علم الكيمياء وتطبيقاته في الحضارة العربية والإسلامية
علم الكيمياء وتطبيقاته في الحضارة العربية والإسلامية
http://www13.0zz0.com/2018/09/11/16/981073180.jpg
"علم الكيمياء علم عربي الأساس والمنهج".من أجل تبرير هذه المقولة يلزمنا أن نقدم الخلفية التاريخية للكيمياء كمجموعة من المعارف المتوارثة التي تلقاها العلماء المسلمون؛ فوضعوا نظرية كيميائية ناضجة، ومنهجا علميا قويما.ولقد تعمقوا في فهم هذا العلم الجديد فتمخض ذلك عن بلورة فلسفة رائعة تعكس حكمتهم المستخلصة من قدر هائل من التجارب والمشاهدات لقد طوروا المختبر الكيميائي وصنعوا له أدواته الخاصة.ومما لاشك فيه أن ذلك المختبر الذي طوروه هو نفسه الذي نعرفه اليوم، العمليات داخل المختبرات، ولكنهم اجتهدوا أيضا في التطبيق:فقامت صناعات كيميائية غيّرت وجه الحياة، وتقدمت بالإنسانية خطوات عملاقة إلى الأمام.
وعلم الكيمياء-كما نعرفه اليوم-نشأ وتطور على أيدي العلماء المسلمين بداية من القرن الثامن الميلادي، ورغم حركة الترجمة الهائلة التي بدأها المسلمون لكل ما وصل إليهم من مخطوطات يونانية وسريانية، فإنهم قد وجدوا القليل جدا من العلم والكثير من الفلسفة في مجال الكيمياء، فبدأوا من الصفر.وبعد سقوط الإمبراطورية الرومانية انتقل مركز العلوم وبؤرة توهجها إلى الحضارة العربية الإسلامية:حيث تميزت هذه الحضارة بالقدرة العالية على التوثيق، فقد حفظت علوم الأولين بالترجمات العربية.وعلى الرغم من أن الكيمياء قد قامت على أنقاض فلسفة يونانية تمحورت حول تحويل العناصر الخسيسة(المعادن غير الذهب، والفضة، والبلاتين)إلى عناصر نفيسة، وتحضير إكسير الحياة، فإن العلماء المسلمين سرعان ما لفظوا تلك الأساطير وتبنوا المنهج التجريبي كما نعرفه الآن.
بداية علم الكيمياء العربي
تبنى علماء الكيمياء المسلمون المنهج العلمي التجريبي منذ بداية القرن التاسع الميلادي، يقودهم في هذا المجال بلا منازع العالم العربي جابر بن حيان الذي يستحق أن يسمى "أبوالكيمياء".وقد أسس ابن حيان للمنهج التجريبي وصمم أجهزة التقطير ووصف عمليات كيميائية متعددة، منها:الإسالة Liquefaction، والبلورةcrystallization، والمعايرةcalibration، والأكسدة oxidization،والتبخر Evaporation؛ كما عرف ووصف عملية الترشيح.ولقد تميز معمل جابر بن حيان بالقدرة الفائقة على فصل المواد، والحصول عليها في صورة نقية.
المنهج العلمي التجريبي
وضع جابر بن حيان أسس المنهج العلمي التجريبي:حيث بنى معرفته الكيميائية على التجارب والاستقراء والاستنتاج العلمي.وهكذا آمن جابر إيمانا عميقا بأهمية إجراء التجارب كسبيل علمي دقيق للوقوف على الحقائق بعد أن تخلى عن منهج التأمل العقيم المنقطع الصلة بالواقع المشاهد.ونادى بأن دراسة العلوم الطبيعية أساسها التجربة، لذا نجد أن علماء المسلمين نهجوا منهجه وحذوا حذوه.ولم يكن ذلك في مجال الكيمياء وحده، وإنما في العلوم الأخرى.ولأن جابر كان أول من أدخل التجربة العلمية المختبرية في منهج البحث العلمي الذي أرسى قواعده، فإنه كان يوجه طلابه بالقول المأثور عنه:"وأول واجب أن تعمل وتجري تجارب، لأن من لا يعمل ويجري التجارب لا يصل إلى أدنى مراتب الإتقان.فعليك بالتجربة لتصل إلى المعرفة".ولقد درس جابر بن حيان المنهج العلمي عند علماء اليونان بكل إمعان، فوجده يرتكز على التحليلات الفكرية الغامضة.واتجه هو نحو الاعتماد على المنهج العلمي الذي يخضع للتجربة المختبرية والبرهان الحسي، وذلك مع الاحتفاظ بالنظريات التي تعتبر عصب البحث العلمي.
