- Mis on ajaloo kõige olulisemad avastused keemias?
- Millal need avastused toimusid?
- Kuidas mõjutavad need avastused meie igapäevaelu?
Keemia ja inimkonna areng
Tänapäeva inimene, Homo sapiens, on aastatuhandeid oma elujärge parandanud tööriistu leiutades. Kivi-, pronksi- ja rauaajal sai inimene kivimeid ja mineraale töödeldes metalle ning puutus nii enelesegi teadmata kokku keemiaga. Metallide kasutuselevõtu ja uute materjalide valmistamise oskusega käsikäes arenes tsivilisatsioon. Tänapäeval mõjutavad avastused ja leiutised keemias oluliselt meie igapäevaelu ning muudavad ühtlasi meie arusaama maailmast.
Keemia enne esimest aastatuhandet
500 000 eKr
Üks tähtsamaid avastusi läbi aegade on olnud see, et inimene õppis tegema tuld. Põlemine on üks esimesi keemilisi reaktsioone, mida ta rakendas. Tuli võimaldas saada sooja ja toitu küpsetada.
5000 eKr
Inimkonna arengus oluline samm oli see, kui õpiti sulatama maagist vaske (5000 eKr) ja hakati valmistama vastupidavamaid esemeid. Aja jooksul tõhusamaks muutunud põlluharimisvõtted võimaldasid inimestel tegeleda ka mõne teise valdkonnaga, näiteks metallitöötlusega. Pronksi hakati valmistama u 3000 aastat eKr. Kuna pronks oli vasest kõvem, sai sellest peamine tööriistade ja relvade materjal.
1500–1000 eKr
Raud võeti kasutusele u 1200 aastat eKr Lähis-Idas. Rauamaaki leidus oluliselt rohkem kui vaske ja tina. Raud sobis oma omaduste tõttu tööriistade ja relvade valmistamiseks paremini kui pronks ja seda hakati rohkem kasutama.
1000–500 eKr
600 aastat eKr arutlesid antiikfilosoofid ainete omaduste üle ning leidsid, et kõik ained koosnevad neljast põhielemendist: maast, tulest, õhust ja veest. Vana-Kreeka mõtleja Demokritos jõudis koguni hüpoteesini, et ained koosnevad üliväikestest nähtamatutest ja jagamatutest osakestest. Hiljem hakati neid nimetama aatomiteks.
Keemia areng 1. sajandist pKr kuni 18. sajandini
5.–16. sajand
Keskajal (5.–16. saj) levis õpetus alkeemiast, mis on keemia eelkäijaks. Alkeemikute eesmärk oli leida viis, kuidas vähem väärtuslikest metallidest (nt tinast) kulda või hõbedat saada. Veel püüdsid nad tulutult kokku segada surematuse eliksiiri. Nende panus keemiasse oli lõpuks see, et nad arendasid mitmesuguseid laborivahendeid ja -tehnikat.
18. sajand
Briti vaimulik Joseph Priestley (1733–1804) avastas 1774. aastal gaasi, mis teeb võimalikuks nii põlemise kui ka elu Maal. Mõni aasta hiljem nimetas Antoine Lavoisier (1743–1794) selle gaasi hapnikuks. Veel avastas Lavoisier fosforit põletades, et õhu mass vähenes ja põlenud fosfori mass suurenes. Ta sõnastas massi jäävuse seaduse, mis ütleb, et mass ei saa tühjusest tekkida ega kaduda.
Keemia 19. sajandil
19. sajandi algus
Humphry Davy (1778–1829) oli üks elektrokeemia olulisi teerajajaid. Ta lagundas elektrivoolu abil keemilisi ühendeid (rakendas elektrolüüsi) ja eraldas palju uusi elemente. Protsess võimaldas Davyl 19. sajandi algul esimesena eraldada puhtal kujul näiteks kaaliumi, magneesiumi, strontsiumi ja baariumi. Elektrokeemia areng on teinud võimalikuks alumiiniumi, päikesepaneelide, pooljuhtide, LED-ekraanide, taaslaetavate liitiumpatareide jms tootmise.
Inglise kooliõpetaja ja keemik John Dalton (1766–1844) kinnitas antiikfilosoofide mõtteid jagamatutest osakestest ning võttis kasutusele aatommassi mõiste ja seletas selle kaudu reageerivate ainete massisuhteid. Ta leidis, et keemiline element on ühesuguste aatomite liik ning erinevate elementide aatomite mass on erinev.
19. sajandi keskpaik
Kui Vene keemik Dmitri Mendelejev (1834–1907) oma tudengitele 1869. aastal õpikut kirjutas, üritas ta luua süsteemi tol ajal teada oleva 63 keemilise elemendi jaoks. Ta reastas elemendid nende aatommassi järgi ja rühmitas omaduste põhjal. Mendelejev jättis oma tabelisse tühjad kohad veel avastamata elementide jaoks ja ennustas, millised võiks olla nende lihtainete omadused. Hiljem osutusid tema ennustused vägagi täpseks.
19. sajandi lõpp
19. sajandi lõpul uuris Inglise füüsik Joseph J. Thomson (1856–1940) elektrivoolu tühja klaastoru sees ning leidis, et tegemist on väga väikeste osakeste vooga. Need osakesed olid palju väiksemad kui aatomid. Tänapäeval nimetatakse neid elektronideks.
Elektroniteooria oli aluseks ka Ameerika teadlase Gilbert Lewise (1875–1946) teooriale, mis käsitles keemilise sideme teket erinevate aatomite vahel. Keemilise sideme olemuse mõistmine võimaldas luua uusi ühendeid.
Radioaktiivsuse avastas 1896. aastal Prantsuse teadlane Antoine Henri Becquerel (1852–1908), kes uraanisoolade ja fotoplaatidega eksperimenteerides märkas intensiivset kiirgust, mis oli tekkinud uraani aatomituumade lagunemise käigus. Becquereli tööd jätkas Marie Curie (1867–1934), kes koos abikaasaga avastas teisigi radioaktiivseid elemente. Radioaktiivsuse ohtlikkust siis aga veel ei teatud ja ennast selle eest ei kaitstud. Seetõttu arvatakse, et Marie Curie suri leukeemiasse ehk verevähki just radioaktiivsuse pärast. Tema laboripäevik, mis sisaldab märkmeid eksperimentide kohta, on veel praegugi ohtlikult radioaktiivne. Avastused selles vallas on oluliselt mõjutanud meditsiini arengut, näiteks on võimalik uurida luustikku ja organite talitlust, avastada vähirakke ja ravida vähki.
Keemia 20. sajandil
20. sajandi algus
Kui Leo Baekeland (1863–1944) leiutas 1907. aastal sünteetilise ehk tehisliku plasti, muutis ta sellega jäädavalt 20. sajandi eluolu. Kuna plasti on lihtne ja odav toota ning sellel on palju häid omadusi (nt tugevus, elastsus, kergesti töödeldavus), on see nii mitmeski rakenduses traditsioonilised materjalid (nt puit, metall) kasutusest kõrvale tõrjunud.
20. sajandi lõpp
Fullereenid on erilised pallikujulised seest tühjad süsiniku molekulid, mille olemasolu tõestasid esimest korda Ameerika keemikud 1985. aastal. Mõne aasta pärast (1991) avastati fullereenide sünteesil moodustunud imepisikesed süsiniku aatomitest torukesed – nanotorud –, mille läbimõõt võib olla isegi alla nanomeetri. Süsiniknanotorusid kasutatakse nende unikaalsete omaduste tõttu näiteks materjaliteaduses, elektroonikas ja meditsiinis. Süsiniknanotoru on väga tugev. Need imepisikesed struktuurid on ka eripäraste elektriliste omadustega ja pakuvad huvi elektroonikaseadmetes (nt nutitelefonides) kasutamiseks. Teaduse ja tehnika haru, mis tegeleb nanoosakeste ja -materjalidega, nimetatakse nanotehnoloogiaks.
Ma tean, et ...
- Esimesed avastused keemias pärinevad juba aastast 500 000 eKr. Tähtsaim neist avastustest oli tule tegemine, mis võimaldas inimestel sooja saada ja süüa valmistada.
- Pronks ja raud olid esimesed metalsed materjalid, millest õpiti tööriistu ja relvi valmistama.
- Plast on tugev, lihtsasti töödeldav ning odav, mistõttu on see paljud teised materjalid kasutusest välja tõrjunud.
Küsimused
- Millised avastused olid inimkonna arengu alguses kõige olulisemad?
- Kirjelda erinevate materjalide (puit, plast, pronks jms) omadusi.
- Too kolm näidet keemias tehtud avastuste või leiutiste kohta, milleta sa oma elu ette ei kujuta.
