เริ่มต้นเคมีสมัยใหม่
ในราวศตวรรณที่ 18 ลาวัวซิเอ (Lavoisier) ซึ่งได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้วางรากฐานเคมีสมัยใหม่มีความสนใจเกี่ยวกับเรื่องก๊าซโดยเฉพาะน้ำหนักของวัตถุก่อนและหลังจากการเผาไฟเขาทำการเผาฟอสฟอรัส กำมะถัน ดีบุก และตะกั่ว และได้ข้อสรุปว่า อากาศเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสันดาป และการเพิ่มน้ำหนักของโลหะหลังจากถูกเผาไฟเป็นผลเนื่องมาจากการรวมตัวของสารบางอย่างในอากาศกับโลหะที่ถูกเผา เมื่อทำการทดลองต่อมาพบว่าถ้าเผาโลหะในภาชนะปิดสนิทและไม่มีอากาศจะไม่มีน้ำหนักเพิ่ม แต่ถ้าเผาโลหะในขณะมีอากาศโลหะจะมีอากาศเพิ่มขึ้นลาวัวซิเอได้ไปพบกับพริสต์ลีย์และสนใจการทดลองของเขาในเรื่องการเผาไหม้ปปรอทออกไซด์และการกัลบมาทำการทดลองซ้ำอีก จนกระทั่งเขามั่นใจว่าก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาตามความคิดของพริสต์ลีย์ก็คือก๊าซชนิดเดียวกับที่เกาะติดกับโลหะที่ถูกเผานั่นเอง และเป็นก๊าซชนิดเดียวกับที่เราสูดหายใจเข้าในกระบวนการหายใจ เขาเรียกชื่อว่า ก๊าซบริสุทธิ์ ก๊าซนี้เมื่อรวมตัวกันสารพวกกำมะถัน ฟอสฟอรัส และคาร์บอน จะได้สารที่เป็นกรดเกิดขึ้นต่อมาเขาจึงเรียกก๊าซนี้ว่า ออกซิเจน (oxygen) ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่าผู้สร้างกรด (acid former) นอกจากนี้ยังพบว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการหายใจของสัตว์สามารถทำให้เกิดได้จากการเผาไหม้เทียนไข ต่อมาได้ทำการทดลองเทน้ำลงในหลอดแก้วที่ร้อนและผนังภายในฉาบเหล็กออกไซด์ ปรากฏว่าได้ก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้น เขาเป็นคนแรกที่ตั้งชื่อก๊าซไฮโดรเจน (hydrogen) ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่าผู้สร้างน้ำ (water former) และเป็นก๊าซเดียวกันที่คาร์เวนดิชเรียกว่าอากาศที่ไม่ติดไฟ (imflammable air) ลาวัวซิเอได้ค้นทฤษฎีโฟลจิสตันโดยเสนอว่าปฏิกิริยาเคมีเช่นการสันดาปและการเผาไหม้เป็นเถ้านั้นอากาศนั้นทำให้เกิดปฏิกิริยาไม่ใช่โฟลจิสตัน และออกซิเจนในอากาศจะรวมตัวกับวัตถุที่ติดไฟหรือโลหะแล้วได้ไดออกไซด์ ต่อมาได้สนใจในการตั้งระบบการเรียกชื่อสารเคมี อย่างไรก็ตามเขามีความเชื่อที่ผิดพลาดเหมือนกันเช่น เชื่อว่าความร้อนเป็นรูปหนึ่งของสสารและกรดประกบด้วยออกซิเจน เป็นต้น
จาการทดลองเชิงปริมาณของลาวัวซิเอทำให้เขาสร้างตาชั่งวิเคราะห์ขึ้นมาและเป็นแบบอย่างสำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ด้านน้ำหนักในปฏิกิริยาเคมี นอกจากนี้เป็นผู้ตั้งกฎทรงมวลของสสารแม้ว่า วาน เฮลมอนต์จะเป็นผู้ริเริ่มมาก่อนก็ตามและตั้งกฎองค์ประกอบจำกัดของสสาร (law of definite composition) ซึ่งกล่าวว่า สสารบริสุทธิ์จะมีธาตุเป็นองค์ประกอบโดยน้ำหนักคงที่เสมอ เช่น น้ำบริสุทธิ์ไม่ว่าจะมาจากที่ใด จะมีเปอร์เซ็นต์ของไฮโดรเจนและออกซิเจนคงงที่เสมอ ลาวัวซิเอได้กำหนดความหมายของธาตุว่าสสารที่จะเป็นธาตุได้ก็ต่อเมื่อมันไม่สามารถจะแบ่งเป็นสสารที่เล็กลงได้อีกดดยวิธีการทางเคมี ธาตุที่เข่ากำหนดไว้มี 33 ธาตุในจำนวนนี้มีใช้กันจริงในปัจจุบัน 27 ธาตุ ที่เหลือไม่ใช่ธาตุ