وهكذا ألزم نفسه بأسلوب من البحث النظري والسلوك العملي، يضم تحته كلا المنهجين الاستدلالي والاستقرائي، والذي هو في النهاية الأسلوب العلمي في المعنى الحديث.ويطرح جابر منهجه، مخاطبا قارئه بقوله:"يجب أن تعلم أننا نذكر في هذه الكتب خواص ما رأيناه فقط دون ما سمعناه أو قيل لنا أو قرأناه، وبعد أن امتحناه وجربناه، فما صح أوردناه وما بطل رفضناه، ومما استخرجناه نحن أيضا وقايسناه على هؤلاء القوم".
وإضافة إلى ذلك، فإن جابر كان يجمع بين الامتحان التجريبي، أو العمل المعملي، والفرض العقلي الذي تأتي التجربة لتأييده أو رفضه أو تكذيبه، وهو ما يعتبر لب المنهج التجريبي.وفي هذا يقول:"لقد عملته بيدي وبعقلي من قبل وبحثت عنه حتى صح وامتحنته فما كذب".وهذا يعني أن التجربة وحدها لا تكفي لتصنع عالما، بل لابد من أن يسبقها الفرض العلمي الذي يصنعه العالم، ثم تكون التجربة بعدئذ هي المحك.ويقول جابر أيضا:إياك أن تجرب، أو تعمل حتى تعلم.ويحق أن تعرف الباب من أوله إلى آخره بجميع تقنياته وعلله، ثم تقصد التجريب؛ فيكون بالتجربة كمال العلم.
وهكذا نجد أن المنهج العلمي لجابر بن حيان يتلخص في الفرض النظري ثم البحث عما يؤكده أو يدل عليه في الواقع المحسوس ومواصلة البحث والتطبيق والدقة في التجربة إلى أن يصل الباحث إلى قانون عام، ثم امتحان هذا التعميم الذي أخذ صورة القانون.
ولا يقتصر ذلك على ما ثبت صدقه وحده، وإنما يتجاوزه إلى ما يخالفه ويناقضه أيضا إن وجد، وهذا يفرضه واقع أن صورة القانون العلمي لا تكتمل-في حقيقتها-إلا بكشف العملية العلمية لما يحدث فعلا.
ويقول جابر أيضا لطالب العلم:"لا علم إلا بعمل قبله يتقدمه، فاعرف ذلك واعمل عليه، وإياك وإهماله فليس يمكن كل يوم العمل والتجربة لترى الرشد فيما نقوله لك.ولكن اتعب أولا تعبا واحدا واجمع وانظر واعلم ثم اعمل".أي أن التجربة منهج معتمد، لكنها وحدها لا تكفي:إنما تأتي"صنعة الكيمياء بالعوامل الثلاثة معا:العلم والعمل والتجربة".
