A teď trocha historie
Úsvit chemie
Chemii k vlastnímu užitku člověk začal využívat dlouho před tím, než zjistil, co to chemie vůbec je. Aby spolu mohly dvě látky reagovat, je k tomu často potřeba, aby jim někdo nebo něco dodalo energii, třeba v podobě tepla. A vynikající zdroj energie, který se používá dodnes, lidé získali, když se jim podařilo zkrotit oheň.
Uplynulo mnoho vody, doslova asi milion let, než se člověku podařilo zpracovat první kovy. Tento objev přišel někdy mezi lety 5500 a 3000 před n. I. Některé kovy, například cín, olovo nebo měď, se běžně nacházejí v některých druzích hlíny a kamení, a Ize je snadno získat tak, že je člověk dostatečně dlouho zahřívá nad ohněm. Tento proces můžeš znát pod názvem tavba. A protože mnohé kovy se velmi často vyskytují v různých zeminách společně, slitím těchto kovů dohromady vznikají tzv. slitiny - patrně nejužitečnější a nejtvrdší slitinou té doby byla slitina cínu a mědi, zvaná bronz. Ten Ize využít k výrobě soch, hudebních nástrojů, nádobí, mincí, ale především pracovního náčiní a zbraní. Byla to tedy doba bronzová a kdo rozuměl chemii bronzu, ten prosperoval.
Výrobky ze železa se v různých částech světa objevily o něco později, velmi zhruba mezi lety 1200 před n. I. a 400 n. I. Ne proto, že by lidé do té doby železo neznali. Železo se ale v přírodě nachází ve formě železné rudy, kterou je potřeba tzv. chemicky zredukovat (tento proces ti objasním později), k čemuž je potřeba netopit dřevem, nýbrž uhlím. Jediným dalším do té doby známým způsobem získání železa bylo tavení meteoritických úlomků, které dopadly na Zemi z vesmíru. Takový způsob ale vzhledem k tomu, jak vzácné meteority jsou, není moc praktický. Železo je na každý pád materiál pevnější a kujnější než bronz, a tak ovládnutí jeho výroby znamenalo veliký pokrok jak v řemeslech, tak ve válečnictví. Byla to doba železná.
První úvahy o složení hmoty
Byl teplý letní večer ve starověkém Řecku, asi 400 let před n. I., když filosofa Empedokla napadlo, z čeho se skládá hmota. Měl za to, že veškeré věci sestávají z různých kombinací čtyř základních prvků (elementů) - vzduchu, země, vody a ohně. Dnes víme, že ani jedna z těchto substancí není prvek. Ale tato myšlenka byla důležitá, protože započala staletí trvající diskuzi o tom, z čeho náš svět vlastně je.
Podobně důležitá byla Démokritova úvaha, že se vše skládá z velmi malých nedělitelných částí - atomů. Démokritos si však nepředstavoval atom tak, jak ho dnes známe my. Šlo spíše o filosofický koncept, který říkal, že věci nelze dělit donekonečna. S toutéž ideou přišel ve stejnou dobu i indický filosof Kanada. Dnes jsme opět moudřejší a víme, že atom dělitelný je, ba dokonce že existuje mnoho dalších částic, které jsou ještě menší.
Tyto myšlenky krásně demonstrují, jak úzce tehdy byla filosofie spojena s přírodními vědami. A přestože se staré civilizace v mnohém pletly, nemůžeš jim to mít za zlé. Tyto jednoduché úvahy totiž stojí na počátku dnešní chemie plastů, antibiotik a supravodičů. Někde se začít muselo.
Doba alchymie
Po rozdělení římského impéria (v roce 395 n. I.), které bylo centrem tehdejší civilizace, a jeho postupném úpadku se v oblasti chemie stali nejznalejšími staří Arabové. Někdy mezi 7. a 9. stoletím n. I. navázali na řeckořímskou tradici čtyř základních prvků. Oheň nahradili sírou a k základním čtyřem prvkům přidali rtuť, která měla být zodpovědná za kovové vlastnosti látek. Sůl zase měla látkám propůjčovat pevnost. Byli to také oni, kdo chemii dali její název. Slovo „alchymie” je složeninou slov „al” a „chymia“. „Al” je arabský člen, „chymia” zase pochází ze staré řečtiny a znamená "roztok".
