Ugrás a tartalomhoz

A magyar kémia művelődéstörténete

Szabadváry Ferenc

Mundus Kiadó

1. fejezet - A kémia eredete és tárgya

1. fejezet - A kémia eredete és tárgya

A kémia, mint az anyagi világ tulajdonságainak megismerésére törekvő természettudomány egyik ága, viszonylag fiatal: 3-400 éves. Mint egyfajta tudatos emberi tevékenység elnevezése azonban sokkal régebbi. A kémia név az ókori hellenisztikus Egyiptomban született, és tulajdonképpen magát az országot jelenti. A fáraók nyelvén Egyiptomot Keminek nevezték. Itt találkozunk először azzal a törekvéssel, hogy az ember aranyat készítsen. Az arany a fémnek nevezett anyagok egyike. Nem is a legritkább, nem is a legértékesebb. Mégis amióta emberi társadalom létezik, az arany mindig különleges becsben állt. Mindig érték volt, főként ékszerek, majd pénz készítésére szolgált. Uralkodó szerepét a kezdetek óta megtartotta. Ma is változatlan érték, akár ékszer készül belőle, akár bankok pincéjében áll tömbökben, felhasználatlanul. Valójában nehezen érthető, miért ilyen nagy becse, de jobb, ha így fogadjuk el!

Az ókori Egyiptomban viszonylag sok kémiai ismerettel rendelkeztek. Orvosságokat és kozmetikai szereket gyártottak, textíliákat festettek, szappant főztek stb. Nagy Sándor király makedon hadserege a Kr.e. IV. évszázadban elfoglalta Egyiptomot, ezután évszázadokon át a görögök alkották az ország uralkodó rétegét. A hellenizmus a görög filozófia virágkora volt. Legjelentősebb tudósuk Arisztotelész, Nagy Sándor ifjúkori nevelője is ebben a korban élt. Arisztotelész természetfilozófiája szerint a világ négy őselemből áll: tűzből, vízből, levegőből és földből. Ezek különböző aránya képezi az anyagok végtelenségét. A nemesfémekben például sok a tűz, kevés a föld. Az egyiptomi gyakorlat és az arisztotelészi filozófia találkozásából született az aranykészítés gondolata. Mert hiszen a nem nemes fémekből készülhet arany, ha sikerül belőlük a földet kiszorítani, és tűzzel helyettesíteni. Meg is próbálkoztak vele. Ezzel valami fontos új vette kezdetét, amit elneveztek kísérletezésnek. A kísérletezés pedig a természettudományok fejlődésének alapfeltétele. Az aranycsinálás kísérlete Kemiből származik, kemiai művészet néven terjedt el, és vált ismertté. Innen ered a kémia név. Legelőször egy szicíliai csillagjós, a Nagy Konstantin császár idejében élő Julius Maternus Firmicus egyik Kr.u. 336-ban írt munkájában találkozunk a kémia szóval. Firmicus megírja, hogy az egyes csillagállásokban születetteknek milyen foglalkozást célszerű választani. A Szaturnusz jegyében születetteknek ajánlotta többek között a kémikusi pályát.

Amikor az arabok elfoglalták a bizánciaktól Egyiptomot, az ott talált ismereteket átvették, sőt tovább is fejlesztették. A neveket azonban arabosították, eléje tették az al- névelőt. Így lett a kémiából alkémia, és e néven terjedt el elsősorban az arab uralom alatt álló Spanyolország és Szicília közvetítésével a keresztény Európában.

Az alkémisták közel kétezer éven át keresték az aranycsinálás titkát. Sokszor vaktában kísérleteztek, különböző anyagokat véletlenszerűen vegyítettek egymással, olvasztottak és főztek. És így, ha aranyat nem is, de sok mindent feltaláltak. Például az ásványi savakat, az alkoholt, a puskaport, a kémiai eszközök közül a lombikot, a vízfürdőt, a desztilláló berendezéseket. Aztán a 16. században kezdett megrendülni a bizalom az alkémiában, nevezetesen abban, hogy mesterségesen lehet aranyat csinálni. Új irányba terelődött a figyelem, amelyet a svájci Paracelsus (1493-1541) jelölt ki. Vele kezdődik az orvosi kémiának nevezett korszak. Paracelsus szerint az emberi test folyamatai kémiai folyamatok. A betegségek is, következésképpen ezek gyógyítása is lehetséges kémiai úton. A kémikus feladata tehát orvosságok keresése, előállítása. Paracelsusnak sok követője volt, főleg orvosok. Az orvosok már akkor is egyetemet végeztek, mégis a tudósok közül ők álltak legközelebb a természethez. A tanult ember a dolgokat megismerni, és a megismertet rendszerezni akarja. Az orvoskémikusok, iatrokémikusok sokat tettek a kísérletezés folyamán feltárt dolgok megmagyarázásáért, csoportosításáért. Bevezették például a savak, bázisok, sók fogalmát. Felismerték, hogy ugyanazon anyagnak különböző halmazállapotai lehetnek. Rájöttek, hogy nem minden levegő, ami légszerű, hogy vannak egyéb légnemű anyagok is, és ezeket gázoknak nevezték el a görög káosz szó alapján. E kor tudósai már nem akarták, hogy aranycsinálóknak nézzék őket, ezért új nevet találtak. Alkémista helyett kémikusnak nevezték magukat, nem tudván, hogy ez az elnevezés valaha régen már létezett. A kémia e korban megjelent az egyetemi oktatásban is, kezdetben nem önálló tantárgyként, hanem az orvostudomány keretében. A 17. században aztán megjelentek az első önálló kémiai tanszékek, az első 1602-ben a németországi Altdorf egyetemén, a következő valószínűleg Jenában. Aztán sorra a többi egyetemen, de azért még sokáig az orvosi kar keretében működtek.

