2011 - a kémia éve
Az idei
év (2011) a kémia éve.
Ennek "örömére" - mint korábban a Föld
éve, illetve a csillagászat éve
kapcsán is - "kötelességemnek" érzem, hogy én is készítsek egy összeállítást
egyik fő témakörömről, a kémiáról.
Annál is inkább, mert a lexikonomban feldolgozott három témakör közül - végzettségem
miatt - mindenképpen ez áll a legközelebb hozzám.
Azt hiszem ráfér a kémiára, ha nem is egy kis "ünneplés", de az mindenképpen, hogy - legalább egy évig - kiemelten foglalkozzunk vele. Tapasztalataim azt mutatják, hogy a kémia egyre inkább mostohagyereke az oktatásnak. Még a többi természettudományos tárgyak között is háttérbe szorul. Ráadásul, amennyire én tudom, az egyik legjobban utált és leginkább feleslegesnek tartott tantárgy lett belőle a diákok körében is. Pedig egyáltalán nincs ok erre!
Az alábbiakban azt szeretném bemutatni, hogy a kémia
a mindennapjaink része - akkor is, ha nem tudjuk.
Kémiai ismeretek nélkül
az emberi civilizáció nem létezhet!
Az utóbbi időben egyesek megpróbálták a kémiát
valamiféle ellenségnek kikiáltani.
Sokan úgy érzik, a kémia
tehet a környezetszennyezésről.
Egyes zöldek azt sugallják, hogy csak a "természetes" anyagokat (pl.
papírt) használjunk, hogy csak a "bioélemiszert" fogyasszunk (mind
a 7 milliárdan!).
Ezek néha jól hangzanak, de érdemes elgondolkodni azért néha, többek között
azért sem, mert a papírgyártás nem igazán barátja a környezetnek.
Maga a címben megadott felvetés is butaság. Nézzünk néhány példát, hogy miért.
Az első eszköz, amit az ember használt, valószínűleg egy bot lehetett. Ezzel
leverhette az olyan gyümölcsöket, amit nem ért el. Segített a kisebb állatok
elejtésében, amelyeket táplálékul elfogyaszthatott. Segített a kisebb ragadozók
elleni védekezésben. Ugyanakkor fegyverként is szolgálhatott, agyonverhette
vele az ellenségét! Ennek ellenére nem hiszem, hogy a történelem során bárki
is kinevezte volna bűnbaknak, ellenségnek a botot. (Bár lehet, hogy volt ilyen.)
Nézzünk egy későbbi példát. A robbanóanyagok felfedezése megkönnyítette a bányászatot,
az útépítést, alagútépítést, stb. Ugyanakkor hozzájárult a még nagyobb pusztításhoz
háborús helyzetben. Ennek ellenére nem hiszem, hogy a robbanóanyag, vagy a kémia
lenne a "bűnös"
Nézzünk egy példát a természetből is. Aki egy tűzhányó közelében lakik, az bizonyára
nem ürül a kitörésnek. Ugyanakkor teljesen nyilvánvaló, hogy a vulkáni tevékenység
feltétlenül szükséges volt az élet kialakulásához és a Föld éltető erői között
tartható számon.
Szóval a kémia egy
nélkülözhetetlen tudományterület, ami feltétlenül szükséges a civilizáció fenntartásához,
az emberiség életéhez. Nélküle egész biztosan nem élhetnénk 7 milliárdan a Földön.
Ennyi ember akkor sem élhetne ilyen körülmények között, ha most is kivezényelnének
mindenkit aratni nyáron, mint az ötvenes évek elején!
Amikor azt látom valakin, hogy teljesen feleslegesnek tartja a kémiát,
meg szoktam kérdezni tud-e valamit mutatni a környezetében, aminek nincs köze
a kémiához? Ha mutat
valamit, akkor persze elmondom, hogy bizony annak is van köze hozzá.
Tegyen mindenki egy próbát! Biztosan nem tud olyan, a mindennapi életben használt
eszközt, anyagot mutatni, aminek közvetlenül vagy közvetve ne lenne köze a kémiához!
(Ha valaki még is tud ilyet mondani, ezennel felajánlok neki egy pirospöttyös
ping-ponglabdát!)
Nehezen lehetne olyan területét mutatni a gazdaságnak, amelynek ne lenne köze
a kémiához.
Még a "biogazdálkodás" sem létezhet kémiai ismeretek nélkül!
Ezzel egy külön címszóban már foglalkoztam, de most itt is összegyűjtöm a lényegesebb információt.
