Chemia. Nauka pięknych umysłów

Rozwój nowoczesnej chemii

Rozwój chemii jako dziedziny nauki, wiązał się z praktyczną działalnością człowieka. Już w starożytnym Egipcie znano obróbkę kamieni szlachetnych. Egipcjanie potrafili otrzymywać i barwić szkło. Uzyskiwano niektóre metale z rud, produkowano perfumy i kosmetyki kolorowe gdzie wykorzystywano wiedzę chemiczną np. do produkcji barwników. W Egipcie znano metody balsamowania zwłok i stosowano wiele lekarstw. Istnieją jednak przypuszczenia, że kolebką nauk chemicznych są Chiny, a wiedza chemiczna dotarła do Egiptu i krajów basenu Morza Śródziemnego z krajów azjatyckich.

Podstawowe znaczenie dla rozwoju chemii miała metalurgia. Najwcześniej poznanymi metalami były złoto, srebro, miedź i cyna. Ponieważ występują one w stanie wolnym (złoto, srebro), szybko znaleziono sposób na ich łatwe wytapianie. Dalej, opanowano umiejętność otrzymywania żelaza, rtęci i ołowiu. Do umiejętności znanych starożytnym cywilizacjom należy jeszcze zaliczyć otrzymywanie zapraw murarskich, farb mineralnych, wytwarzanie ceramiki, garbowanie skór, otrzymywanie substancji podobnych do mydła, a także stosowanie substancji pochodzących ze spalania siarki jako środka konserwującego i dezynfekującego (więcej o środkach do dezynfekcji).

Na początku, chemia jeszcze jako dziedzina zwana alchemią, była uznawana za naukę tajemną. Mędrcy i filozofowie zwani alchemikami, którzy próbowali odkrywać jej tajemnice, poszukiwali m.in. eliksiru życia, który zapewniałby ludziom długowieczność. Pracowali również nad metodami przetwarzania metali w złoto. Analizując historię alchemii, należy rozróżnić dwa nurty. Jeden osnuty aurą tajemniczości -filozoficzno-fantastyczny oraz drugi realistyczno-praktyczny, o zdecydowanie bardziej pragmatycznym i naukowym podejściu. Nurt ten przyczynił się do odkrycia nowych pierwiastków chemicznych, a także do wynalezienia różnych konstrukcji urządzeń laboratoryjnych. Urządzenia te, choć obecnie w zmienionej formie, są stosowane do dnia dzisiejszego (np. aparaty do destylacji, łaźnie).

• W 1689 roku Robert Boyle opracowuje spójną koncepcję pierwiastka chemicznego
• Kilkadziesiąt lat później Lavoisier i Łomonosow, niezależnie od siebie, formułują podstawowe w chemii prawo zachowania masy.
• Na początku XIX wieku John Dalton ogłasza rewolucyjną na ówczesne czasy teorię atomistycznej budowy materii.

Alchemia w Europie

Wiek XIII to czas burzliwego rozwoju alchemii w Europie. Pierwszym znanym europejskim alchemikiem był Albert Wielki[1], który upowszechnił dzieła Arystotelesa. W swoich słynnych traktatach opisał np. metody rozdzielania złota i srebra. Zbadał i opisał m.in. właściwości arszeniku, który do dnia dzisiejszego jest wymieniany jako najbardziej popularna trucizna. Wprowadził do literatury nazwę oleju witriolowego jako alternatywne określenie dla kwasu siarkowego. Albert Wielki poświęcił swoje prace naukowe tematyce alkoholu, nazywanego wodą ognistą lub wodą życia. Pomimo sporych osiągnięć w dziedzinie alchemii jej rozwój zaczął być wkrótce skutecznie ograniczany. Pojawiło się bowiem zbyt wielu szarlatanów i oszustów którzy czerpali korzyści materialne z nieuczciwych praktyk oraz sprzedaży preparatów i substancji leczniczych. Rzekome medykamenty nie dość że były nieskuteczne, to często prowadziły do różnych schorzeń a nawet śmierci ludzi którzy je zażywali. W roku 1317, ówczesna głowa Kościoła, Papież Jan XXII rzucił klątwę na wszystkich samozwańczych alchemików obiecujących społeczeństwu bogactwo, zdrowie i długie dostatnie życie.

W XVI wieku alchemia doczekała się rozwoju w kierunku praktycznym. Czołowym reformatorem alchemii, któremu zresztą przypisuje się odrzucenie przedrostka „al” w nazwie, był wybitny lekarz znany pod przybranym nazwiskiem Paracelsus. Uczony ten głosił pogląd, że chemia powinna zająć się otrzymywaniem i stosowaniem leków. Dziedzinę tę nazwał jatrochemią. Paracelsus wprowadził do lecznictwa alkohol oraz sole arse­nu, miedzi, ołowiu, srebra. Zdając sobie sprawę z trujących właściwości tych substancji w zbyt dużych dawkach, opracował reguły dawkowania leków- pierwsze recepty.

