화학 혁명 화학의 시작 라부아지에의 Traité Elémentaire de Chimie (화학의 원리)는 현대 화학의 기초를 놓았다. 그는 화학적 용어와 개념은 물론이고 기체의 질량, 열량계를 이용한 열을 측정하였다. 원소의 질량보존과 ‘라디칼(radical)’이나 ‘염(salt)’을 산으로 만드는 산화의 개념을 제창하였다.
Scientific Revolution Class Schedule, Spring, 2017 lecture Topic Title 1 Intro 화학이란 무엇인가? 2 고대의 물질관 그리스의 자연철학 3 연금술1 중세의 연금술과 사회 4 연금술2 플로지스톤 이론과 패러다임 5 태동기의 화학 물은 과연 원소인가? 6 Beginning of Chemistry 7 물질의 원자설과 그 파급 8 원소의 주기성 9 산업과 화학 황산의 화학 10 순백의 추구와 표백제 11 다양한 색상과 사회 - Perkin's mauve 12 Science of Steel making 13 Aluminum - Hall-Héroult Process 14 비료- Bosch - Haber Process 15 Review, First Half 16 Mid Term(30%) Scientific Revolution
고대 연금술과 전통 Noah's Ark mosaics at Monreale cathedral, Sicily, Italy, After the Flood the drunken Noah with his sons, 12C.
Noah's Ark mosaics at Monreale cathedral, Sicily, Italy, After the Flood the drunken Noah with his sons, 12C. Noah's Ark mosaics at Monreale cathedral, Sicily, Italy. (12 C)
우리가 받은 자연의 철학은 그리스 철학자들의 것이거나, 연금술사에게 온 것이다... 하나는 몇 가지 통속적인 관찰로 결론한 것이고, 나머지는 몇몇 가마불에서의 실험에서 나온 것이다. from “Of Tribute: Praise of Knowledge” Works (1968) VIII p. 125 cited in Gleick, p. 206 note 10. Memorial Trinity Chapel Cambridge (photo JMM, 2007) Utraque unum : from both one Instauratio Magna : the great restoration This work contained Bacon's fundamental treatise, the Novum Organum -- a new method for scientific investigation to replace the old and faulty one of Aristotle. The book was given an imposing subtitle: "True Direction Concerning the Interpretation of Nature." The ship displayed on the book's title page, is sailing through the Pillars of Hercules. Tradition had always placed these as the limits of man's possible exploration. But instead of the traditional "ne plus ultra," Bacon's title page in fact declares, as did Coronelli's, "plus ultra.” The old oranon was Aristotle www.crs4.it/Ars/ arshtml/conclusion1.html Elizabeth accession 1558 dies 1603 Shakespeare 1564-1616 Not so much that Aristotle himself was wrong as that the scholastic reverence for his authority was misplaced. 1674 BOYLE Excell. Theol. II. iv. 170 That great Restorer of Physicks, the illustrious Verulam (OED physics) 하나는 말을 불리지도 못했고, 나머지는 금을 불리지도 못했다. Francis Bacon (1561-1626)
On the Philosopher’s Stone (13th Cent; Basel, 1571) Beinecke Library, Yale In two pages, every word underlined, 20 pointing fingers, 15 Nota Benes. On the Philosopher’s Stone (13th Cent; Basel, 1571)
Doctrine of Sympathies 자연에는 병의 원천 주위 가까이에 그 해독제가 있다. 파라켈수스는 자연에는 병의 원천 주위 가까이에 그 해독제가 있다. alchemist Paracelsus (early 1500s)
Jewel Weed Poison Ivy Old wives tale: Claims: Jewel Weed totally neutralizes the Poison Ivy's oily antigen called Urushiol, and you will no longer spread it by scratching or rubbing. The Urushiol oil may be carried on the fur of pets, clothing, shoes, toys, tools, or other objects and then transferred to the skin. Approximately 24 to 36 hrs after a sensitized person is exposed to the Urushiol, a blistery, itching rash develops. Usually within 15 minutes of contact, the Urushiol binds to skin proteins. If it is washed off with soap and water before that time, a reaction may be prevented. After the antigen is fixed, however, it cannot be washed off or transferred to other areas. Scratching or oozing blister fluid cannot spread the antigen to other areas of the body or to other persons. Poison Ivy Jewel Weed