Nyugodtan
mondhatjuk azt, hogy a kémia
története már az őskorban elkezdődött.
Az ősembernek is voltak kémiai
ismeretei, még akkor is, ha ezt nem is tudta.
Ha megnézünk egy több tízezer éve fennmaradt barlangrajzot
(a képen), akkor látható, hogy az ősember is ismert számos, a természetben
található színes anyagot és ezeket tudatosan fel is használta.
Persze nem ez volt az egyetlen, ami az "őskémia"
körébe tartozott.
Voltak egyéb olyan anyagismereteik is, amit ma a kémia
tárgykörébe sorolunk.
Tudtak tüzet gyújtani, ismertek bizonyos fémeket,
és számos más kémiai
ismeretük is volt.
Az ősi kultúrák a fémolvasztás,
üvegkészítés, fermentálás,
festékkészítés, fazekasság,
tartósítás területén szereztek
kémiai ismereteket.
(Az asszír seregeket már időszámítás kezdete előtt úgy 800 évvel vasfegyverekkel
szerelik fel.)
Az írásbeliség megjelenését követően ezekről az ismeretekről már feljegyzéseket
is készítettek. Leírták az eljárásokat és az azokhoz alkalmazott készülékeket
is.
Az ókorban
görögök és rómaiak is készítettek kémiai
tárgyú feljegyzéseket. A legnagyobb összefoglaló mű Plinius 37 kötetes műve
a Historia naturalis (a képen) volt.
A kor legnagyobb tudományos gyűjteménye az alexandriai könyvtárban található.
A következő évszázadokban az alkimisták
foglalkoztak kémiával
és az "aranycsinálási"
kísérletek "melléktermékeként" felfedeztek számos új anyagot, eszközt
és eljárást. (Hennig Brand
német alkimista
felfedezte a foszfort.)
Ezzel párhuzamosan Kínában és Indiában is jelentős felfedezéseket tettek.
Az 1. században Kínában felfedezett papír nagyon megkönnyítette az írásos feljegyzések
elterjesztését. A 8. században arab közvetítéssel került el később Európába
is.
A 16. századtól az alkímia hanyatlani kezdett. A tudományos központok Németországba
és Angliába kerültek át.
A kémia elsősorban a textilipari igények alapján a színezékek és sók ismereteivel,
illetve a bányászat igényei alapján a fémek és vegyületeik megismerésével fejlődött.
A 15-16. században megjelentek a jatrokémikusok is, akik vegyészettel és gyógyítással
foglalkoztak. Az egyik legjelentősebb közülük Paracelsus.
Amerika felfedezésével új növényeket és anyagokat ismertek meg.
A 17. századot tartják a tudományos kémia kezdetének. Ekkor vált önállóvá, elválva
az orvostudománytól.
Bekerült az oktatásba és megjelentek a csak kémiával foglalkozó tankönyvek.
A gőzgépek tökéletesedése és az ipari forradalom új lendületet adott a vegyiparnak
is. Elvált egymástól az ipari és a tudományos kémia.
Az 1750-es években kezdték kiadni a Nagy francia enciklopédia köteteit, amely
kora legnagyobb természettudományos adatbázisa volt.
A szerves vegyületek
számának rohamos növekedése indokolttá tette a szerves
kémia önálló tudománnyá válását.
A 19. század végén jelentős felfedezések születtek a szénhidrátok,
aminosavak, nukleinsavak
és az enzimek területén
is.
A kőolaj alapú benzin
előállítása is jelentős változást hozott. 1886-ban elkészült az első automobil,
megalapozva a mai közlekedést és a hozzá kapcsolódó vegyipar
meghatározó jelentőségű.
Nagyon sokan járultak hozzá a kémia
fejlődéséhez, közülük jó néhányan megtalálhatók lexikonomban is. (Az összes
kapcsolódó címszó legyüjthető a Szójegyzék kereső mezőjébe beírva a kémikus
keresőszót.)
Nehéz meghatározni a legfontosabbakat, a legnagyobbakat. Ha csak egyet emelhetek
ki, akkor az azt hiszem Lavoisier,
Antoine Laurent (1743 - 1794) Francia kémikus, aki a modern kémia
megteremtőjének tekinthető. Talán úgy fogalmazhatnánk, hogy ő volt az, aki az
alkímiából megteremetette
a kémiát.
Szerepe legalább olyan fontos volt a kémiában,
mint Newtoné a fizikában.
(További kémiatörténeti információ található a Kémiatörténet - minek nekünk kémia? címszavamban.)
