Химия и археология
Американский профессор Дж. Ламберт в своей книге «Следы прошлого: разгадывание секретов археологии с помощью химии», которая вышла в 1997 г., утверждал, что трудно переоценить роль этой науки в археологии.
Ламберт считал, что человек отличается от животного не тем, что использует орудия труда и владеет речью, ибо есть примеры применения орудий труда некоторыми птицами и приматами, а сигналы, которые используют животные, очень сложны и многообразны и их вполне можно отождествить с речью человека. По мнению Ламберта, отличие человека от животных возникло тогда, когда человек начал проводить «химические опыты» разводить огонь, осуществлять переработку растительного и животного сырья – получать хлеб, пиво, окрашивать волокно для пошива одежды, изготавливать ароматические вещества и др.
Химия многим полезна археологии. При изучении древних предметов – посуды, орудий труда и оружия, восстанавливаются события прошлого, а элементный и изотопный анализ показывают, из какого карьера был добыт тот или иной минерал. В результате специалисты устанавливают торговые связи между древними племенами.
Места древних поселений можно обнаружить при анализе почвы. В плотно заселенных местах почва содержит повышенную концентрацию фосфора, а анализ почвы в пещерах, помогает определить, кто там укрывался – люди или животные. Все, что после себя оставили руки древнего человека время неумолимо уничтожает, а спектроскопические методы позволяют использовать следовые количества исследуемых образцов.
Интересные результаты получают ученые в ходе исследования человеческих останков. По соотношению изотопов углерода и азота, анализу костных останков на содержание микроэлементов, определяют диету древнего человека. Это важно, потому что диета определяет образ жизни.
Для датирования археологических объектов одним из основных является радиоизотопный углеродный метод.
Анализ вещества
Химия занимается изучением свойств и строения веществ, их превращений, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законов, которым подчиняются эти превращения.
Аналитическая химия занимается определением химического состава веществ и их структуры, разрабатывает методы анализа и практическое их применение.
Вещество, которое исследуется, обрабатывается в различных растворах, при этом какие-то составляющие элементы выпадают в виде осадка. Полученный осадок прокаливают и взвешивают. При использовании данного анализа необходимо не менее 2 г. пробы, но такое ее количество можно отделить не от каждого археологического предмета, не разрушив его.
Анализ археологических вещей, чаще всего металлических, химическим путем делали давно. В конце XIX в., например, французский химик Пьер Вертело на основании химического анализа доказал, что древнейшие металлические орудия сделаны из меди, а не из бронзы, как полагали ранее.
Таким образом, не археолог, а химик открыл прежде неизвестную в истории человечества страницу – медный век, который предшествовал бронзовому.
Химические анализы помогали решать вопросы по истории и технологии производства.
Более простым и более дешевым является спектральный анализ, он дает возможность улавливать в исследуемом материале 0,001% тех или иных элементов. Важным является то, что в составе данного вещества можно определить сразу все элементы. Для археологов важно, что этот метод в любом металлическом сплаве способен обнаружить группы микро- и макро-примесей, которые сопутствуют основным металлам.
Учение о геохимическом индикаторе говорит, что во всех горных породах и минералах, а это значит, что и в рудах находится небольшое количество элементов примесей. Как правило, эти элементы в земной коре не являются распространенными.
Если небольшое количество – несколько миллиграмм вещества - сжечь в пламени вольтовой дуги и свет этой дуги пропустить через призму, спроецировав его на фотопластинку, то на проявленной пластинке будет зафиксирован спектр.
Каждый химический элемент в этом спектре находится на своем строго определенном месте. Спектральная линия этого элемента будет тем интенсивнее, чем больше в этом предмете его концентрация.
Аналитическая химия
Аналитическая химия занимается определением химического состава веществ. Она развивает общие теоретические основы химического анализа, разрабатывает методы определения компонентов исследуемого образца.
В зависимости от поставленной задачи аналитическая химия обеспечивает точность, высокую чувствительность, избирательность анализа.
В истории аналитической химии выделяются следующие периоды:
- наука древних;
- алхимия IV-XVI веков;
- иатрохимия XVI-XVII веков;
- эпоха флогистона XVII-XVIII веков;
- научная химия XIX-XX века;
- современный период аналитической химии.
В XVIII в. шведский химик Т. Бергман был крупнейшим аналитиком. Ученый определил различие между качественным и количественным анализом, обобщил имеющийся на то время материал о применении паяльной трубки в анализе.
Установление влияния углерода и фосфора на свойства железа, стало его крупнейшей заслугой. Химический анализ до Бергмана был известен уже за две тысячи лет, но ученый придал ему статус отдельного научного направления – аналитической химии.
Что касается научной химии конца XVIII-XIX вв., то она характеризовалась открытиями кислородной теории горения, законом сохранения вещества, различием между соединениями и элементами. Этот период характеризовался становлением законов стехиометрии – фундаментальной базы аналитической химии, у истоков которой стоял немецкий ученый Рихтер.
Он ввел первые количественные уравнения химических реакций, определил атомный вес и использовал термин «стехиометрия».
Аналитическая химия имеет важное не только научное, но и практическое значение. С помощью ее методов были открыты почти все основные химические законы.
Состав различных материалов, древних артефактов, минералов, руд был установлен методами аналитической химии. Все современные химические исследования, а также многие исследования древних находок проходят с применением методов аналитической химии.
Методы аналитической химии оказывают большую помощь специалистам разных научных направлений – геологам, геохимикам, археологам, фармацевтам, специалистам сельского хозяйства и многим другим.
Так, например, интенсификация современного сельского хозяйства без анализа почв невозможна. Анализ почв позволяет выяснить, какие микроэлементы отсутствуют и какие необходимо внести для повышения урожайности.