إسهامات الحضارة العربية في علم الكيمياء
لعب المجتمع الإسلامي دور المؤسس والحاضن لعلم الكيمياء، وكان لعلماء عظام أمثال جابر بن حيان والرازي دور أساسي في الاكتشافات الكيميائية التي أسست للحضارة المعاصرة؛ حيث وصفوا عملية التقطير وأجهزتها، مثل الإنبيق المستخدم في الحصول على النواتج في صورة نقية.وكذلك فإن المصطلحات التي مازالت تستخدم حتى الآن، مثل الإكسير والإنبيق والكحول المستخدمة الآن باللغة الإنجليزية واللغات المشتقة عن اللاتينية، كلها كلمات عربية الأصل، كما أن اكتشاف وتسمية أحماض الهيدروكلوريك، الكبريتيك، النيتريك، الخليك، الصودا، والبوتاس كلها أدخلت على أيدي العلماء المسلمين.وهناك كثير من العمليات الكيميائية عُرفت ووصفت من جانب العلماء العرب، مثل تقطير الماء والكحول وصناعة العطور؛ حتى إن بعض الرموز للعناصر الكيميائية المستخدمة حاليا ترجع أصولها إلى اللغة العربية.ومنها مثلا رمز الصوديوم Na المشتق من كلمة نطرون(al-natrun):الذي كتب باللاتينية Natrium، وكذلك فإن رمز عنصر البوتاسيوم k مشتق من كلمة(al-qaliy)الذي كتب باللاتينية(kaliem).ومن أعظم اكتشافات الكيمياء العربية التجريبية، الماء الملكية"aqua regia"وهو خليط من حامض النيتريك وحامض الهيدروكلوريك:حيث يتميز بقدرة عالية على إذابة معظم العناصر، ومن بينها الذهب.وقد أدخل العرب طريقة فصل الذهب عن الفضة بالحل بحمض النتريك، كما أمكنهم فصل كل من عنصري الزرنيخ والأنتيمون من مركباتهما الكبريتية، كما برزوا أيضا في صناعة الحديد وفي دباغة الجلود.وفوق ذلك تركوا موروثا هائلا من المؤلفات التفصيلية الوافية التي تناولت صناعات عديدة، منها:صناعة السكر والزجاج والأحجار الكريمة والطلاء.
استخدم جابر بن حيان ثاني أكسيد المنجنيز في صناعة الزجاج، واستخدم الرمل الأبيض الخالي من أكاسيد الحديد للحصول على زجاج ناصع البياض.وحضر جابر أيضا مادة براقة من كبريتيد النحاء واستخدمها في تزيين المخطوطات بدلا من الذهب، كما قام بتحضير نوع خاص من الطلاء يقي الثياب من البلل ويمنع الصدأ عن المعادن، واكتشف أن الشب Alum يساعد على تثبيت الألوان في الصباغة؛ وهو ما ظل مستخدما إلى اليوم.وصنع جابر بن حيان كذلك نوعا من الورق غير القابل للاحتراق، ونسخ عليه كتاب الإمام جعفر الصادق في الحكمة؛ حرصا عليه من الاحتراق.ويقول ابن الأثير في ذلك:"إن العرب استعملوا أدوية خاصة إذا طُلى بها الخشب امتنع احتراقه".
وكان الرازي أول من قطر النفط(البترول)واكتشف الكيروسين وصنع مصباح الكيروسين، وصنع الصابون، والمواد القاتلة للبكتيريا أيضا.
كما عرَف ووصف عملية التسامي Sublimationالتي يقصد بها تحول المادة الصلبة بالتسخين إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة.
وكان من إبداعات الكيميائيين العرب تنقية المواد والحصول عليها في صورة عالية النقاء:حيث طوروا تطبيقات صناعية كان لها تأثير كبير في تقدم العلم والحضارة الإنسانية.ومن أهم هذه التطبيقات الصناعية صناعة الصلب، ومن أهم المراجع في هذا المجال مخطوطة لأبي يوسف بن إسحق الكندي(حوالي 850م)، الملقب بفيلسوف العرب.والمخطوطة رسالة بعنوان"رسالة إلى إخواني في السيوف"قدم فيها معلومات تكنولوجية غاية في الأهمية وقدم تقسيما للحديد وأنواعه ومنها الفولاذ.
ظلام في أوربا
وتعتبر مخطوطة"الجماهر في معرفة الجواهر"لأبي الريحان البيروني(973-1043م)التي توجد نسخة منها في مكتبة طوب كابي تحت رقم 2047من أجمع ما كتب في التعريف بالتقنيات العربية في مجال الحديد والصلب.وهي تعكس إبداع العرب في كيمياء المعادن ومعرفتهم العميقة بخواصها.وفي مكتبة شيستربيتي بالعاصمة الأيرلندية دبلن مخطوطة للجلدكي(ت 743هـ/1342م).تحت رقم(4121)تحتوي على جزء من كتاب"الحديد"، وتعتبر مرجعا مهما في دراسات تأريخ التعدين وكيمياء المعادن.