ในศตวรรณที่ 18 ได้มีผลงานการศึกษาด้านเคมีอีกจำนวนมากได้ค้นพบโลหะหลายชนิด เช่น นิเกิล แมงกานิส โมลิมดีนัมและได้พัฒนาการวิธีการวิเคราะห์สารเชิงปริมาณโดยการใช้รีเอเจนต์บริสุทธิ์ (pure reagents) การสุ่มตัวอย่างที่เหมาะสมหลีกเลี่ยงการเกิดปลอมปนจากเครื่องมือที่ใช้ และรายงานผลอย่างสมบูรณ์ทำให้เกิดการค้นพบยูเรเนียม เซอร์โคเนียม เซเรียม ไตตาเนียม เทลลูเรียม ทังสเตน เบอริลเลียม โครเมียม นิโอเบียม แทนทาลัม ฟัลลาเดียม โรเดียม ออสเมียม เออริเดียม เป็นต้น
ในศตวรรษที่ 19 ความสนใจได้เปลี่ยนมาที่ทฤษฎีอะตอมและปัญหาในการชั่งน้ำหนักอะตอมและในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษนี้ความก้าวหน้ามากในด้านอินทรีย์เคมี เดโมคริตัส เคยได้กล่าวว่าสสารเป็นสิ่งไม่ต่อเนื่อง ประกอบด้วยอะตอม อะตอมอยู่ห่างจากกันทำให้มีช่องว่างระหว่างอะตอม แต่อาริสโตเติลกล่าวว่าสสารที่ต่างชนิดกันจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันความขัดแย้งนี้สืบต่อมาจนศตวรรษที่ 19 ดอลตัน (Danton) นักเคมีชาวอังกฤษได้สนใจเกี่ยวกับอะตอม ได้สร้างทฤษฎีอะตอมขึ้นมาในราวปี 1804 ซึ่งมีใจความหลักว่า สสารบริสุทธิ์สามารถทำให้แตกตัวจนถึงอนุภาคขนาดเล็กที่สุดที่ไม่สามารถแตกตัวได้อีก อนุภาคนี้เรียกว่า อะตอม อะตอมของสารหนึ่งมีลักษณะเหมือนกันแต่แตกต่างไปจากสสารชนิดอื่น อะตอมไม่สามารถถูกสร้างขึ้นมาหรือถูกทำลายไป สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของอะตอมต่าง ๆ อะตอมรวมตัวกันอย่างตามสัดส่วนจำกัด ทฤษฎีสามารถอธิบายเกี่ยวกับกฎทรงมวลของสสารได้ โดยปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้เนื่องจากมีการแลกเปลี่ยนอะตอมแล้วทำให้เกิดสารใหม่ อะตอมเหล่านี้ไม่มีการสูญหายไป และการที่สารประกอบประกอบด้วยธาตุที่มีอัตราส่วนคงที่ ทำให้ตัวอย่างของสารประกอบนั้นมีสัดส่วนของธาตุดังกล่าวคงที่เหมือนเดิม เช่น น้ำประกอบด้วยอัตราส่วนของไฮโดรเจนและออกซิเจนซึ่งแต่ละธาตุก็มีน้ำหนักเท่าเดิม ฉะนั้นน้ำทิ้งทั้งหมดประกอบด้วยธาตุทั้งสองในอัตราส่วนคงที่เสมอ
ในเรื่องการหาน้ำหนักอะตอมนั้น ดอลตันได้ให้น้ำหนักสัมพัทธ์ของไฮโดรเจนเท่ากับหนนึ่งหน่วย และได้ตั้งหลักเกณฑ์การหาน้ำหนักอะตอมที่ประกอบเป็นสารนั้น แต่ไม่ค่อยมีประโยชน์ต่อการรวมตัวของสารตามปริมาตร ซึ่งกล่าวว่าก๊าซต่างชนิดที่มีปริมาตรเท่ากันเมื่อรวมตัวกันจะมีจำนวนอะตอมเท่ากันเสมอ แต่กฎนี้ก็ยังมีความขัดแย้งจึงไม่ได้รับความเชื่อถือ
อาโวกาโดร (Avogadro) ได้เสนอว่า ก๊าซที่มีปริมาตรเท่ากันภายใต้อุณหภูมิและความดันคงที่และมีจำนวนโมเลกุลเท่ากันและโมเลกุลเหล่านั้นอาจจะมีอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งอะตอมและเขาสาธิตให้เห็นว่ากฎของเกย์ - ลูซัก ต้องใช้กับโมเลกุลไม่ใช้กับอะตอมและยังเสนอแนะว่าโมเลกุลของก๊าซประกอบด้วยสองอะตอม (เช่น H2 O2 N2 )ต่อมา เบอร์ซีเลียส (Berzeleius) ผู้ซึ่งไดเสนอหลักการสัญลักษณ์แทนธาตุโดยการใช้ตัวอักษรแทน ได้เสนอกฎการรวมตัวของสารโดยใช้น้ำหนัก