Аналитическая химия

Определение пригодности того или иного продукта для нужд человека имеет столь же древнюю историю, как и само его производство.

Аналитическая химия – наука о методах изучения состава вещества. Она состоит из двух основных разделов: качественного анализа и количественного анализа, совокупность методов установления качественного химического состава тел – идентификации атомов, ионов, молекул, входящих в состав анализируемого вещества.

Первоначально, определение качества вещества имело целью установление причин несоответствия получаемых свойств продуктов желаемым или необходимым. Это относилось к продуктам питания – таким, как хлеб, пиво, вино и др., для испытания которых использовались вкус, запах, цвет. Сырьё и продукты древней металлургии – руды, металлы и сплавы, которые применяли для изготовления орудий производства (медь, бронза, железо) или для украшения и товарообмена (золото, серебро), испытывались по их плотности, механическим свойствам посредством пробных плавок. Определялась доброкачественность красителей, керамических изделий, мыла, кожи, тканей, стекла, лекарственных препаратов. В процессе такого анализа стали различаться отдельные металлы (золото, серебро, медь, олово, железо), щёлочи, кислоты.

В алхимический период развития химии, характеризовавшийся развитием экспериментальных работ, увеличилось число различаемых металлов, кислот, щелочей, возникло понятие о соли, сере как горючем веществе и т. д. В этот же период были изобретены многие приборы для химических исследований, применено взвешивание исследуемых и используемых веществ (XIV – XVI вв.).

В период ятрохимии (XVI – XVII вв.) ещё более увеличился удельный вес химических методов исследования, особенно методов «мокрого» качественного исследования веществ, переводимых в растворы: так, серебро и соляная кислота распознавались по реакции образования ими осадка в азотнокислой среде; пользовались реакциями с образованием окрашенных продуктов, например железа с дубильными веществами.

Начало научному подходу к химическому анализу положил английский учёный Р. Бойль, когда он, отделив химию от алхимии и медицины и став на почву химического атомизма, ввёл понятие химического элемента как неразложимой далее составной части различных веществ. Разложение веществ на элементы Бойль и назвал «анализом». Весь период алхимии и ятрохимии был в значительной степени периодом синтетической химии; были получены многие неорганические и некоторые органические соединения. Но так как синтез был тесно связан с анализом, ведущим направлением развития химии в это время был именно анализ. Новые вещества получались в процессе всё более утончённого разложения природных продуктов.

Таким образом, почти до середины XIX в. химия развивалась преимущественно как аналитическая химия; усилия химиков были направлены на разработку методов определения качественно различных начал (элементов), на установление количественных законов их взаимодействия.

Большое значение в химическом анализе имела дифференциация газов, считавшихся ранее одним веществом; начало этим исследованиям было положено голландским учёным ван Гельмонтом (XVII в.), открывшим углекислый газ. Наибольших успехов в этих исследованиях достигли Дж. Пристли, К.В. Шееле, А.Л. Лавуазье. Экспериментальная химия получила твёрдую основу в установленном Лавуазье законе сохранения массы веществ при химических операциях (1789 г.). Правда, ещё ранее этот закон в более общей форме высказал М.В. Ломоносов (1758 г.), а шведский учёный Т.А. Бергман пользовался сохранением массы веществ для целей химического анализа. Именно Бергману принадлежит заслуга создания систематического хода качественного анализа, при котором переведённые в растворённое состояние исследуемые вещества затем разделяются на группы с помощью реакций осаждения реагентами и далее дробятся на ещё меньшие группы вплоть до возможности определения каждого элемента в отдельности. В качестве основных групповых реактивов Бергман предложил сероводород и щёлочи, которыми пользуются и до сих пор. Он также систематизировал качественный анализ «сухим путём», посредством нагревания веществ, которое приводит к образованию «перлов» и налётов различного цвета.

Используя огромные успехи химии, а именно, аналитической химии, фармация сделала огромный шаг вперед. Еще со времени ятрохимиков аптека стала изготовлять все новые и более сложные препараты. В то же время появляются и секретные средства, состав и приготовление которых хранились авторами в тайне, служа источником их славы и обогащения: Леонард Фиораветти – бальзам от всех болезней, «спирт Миндерера» – это СН₃СООNН₄, изобретенный Раймондом Миндерером, «Landanum Sydenhami» – Фома Сайденгем применял его от чумы (1665 – 1669 г.г.).

Тайное средство «парегорик», оподельдок, доверов порошок, иерусалимский бальзам (применялся иезуитами: расшифрован в 1746 г.), плумеров порошок и пилюли, фаулеров раствор (Фаулер раскрыл в 1786 г. совместно с Юзом (тоже фармацевтом) состав этого секретного средства, готовящегося путем отваривания природного мышьяка. Бестужевские капли (еще в 40-х годах ими пользовались) были изобретены графом Бестужевым. Секрет этих капель был продан одним из служащих Бестужева генералу Ламотту, который их выпустил под названием Tinctura aurea Lamotte. Всех интриговала способность капель обесцвечиваться под влиянием солнца и вновь принимать свой цвет в тени. Также в них усердно искали золото.

Необходимо было раскрыть состав секретных средств, вырабатывать методы идентификации, установить чистоту препаратов – все эти задачи были поставлены перед фармацевтами. Еще в фармакопеях в прошлом было много старинных выражений, которые трудно было понять, и которые давали повод к недоразумениям. Названия давали отчасти уменьшительными потому, чтобы больному не пришло в голову, какую отвратительную вещь его заставляют принимать. Например, Graecum album - под этим красивым названием было ничто другое как собачий кал.

Вокруг лекарств вился клубок из научных и шарлатанских подходов, из эффективно действующих лекарств и невежественных подделок, что нашло свое отражение в литературе.