과학적인 평가 Treatment of poison ivy/oak allergic contact dermatitis with an extract of jewelweed American Journal of Contact Dermatitis, 1997, vol 8, pp. 150-153 David Long, Noel H. Ballentine, James G. Marks Jr. Department of Medicine, Pennsylvania State University College of Medicine, Milton S. Hershey Medical Center, Hershey, USA. Treatment of poison ivy/oak allergic contact dermatitis with an extract of jewelweed American Journal of Contact Dermatitis, 1997, vol 8, pp. 150-153 David Long, Noel H. Ballentine, James G. Marks Jr Department of Medicine, Pennsylvania State University College of Medicine, Milton S. Hershey Medical Center, Hershey, USA.BACKGROUND: Jewelweed (Impatiens biflora) is a plant which has been used for centuries for the treatment of poison ivy/oak allergic contact dermatitis. Numerous claims for its effectiveness exist in the lay press, and over-the-counter medicaments containing jewelweed are reputed to be an effective remedy for poison ivy/oak dermatitis. Despite these claims, few scientific studies testing the effectiveness of jewelweed have been performed. OBJECTIVE: Our objective in this pilot study was to test the efficacy of an extract of jewelweed in the treatment of experimentally induced allergic contact dermatitis to poison ivy/oak. METHODS: A randomized, double-blinded, paired comparison investigation was performed. Ten adult volunteers were patch tested to urushiol, the allergenic resin in poison ivy/oak. For each volunteer, one patch test site was treated with an extract prepared from the fresh stems of jewelweed; the remaining site was treated with distilled water to serve as a control. Sites were examined on days 2, 3, 7, and 9 with reactions graded on a numerical scale. RESULTS: All subjects developed dermatitis at each patch test site. There was no statistically significant difference in the objective scores at the sites treated with jewelweed extract versus the distilled water control sites. CONCLUSION: This study demonstrated that an extract of jewelweed was not effective in the treatment of poison ivy/oak allergic contact dermatitis. 결론: jewelweed was not effective in the treatment of poison ivy/oak allergic contact dermatitis. Amazing Jewelweed Soap, Salve and Spray
Willow (Salix) found in malarial swamps Salicin (from bark) Willow (Salix) found in malarial swamps
Salicin Salicilic Acid 살리신 (from bark) Hydrolyze(수화) Oxidize(산화) Hydrolyze to oxydize Salicin 살리신 (from bark)
옥스포드의 화학자들 (Robert Boyle, Robert Hooke, and John Mayow) 화학은 유사과학인 연금술로부터 발전해 왔다고 할 수 있다. 근대 화학의 시작을 Boyle (1627–91)로 보기도 하고, 때로는 Antoine Lavoisier(1743–94)으로 보기도 한다. 보일는 기체 펌프와 진공을 사용하여 보일의 법칙을 발견하였다. 후크Hooke는 연소를 공기와의 결합이라는 합리적 설명을 설명을 했다. 메에요Mayow는 동물의 호흡을 연구하였다. 영국의 화학자들은 연소에 대해 바른 방향으로 갈 때, 독일의 화학자인 베허Becher 와 슈탈G. E. Stahl은 잘못된 이론인 플로기스톤 이론을 제시하였다. 이로 인해 화학은 그 시작이 한 세기 정도 늦어졌다.
기존 이론에 대한 도전 Robert Boyle (1627~1691) 실험을 바탕으로 하는 근대 화학의 기초를 이룸. 1660년, 같은 온도에서 기체의 부피는 압력에 반비례한다. – ‘보일의 법칙’ New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air, and its Effects, 1660.
화학혁명
Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) Prerevolutionary Pharmacist Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) Woodcut frontispiece to Scheele “Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer”, Upsala, 1777 (JMM, 2008) Stamp permission of Prof. Z. Rappoport. 셸레는 스웨덴 약사이며, 화학자로 화학에 많은 기여를 하였다.
셸레Scheele, Air and Fire 셸레의 저서 (Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer, Chemical Observations and Experiments on Air and Fire.)