Arabští alchymisté Džábir ibn Hajján (v Evropě známý jako Geber) a Ibn Síná (Avicenna) byli prvními z vědců, kteří k experimentování s látkami přistupovali systematicky a logicky. Do té doby bylo zvykem chemikálie míchat víceméně náhodně. Pojmenovali celou řadu kyselin a zásad, připravili stovky různých přírodních léků, vynalezli první chemické náčiní (např. alembik, dnes známý jako destilační přístroj) a byli autory řady knih o alchymii. Ty se později dostaly do Evropy díky křesťanským mnichům, kteří je přeložili z arabštiny do latiny.
V Evropě však alchymisté neměli dobrou pověst. Jejich snem byla příprava legendárního „kamene mudrců”, látky, která měla proměnit jakýkoliv kov ve zlato a svému uživateli vrátit mládí. Hlavní problém byl v tom, že evropští alchymisté se rádi vyjadřovali v obskurních pojmech, kterým nikdo nerozuměl. Do popisů svých postupů zapisovali spoustu zbytečných informací, například v jaké fázi je měsíc či jestli zrovna probíhá příliv.
A ačkoliv snaha některých z nich určitě byla upřímná, objevilo se mezi nimi také mnoho podvodníků, kteří pod příslibem proměny kovů ve zlato ukradli lidem cennosti a zmizeli. Proto byla také alchymie v mnoha zemích zakázána a alchymistům se posmívalo mnoho významných umělců.
Geoffrey Chaucer si tropil žerty z jejich tajemného vyjadřování v Povídkách canterburských a Dante Alighieri zase všechny alchymisty odsoudil do pekla v Božské komedii.
Z toho plyne dvojí poučení. Z dnešního pohledu je alchymie vynikajícím příkladem toho, jak se o vědě mluvit nemá. Je potřeba vyjadřovat se o ní jasně a správně. Proto také existují ony hrůzu nahánějící vědecké termíny. Středověcí alchymisté také ukazují, jak důležité jsou ve vědě důkazy.
Počátky moderní chemie
Patrně prvním průkopníkem chemie, jak ji znáš dnes, byl anglicko-irský přírodovědec Robert Boyle, který žil v 17. století. Ten se zasloužil o vyzdvižení chemie mezi seriózní vědy. Ve své knize Skeptický chemik psal o tom, že každá teorie má být ověřena v praxi a přišel i s hrubou představou o tom, že se hmota skládá z atomů a molekul. Sám používal slovo „částice”.
Do konce 19. století následovala celá řada objevů, od nových prvků a sloučenin přes nejrůznější chemické zákony až po elektrický článek, z nichž mnohé zůstaly ve své původní podobě dodnes. Ale protože většinu z nich budu rozebírat v dalších kapitolách, řeknu ti jenom o nejdůležitějším chemikovi této éry.
Antoine-Laurent de Lavoisier
Tento francouzský vědec se zasloužil o velký rozvoj syntézy nových látek a vytvořil seznam všech tehdy známých prvků. Krom toho také pomáhal vytvořit jednotné chemické názvosloví, díky němuž dnes všichni chemici nazývají látky stejnými jmény. Zjistil, že voda se skládá z vodíku a kyslíku, napsal první učebnici chemie, a především vyvrátil takzvanou flogistonovou teorii.
Ta vycházela z jednoduché dedukce - některé věci hoří a jiné nehoří, a proto v těch, které hoří, musí být nějaká látka, která jim hoření umožňuje. Ta byla nazvána flogiston. Problém byl v tom, že když Lavoisier zvážil věci před spálením a po něm, byly spálené předměty těžší než ty nespálené. To by znamenalo, že flogiston má zápornou hmotnost. Nakonec se ukázalo, že předměty jsou po spálení těžší, protože při hoření dochází k jejich oxidaci. To znamená, že se na ně váže kyslík ze vzduchu. Vyvrácení flogistonové teorie a objev „hmoty, která se váže ze vzduchu” vedl jednak k základům moderní teorie o atomech a také k sepsání zákona o zachování hmotnosti. Ten říká, že hmota nikdy nezaniká ani nevzniká, pouze se proměňuje.
Jak vidíš, Lavoisier toho za svůj život stihl opravdu hodně a dá se říct, že byl největším průkopníkem moderní chemie. Možná, že jednou budeš sedět nad učebnicí chemie, číst si tu stejnou větu podesáté, protože nebudeš moci pochopit, co jí autor myslel, a bude tě napadat, že toho, kdo chemii vymyslel, by měli popravit. Doufám, že se ale budeš cítit trochu provinile, když ti řeknu, že tohle se opravdu stalo. Lavoisier přišel o hlavu na gilotině během Velké francouzské revoluce.