Chemia jako nauka opierająca się w znacznym stopniu na badaniach ilościowych istnieje praktycznie od XVIII wieku. Podwalinami chemii jako oficjalnej dziedziny nauki są prace Roberta Boyle'a, który w książce The Sceptical Chymist poddał krytyce poglądy znanych alchemików. Udoskonalił on metodę otrzymywania fosforu, a także wprowadził wskaźniki kwasowo-zasadowe. Inni wybitni chemicy tego okresu to między innymi: Henry Cavendish, Georg Ernest Stahl, Joseph Priestley, Karl Scheele. Ten ostatni opracował metodę otrzymywania tlenu, chloru, chlorowodoru, arsenowodoru, a także określił skład powietrza.

Wiek XX to niezmiernie burzliwy okres w rozwoju nauk chemicznych, który obfitował zarówno w odkrywanie nowych pierwiastków, tajników budowy różnych związków chemicznych i ich oddziaływań na szeroko rozumiane środowisko.

[1] Albert Wielki -Urodzony w bawarskiej miejscowości Lauingen (Donau) w rodzinie rycerskiej. Prawdopodobnie był najstarszym synem hrabiego von Bollstädt. Większość historyków uznaje za rok jego urodzenia 1205 lub 1206, chociaż niektórzy przesuwają go aż na 1193. Przydomek Wielki nie ma charakteru nadanego przez potomnych wyrazu uznania, ale jest tłumaczeniem jego nazwiska (de Groot)^[1].

Piękne umysły z kraju nad Wisłą..

W gronie światłych umysłów, które zapisały się w historii chemii, nie brakuje Polaków. Marię Skłodowską - Curie, jedyną niezepsutą przez sławę osobę na świecie, jak miał mawiać o niej Albert Einstein, zna prawie każdy uczeń szkoły podstawowej. Nasza rodaczka swoimi dokonaniami naukowymi złamała stereotypy związane z przywilejami świata nauki zarezerwowanymi wyłącznie dla mężczyzn. Otóż Maria Skłodowska – Curie jako pierwsza kobieta:

• w 1891 roku zdała egzaminy wstępne na wydział fizyki i chemii francuskiej Sorbony,
• w roku 1903 otrzymała stopień doktora fizyki, a następnie profesora francuskiej Sorbony.
• dwukrotnie otrzymała Nagrodę Nobla:

1. w 1903 roku w dziedzinie fizyki, za badania zjawiska promieniotwórczości, nad którym pracowała wraz z mężem i Henrim Becquerelem.
2. w roku 1911 w dziedzinie chemii, za wydzielenie czystego Radu.

Maria Skłodowska – Curie, była pierwszą kobietą która została pochowana w paryskim Panteonie.

W gronie pięknych, polskich umysłów znajdujemy również Ignacego Mościckiego- Prezydenta II Rzeczpospolitej, wybitnego chemika, autora ponad 40 polskich i zagranicznych patentów. Opracował on m.in. metodę otrzymywania kwasu azotowego z powietrza, technologię syntezy cyjanowodoru, oraz technologię oddzielania ropy naftowej od wody (przeczytaj więcej o demulgatorach). Stworzył również kondensator wysokiego napięcia. Przytoczone przykłady, to tylko nieliczne pozycje w bogatym dorobku naukowym naszego rodaka. Oprócz ciągłych poszukiwań i prac nad nowymi patentami Ignacy Mościcki napisał ponad 60 prac naukowych. Po wyborze na prezydenta II RP użytkowanie prawa do swych patentów nieodpłatnie przekazał państwu polskiemu.

Niestety, rzadko pamiętamy o innych genialnych umysłach ukształtowanych w Polsce, choć zarówno chemia jak i my wszyscy wiele im zawdzięczamy. Przykładem będą tu chemicy Marceli Nencki i Jan Zaleski, należący do słynnej w końcu XIX wieku szkoły polskiej. Naukowcy Ci, opracowali wzór chemiczny heminy, co stanowiło główny punkt wyjścia do badań nad strukturą hemoglobiny. Właśnie to wydarzenie było przyczynkiem powstania nowej dziedziny zwanej biochemią. Do grona „wielkich zapomnianych” możemy pewnie zaliczyć też Kazimierz Funka, który w 1912 roku jako pierwszy wprowadził termin witamina (amina życia). Nazwą tą określił wyodrębnioną przez siebie substancję, dziś znaną pod nazwą witamina B1, czyli tiamina.