وفي القرن الثالث عشر الميلادي قدم ناصر الدين الطوسي قانون حفظ المادة:حيث أكد أن"المادة لا تفنى وإنما تتحول من صورة إلى أخرى"، وهو ما نعرفه اليوم بالقانون الأول للديناميكا الحرارية.
ولم تكن أوروبا تعرف شيئا عن علم الكيمياء حتى الربع الأخير من القرن الثالث عشر، وبالتحديد حتى عام 1276م؛ حيث كتب روجر بيكون إلى البابا في روما قائلا:"إن العرب يتميزون بعلم يسمى بالكيميائية النظرية"، ويستأذنه في إدخاله في برامج التعليم في أوروبا، وبدأت حركة ترجمة هائلة لكتب ابن حيان والرازي والكندي وابن سينا إلى اللغة اللاتينية، ثم بدأت حركة كتابات لاتينية بيد من سُمّى فيما بعد باسم جابر المزيَّف:وهو كيميائي مجهول من القرن الرابع عشر الميلادي ظهر في إسبانيا، وقد ترجم العديد من كتب جابر ونسب بعضها لنفسه، ونسب بعض كتبه الشخصية إلى جابر بن حيان.
الوزن النوعي ودفع السوائل
عرف الكيميائيون العرب الميزان ووصفه جابر في كتبه وصفا دقيقا، وكانوا يستخدمون الرطل والأوقية والمثقال والدرهم والقيراط والحبة في بحوثهم.ومن المعروف أن الرطل المستخدم في ذلك الحين كان يساوي 1.1من كيلوجرام على حين أن الحبة تزيد قليلا على 0.06من الجرام:مما يدل على مدى حساسية ودقة الميزان المستعمل في ذلك الحين، ومن المدهش حقا أن الميزان لم يستخدم في أوروبا إلا بعد عهد جابر بأكثر من ستة قرون.
واستخدم العلماء العرب الميزان لتعيين الوزن النوعي للعناصر، ويمكن الاستدلال على ذلك مما ذكره جابر بن حيان في كتابه"الأحجار على رأي بيناس"؛ فهو يقول:"اعمد إلى سبيكة ذهب أحمر خالص نقي جيد يكون وزنها درهما وسبيكة فضة بيضاء يكون وزنها درهما، ضع الذهب في إحدى كفتي ميزان والفضة في الكفة الأخرى ثم دل الكفتين في ذلك الماء الذي صفا داخله(خلا من الشوائب)إلى أن تغوصا فيه فإنك تجد الكفة التي فيها الذهب ترجح الكفة التي فيها الفضة، وذلك لصغر جرم الذهب(صغر الحجم)وانتفاش الفضة.ولا يكون ذلك إلا من اليبوسة التي فيها، فاعرف الزيادة التي بينهما بالصنجة".ويتبين من ذلك أن العلماء العرب كانوا يعرفون الوزن النوعي للعناصر المختلفة.وقوله:وبأن ذلك لا يكون إلا من اليبوسة..يشير إلى اختلاف الكثافة.وذكر صغر جرم الذهب يعد تعبيرا عن المعرفة بأن دفع الماء للأجسام يتناسب طرديا مع الحجم؛ أو بمعنى آخر مع وزن السائل المزاح.
التقنية والصناعات الكيميائية العربية
ازدهرت صناعات عديدة خلال الفترة من القرن الثامن الميلادي، وحتى القرن الخامس عشر الميلادي، وهي صناعات وضع أساسها علماء الكيمياء العرب، ثم أصبحت هي الأساس للعديد من الصناعات الكيميائية المعاصرة.ولعل من أكثر تطبيقات كيمياء العرب أهمية استخدام العرب الرق وسعف النخيل والبردي للكتابة، وذلك حتى القرن الثالث الهجري، وقد كانت صناعة الورق قد نقلت عن الصينيين.وفي عصر الخلافة العباسية انتشرت مصانع الورق في بغداد ودمشق والقاهرة، وازدهرت صنعة الوراقين وانتشرت الكتب، وقد صاحب ذلك تطور صناعة الأحبار واكتشاف الحبر الحديدي والكربوني والأحبار الملونة.وكان لهذا الاكتشاف أكبر الأثر في حفظ نقل وتوثيق العلوم العربية، وكذلك الإغريقية القديمة.وفيما يلي نماذج لبعض الصناعات التي ترجع أصولها إلى الحضارة العربية الإسلامية.