A 18. századot a gázkémia korának nevezik. A vizsgálatok központjában elsősorban a gázok álltak. Ekkor fedezték fel az oxigént, a nitrogént és a hidrogént. Ennek következtében rájöttek, hogy a víz és a levegő sem homogén, egynemű anyag, hanem összetett. E korban már olyan tudósok kutattak, akiknek a neve máig fennmaradt, mint például Boyle, Priestley, Cavendish, Lavoisier, Richter és mások. A 18. század végén bevezették a máig használt kémiai nevezéktant, a 19. század elején tisztázták az elem és a vegyület, az atom és a molekula fogalmát.

Ugyanebben a században a kémiát úgy határozták meg, hogy tárgya azon változások vizsgálata, amelyek során egyes anyagok minőségileg más anyagokká alakulnak. Megkülönböztették a szervetlen és a szerves kémiát. Mindez azon a tételen alapult, hogy a kémiai elemek a természet olyan alapvető anyagai, amelyek más anyagokká már tovább nem bonthatók. Az elemek oszthatatlan atomokból tevődnek össze.

A múlt század végén aztán kiderült, hogy az atomok nem a végső összetevők, nem is oszthatatlanok, hanem még kisebb alkotókból: protonokból, elektronokból állnak, amelyekhez később még a neutronok járultak. Ezeknek a számától és az elhelyezkedésétől függ, hogy milyen kémiai elemet hoznak létre. Olyan rendszer kezdett felködleni, amellyel szinte visszaérkeztünk az ókor őselem elgondolásához.

Aztán századunkban tisztázódott az atomok belső szerkezete is, hogy van atommag, benne a protonok és a neutronok, és körülöttük keringenek meghatározott pályán az elektronok. Az atomok felbontása azonban lehetetlennek bizonyult a kémiai laboratórium hagyományos eszköztára segítségével. Ehhez már új tudomány és technika kellett.

Kiderült, hogy mindaz, amit a kémikus művel, az elektronhéjakon, mégpedig a legkülsőkön játszódik le. Ma tehát a kémia tárgyát úgy definiálhatjuk, hogy az atomok és a molekulák azon mozgásformáival foglalkozó természettudomány, amelyek az atom legkülső elektronhéjában játszódnak le.

Látjuk tehát, hogy a kémia név ugyan nagyon régi, de tárgya az évezredek folyamán többször változott. Elképzelhető, hogy a jövőben is változni fog.

A kémia tehát a természettudomány egyik ága. A többi ágazattól azonban egy dologban különbözik. Minden természettudományi ág a természetben található anyagokkal foglalkozik, azokat rendezi, tulajdonságaikat, összetételüket, alkalmazhatóságukat, átalakíthatóságukat, változásaikat, esetleg mozgásukat vizsgálja. A kémiára is vonatkozik sok minden a fentiek közül, ám még valami olyanra is képes, amire a többi tudományág nem. Nevezetesen, a kémia a természetes anyagokból új anyagokat is tud „teremteni”, olyan anyagokat, amilyenek a természetben nem fordulnak elő, amelyek a laboratóriumban születnek, amelyeket aztán a nagyipar termel tömegesen, és amelyek nélkül a társadalom talán már létezni sem tudna.

Amikor az ember a történelemben feltűnt, az ókor kezdetén, már igen sok ismerettel rendelkezett. Köztük olyanokkal, amelyeket ma a kémiai ismeretek közé sorolunk, és amelyeknek révén már maga az ember is új anyagokat „alkotott”. Tudott kenyeret sütni, sört és bort készíteni, szappant főzni, üveget gyártani, téglát égetni és még sok mást. A középkor alkémistái feltalálták a sósavat, a salétromsavat, a kénsavat, az alkoholt. Ezek egyike sem fordul elő a természetben, mindegyiket „gyártani” kell.

