Elemencik Cotygodniowa porcja wiedzy Odkrycia Naukowe
Odkrycia Naukowe
29. ,,Czy promienie światła nie są maleńkimi ciałami emitowanymi przez substancję które świecą?”
31. ,,Czy małe cząstki ciał nie posiadają pewnych mocy, cnót albo sił, za pośrednictwem których działają na odległość, nie tylko na promienie światła (…) ale również na siebie nawzajem, wytwarzając dużą część zjawisk natury?”
Pytania zadane przez wielkiego twórcę mechaniki klasycznej w publikacji zatytułowanej Optyka, to tylko początek drogi do odkrycia praw opisujących procesy chemiczne bądź nas samych jako zbiór atomów czytających ten artykuł.
Historia badań nad atomem sięga początków rozwoju nauki. Prekursorami byli Ci którzy umiłowali mądrość między innymi:
Tales z Miletu, Heraklit z Efezu
Leukippos z Miletu oraz Demokryt z Abdery.
Dwóch pierwszych filozofów głosiło, że substancje są zbudowane z pierwotnej materii na przykład z wody, powietrza, ognia oraz ziemi.
Natomiast dwóch następnych filozofów twierdziło, że wszystko co nas może otaczać to próżnia i atom(a-tomos – niepodzielny).
Teoria 4 żywiołów z modyfikacją do piątego żywiołu czyli eteru kosmicznego lub materii niebiańskiej utrzymała się w nauce aż do XVIII wieku, więc w głowach pierwszych chemików znaczenie słowa ,,pierwiastek” dalej się kojarzyło się z ideą powstałą w starożytnej Grecji.
Sprzeciw teorii żywiołów wyraził brytyjski uczony pochodzący z arystokrackiej rodziny Robert Boyle. W swojej książce The Sceptical Chymist(sceptyczny chemik) stwierdził, że w wyniku reakcji chemicznych pierwiastki łączące się z innymi pierwiastkami lub związkami nie tracą własnej tożsamości.
Następnie Newton jako uosobienie ambicji, pomógł atomistycznej teorii Greków upowszechnić się na świecie. Newton miał doskonałe wyczucie natury! W pytaniu 31. zadanym na początku artykułu prawdopodobnie mógł już wyobrażać sobie, że najmniejsze cząstki mogą na siebie oddziaływać wzajemnie za pomocą znanych sił takich jak elektryczność, magnetyzm czy grawitacja, bądź zupełnie jeszcze niepoznanych.
Twój pomysł, moja fortuna?
Kolejne lata generowały nowe nie do końca zrozumiałe eksperymenty, przykładem może być historia chemika Josepha Pristleya i Jacoba Shweppesa. Pristley zauważył, że działając kwasem siarkowym na węglan wapnia(znany wtedy jako kreda) powstaje ,,związane powietrze”( dwutlenek węgla). Następnie wydał publikację w której wyjaśnił jak rozpuścić ,,związane powietrze” aby powstała ,,woda sodowa” czyli woda gazowana. Publikacja została wykorzystana przez Jacoba Shweppesa, który opatentował metodę i utworzył firmę produkującą na skalę przemysłową wodę gazowaną. Podbiła ona serca Anglików.
Kolejnym krokiem do wprowadzenia teorii atomistycznej było obalenie teorii flogistonu (czynnika nadającego palności substancją). I w tej kwestii znaczny udział ma francuski naukowiec Antoine-Laurent Lavoisier, niesłusznie skazany na gilotynę podczas rewolucji francuskiej. Naukowiec precyzyjnie ważył substancje, które używał na początku eksperymentu(substraty) jak i po reakcji chemicznej(produkty). Spalając fosfor i siarkę zauważył, że produkt reakcji ważył więcej niż jej substraty. Wykazał więc, że nadwyżka wagi jest rekompensowana ubytkiem masy powietrza. Lavoisier stwierdził, że spalanie nie wiąże się z uwolnieniem flogistonu lecz z reakcją chemiczną pomiędzy materiami palnymi i ,,czystym powietrzem” które nazwał tlenem. Te wszystkie eksperymenty stworzyły pierwsze z praw jakich uczymy się w szkole na chemii – prawo zachowania masy.
Utworzono nowe szlaki, wymyślono proste prawa. Jednak dalej brakuje historii z kolejnych etapów naszych szkolnych lekcji chemii, czyli równań reakcji syntezy, wymiany itd. Pierwsze próby podjął John Dalton, uczony stworzył skomplikowany system tworzenia równań chemicznych za pomocą kółek i kropeczek, który absolutnie nie pokrywał się z zjawiskiem odkrytym przez Louisa Gay-Lussaca dotyczącego powstawania pary wodnej z wodoru i tlenu, ponieważ reakcji metodą Daltona nie dało się wyrównać.
Na koniec!
Uczonym, który zaprowadził ład był włoski chemik Stanislao Cannizarro. Części z was na pewno znany z odkrycia popularnej reakcji Cannizzaro polegającej na otrzymywaniu alkoholu i kwasu karboksylowego z aldehydu przy pomocy silnej zasady. Włoch zauważył, że względna masa wodoru postaci gazowej wynosi 2 przez co wodór w postaci gazowej nie jest atomem lecz cząsteczką, podobny wniosek przyjął dla cząsteczki tlenu. Teraz zapisane za pomocą symboli chemicznych równanie nabiera sensu:
2H2 + O2 → 2H2O
Oto działanie natury oraz nauki.
Natura jest trudna do przewidzenia a nauka poznania jej, wymaga czasu, chęci oraz finansowania. Ten ostatni czynnik od początków historii nauki odgrywa główna rolę. Aby dotrzeć do prawdy naukowcy godzinami dyskutują o założeniach, wynikach badań, przyszłych celach lecz często prowadzi ich to tylko do wyciągnięcia pewnych wniosków w ogromnej mgle nieznanego. Bardzo często przełomowe odkrycia, które ułatwiają nasze życie to przypadek, dlatego zaplanowane działanie naukowców, to głównie wyznaczenie kierunku nauki i niestety nie zawsze prowadzi do oczekiwanego efektu.
Jednak…
,,Bez wiary w możliwość zrozumienia rzeczywistości za pomocą naszych konstrukcji myślowych, bez wiary w wewnętrzną harmonię świata, nie byłoby nauki. Wiara ta jest i zawsze będzie głównym motywem wszelkiej twórczości naukowej” Albert Einstein.
Jeśłi spodobał Ci się nasz artykuł to polub nasz fanpage FB.
Jeśli chciałbyś dowiedzieć się więcej jak jest zbudowany atom, oraz jaki jest rozkład elektronów na powłokach to zapisz się na zajęcia indywidualne(korepetycje chemia) lub kurs grupowy z chemii nieorganicznej i stań się ekspertem razem z ELEMENTUM.
Autor: Maciej Młodziejewski, ELEMENTUM
Źródła:
J. Baggott, Masa, Warszawa 2018
J. McMurry, Chemia Organiczna, PWN, Warszawa 2015
I. Newton, Opticks, Nowy Jork 1952
https://pl.wikipedia.org/
A. Wróblewski: Historia fizyki. Od czasów najdawniejszych do współczesności, PWN, Warszawa 2006