صناعة السيراميك
ظلت صناعة السيراميك، خلال الفترة من القرن الثامن الميلادي وحتى القرن الثاني عشر الميلادي، تعتمد على التقنية التي أبدعها العلماء المسلمون الأوائل؛ حيث استخدموا الخارصين(أي الزنكZinc)في عملية التلميع.وكانت العملية في البدء تؤدي إلى أسطح معتمة.وتوجد من هذا النوع من السيراميك الذي يرجع إلى القرن الثامن الميلادي قطع زرقاء اللون محفوظة في البصرة بالعراق.
وطور علماء الكيمياء المسلمون تصنيع عجينة السيراميك في العراق، وتفوقت الفسطاط في صناعة السيراميك الملون، خلال الفترة من عام 975م إلى عام 1075م، وأصبحت مركز ازدهار لهذه الصناعة، ثم انتقلت هذه الصناعة إلى دمشق، وظلت متمركزة فيها حتى بداية القرن السابع عشر الميلادي، كما تميزت"تبريز"بإيران في صناعة سيراميك عالي الجودة منذ عام 1470م وحتى عام 1505م.
الألعاب النارية والصناعات العسكرية
طور علماء الكيمياء العرب صناعة الألعاب النارية التي يرجع أصلها إلى الصين باكتشافهم البارود الذي أعد بنسب مئوية ثابتة من ملح النترات(75%)، والكبريت(10%)، والكربون(15%)، وذكر هذا التركيب العالم السوري"حسن الرّماح"في كتابه الذي نشر عام 1270ميلادي؛ مما أدى لانتشار صناعة البارود والقذائف والألعاب النارية، وأصبحت صناعة لها أسس وقوانين وقواعد في المجتمع العربي الإسلامي.
واستخدم ملح البارود(نترات النشادر)في عدة أغراض منها:الصناعات المعدنية، وصناعة حامض النيتريك والماء الملكي.وقد نشر"جابر بن حيان، والرازي"عدة وصفات لاستخدام هذه المادة والحصول عليها في صورة نقية، وأكدوا على أن استخدامها كسلاح يستلزم تحضيرها بدرجة عالية من النقاوة.ووصف"ابن المخطاوي"إحدى هذه الطرق في كتابه"المقدمات"عام 1029م، كما وصف طريقة أخرى أكثر سهولة الكيميائي المهندس"حسن الرّماح"في كتابه"الفروسية والمناصب الحربية"عام 1270م.
واستطاع الكيميائيون العرب كذلك صناعة الحديد والصلب، واستحدثوا طريقة لتقسية الحديد من أجل استخدامه في صناعة السيوف والرماح.
استخدم الجنود المصريون في معركة(عين جالوت)عام 1260م ملابس واقية من الحريق، كما كانوا يطورون تقنية لاستخدام(بودرة التلك)لدهان أيديهم ووجوههم حماية لهم من البارود.وطوّر المصريون كذلك أول مدفع يطلق أعيرة البارود واستخدموه في معركة عين جالوت ضد المغول عام 1260م.وعرفت في القرن الرابع عشر الميلادي بمصر أربع تركيبات(أنواع مختلفة)لبارود المدافع:كان أكثرها قوة انفجار ذلك النوع الذي يحتوي على 74% من نترات الصوديوم، 11% من الكبريت، 15% من الكربون.كما يرجع اكتشاف"ملح البارود"أو نترات النشادر إلى"خالد بن يزيد".
تقطير وتكرير البترول
اكتشف العديد من آبار النفط وازدهرت صناعة التقطير وتنقية مستخرجات البترول والصناعات الثانوية المبنية عليها خلال القرن الثامن الميلادي.وقبل نهاية ذلك القرن كانت شوارع بغداد كلها قد فرشت بالقار من مادة الأسفلت؛ التي استخرجت عن طريق التقطير الائتلافي للبترول.كما وصف"الرازي"لأول مرة في بغداد في القرن التاسع الميلادي عملية تقطير لاستخلاص الكيروسين من البترول وصفا دقيقا في كتابه"الأسرار"؛ حيث قدم طريقتين لاستخلاص الكيروسين.وتعتمد الطريقة الأولى على استخدام الطَفل clayكمادة ماصة، واستخدم ملح كلوريد الأمونيوم في الطريقة الأخرى.كما وصف"الرازي"أيضا مصباح كيروسين سماه"النفاطة"نسبة إلى النفط الذي يستخدم فيه، وصار المصباح الكيروسيني يستخدم على نطاق واسع في أرجاء العالم العربي لأغراض الإضاءة والتدفئة.