Az utóbbi termékek előállítása sokáig laboratóriumokban, patikákban folyt, aztán a 16. században már manufaktúrákat hoztak létre a gyártásukra. Ezekben persze nem csak „új”, mesterséges anyagokat gyártottak, hanem olyanokat is, amelyek ugyan előfordultak a természetben, csak éppen nem volt belőlük elegendő. Ezen is a kémikusok segítettek: módszereket dolgoztak ki bizonyos természetes anyagok mesterséges előállítására. Lemásolták a természetet.

A 17. században a nátriumkarbonátra, közönséges nevén a szódára nagy szüksége volt a francia textiliparnak a vászon fehérítéséhez. A háborúk megakadályozták az importot. Ki kellett valamilyen módszert találni a szóda előállítására a bőven rendelkezésre álló konyhasóból. Egy Leblanc nevű francia kémikus ki is találta 1789-ben a mesterséges szódagyártást. Ettől kezdve szokás vegyiparról beszélni.

A szerves kémia fejlődése hozta létre a múlt század második felében a szerves vegyipart. Születését egy Perkins nevű fiatal kémikustól származtatjuk, akinek az anilinnel végzett kísérletezése közben mályvaszínű kristályok keletkeztek. A vegyész az oldatba ejtette zsebkendőjét, s az szép mályvaszínű lett. Akkor támadt a gondolata, hogy ez az anyag alkalmas textíliák festésére. Annál is inkább, mert ilyen színt a korábban használt természetes növényi festékekkel nem tudtak előállítani. A termék erre a célra alkalmasnak bizonyult, és Perkins 1857-ben vagyonos apja támogatásával Angliában gyárat alapított. Sok-sok eredményes kísérlet történt hasonló színes termékek előállítására, számos vegyiüzem alakult. És ezekben megint csak kísérleteztek. Olyan anyagokat is előállítottak, amelyek gyógyító hatásúaknak bizonyultak. Kialakult a gyógyszeripar, aztán megjelentek a „műanyagok”-nak nevezett termékek, amelyeknek már az elnevezése is hirdeti „mesterséges” voltukat.

A vegyipar a világ legjelentősebb iparágai közé tartozik. Termékei nélkül, mondhatjuk nyugodtan, napi életünk már elképzelhetetlen. Az emberi társadalomnak szüksége van rá! Ám mindaz, amit nem a természetből veszünk, hanem magunk állítjuk elő, valamilyen formában előbb-utóbb ártalmas is lesz a természetre. Erre egyre inkább figyelni kell! A társadalom sokáig közömbösen ment el e probléma mellett, de századunkban talán még jókor észrevette a veszélyt, és igyekszik tenni ellene.

Sokszor nevezzük napjainkban tudományos-technikai forradalomnak korunk ipari fejlődését. Ezen azt értjük, hogy az ipar a tudományos eredmények segítségével termel újat. Nem mindig volt így. Bőrt cserzeni, acélt gyártani és sok mást az emberiség jóval azelőtt tudott, hogy fogalma lett volna a folyamat mibenlétéről. Az ipar a gyakorlat tapasztalatai alapján fejlődött, és csak utána következett a tudományos megindoklás. Jellemző példa erre: a 18. században találták fel és vették használatba a gőzgépet. Működésének tanulmányozása révén azonban csak jó száz évvel később született meg a termodinamika tudománya.

Ám a szerves vegyipar korában megfordult a helyzet. Ez az iparág a szintetikus textilszínezékek gyártására épült. A kívánt színeket pedig a divat diktálta. Üzleti érdek volt egyre újabb színekkel jelentkezni, lehetőleg olyanokkal, amilyenekkel a konkurencia nem rendelkezett. A gyárak nagy szerveskémiai laboratóriumokat rendeztek be, és kiadták nekik a kutatási programot: tessék ilyen vagy olyan színezéket előállítani! A kutatók pedig kutattak. És többnyire – néha ugyan csak hosszú keresés után – produkálták a kívánt színezéket, amelynek aztán megindult a nagyüzemi termelése. Ebben az iparágban tehát a tudományos munka megelőzte és lehetővé tette a gyártást.

A tudományos-technikai forradalom kifejezés századunk második felében született meg, és maga a fogalom is ebben a korban jött létre. Az elmondottakból azonban egyértelműen kiderül, hogy a tudományos-technikai forradalom kezdete a múlt századvég szerves vegyipari termelésében található meg.

Ennyi általános bevezető után pedig térjünk rá most már a kémia és a vegyipar magyarországi történetére.