Kto dziś pamięta kandydata do Nagrody Nobla z dziedziny fizyki -Karola Olszewskiego? A przecież to on, wraz z Zygmuntem Wróblewskim, jako pierwszy na świecie skroplił tlen i azot oraz zestalił dwutlenek węgla i metanol.

Dla dziedziny chemii opartej na zagadnieniach związanych z ropą naftową, wyjątkową postacią był Ignacy Łukasiewicz. Nasz rodzimy naukowiec, znany w Polsce przede wszystkim jako twórca lampy naftowej, tak naprawdę stworzył podwaliny globalnego przemysłu naftowego. Lista „pionierskich czynów” Łukasiewicza jest oszałamiająca. Jako pierwszy na świecie wykorzystał ropę naftową na skalę przemysłową. Za symboliczną datę narodzin przemysłu naftowego uważa się 31 lipca 1853 roku, gdy po raz pierwszy użyto oświetlenia naftowego. Miało to miejsce podczas nagłej, operacji przeprowadzonej w porze nocnej w jednym z lwowskich szpitali. Rok później Ignacy Łukasiewicz wraz z dwoma wspólnikami założył pierwszą na świecie spółkę naftową. W Bóbrce pod Krosnem uruchomił, funkcjonującą po dziś dzień, kopalnię ropy naftowej. Wydarzenie to zapoczątkowało rozwój przemysłu naftowego w skali światowej.

W kopalni w Bóbrce czy też – jak podają inne źródła – w rafinerii w Chorkówce, Ignacego Łukasiewicza odwiedził podobno późniejszy „król nafty” John Davison Rockefeller. Nasz rodak wyjawił biznesmenowi wszystkie tajniki swoich odkryć, nie inkasując za to ani centa. Nawet jeśli ta historia jest tylko legendą, prawdą jest, że o destylacie naftowym otrzymywanym przez polskiego wynalazcę zrobiło się wówczas bardzo głośno na całym świecie.

Ignacy Łukasiewicz był typowym altruistą. Nigdy nikomu nie odmawiał pomocy. Praca była dla niego największą pasją. Znany ze swej skromności, pracowitości i hojności, chętnie udzielał porad wielu ówczesnym przedsiębiorcom z całego świata, którzy zarabiali krocie wykorzystując wynalazki Polaka. Stąd też współpraca z austriackim potentatem naftowym Gustawem Wagemannem. Mimo głęboko zakorzenionego altruizmu, nafta z czasem przyniosła mu nie tylko sławę i powszechny szacunek, ale także znaczny majątek. Gdy spłonęła jego pierwsza destylarnia, miał zresztą powiedzieć: „Na nafcie straciłem mienie, na nafcie je zdobędę”.

Dużym zainteresowaniem w XVI-wiecznej Europie cieszyły się prace polskiego alchemika Michała Sędziwoja. Główne jego dzieło pt. „Traktat o kamieniu Filozoficznym” wydane w 1604 roku w Pradze doczekało się 12 wydań. Przemierzając zakątki Pragi, warto odwiedzić Złotą Uliczkę znajdującą się na Praskim Wzgórzu Zamkowym, przy której niegdyś mieściły się mieszkania i pracownie alchemików. Nawet Jan Matejko na jednym ze swoich obrazów uwiecznił Sędziwoja, który w obecności Króla Zygmunta III dokonywał domniemanej przemiany żelaznego gwoździa w złoto.

Pięknych, otwartych umysłów mamy w Polsce wiele. Należą do nich zarówno Ci którzy już zapisali się na kartach historii, jak i współcześni odkrywcy zjawisk chemicznych, nowych technologii i zastosowań różnych związków i procesów. Wystarczy spojrzeć na dorobek firm chemicznych takich jak np. Grupa PCC. Pracujący w nich polscy, często lokalni specjaliści opracowują nowe technologie i zastosowania dla różnych związków chemicznych obecnych w różnych formach i dziedzinach życia człowieka. Dziś bez chemii trudno wyobrazić sobie współczesną cywilizację. Środki higieny osobistej, detergenty, opakowania, tekstylia, papier, materiały budowlane, leki i kosmetyki, nie istniałyby bez złożonych procesów chemicznych, wykorzystywanych na każdym etapie produkcji przemysłowej. Wiele przedmiotów codziennego użytku, takich jak meble, okna, materace, odzież, sprzęt elektroniczny czy samochody to produkty które powstają dzięki osiągnięciom nowoczesnej chemii. Dzięki niej stale poprawia się też ich jakość.

