Saga efnafræðinnar 1

Stundum er sagt að efnafræði hafi orðið að raunverulegri fræðigrein árið 1661 þegar Róbert Boyle gaf út bókina Efasemdarefnafræðingurinn. Það var fyrsta bókin sem gerði skýran greinarmun á efnafræðingum og gullgerðarmönnum. Gullgerðarmenn kallast þeir sem árhundruðum saman reyndu að búa til gull og önnur verðmæt efni úr ódýrum og auðfengnum efnum.

Það reyndist er

fitt fyrir efnafræðina að rjúfa þessi tengsl eins og sést til að mynda á fullyrðingum hins þýska Jóhanns Bechers sem var handviss um að hann gæti gert sjálfan sig ósýnilegan ef hann fengi til þess réttu efnin.

Ekki er allt gull sem glóir

Þessi óljósu skil raunverulegrar efnafræði og gullgerðarinnar koma einkar skemmtilega í ljós í uppgötvun Þjóðverja að nafni Hennig Brand árið1675. Brand hélt að hægt væri að framleiða gull úr þvagi manna (líklega hefur liturinn átt sinn þátt í því). Hann geymdi fimmtíu fötur fullar af hlandi í kjallaranum hjá sér svo mánuðum skipti. Með margvíslegum aðferðum tókst honum að framleiða einhverskonar krem úr þvaginu og á endanum vaxkennt efni. En auðvitað ekkert gull.

Honum til mikillar furðu sá hann að með tímanum byrjaði efnið að glóa. Enn furðulegra var að þegar það komst í snertingu við loft þá átti það til að fuðra upp á svipstundu.

Nýja efnið vakti mikla athygli og var brátt kallað fosfór, sem er dregið úr grísku og táknar ljósberi. Fosfór er notaður í sjónvarpsskjái í dag enda glóir hann ef hann verður fyrir rafeindageisla. En á þessum tíma áttu menn í mesta basli með að framleiða hann enda mjög tímafrekt og dýrt. Sveitir hermanna voru látnar útvega hráefnið en framleiðslan svaraði ekki kostnaði. Nýja efnið reyndist á endanum dýrara en gull.

Karl Scheele

Upp úr 1750 tókst sænskum efnafræðingi að nafni Karl Scheele að framleiða enn betri fosfór og var það uppgötvun hans sem varð til þess að Svíþjóð var, og er, í framabroddi í framleiðslueldspýtna í heiminum.

Scheele var óvenju afkastamikill efnafræðingur en um leið sérstaklega lánlaus. Hann uppgötvaði átta frumefni, þeirra á meðal klór, flúor, megnesíum, köfnunarefni, og súrefni, en naut ekki heiðurs fyrir neitt þeirra. Í öllum tilvikum var ýmist horft framhjá uppgötvunum hans eða hann tilkynnti þær svo seint að aðrir höfðu í millitíðinni gert sömu uppgötvun og fengið heiðurinn af þeim.

Hann uppgötvaði einnig fjölmargar efnablöndur, t.d. ammoníak og glýserín, og var fyrstur til að sjá möguleikann á því að nota klór sem bleikingarefni. Allt voru þetta uppgötvanir sem gerðu einhverja aðra vellauðuga.

Stærsti og alvarlegasti gallinn við Scheele sem efnafræðing var sú tilhneiging hans að bragða á öllum efnum sem hann vann með. Þar á meðal öllum eitruðustu efnum sem þá voru þekkt. Árið 1786, þegar hann var aðeins 43ja ára, kom þessi forvitni honum í koll. Hann fannst látinn á vinnustofu sinni umkringdur fjölbreyttu úrvali baneitraðra efna. Á andliti hans mun hafa verið fastur svipur sem lýsti í senn undrun og andstyggð.

Lífsandinn

Þrátt fyrir umtalsverðar framfarir í efnafræði á þessum árum voru fjölmargir efnafræðingar sem beittu kröftum sínum í leit að hlutum sem ekki voru til. Meðal vinsælla efna voru ímyndað gas sem framkallar eldinn þegar eitthvað brennur og élan vital, efnið sem gefur dauðum hlutum líf. Margir töldu að hægt væri að skapa líf með þessu ímyndaða efni og öflugu raflosti. María Shelley nýtti sér þessa hugmynd til fullnustu í bók sinniFrankenstein.

Lavoisier

Það þurfti einhvern sérstakan til að ýta efnafræðinni inn í nútímann. Sá reyndist vera Frakki að nafni Antoine-Laurent Lavoisier. Hann fæddist árið 1743 og tilheyrði smáaðli, faðir hans hafði keypt nafnbót handa fjölskyldunni. Lavoisier keypti hlut í stofnun sem kallaðist Ferme Général (Almenna bændabýlið) árið 1768. Stofnunin var fyrirlitinn af almenningi. Hún sá um innheimtu skatta fyrir konunginn. Þrátt fyrir að Lavoisier hafi verið bæði góðgjarn og skapmildur er hvorugt hægt að segja um Ferme Général. Það innheimti enga skatta af ríkum, aðeins fátækum, og gjarnan eftir geðþótta eða þörfum eigendanna.

Þetta tryggði Lavoisier góðar tekjur. Á hátindi sínum hafði hann sem samsvarar um 1,6 milljarði króna í árslaun. Þessar tekjur notaði hann til að sinna sínu aðal áhugamáli, vísindunum.