صناعة الزجاج
عرف المسلمون القدامى صناعة الزجاج وتلوينه، وكانت تلك الصناعة قد انتقلت إلى دمشق، ومنها إلى الصين، وبعض بلدان آسيا في الحضارات القديمة.ومع ازدهار الحضارة العربية طوّر المسلمون-وعلى رأسهم"جابر ابن حيان"-طرقا علمية عديدة لصناعة الزجاج وتلوينه.وقدم جابر بن حيان في كتابه"الدرر المكنونة"ستا وأربعين وصفة لتصنيع الزجاج الملون، كما أضيفت اثنتا عشرة وصفة جديدة إلى هذا الكتاب في إصدار قام"المراكشي" بتنقيحه.وهكذا أمكن تصنيع الزجاج الشفاف عالي النقاء.وزجاج الكوارتز والسيلكا الذي وصفه"عباس بن فرناس"، وهو أول من حفر الزجاج باستخدام الرمال مباشرة.وانتقل مركز ازدهار صناعة الزجاج إلى الأندلس في القرن الحادي عشر الميلادي، حيث أنتجت المرايا الزجاجية وأقيمت مصانع للزجاج انتشرت في أوروبا واليونان، واستطاعت تلك المصانع أن تنتج أول مرايا محدبة، واستخدم "الحسن بن الهيثم" مثل تلك المرايا، ووصفها في كتابيه "المرايا المشتعلة" و"الضوء"، عام 1021م.
صناعة الصابون والعطور
اهتم العلماء العرب بعلوم لم تكن معروفة من قبل، مثل علوم الصحة العامة والصحة الوقائية التي اكتشفوا فيها أن مبدأ الوقاية خير من العلاج، هو الوسيلة لإنقاذهم من كثير من أمراض فتاكة لم يكن لها علاج معروف في ذلك الوقت، فاخترعوا مواد كيميائية عديدة لها نشاط قاتل للبكتيريا استخدموها في التعقيم والتطهير.وانتشرت مواد(مثل الكحل)بصورة كبيرة في المجتمع، كما انتشرت أيضا صناعة الصابون التي قدم "الرازي" فيها وصفات متعددة.
وكان الصابون يطلق عليه"الصابون العربي"، وكانت المصانع تنتج صابونا سائلا، وصابونا جافا، منه الملون والمعطر والشفاف.
وفي القرن العاشر الميلادي(حوالي عام 980م)رصدت إحدى المخطوطات أن سعر الصابون هو ثلاثة دراهم، كما ازدهرت أيضا صناعة العطور بعد ازدهار عمليات المعالجات الكيميائية الخاصة، مثل التقطير على يد"جابر بن حيان"و"الرازي".واستطاع العلماء العرب إقامة صناعات متميزة للعطور نتيجة لوجود نشاط تجاري مع أنحاء العالم.ومن الصناعات العطرية التي ازدهرت في تلك الفترة صناعة"عطر الياسمين"، كما استطاعوا أيضا تصنيع الشامبو وصبغات الشعر.
وطوّر العرب طرق التقطير لاستخلاص العطور والزيوت الفوّاحة المتطايرة من النباتات والورود، بنيت عليها صناعات مثل صناعة العطور والمشروبات الحقيقية"مثل الشربات"ومستخلصات العطور.كما أنهم طوروا عملية تنقية الماء لاستخدامه في الرحلات الطويلة:حيث لا توجد مصادر ماء عبر الصحراء:وذلك للتغلب على فساد الماء نتيجة لتخزينه في القرب لفترات طويلة.واستخدموا طرق التقطير في تحضير مركزات العصائر التي يمكن عند الحاجة تخفيف جزء صغير منها بالماء، أو حفظه لمدد طويلة بإذابته في الماء دون أن يفسد.
منقول
