của các axit như axit nitric, axit sunfuric, axit clohiđric, cùng với các muối, thuốc nhuộm và gốm sứ, đã gắn liền với sự phát triển của ngành công nghiệp hóa học.
Những lí thuyết hóa học đầu tiên xuất hiện từ việc nghiên cứu quá trình đốt cháy phi kim và nung kim loại. Từ đó, định luật bảo toàn khối lượng được hình thành. Theo thời gian, các kiến thức về nguyên tố được tích lũy, dẫn đến sự ra đời của các phương pháp phân loại và các định luật tỉ lượng. Đồng thời, sự phát triển của khái niệm nguyên tử và khối lượng nguyên tử đã dẫn đến sự hình thành của thuyết nguyên tử – phân tử.
Câu hỏi:
1) Có thể coi hóa học trước thế kỉ XIX chủ yếu là hóa vô cơ không?
3) Vì sao các khái niệm đầu tiên trong cơ sở lí thuyết của hóa học lại thuộc về lĩnh vực vô cơ?