Hann giftist snemma fjórtán ára gamalli dóttur eins af yfirboðurum sínum og munu þau hafa átt einkar vel saman. Hún var afburðagreind og starfaði dyggilega við hlið eiginmanns síns við rannsóknir. Þrátt fyrir að hann ynni langan vinnudag tókst þeim í sameiningu að vinna fimm tíma á dag við vísindarannsóknir (tvo tíma snemma á morgnanna og þrjá á kvöldin) og allan sunnudaginn, sem þau kölluðu jour de bonheur (hamingjudagur). Einhversstaðar fann Lavoisier tíma til að sjá um úthlutun pyssupúðurs, láta byggja vegg utan um París til að klekkja á smyglurum, taka þátt í stofna metrakerfið og vera meðhöfundur að bókinni Méthode de Nomeneclature Chimique, sem varð einhverskonar biblía þeirra sem gáfu nýjum frumefnum nöfn.

Sem meðlimur Konunglegu vísindaakademíunnar (Académie Royal des Sciences) var það hlutverk hans aðtaka afstöðu til þeirra vísndamálefna sem komu inn á borð akademíunnar. Þau voru margvísleg og lutu m.a. að dáleiðslu, fangelsisúrbóta, öndun skordýra og vatnsforða Parísarborgar. Það var við slíkt tækifæri sem Lavoisier hafði nokkuð hörð orð um ungan vísindamann sem bar fyrir nefndina kenningu sína um brennslu. Kenningin var reyndar alröng en vísindamaðurinn ungi fyrirgaf honum aldrei. Hann hét Jean-Paul Marat.

Lavoisier fann aldrei upp nýtt frumefni. Og var þetta þó á tíma þar sem svo virtist sem hver einasti maður sem kæmist yfir eldsloga og tilraunaglas stæði upp með nýtt frumefni á ferilskránni (það átti enn eftir að finna upp tvo þriðju allra frumefna). Ástæða þessa var ekki skortur Lavoisiers á tilraunaglösum. Hann átti þrettán þúsund svoleiðis glös í fullkomnustu tilraunastofu heimsins á þessum tíma.

Hann einbeitti sér að því að taka uppgötvanir annarra og skýra þær og skerpa. Hann kastaði út því sem var illa unnið eða rangt og setti það sem var rétt á rétta staði. Hann áttaði sig á því hvað súrefni (oxygen) og vetni (hydrogen) voru í raun og gaf þeim þau nöfn sem þau bera í dag. Hann fágaði, skýrði og skerpti alla efnafræðina.

En hann gerði merkar uppgötvanir sjálfur og notaði fullkomnu mælitækin sín af kostgæfni. Hann og kona hans uppgötvuðu til dæmis að hlutur sem ryðgar léttist ekki (en það höfðu allir álitið fram að því). Þvert á móti sýndu mjög nákvæmar mælingar þeirra að hlutur sem ryðgar þyngist. Þessi uppgötvun leiddi til lögmálsins um varðveislu massans. Í því felst að hlutir eyðast ekki (eins og menn höfðu talið um ryðgað járn) heldur breyta um mynd. Efnismagn heimsins er alltaf stöðugt og massi hans sá sami. Ef bók brennur þá hverfur hún ekki. Öll efnin sem í henni voru eru enn til staðar, bara í annarri mynd. Ef þú brennir bók í lokuðu kerfi þá er massi kerfisins óbreyttur.

Lögmálið um varðveislu massans var byltingakennt lögmál. En það var ekki eina byltingin í lífi Lavoisiers. Hann lenti í hringiðu frönsku byltingarinnar og var alveg einstaklega illa staðsettur.

Hann var ekki aðeins meðlimur í hinu hataða Ferme Générale heldur hafði hann byggt vegginn utan um París af miklu kappi. Þessi veggur var einnig fyrirlitinn og var með því fyrsta sem byltingarmúgurinn réðst á.

Marat, sem var nú einn af forsvarsmönnum byltingarinnar, notaði sér þetta til að benda á að löngu væri orðið tímabært að taka Lavoisier af lífi. Stuttu seinna var Ferme Générale lagt niður. Og skömmu eftir það var Marat myrtur í baði af ungri konu að nafni Charlotte Corday. En það var of seint fyrir Lavoisier.

Árið 1793 var Ógnarstjórnin í hámarki. Í október var María Antoinette hálshöggvin og mánuði seinna var Lavoisier handtekinn meðan þau hjónin voru að ráðgera flótta til Skotlands. Hann var ásamt hinum meðlimum Ferme Générale fluttur fyrir Byltingarréttinn (en þar var einmitt stór brjóstmynd af Marat) og eins og meirihluti meðlimanna fluttur beint á Byltingartorgið (sem í dag heitir Place de la Concorde). Þar stóð aðal fallöxi borgarinnar.

Fyrst horfði Lavoisier á tengdaföður sinn hálshöggvinn og síðan stóð hann á fætur og mætti sömu örlögum. Það liðu ekki þrír mánuðir þar til Robespierre, aðalmaðurinn á bak við Ógnarstjórnina, mætti sömu örlögum á sama stað. Það voru endalok Ógnarstjórnarinnar.

Hundrað árum eftir dauða hans var reist stytta af Lavoisier í París. Hún naut mikillar hylli og aðdáunar þar til einhver benti á að hún væri ekkert lík honum. Höggmyndameistarinn var yfirheyrður og viðurkenndi að hann hefði notað höfuðið af Markgreifanum af Condorcet sem var heimspekingur og stærðfræðingur. Hann hafði átt aukahöfuð og hafði vonað að enginn tæki eftir því þótt hann notaði það í staðinn fyrir að gera nýtt. Og ef einhver tæki eftir því vonaði hann að öllum væri sama.

Og það reyndist rétt. Styttan fékk að standa óbreytt allt þar til hún var rifin niður í Seinni heimsstyrjöldinni og notuð í brotajárn.

Byggt á Stiklað á stóru um næstum allt eftir Bill Bryson.