Существует «Лечебник на иноземцев» (пародия на лечебник) – литературный памятник XVII век. В нем содержится рецепт лекарства от запора: филиного смеха – 4 комка, сухого крещенского мороза – 4 золотника, смешать все вместе в соломенном копченом пиве, на одно утро после полдня, в одиннадцатом часу ночи, а потом 3 дня не етчи, в четвертый день ввечеру на заре до свету, покушать во здравие от 3-х камечей, что промеж рожок, взять москворецкой воды на оловянном или на серебряном блюде, укрошить в 2 ножа и выпить.

Медицинские книги, известные в русской письменности с XVI в. Содержали рецепт от «любовной болезни» – прохладительный напиток, который состоит из «3 золотников холодности, 14 равнодушия и 18 беспристрастия, все сие смешивается и принимается внутрь».

Видное место в разработке методов аналитической химии занимают фармацевты: Карл Фридрих Мор (1806-1879 г.г.) – автор объемного анализа. Его имя до сих пор носят бюретки, пипетки, весы, зажимы, краны и многое другое. Ввел в фарма­цевтическую практику способ титрования, Он автор универсальной фармако­пеи.

Кавенн разработал анализ молока по кислотности и удельному весу.

Во время наполеоновских походов фармацевт А. Ж. Лабаррак (1777 – 1850 г.г.) предложил метод анализа и обезвреживания питьевой воды.

Чтобы заменить дефицитное во время наполеоновских войн коровье масло, фармацевт Меж-Нурье разработал производство маргарина.

Ганеман в период своей фармацевтической деятельности получил задание выяснить причину отравлений, наблюдавшихся иногда при применении вин, при приготовлении которых применялась обработка соединениями свинца для осаждения дубильных веществ. С помощью сероводорода устанавливает присутствие сулемы, мышьяка, меди (от нелуженой посуды), увлекающийся Ганеман предложил даже, что он открыл универсальный реактив на ядовитость.

Антуан Боме (26.02.1728 г. – 15.10.1804 г.) – французский химик, фармацевт и технолог, член Парижской АН (с 1778 г.). В 1768 изобрёл ареометр, носящий его имя. В 1770 году организовал производство нашатыря; разработал способы производства фарфора, беления сырого шёлка и др. Издал ряд руководств по химии и фармации; среди них «Опытная и теоретическая химия». Был сторонником теории флогистона.

Лобер, участник наполеоновских походов, военный фармацевт, дал метод анализа хинной коры и построил первую во Франции фабрику серной кислоты. Расцвет органической химии и выпуск многочисленных сложных соединений, в особенности на базе анилинокрасочной промышленности несколько ослабили внимание к растениям как к источнику лекарства. Сейчас внимание к растениям как к источнику лекарств сильно возросло.

Итак, аптека явилась лабораторией, где на основе строго проверенных опытов и наблюдений, было сделано много открытий: аптекарь М.Г. Клапрот (1743 – 1817 г.г.) открыл соединения урана, циркония, титана, церия. Он указал первый на различие между стронцием и барием. За многочисленные и исчерпывающие и точные исследования М. Клапрота по праву зовут основоположником химии минералов.

Луи Никола Воклен (16.05.1763 г. – 14.11.1829 г.) – французский химик. С 13 лет работал аптекар­ским учеником. Воклен был первым директором парижской фармацевтической школы, основан­ной в 1803 году. В 1804 году он был назначен профес­сором в Ботанический сад в Париже. С 1791 г. член Парижской АН. В 1797 г. открыл в сибирской красной свинцовой руде новый элемент хром, названный так потому, что дает исключительно окрашенные соединения и в 1798 г. получил его в свободном состоянии. В 1798 г. обнаружил в минерале берилле окись неизвестного ранее металла – бериллия. Им были получены соли серно­ватистой кислоты, циановая (1818 г.), хинная (1806 г.) кислоты. В 1799 г. опубликовал одно из первых руководств по химическому анализу. Много занимался исследованием веществ растительного и животного происхождения, из которых выделил ряд химических соединений.

Карл Карлович Клаус [11(22).01.1796 г. – 12(24).03.1864 г.] – русский химик, член-корреспондент Петербургской АН (1861 г.). С 1839 года профессор химии Казанского университета, с 1852 года профессор фармации Дерптского университета. В 1841 г. начал исследования платиновых металлов. В 1844 г. открыл в остатках уральской платиновой руды новый элемент, который назвал рутением (от позднелатинского Ruthenia – Россия). Клаус получил рутений в чистом виде, изучил его химические свойства и определил атомный вес; указал на сходство между триадами рутений – родий – палладий и осмий – иридий – платина. Клаус известен и как исследователь флоры Заволжья и Прикаспийских степей.

Антуан Жером Балар (30.09.1802 г. – 30.03.1876 г.) – французский химик, член Парижской АН (1844). Был фармацевтом, затем профессор университета в Монпелье и в Париже (с 1842 г.). Изучая рассолы средиземноморских соляных промыслов, в 1826 году открыл новый элемент, который назвал муридом (от лат. muria - рассол); вскоре Ж. Л. Гей-Люссак переименовал его в бром.

Бернар Куртуа (1777 г. – 1836 г.) - французский аптекарь, химик, занимался изучением солей из золы морских водорослей, открыл йод в 1811 году. Куртуа разработал метод получения цинковых бе­лил и ряда других химических соединений. Для перевода получающихся при сжигании сернистых соединений в сернокислые, Куртуа прибавлял серную кислоту. Однажды, прибавив слишком много кислоты, он заметил выделяющиеся фиолетовые пары, из которых оседали черные кристаллы. Он сделал ряд опытов с новым веществом, которому Гей-Люссак в 1814 году дал название йод (от греч. iodes - похожий цветом на фиалку, фиолетовый).