Scheele's Acids Lactic 우유 (purified as heavy-metal salts) On Milk and its Acid (1780) 19 pp.
Scheele's Acids Lactic 우유 (purified as heavy-metal salts) Bismuth, cobalt, antimony, tin, mercury, silver, and gold were attacked by lactic acid either by digestion or by boiling. After standing over tin the acid caused a black precipitate to form in a solution of gold in aqua regia. 7) Iron and zinc were dissolved with formation of flammable air. The iron solution was brown and gave no crystallization, but the zinc solution crystallized. 8) With copper our solution first took on a blue color, then green, finally dark blue, but it did not crystallize. 9) Lead dissolved after several days of digestion. The solution acquired a sweet, tart taste but did not crystallize. 10) On Milk and its Acid (1780) 19 pp.
Scheele's Acids Lactic 우유 Citric 레몬 Uric 오줌 Tartaric 타르타르 Benzoic (purified as heavy-metal salts) Lactic 우유 Citric 레몬 Uric 오줌 Tartaric 타르타르 (포도주 찌끼) Benzoic 벤조인 검 Oxalic 시금치
"Oxy" = Sharp Acidic taste Latin "acidus" "acre" to be sour root "ac-" sharp
Scheele's Acids (purified as heavy-metal salts) Benzoic (벤조산) Oxalic(옥살산) Citric (시트르산) Lactic (락산) Uric (요산) Tartaric (주석산) 벤조인 검 시금치 레몬 우유 오줌 주석산(포도주)
Scheele's Acids (purified as heavy-metal salts) Benzoic Oxalic Citric Lactic Uric Tartaric 벤조인 검 시금치 레몬 우유 오줌 주석산 (포도주) ?
Scheele가 단독 또는 공동으로 발견한 원소 gases nitrogen(1772) Oxygen(1771) chlorine(1774) manganese(1774) Tung sten = heavy stone(swedish) molybdenum(1778) barium(1772) tungsten(1781)
Ag2CO3 Ag2O + CO2 Ag + O2 Scheele (1771) D …since I have no large burning glass, I beg you to try with yours… Scheele (1771) Ag2CO3 Ag2O + CO2 D Ag + O2 > 340°C Feuerluft "fire air"
Scheele (1774) Because I have no large burning glass, I beg you to try with yours… … I would be infinitely obliged if you would inform me of the result of this experiment. I have the honor of remaining with great esteem,
Lavoisier’s Burning Glass
http://commons. wikimedia. org/wiki/Image:Le_Serment_du_Jeu_de_paume http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Le_Serment_du_Jeu_de_paume.jpg Tennis court oath, Bottom right Joseph Martin-Dauch, the only deputy to vote against the serment. (테니스 코트의 서약) 1789년 6월 20일 회의장을 테니스 코트 건물로 옮기고, 요구가 승인되어 헌법이 제정될 때까지는 이 의회를 해산하지 않는다고 선언하고 국민의회를 조직하는 농성을 하였다. 왕권에 공공연한 반대 의사를 표명한 최초의 사건 좌측이 1신분 성직자, 우측이 2신분 귀족을 대표하는 라파예트, 중앙이 제3신분 부르주아이다 The Revolution 1789
Root 뿌리 = Root Licorice Wurzel Wort Rutabega Radix Radish (glukos + rhiza) Greek Wurzel German Wort Old English Rutabega Swedish Radix Latin = Root Radish Radical: Going to the root or origin Werad (웨라드) : The word comes from the Indo-European werad, which originally meant the roots of a plant but was later generalized to mean the origins or beginnings of something, whether it was physical or mental. Mathematics (16th C.) Eradicate Politics (18th C. - England) Chemistry (18th C. - France)
1787: Radical Introduced as a Political Term "The necessity of a substantial and radical reform in the representation..." J. Jebb