ซึ่งกฎนี้ใช้เป็นหลักในการหาน้ำหนักอะตอมของธาตุต่าง ๆ ปัญหาเรื่องการหาน้ำหนักอะตอมยังคงมีต่อมาอีกหลายทศวรรษ หลังจากที่โวลตา (Volta) ได้พบกระแสไฟฟ้าจาการนำแผ่นโลหะไปแช่ในสารละลายที่เป็นกรด เป็นการเปิดความรู้ใหม่ในเรื่องเคมีไฟฟ้า (electrochemistry) เบอร์ซีเลียสได้เสนอทฤษฎีสองขั้ว (dualistic theiry) อธิบายเกี่ยวกับการจับเกาะกันเป็นของสารว่าอะตอมเป็นธาตุมีลักษณะเป็นสองขั้ว อะตอมที่มีขั้วตรงกันข้ามจะจับเกาะเป็นสารประกอบ แม้ว่าทฤษฎีนี้จะไม่ถูกต้องในระยะต่อมา แต่ก็เป็นสิ่งเร้าให้นักเคมีคนอื่น ๆได้ค้นพบผลงานที่ถูกต้อง ฟาราเดย์ (Faraday) ได้สร้างกฎเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าเป็นบุคคลแรกที่กำหนดหลักเกณฑ์ในการตั้งชื่อเคมีไฟฟ้าและนำคำศัพท์เหล่านั้นมาใช้ คือ อิเล็กโทรค แอโนด ไอออน แอนไอออน แคตไอออน
ในราวกลางศตวรรษที่ 19 เคมีมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว มีความสนใจในการศึกษาสารประกอบที่มีธาตุคาร์บอน ซึ่งแต่เดิมมีความเชื่อว่าสารประกอบที่ได้จากสิ่งมีชีวิต ทั้งพืชและสัตว์มีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ และเชื่อว่ามีพลังชีวิต (vital force) ซึ่งเป็นสสสสสิ่งนอกเหนือธรรมชาติทำหนน้าที่ควบคุมการสร้างสรรสารเคมีทั้งกล่าว เช่น สารพวกกรดอินทรีย์ได้แก่กรดออกซาริก กรอมาลิก กรดทาร์ทาริก กรดแลกติก กรดยูริก ฯลฯ และมีการพบสารต่าง ๆ จากผลผลิตของร่างกายของสิ่งมีชีวิต เช่น กลีเซอรัล ยูเรียจากปัสสาวะมนุษย์ และกรดฮิปพูริกจากปัสสาวะวัว ต่อมามีการค้นพบสารพวกคาร์โบไฮเดรท ซึ่งประกอบด้วยน้ำตาลซูโครส กลูโคส ฟรักโตส มีการค้นพบสารอัลคาลอยต์ กรดไขมัน ซึ่งสารทั้งหมดที่กล่าวมาเป็นสารที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบยังไม่สามารถในห้องททดลองได้ หลังจากที่เวอเลอร์ (wohler) ได้ผลิตยูเรียในห้องทดลองจากการใช้สารประกอบอนินทรีย์ แอมโมเนียมกับไซยาเนต ก็ทำให้เกิดแนวความคิดว่าสารอินทรีย์สามารถสร้างสารอนินทรีย์ในห้องทดลองได้ และเกิดสาขาวิชาใใหม่ทางเคมีอีกสาขาหนึ่งคืออินทรีย์เคมีแยกออกจากสาขาอนินทรีย์เคมีที่ศึกษาสารประกอบที่ไม่มีธาตุคาร์บอน มีการสร้างสารอินทรีย์จำนวนมากในห้องทดลอง ทำให้ความเชื่อในทฤษฎีชีวิตนิยมล้มเลิกไปอย่างสิ้นเชิง
ในระยะต่อมามีความสนใจศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างเคมีกับฟิสิกส์ มีการนำหลักเกณฑ์ทางฟิสิกส์มาใช้ในการศึกษาปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดสาขาวิชาเคมีเชิงฟิสิกส์ มีการใช้ประแสไฟฟ้าในลักษณะเป็นพลังงานความร้อนในปฏิกิริยาเคมี การเร่งและการควบคุมปฏิกิริยาเคมี มีการศึกษาผลของพลังงานจากแสงต่อปฏิกิริยาเคมี ตลอดจนนำหลักเกณฑ์ทางเทอร์โมไดนามิกส์มาใช้ ส่วนนักเคมีอีกกลุ่มหนึ่งให้ความสนใจศึกษาเคมีที่เกี่ยวข้องกับอาหาร โภชนาการ และกระบวนการทางชีวภาพและกลายมาเป็นสาขาววิชาเคมี ทำให้มีการศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะห์แสงกระบวนการหักเหหรือเฟอร์เมนเตชัน ตลอดจนศึกษาแร่ธาตุที่จำเป็นสำหรรับการเจริญเติบโตของพืช
|