Chemia kryje się niemal w każdym przedmiocie znajdującym się w naszym otoczeniu. Nawet produkty spożywcze są w dużej mierze chemicznie przetworzone. Chemia jest więc wszechobecna. Ważne jest aby jej dobrodziejstwa były wykorzystywane w sposób zrównoważony, uwzględniający minimalizowanie negatywnego wpływu na środowisko naturalne, oraz racjonalne eksploatowanie zasobów naturalnych naszej planety. Przykładem takiego działania jest nowa linia produktowa GREENLINE oferowana przez Grupę PCC - producenta surowców chemicznych, formulacji przemysłowych i wyrobów konsumenckich. W obliczu rosnących wymagań rynku związanych ze zrównoważoną produkcją i konsumpcją w całym łańcuchu wartości producentów działających w różnych dziedzinach przemysłu, jednym z priorytetów Grupy PCC związanych z rozwojem portfolio produktowego jest budowanie oferty produktów wpisujących się w trend Zielonej Chemii.

Więcej o Zielonej Chemii Grupy PCC

Chemiczne osobliwości

Pracowity jak mrówka

Leon Marchlewski - wybitny polski chemik, profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego, osiągnął wielkie sukcesy w dziedzinie badania struktury związków organicznych o podstawowym znaczeniu biologicznym: hemoglobiny i chlorofilu. Ustalił też wzór glukozy. Zasłynął wykonaniem mrówczej pracy, opracowując obszerne tablice ujmujące zależność między gęstością roztworu kwasu azotowego i kwasu solnego, a ich stężeniem procentowym.

Daltonista

John Dalton - angielski fizyk, meteorolog i chemik. Zdobył wykształcenie pomimo trudnej sytuacji rodzinnej. Konstruował barometry i inne przyrządy pomiarowe. Dokonał 200 tys. pomiarów o znacznej wartości naukowej. Równocześnie badał skład atmosfery w różnych miejscach, co zaowocowało sformułowaniem słynnej teorii o ziarnistej budowie materii. Z nazwiskiem Daltona wiąże się pojęcie „daltonizm”, czyli określenie wady wzroku polegającej na nie rozróżnianiu niektórych barw, głównie zielonej i czerwonej. Dalton rozpoznał tą wadę u siebie i opisał ją jako pierwszy.

Dalton wieczny kawaler

Na pytanie, „dlaczego Pan się nie żeni?”, Dalton zwykle odpowiadał że nie ma na to pieniędzy. Pewnego dnia zmęczony i zniecierpliwiony stale powtarzającym się pytaniem odparł: „Moja głowa jest zbyt napchana trójkątami, barometrami, reakcjami, badaniem pogody, gazów,elektryczności abym mógł tam jeszcze zmieścić myśl o żonie.!”

Świadectwo szkolne Berzeliusa

Fragment świadectwa szkolnego Berzeliusa, jednego z najsłynniejszych chemików:

„Z urodzenia chłopiec ma podstawy dobre, ale jego obyczaje są złe. Jego przyszłość jest wątpliwa”.... Berzelius pokazywał ten dokument studentom jako przykład przewrotności losu dodając osobisty komentarz: „Każdy śledź jest rybą, ale nie każda ryba jest śledziem. Bywają wałkonie, z których wyrastają uczeni, ale nie każdy wałkoń musi stać się wybitną postacią”...

Cevendish w bibliotece

Henry Cevendish, odkrywca składu powietrza, oprócz własnego laboratorium miał również tak wiele książek, że do ich pomieszczenia był konieczny oddzielny budynek. Każde „wypożyczenie” książki sam sobie kwitował na odpowiednim formularzu.

Boyle w aptece:

Robert Boyle, twórca definicji pierwiastka chemicznego, dostał w młodości od aptekarza niewłaściwe lekarstwo, które na szczęście wywołało gwałtowne torsje, ratując organizm przed zatruciem. Od tego czasu Boyle stracił zaufanie do leków i bał się ich bardziej niż najgroźniejszych chorób.

Poduszka od Marii Skłodowskiej -Curie:

Maria utrzymywała w Paryżu liczne kontakty z Polonią. Tam też poznała Stanisława Wojciechowskiego, przyszłego prezydenta Rzeczypospolitej. Pewnego razu gdy wybierał się do Polski z tajną misją polityczną, Maria przygotowując mu podróżny ekwipunek dorzuciła od siebie małą wygodną poduszeczkę. Po latach, gdy Wojciechowski był już prezydentem, spotkali się w Warszawie z okazji położenia kamienia węgielnego pod budowę Instytutu Radowego. Wywiązał się wówczas między nimi następujący dialog:

- Mario, Pamięta pani jasiek, który mi pani pożyczyła na drogę, gdy jechałem do kraju? – pyta prezydent - Ogromnie mi się wtedy przydał.

- A jakże – odpowiedziała z uśmiechem Maria Curie – Pamiętam także, że pan zapomniał mi go zwrócić.