We the People of the United States, in Order to form a more perfect Union, establish Justice, insure domestic Tranquility, provide for the common defense, promote the general Welfare, and secure the Blessings of Liberty to ourselves and our Posterity, do ordain and establish this Constitution for the United States of America. (우리들 합중국의 인민은 보다 완벽한 연방을 형성하고, 정의를 수립하고, 국내의 평온을 지키고 국방을 제공하여 일반 복지를 증진하고, 우리와 자손들에게 자유가 가져 오는 혜택을 확보하고자 하는 목적을 가지고, 미국을 위해, 이 헌법을 제정한다.) 미국 헌법초안 September 17, 1787
by Louis Bernard Guyton de MORVEAU (1737-1816) "Radical" Introduced as a Chemical Term 1787 by Louis Bernard Guyton de MORVEAU (1737-1816) http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Louis-Bernard_Guyton_de_Morveau.jpg 루이베르나르 기통 드 모르보 기통 드 모르보는 1782년 앙투안 로랑 라부아지에, 클로드 루이 베르톨레, 앙투안 프랑수아 푸르크루아 등과 함께 화학적 명명법을 체계적으로 정리하여 이를 Journal de physique에 기고하였으며, 이는 1787년 Méthode de momenclature chimique이란 이름으로 출판되었다. age 50
Méthode de Nomenclature Chimique 1787 http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Berthollet_Claude_Louis_.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Antoine_François%2C_comte_de_Fourcroy.jpg Claude Louis BERTHOLLET (1748-1822) age 39 Antoine François de FOURCROY (1755-1809) age 32
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) at age 45 Traité Élémentaire de Chemie (1789) http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:David_-_Portrait_of_Monsieur_Lavoisier_and_His_Wife.jpg
기체의 질량 측정 Patm - Pgas vacuum Hg 발생되는 기체를 수은 중에서 포집하여 거꾸로 된 종 모양의 그릇으로 옮긴다. 다만 이 그릇과 그 위의 구형의 그릇은 진공으로 해 둔다. 기체를 옮긴 후 수은의 높이에서 압력을 산출하고, 구형의 그릇을 분리하여 질량을 측정하여, 기체의 상압에서의 질량을 계산한다. Hg Patm - Pgas
Lavoisier's Pneumatic Trough "Lavoisier in his Laboratory Mme. Lavoisier taking his dictation (After a sepia drawing by Mme. Lavoisier)" Facsimile from a drawing by Marie-Anne Lavoisier Photographic reproduction of a photogravure from Edouard Grimaux (18351900), Lavoisier (17341794), Paris, 1888 Courtesy Edgar Fahs Smith Memorial Collection, Rare Book and Manuscript Library, University of Pennsylvania
Elementary Treatise of Chemistry PRESENTED IN A NEW ORDER AND ACCORDING TO MODERN DISCOVERIES With Figures 1789년은 프랑스혁명이 일어난 해 1789
Elements of Chemistry Antoine Laurent Lavoisier
이 일의 유일한 목적을 기술하고자 한다. 화학의 명명법을 개선하고 완성하는 것 Elements of Chemistry Antoine Laurent Lavoisier Tr. by Mathew Carey, 1799 이 일의 유일한 목적을 기술하고자 한다. 이 일의 유일한 목적을 기술하고자 한다. 화학의 명명법을 개선하고 완성하는 것이 필요하기 때문이다. 화학의 명명법을 개선하고 완성하는 것
서문(1789, 1799) "We think only through the medium of words. --Languages are true analytical methods. --The art of reasoning is nothing more than a language well arranged." 우리는 말을 매개로 사고한다. 언어는 참된 분석 방법이다. 대수는 가장 단순하고, 가장 정확하고, 가장 최선이면서 동시에 언어이며 분석 방법이다. 사고를 수행하는 기술은 언어를 잘 배열하는 것에 불과하다.
서문 (1789 , 1799) Thus, while I thought myself employed only in forming a Nomenclature, and while I proposed to myself nothing more than to improve the chemical language, my work transformed itself by degrees, without my being able to prevent it, into a treatise upon the Elements of Chemistry. 내가 명명법을 만드는 것은 화학적 언어를 발전시키는 것이며, 이는 곧 나의 일을 화학 원론으로 세우는 것이다.
