Chemia w XX wieku
W większości plebiscytów na największe osiągnięcia człowieka w XX stuleciu rzadko kiedy dostrzega się dzieła chemików. Synteza nawozów sztucznych wydaje się mało wzniosła w porównaniu z teorią kwantów, a kataliza przegrywa w społecznej recepcji z wynikami biologii molekularnej. Paradoksalnie jednak powszechny brak zrozumienia osiągnięć chemików w XX w. uznać powinno się za dowód wielkiej skuteczności tej dyscypliny. To właśnie ona zmieniła w dopiero co zakończonym stuleciu każdy niemal aspekt naszego funkcjonowania. Po prostu, życie bez chemii stało się niemożliwe, a jeśli ktokolwiek to neguje, powinien za radą H.W. Kroto, brytyjskiego laureata Nagrody Nobla, odkrywcy fulerenów — nowej postaci węgla, raz w tygodniu wchodzić na pół dnia na drzewo rezygnując całkowicie z produktów chemii. Powodzenia.
Tworzenie fundamentów
Jeśli przeniesiemy się o nieco ponad sto lat wstecz, dostrzeżemy dziwną sytuację w nauce. Fizycy są sfrustrowani — wydaje im się, że wiedzą wszystko, niczego więcej odkryć się już nie da. Zupełnie inaczej przedstawia się sytuacja chemików, którzy zaczynają doceniać skuteczność matematycznych metod opisu świata molekularnego. J.H. van't Hoff, S.A. Arrhenius, W.F.W. Ostwald tworzą podstawy chemii fizycznej — udaje im się opisać językiem formalizmu matematycznego tak ważne dla chemików zjawiska, jak przebieg reakcji chemicznych, równowaga reagujących ze sobą substancji, zachowanie substancji w roztworach.
Matematyka definitywnie wyrywa chemię z obszaru nauk ezoterycznych, z dziedzictwa alchemii, gdzie nieprzenikniona wiedza o transformacji materii dostępna była jedynie wtajemniczonym. Wspomniani uczeni udowodnili, że chemia jest nauką nie mniej ścisłą niż fizyka. Trudno więc się dziwić, że pierwsze Nagrody Nobla w dziedzinie chemii przypadły właśnie twórcom chemii fizycznej.
Wspomniana frustracja fizyków skończyła się dokładnie w 1900, kiedy za sprawą M.K.E. Plancka narodziła się teoria kwantów. Fizyka z dziedziny martwej przekształciła się w niezwykle płodne pole badań, a zmiany związane z powstaniem mechaniki kwantowej nie mogły pozostać bez wpływu na stan rzeczy w chemii. Kluczowym bowiem dla chemików zagadnieniem jest problem wiązania chemicznego. Jak powstaje? Co decyduje o jego trwałości? Jakie muszą być spełnione warunki, by dwa atomy lub cząsteczki zechciały utworzyć nowy byt?
Nowa materia
Koniec XIX w. to z jednej strony wielkie prace fizykochemików, wprowadzających do chemii precyzyjny język matematyki, z drugiej zaś niezwykle ważne, prekursorskie prace wielkich syntetyków. W 1890 niemiecki chemik E.H.
Fischer zsyntetyzował cząsteczkę cukru d–glukozy. Wagę tego osiągnięcia lepiej można zrozumieć, jeśli weźmie się pod uwagę, że E.H. Fischer nie dysponował żadną z opisanych powyżej metod analitycznych. Sukces tej skomplikowanej (nawet w dzisiejszych czasach) syntezy był efektem połączenia wiedzy, geniuszu i eksperymentalnej odwagi. W efekcie powstała więcej, niż tylko cząsteczka chemiczna — została wskazana droga rozwoju chemii w XX w.
Chemicy podejmowali kolejne próby tworzenia coraz bardziej skomplikowanych cząsteczek, w 1917 R. Robinson otrzymuje nową metodą tropinon. Opracowana wcześniej przez Niemca R. Wilstättera synteza wymagała 19 etapów. R. Robinson pokazał w niezwykle elegancki sposób, że cząsteczki można projektować w podobny sposób, jak inżynierowie projektują mosty i budynki, dochodząc tym samym do optymalnej drogi postępowania. Jednocześnie zaczął rozwijać się prawdziwy przemysł chemiczny — jednym z jego pionierów był A. von Baeyer, który zasłynął z badań nad barwnikami syntetycznymi. Fala rewolucyjnych odkryć w pierwszych dekadach stulecia zaczęła wzbierać. P. Ehrlich wynalazł salwarsan, skuteczny lek przeciwko syfilisowi (przypomnijmy, że choroba ta była sto lat temu dotkliwsza i bardziej rozpowszechniona, niż AIDS dzisiaj). Narodziła się chemioterapia — podstawa nowoczesnej medycyny. Kolejnym etapem wkraczania chemii do leczenia było wynalezienie przez G. Domagka sulfonamidów, leków przeciwbakteryjnych, które w okresie międzywojennym, zanim pojawiły się antybiotyki uratowały niezliczone rzesze ludzi przed śmiercią na skutek banalnych, z dzisiejszego punktu widzenia, infekcji.
Chemioterapię uznać należałoby jednak za wątpliwą przysługę dla ludzkości, gdyby nie prace niemieckiego chemika F. Habera. Opracował on metodę syntezy amoniaku z azotu atmosferycznego. Metoda ta udoskonalona przez C. Boscha stała się podstawą rozwoju przemysłu nawozów sztucznych, który wywołał rewolucję w rolnictwie. Rosła, za sprawą zmniejszającej się umieralności (głównie w efekcie zastosowania nowych leków i nowoczesnych, chemicznych środków higieny) liczba ludzi na Ziemi. Ludzkość nie musiała jednak obawiać się spełnienia proroctwa Malthusa — znacznie szybciej bowiem zaczęła wzrastać produkcja rolna. W efekcie, na skutek nadprodukcji żywności kraje zamożne mogły sobie pozwolić pod koniec ubiegłego stulecia na powrót do „naturalnych” metod rolnych, a nawet do zmniejszania powierzchni terenów uprawnych. Głód jest dziś wyłącznie problemem politycznym.
Podglądanie reakcji chemicznych
Jak już wspomniałam wcześniej, reakcje są w chemii kluczowym problemem. Nic więc dziwnego, że od dawna uczeni pragnęli dokładniej przyjrzeć się ich przebiegowi. W 1949 R. Norrish i G.
Porter opracowali metodę fotolizy błyskowej. By nie wchodzić w szczegóły, metodę tę można opisać przez analogię do fotografii. Jeśli chcemy uzyskać wyraźne, ostre zdjęcie poruszającego się obiektu, musimy ustawić aparat na jak najkrótszy czas otwarcia migawki. Jadący szybko samochód sfotografowany z migawką 1/30 s pojawi się na zdjęciu jako rozmyta plama. Migawka 1/2000 zapewni poprawny obraz.
Podobnie jest z reakcjami chemicznymi.
Spróbuj na
http://zadane.pl. Rozwiązują 2500 zadań dziennie!
Dodana 2005-11-12 16:43:08 przez [ ]. ID: 426
Szukaj innych materiałów. Mamy ich: 120 156!:
