Ugrás a tartalomhoz

A magyar kémia művelődéstörténete

Szabadváry Ferenc

Mundus Kiadó

7. fejezet - A kémia a selmeci Akadémián

7. fejezet - A kémia a selmeci Akadémián

Az Akadémia első kémia professzora, Nicolas Jacquin holland természettudós volt. A leydeni egyetemen szerezte orvosi diplomáját. Párizsi orvoskodás után Bécsbe költözött, ahol megbízást kapott a schönbrunni császári kertek növényzetének Linné új rendszere szerinti kialakítására. Mária Terézia ezután a Karib-tengeri szigetekre küldte, hogy onnan származó új növényekkel gazdagítsa a kertet. Négy évet töltött a tengerentúlon. 1763-ban nevezte ki a királynő az új Akadémiára a kémia és metallurgia professzorává, évi 2000 forint fizetéssel. Selmeci működése csak hat évig tartott, akkor a bécsi egyetem hívta meg a kémia és botanika professzorának. Kilencven éves korában, 1817-ben halt meg. Számos könyvvel gyarapította a tudományos irodalmat.

Selmeci előadásainak egy kéziratos példányát a Széchényi Könyvtárban őrzik. Ez valószínűleg hallgatói jegyzet. A szövegből megtudjuk, hogy előadásain kísérleteket is bemutatott. Selmecen írta Examen Chemicum című, Bécsben 1769-ben kinyomtatott könyvét. A munka lényege, hogy megerősítette a szén-dioxid felfedezőjének, a skót Blacknek akkoriban sokat vitatott nézetét, amely szerint a mészkő izzításával felszabaduló gáz, a szén-dioxid, amelyet ő fix levegőnek nevezett, az oka az erős és gyenge alkáliák (hidroxidok és karbonátok) különbségének.

A következő professzor az olasz nemzetiségű Giovanni Scopoli lett, szintén orvos. Innsbruckban tanult, és kinevezése előtt az isztriai higanybányákban dolgozott bányaorvosként, de emellett jelentős tudományos tevékenységet folytatott, elsősorban a bányaegészségügy területén. 1769-ben nevezték ki Selmecbányára professzornak. 1779-ben aztán a paviai egyetem hívta meg ugyancsak a kémia és a botanika professzorának. Paviában akkor a fizika professzora Alessandro Volta az elektrokémia megalapítója volt, akivel Scopolinak közös tanulmánya is megjelent Abhandlungen über die Wärme (Tanulmányok a hőről) címen. Scopolinak selmeci működése alatt is számos cikke látott napvilágot, de ezek többsége ásványtani és botanikai jellegű volt.

Scopoli után Ruprecht Antal lett Selmecbányán a kémia és metallurgia professzor. Ő lett a legjelentősebb a tanárok sorában. Ruprecht már magyarországi születésű (Szomolnok, 1748), és már nem orvos volt. A Bányászati Akadémián végezte tanulmányait 1772-től, majd 1774-től a selmeci kamaragrófi hivatalban dolgozott. 1777-től 1779-ig hosszabb külföldi tanulmányútra küldték, amelynek során szászországi, svédországi és Rajna melléki bányákat, kohóüzemeket és egyetemeket látogatott meg. Az uppsalai egyetemen megismerkedett Torbern Bergmannal, a kor legismertebb analitikai kémikusával, és e nagytekintélyű tanár mellett sok új ismeretre tett szert. 1779-ben nevezték ki az Akadémia kémia-metallurgia professzorává. 1792-ben a bécsi Bánya és Pénzügyi Kamara tanácsosa lett. 1814-ben hunyt el. Selmecbányai tanárkodásának idején igen jelentős tudományos munkásságot fejtett ki, elsősorban a kémia területén. Eredményei és tévedései nevét külföldön is ismertté tették.

A 18. század utolsó harmadában fedezték fel, hogy a levegő és a víz is összetett anyag. Az első fölfedezés Priestley, a másodikat Cavendish nevéhez fűződik. Priestley 1774-ben higanyoxid hevítésénél figyelte meg egy gáz távozását, amelyről megállapította, hogy az égést táplálja, hogy jobban lélegezhető a levegőnél, és hogy egy ilyen gázzal töltött edényben egy egér tovább él, mint ugyanekkora térfogatnyi levegőben. Ám a flogiszton elmélet nagyon beleivódott a 18. század kémikusainak gondolkodásába. A jelenséget Priestley úgy magyarázta, hogy az oxigén nem más, mint flogisztonmentes levegő. Tudatosan lélegeztettek tiszta oxigént. Cavendish 1782-ben higannyal elzárt edényben összerobbantott hidrogént és oxigént (flogisztonmentes levegőt), és ezzel sikerült vizet nyernie, ami a higany felületén gyűlt össze. Ám a sikeres kísérletre Cavendish is a flogiszton elmélet értelmében keresett magyarázatot. A hidrogén a víz és a flogiszton egyesüléséből jön létre, ha most ezt flogisztonmentes levegővel hozzuk kapcsolatba, akkor a flogiszton átmegy a levegőbe, és felszabadul a víz.

A francia Lavoisier, aki a francia forradalomban, pontosabban a jakobinus diktatúra idején a guillotine alatt vesztette életét, már korábban felfigyelt a flogiszton elmélet egyik ellentmondására. Ha flogiszton távozik égéskor, akkor a visszamaradó résznek könnyebbé kellene válnia. Ez fa, papír, szén esetében szemmel láthatóan így van, ám fémek esetében az égéstermék (fémoxid) nehezebb az eredeti anyagnál. A két angol kutató felfedezése vezette Lavoisiert az égés helyes értelmezéséhez, nevezetesen, hogy az égés nem a flogiszton távozása a levegőbe, hanem oxigénnek a felvétele a levegőből.

Széntartalmú anyag esetében a szén veszi fel az oxigént, a keletkezett széndioxid viszont gáz, és valóban eltávozik. A víz a hidrogén oxidja. A légzés szintén égési folyamat az emberi szervezetben, csak lassabban megy végbe. Az oxigén elnevezés is Lavoisiertől származik, egyik tévedésének maradandó emléke. Azt hitte ugyanis, hogy az oxigén a savak jellemző alkatrésze. Az oxigén szó görögül savképzőt jelent.

Lavoisier több mint tíz éves munkával lépésről lépésre haladt előre felismerésében. Útjának állomásait nagyon világos, érthető közleményekben publikálta, míg végül kimondta, hogy a flogiszton elmélet tévedés, flogiszton nincs. 1789-ben foglalta össze megállapításait.

Ám nem olyan könnyű az elterjedt nézeteket megváltoztatni, még akkor sem, ha a legvilágosabb érvek szólnak az új mellett. A flogiszton hívői csak lassan, mintegy évtizedes harc után adták meg magukat. Érdekes megemlíteni, hogy Priestley, akinek felfedezése az első lépést jelentette az új, akkor világszerte antiflogisztonikusnak nevezett kémia megszületéséhez, haláláig, 1804-ig az új nézetek leghevesebb támadója, a flogiszton utolsó védelmezője volt. Életébe szintén beleszólt a francia forradalom. A társadalmi változásoknak lelkes híve volt, ám rossz helyen, éppen Angliában hangoztatta elveit, ahonnan nézetei miatt Amerikába kényszerült emigrálni.

A flogisztonosok számos erőltetett elméletet dolgoztak ki elveik megvédésére. Egy francia tudós például így érvelt: Képzeljünk el egy mérleget víz alatt egyensúlyban. Azután kötözzünk az egyik karra egy darab parafát. Mit tapasztalunk? Annak a karnak, amelyre a parafát akasztottuk, nehezebbet kellene mutatnia a másiknál, mert tettünk rá valamit, mégis felemelkedik. Miért? Mert víz alatt mérünk, a parafa könnyebb a víznél, ezért tehát a rendszernek mérlegre téve súlycsökkenést kell mutatnia. Hasonló a helyzet égéskor a flogisztonnal. Akkor levegőben mérünk, a flogiszton pedig könnyebb a levegőnél. Ha távozik, a mérleg a fenti mérés fordított analógiájaként súlynövekedést fog jelezni.

Külföldön is lassan terjedt a Lavoisier-féle új tan. Ruprecht Antal Selmecbányán egyike volt az elsőknek, aki az új tan hívéül szegődött. Előadásaiban ugyan főként a flogiszton elméletet adta elő, de ismertette már a Lavoisier-féle égéselméletet is.

A kémiai elemek fogalmát Robert Boyle próbálta elsőként definiálni a The sceptical chemist (Kételkedő vegyész) című, 1661-ben megjelent, és utána még számos kiadást megért könyvében. Így írt: „Elemnek nevezem azokat az eredeti és egyszerű, semmi mást nem tartalmazó testeket, amelyeknek egyikét sem lehet a másikból előállítani, amelyek az összetett testeket képezik s amelyekké azok bonthatók.” Hogy mi tekinthető elemnek, arról nem írt. Az aranyat és más fémeket annak tartotta, ám a vizet és a levegőt is. Lavoisier száz év múlva hasonlóképpen definiált, kifejtvén, hogy elem, vagyis egyszerű test az, amelyet sem fizikai, sem kémiai módszerekkel további alkatrészekre felbontani nem lehet. Nála a fémeken kívül az oxigén, a nitrogén és a hidrogén is elemnek számított. Volt azonban egy olyan csoportja az anyagoknak, amelyek esetében Lavoisier sem volt biztos, ezek az úgynevezett földek, vagyis az alkáli földfémek oxidjai voltak. Közülük a legfontosabb és a mindennapi életben állandóan használt a kálciumoxid, vagyis az égetett mész. Lavoisier könyvében, az 1789-ben megjelent Traité élementaire de chimie-ben már megjegyezte, hogy szerinte a földek is összetett és nem elemi testek, még ismeretlen fémek oxidjai. De ezt nem tényként, csak lehetőségként fogalmazta meg. Ruprecht már ismerte Lavoisier égés-elméletét, és annak alapján, de még Lavoisier könyvének megjelenése előtt szintén feltételezte a földek összetett voltát, és megkísérelte állítását kísérletileg is bizonyítani.

Tudjuk, hogy kísérletéhez olyan kemencét szerkesztett, amelyben minden másnál magasabb hőmérsékletet tudott előállítani. Hogy miként működött a kemence, arról azonban nem számolt be közleményeiben. Egy helyen azt írta, hogy megfelelő tűzálló edényeket kellene még feltalálnia, mert az addig használatos tégelyek rendre megolvadnak kemencéjében. Beszámolt arról is, hogy sikerült e kemencében a platinát megolvasztania, mégpedig elsőként a világon. A platina olvadáspontja 1600o, ezt a hőmérsékletet tehát el kellett érnie benne. Westrumb német bányatanácsos, Ruprecht eredményeinek konok kétségbevonója, könyvében szintén nem adott kielégítő információt a kemencéről: „Ruprechtnek az első indítékot az egyszerű földek fémesítéséhez azon körülmény szolgáltatta, hogy rendelkezett egy új és nagyszerű olvasztókemencével, mely mindarra képes volt, amit eddig csak gyújtólencse hővel és legtisztább levegővel lehetett elérni. E kemencében minden földet, még az annyira olvaszthatatlan kovaföldet is tiszta üveggé lehet olvasztani.” A legtisztább levegőre történő utalás esetleg jelenthette azt, hogy Ruprecht oxigénnel táplálta a tüzet!?

Ruprecht a vizsgált anyagokat szénporral és lenolajjal tésztává gyúrta, az így nyert masszát tégelybe helyezte, amelyet szénporral bélelt nagyobb tégelybe tett. Ruprecht a nápolyi király ösztöndíjával Selmecen dolgozó tanítványával, Tondival végezte kísérleteit. 1790-ben egy közleményben beszámoltak róla, hogy kísérleteik igazolták feltételezésüket. Három föld esetében is a hevítési folyamat végén a tégely aljában fémszemcséket találtak. A három föld a bárium-, a kálcium- és a magnéziumoxid volt. Az új fémeknek rögtön nevet is adtak, a fenti sorrendben borboniumnak (a nápolyi királyi családról), parthenumnak (?) és autriumnak (Ausztria) nevezték el.

Ruprecht eredményei nagy feltűnést keltettek. A korabeli kémiai irodalomban számos kételkedő írást is olvashatunk róluk. Westrumb könyvet is írt saját, Ruprecht eredményeit megcáfoló kísérleteiről Geschichte der neuentdeckten Metallisierung der einfachen Erden (Az egyszerű földek feltalált fémesítésének története, Hannover, 1791) címen. Ebben azt írta, hogy Ruprecht állítólagos fémei főleg vasból állnak, és a tégelyek szennyeződéséből származnak. Ruprecht ekkor Bécsbe küldte Tondit, hogy a tüzérségi öntödében tanúk előtt ismételje meg a kísérleteket. Jacquin és Born Ignác voltak a tanúk, akik viszont a selmeci feltételezést igazolták. Az analitikai kémia akkori leghíresebb tudósa a berlini Klaproth professzor is tanulmányozta a földfémeket. A berlini pénzverdében végzett kísérletei cáfolták Ruprecht állítását. Szerinte is főleg tégelyszennyeződésekből származó vasból állnak Ruprecht fémszemcséi. Klaproth a maga részéről az egész földfémesítést Schemnitzer Irrlehre-nek, selmeci téveszmének nevezte. Klaproth tekintélye eldöntötte a kérdést, s bár Tondi és mellette Born még vitatkozott vele, maga Ruprecht nem szólalt meg többé az ügyben.

Klaprothnak igaza volt. Ma már tudjuk, hogy a földfémoxidokat szénnel nem lehet redukálni. Proszt professzor már említett könyvében beszámolt róla, hogy megismételte századunkban Ruprecht kísérleteit, és arra a megállapításra jutott, hogy fémkarbidok esetleg keletkezhettek ugyan a folyamat során, földalkáli fémek azonban nem.

Ruprecht tehát gyakorlatilag tévedett, azonban hamar bebizonyosodott, hogy elméletileg igaza volt. 1808-ban Davy olvadék elektrolízissel mindhárom földoxid fémjét tisztán előállította. Klaproth ezt is kétségbevonta, de most ő maradt tévedésben. Ruprecht is megérte még Davy felfedezését, de semmiféle véleménye erről nem maradt ránk. Born Ignác viszont nem érte meg, hogy Ruprecht igazságára fény derüljön, pedig ő 1791-ben egy közleményben még egyszer kifejtette nézetét, hogy „El fog jönni az az időpont, amikor minden kémikusnak el kell ismernie, hogy az ő elemi földjeik valójában fém-meszek.”