Van valami
olyan mondás, hogy ami büdös az kémia.
Hallottam egy másik megfogalmazást is: A kémia
ugyanaz, mint a fizika,
csak büdösebb.
A dolog nem ennyire egyszerű, de azért van benne valami.
A kémiát általában
úgy szeretik ábrázolni, hogy mindenféle színes folyadékok
vannak különböző üvegedényekben
és ezek gőzölnek, füstölnek.
Ennél a legtöbb esetben sokkal "hétköznapibb" tudomány, de legalábbis
a hétköznapi dolgokban is jelen van.
A kémia az anyagok összetételével és a bennük lejátszódó folyamatokkal foglalkozik.
A kémia foglalkozik
az anyagok előállításával a fémektől a műanyagokig, az építőanyagoktól az élemiszerekig.
Kémiai ismeretek nélkül
nem lenne házunk, autónk, számítógépünk, mobiltelefonunk...
A kémia foglalkozik
az anyagok elemzésével is. Ha valaki kizárólag bioélelmiszert vásárol, akkor
is szükség van a kémiára,
mert kémiai vizsgálatokkal
dönthető el, hogy valóban vegyszermentes az a bioélelmiszer.
Szóval a kémiát semmiképpen sem kerülhetjük ki, ha teljesen visszamennénk a természetbe akkor is lennének kémiai ismereteink, legfeljebb nem tudnánk róla...
Lexikonom Érdekességek részében külön címszavakban foglalkoztam az építkezés,
az autózás, a háztartás,
a főzés, a húspácolás,
a vasalás, a fotózás, a régészet, a fegyverek, a bor,
a sör, a tej,
a csokoládé, a tojásfőzés,
a színek, az energiaitalok,
a gombák kémiájával és számos egyéb
kémiai jelenséggel.
Kémia - a közvetlen környezetünkben
Ebben a részben mazsolázok egy kicsit a fentebb említett címszavakból
Ha a zöldségeket
nyakonöntjük valamivel akkor máris megjelenik a kémia.
Egy ecetes lötty
már biztosan reakcióba lép a zöldségek valamelyik összetevőjével.
Ha mondjuk
húst pácolunk ott is történnekkémiai
változások az alkalmazott módszertől függően. A húst alkotó fehérjék
peptidkötéseinek
hidrolízise megkönnyíti
a későbbi sütést.
A húst alkotó fehérjék
peptid kötéseinek
savas hidrolízise
friss citromsavas,
ecetsavas, vagy tejsavas
(pl. joghurt) páccal történik.
- Tömény só oldattal
is lehetséges a proteinek
denaturálása a fehérjemolekulák
hidrátburkát befolyásolva.
- Az alkohol
szintén képes denaturálni a proteineket
a hidrofob molekulák
közötti kapcsolatot befolyásolva.
A
főzés, sütés során is számoskémiai
változás történik.
A tojás vagy a húsok fehérjéi
elvesztik hidrátburkaikat, az alkotó aminosavak
"maradék végei" újabb kötéseket
hoznak létre egymással és ezáltal a fizikai
formájuk is megváltozik.
(Jól ismerjük a különbséget a nyers és a főtt vagy sült tojás között.)
A rántás
készítésekor a lisztben található keményítő
egy része kisebb molakulákra
hasad, dextrin
keletkezik, ami lehetővé teszi, hogy a keményítő
szuszpenziója a
vízben lebegve besűrítse
a levest, főzeléket, stb.
A kész ételeken ezt szokták "módosított
keményítőnek" nevezni, mert úgy előkelőbben hangzik. Persze azokat
ipari körülmények között, enzimes
vagy vegyszeres kezeléssel állítják elő és mondjuk E 1404, 1410, stb. kóddal
szerepelnek.
Ha rizst, krumplit, tésztát vagy más keményítőt tartalmazót fűzünk a vízben szintén a keményítő szuszpenzió marad, azért olyan trunyás.
Amikor sütőport
használunk valamilyen süteményben ott is lejátszódnak kémiai
és fizikai változások
egyaránt.
A sütőpor legnagyobb
része nátrium-hidrogén-karbonát
(NaHCO3), amiből melegítés hatására meglepően sok szén-dioxid
(CO2) keletkezik.
1 mól (84 g) nátrium-hidrogén-karbonátból
(NaHCO3) 1 mól (44g) szén-dioxid
(CO2) keletkezik. Ennek térfogata
szobahőmérsékleten 24 liter.