서문(1789 , 1799) The impossibility of separating the Nomenclature of a science from the science itself, is owing to this, that every branch of physical science must consist of three things; the series of facts which are the objects of the science, the ideas which represent these facts, and the words by which these ideas are expressed. Like three impressions of the same seal, the word ought to produce the idea, and the idea to be a picture of the fact. 각 과학의 학문에서는 다음 세가지를 충족해야 한다. 과학의 대상이 되는 사실과 그 사실을 대표하는 아이디어와 그 아이디어를 표현하는 글이다. 같은 도장을 세번 찍는 것과 마찬가지로, 말은 아이디어를 만들고, 그 아이디어는 사실의 실상이 되는 것이다.
서문(1789 , 1799) And, as ideas are preserved and communicated by means of words, it necessarily follows, that we cannot improve the language of any science, without at the same time improving the science itself; neither can we, on the other hand, improve a science, without improving the language or nomenclature which belongs to it. However certain the facts of any science may be, and, however just the ideas we may have formed of these facts, we can only communicate false or imperfect impressions of these iseas to others, while we want words by which these may be properly expressed. 우리는 과학의 언어를 발전시키려면, 과학자체를 발전시켜야 한다.
Clarity: Facts Ideas Words “동일한 도장을 찍는 일”
New Order Doctrine 2) Nomenclature 3) Operations
원론(Elements)(1787, 1799) I shall, therefore, only add upon this subject, that if by the term elements, we mean express those simple, indivisible atoms of which matter is composed, it is extremely probable we know nothing at all about them; Je me contenterai donc de dire que, si par le nom d'éléments nous entendons désigner les molécules simples et indivisibles qui composent les corps, il est probable que nous ne les connaissons pas : 여기서 번역가는 Lavoisier의 “les molécules simples et indivisibles“, 원전 6쪽)를 those simple, indivisible atoms 이라고 잘못 표시하고 있다. 아직 원자에 대한 개념이 덜 확립되어 있다. PREFACE B4, xxiii.(Kerr, 영문판)
원론(1787, 1799) but, if we apply the term elements or principles of bodies, to express our ideas of the last point which analysis is capable of reaching, we must admit, as elements, all the substances into which we are able to reduce bodies by decomposition. …they act with regard to us as simple substances, and we ought never to suppose them compounded until experiment and observation have proved them to be so. 여기서 번역가는 Lavoisier의 “les molécules simples et indivisibles“, 원전 6쪽)를 those simple, indivisible atoms 이라고 잘못 표시하고 있다. 아직 원자에 대한 개념이 덜 확립되어 있다. PREFACE B4, xxiii.(Kerr, 영문판)
화학 원론 (1789) Table of Elements
Lavoisier-Laplace Calorimeter 3 Feet Lavoisier-Laplace Calorimeter
원론(1787, 1799) “Chemistry affords two general methods of determining the constituent principles of bodies, the method of analysis, and that of synthesis. It ought to be considered as a principle in chemical science, never to rest satisfied without both these species of proofs.” 화학은 물체의 구성을 확정할 때 두 가지 방법을 사용한다. 분석의 방법과 합성의 방법이다. 이 두가지로 증명하지 않은 화학적 과학의 원리는 만족스럽지 못하다.
Analysis(분석)
Synthesis(합성)
Elementary Treatise on Chemistry (1789) Oxy-gen + Base or Radical Acid FACT Base 또는 Radical이 산소와 만나서 Acid를 형성 THEORY HCl HF H3BO3 WORD
Lavoisier's Compound Radicals Scheele Acids
수소와 단순한 물질의 이원소화합물 Binary Compounds of Hydrogen with Simple Substances
원소의 발견사 1700년대 이전에는 오직 15개의 원소들만 알려졌다. 이들 중 12개는 아리스토텔레스 시절에도 알려졌다. 이들은 금(日), 은(月), 철(火), 납(土), 주석(木), 구리(金), 수은(水) 등의 대표적인 7개의 금속과 그 외 안티모니, 비소, 아연 및 비금속인 탄소, 황이 있었다.
20번째 원소인 1766년 캐번디시의 수소 발견을 필두로 약 30개의 원소들이 50년 동안 발견되었다 20번째 원소인 1766년 캐번디시의 수소 발견을 필두로 약 30개의 원소들이 50년 동안 발견되었다. 화학혁명기로 부르기에 전혀 부족함이 없다.
과학혁명 – 산업혁명