Vagyis egy kis zacskó - mindössze 12 g, kockacukornyi térfogatú
- sütőpor melegítésekor
csaknem három és fél liternyi,
(szobahőmésrékletű) szén-dioxid
gáz keletkezik! A sütés hőmérsékletén
persze ennél is több a térfogata.
Egy része nyilván "elillan", de azért tényleg jól "felfújhatja"
a sütit.
Az említettekből a bomlás,
ez esetben gázképződéssel
járó reakciója volt
a kémia, a "felfújás"
a fizika.
A konyha után nézzük meg kissé a ház (lakás) többi részének (kémiai) anyagait.
Az épület
a lakás amiben lakunk számos, a kémia tárgykörébe tartozó anyagot tartalmaz.
Ezekkel külön foglalkozom az Érdekességek rész Az
építkezés kémiája, fizikája címszavában.
Megtalálhatók itt olyan "ősi kompozit
anyagok mint, a vályog, a
hagyományos "építkezési kerámiák"
(cserép, tégla), mész
mellett a hőszigetelő
anyagok és az újabban alkalmazott anyagok, pl. a gipszkarton.
A fűrdőszobákban (WC-kben) még mindig eléggé elterjedtek a "hagyományos"
porcelán eszközök
mosdókagylók, zománcozott
vas kádak, de széleskörű
választék van műanyag
megfelelőikből is.
A képen egy üvegszálas
poliészter mosdókagyló
látható.
A csaptelepek a régi jó "tekerős" helyett egyre inkább kerámiabetétes
gömbcsapok, krómbevonatú vasból.
Bútoraink
alapvetően ma is fából állnak (vagyis, cellulózból,
tehát összekapcsolódott szőlőcukor
molekulákból). Ez akkor is igaz, ha nem "igazi fából", hanem bútorlapokból
készültek, az is faforgácsból és valamilyen térhálós
műanyag keverékéből készülnek.
A bambusznád bútokok is cellulózból
állnak.
Vannak persze fémvázas
bútorok is. Azok általában acélvázat
tartalmaznak.
A bútorok kárpit része szintén tartalmazhat acélt
(a rúgótest), műanyaghabot
(általában poliuretán).
Borításnak leginkább műszálas
textíliákat alkalmaznak (lásd lentebb).
Az átlagos
lakásokban a műszálas
textíliák (szőnyegek, szőnyegpadlók, függönyök) a legelterjedtebbek pl. a poliamid
anyagúak.
Akadnak persze természetes alapanyagú textíl anyagok is.
Régen a nagyon gazdagok pl. igazi selymet
(is) használtak tapétázásra.
Sokféle és nagyon eltérő anyagú burkolatot alkalmaznak a lakásokban.
A különböző kerámiák
elsősorban a vizes helyiségekben, konyhákban fordulnak elő padlón és falon.
Ugyanezekben a helyiségekben használnak PVC
burkolókat is.
Újra divatosak a "hagyományos", vagyis "cellulóz
alapú" burkolatok, a padló és a parketta.
A szalagparketták szintén tekinthető "cellulóz
alapúnak", de ezek már elég sok műanyaggot
is tartalmaznak. Bár a "hagyományos" parkettán is térhálós
műanyag bevonatot alkalmaznak.
Megemlíthető még a papír
is, mint "falburkoló" anyag (tapéta), de sok esetben műanyaggokkal
"keverve" alkalmazzák.
A lakás felületeit nem csak elkészíteni kell, hanem tisztítani is és persze
itt is jelen van a kémia.
A tisztítószerekkel
is külön foglalkozom az Érdekességek rész Tisztítószerek
- Mit mivel ne öntsünk össze címszavában.
Elég sokat és sokfélét használunk pl.
- vízkőoldásra sósav
(HCl)at, vagy valamilyen más
savas kémhatású anyagot
- fertőtlenítésre klór
vagy hidrogén-peroxid
tartalmú anyagot
- kézi mosogatáshoz, általános tisztításhoz semleges
kémhatású felületaktív
anyagot, színezéket, illat
anyagot tartalmaznak. Esetleg némi egyéb adalékot, pl. alkoholt,
ecetsavat, stb.)
- súroláshoz valamilyen finom szemcsés kemény anyagot tartalmazó port vagy vizes
szuszpenziót "önállóan"
vagy valamilyen felületaktív
anyaggal, esetleg fertőtlenítő anyaggal együtt.
Mindez csak egy kis ízelítő volt. Nem is említettem pl. a gyógyszereket,
növényvédő szereket, és még sok egyebet...
A hivatkozott (és más) címszavaimban számtalan kémiával kapcsolatos információ
található honlapomon.