Under 1700-talet växte den moderna kemin fram. Men kemins historia började egentligen långt innan dess. Redan under antiken ägde man kunskap om avancerade kemiska processer (dock utan att kunna förklara varför de ägde rum). Under medeltiden utvecklades den s.k. alkemin som kan ses som ett slags hopkok av vetenskap, religion och magi. Det var dock ur denna tidiga kemin och dess metoder som den moderna kemin växte fram. I den här artikeln kan du läsa om kemins tidiga rötter och utveckling fram till idag - från alkemi till högteknologisk kemiindustri.
Fransmannen Antoine-Laurent Lavoisier, (1743-1794) anses vara grundaren av modern kemi. Han var avgörande för användningen av noggranna mätningar inom kemi för studier av materialsammansättning, oxidation och andra förbränningsreaktioner.
Vi lär oss en hel del som det antika Greklands mest lärda personer inte hade en aning om - och inte kunde ha en aning om, därför att upptäckterna inte var gjorda. Vi lär oss att H₂O är den kemiska formeln för vatten. H står för väte och O för syre. Grekerna visste inte att grundämnena väte och syre fanns.
Men miljoner år innan människor började använda kemiska formler lärde de sig att kontrollera en viktig kemisk reaktion, nämligen elden, förbränningen. Senare framställde de med hjälp av elden en ny metall, brons, som är en blandning av koppar och tenn.
I forntidens Egypten kunde man jäsa druvsaft och tillverka vin utan att veta något om jäsning och jästbakterier. Egyptierna kunde alltså sätta i gång en kemisk process och styra den och få ett önskat resultat utan att kunna förklara vad förändringen berodde på.
ANNONS
ANNONS
Egyptierna byggde pyramider, grekerna skapade konstverk som har format våra åsikter om vad som är vackert, och romarna byggde väldiga akvedukter som fungerar än idag. Varför utvecklade dessa begåvade människor inte kemin, och varför använde de inte elektricitet? En enkel förklaring är att vi inte kan se kemiska bindningar med våra ögon, och vi kan inte förstå elektriciteten genom att titta på blixten. Det är fråga om världar som är osynliga för vårt öga. För att tränga in i dem krävs det mikroskop och andra tekniska hjälpmedel som antikens människor inte hade.
De fyra elementen
Antikens filosofer - det grekiska ordet betyder "vän av vishet" - funderade över vad allting bestod av. Somliga filosofer ansåg att trä förvandlades till eld, när lågorna flammade. Då borde eld vara ett grundämne. En grek ansåg att allting bestod av vatten, en annan föreslog luft.
En vanlig åsikt var att allting bestod av blandningar av jord, eld, vatten och luft. Man talade om de fyra elementen.
De grekiska filosoferna gjorde inga experiment. De försökte forska och förklara genom att iaktta naturen och tänka logiskt. De nådde imponerande långt. De kom till exempel fram till att jorden måste vara ett klot.
Alkemisterna
Längre fram i tiden byggde lärda personer laboratorier och gjorde experiment. Man upphettade till exempel metaller och tillsatte frätande syror och studerade vad det gav för resultat. Denna tidiga kemi, som brukar kallas alkemi, blandade vetenskap med religion och magi.
Alkemisterna hade två mål, och de nådde inget av dem.
Det ena var att hitta de vises sten, ett ämne som skulle förvandla järn, bly eller andra vanliga metaller till guld. Det andra målet var att framställa en undermedicin, ett livselixir. Den som drack detta skulle få evig ungdom.
Mycket i alkemin var hokus pokus, men samtidigt var det dessa magiker som byggde våra första laboratorier och utrustade dem med glaskolvar, deglar där man kunde smälta metaller, lågor för uppvärmning och känsliga vågar.
Alkemi - målning från 1570 av Jan Stradanus. Det verkar som om konstnären haft ambitionen att visa så många alkemister och så mycket laboratorieutrustning som kan packas in i bildytan - och det ska vi vara tacksamma för. Den utrustning vi ser var de första vetenskapligt arbetande kemisternas hjälpmedel.
Den moderna kemin
Belgaren Jan van Helmont studerade de gaser som frigörs när trä brinner och när vin jäser. Han var den förste som använde ordet gas. Han kom också underfund med att syror spelar en viktig roll, när vi "smälter maten" som vi har tuggat i oss.
Irländaren Robert Boyle utvecklade van Helmots forskning och framhöll att teorier måste bevisas genom noggranna experiment. Han kunde dock inte bevisa sin teori att all materia består av atomer. Men han visade genom experiment att materia inte byggs upp av de fyra elementen luft, jord, eld och vatten.
Under 1700-talet växte den moderna kemin fram. Forskare letade efter grundämnen, det vill säga ämnen som inte kan sönderdelas i nya ämnen utan består av en särskild sorts atomer. Vatten är alltså inget grundämne. Det är en förening av grundämnena väte och syre. Den svenske kemisten Scheele upptäckte syret och en rad andra grundämnen, till exempel klor, kväve, mangan och volfram.
ANNONS
ANNONS
Sedan årtusenden hade människor tillverkat mediciner genom att blanda olika ämnen. Ibland fick man fram mediciner som gjorde nytta, ibland hade de ingen verkan alls, och ibland gjorde de den sjuke ännu sjukare. Under 1500- och 1600-talen började läkare göra experiment med mediciner, försök som var ordentligt planlagda och kontrollerade. Studierna inriktade sig bland annat på galla, blod, saliv och urin.
Intresset för alkemi minskade.
"Frankrike behöver inga vetenskapsmän!"
Fransmannen Lavoisier kom genom noggranna experiment fram till att luften består av 20 procent syre och 80 procent kväve. Att cirka 1 procent av den luft som vi andas består av andra gaser upptäcktes långt senare.
1789, samma år som den stora revolutionen bröt ut i Frankrike, gav Lavoisier ut boken Elementär kemi. Den är den första bok som innehåller en lista över de olika grundämnena. Han angav 33 stycken. Senare forskning visade att endast 23 av dem är grundämnen - Lavoisier trodde till exempel att värme och ljus var grundämnen.
Lavoisier arresterades under den terror som revolutionen urartade i. 1794 dömdes han till döden och avrättades. Det sägs att revolutionsledaren Robespierre fick en nådeansökan som framhöll att den dömde var en framstående vetenskapsman. "Revolutionens Frankrike behöver inga vetenskapsmän" ska Robespierre ha sagt.
Efter att giljotinens bila hade fallit sägs någon ha sagt: "Det tog ett ögonblick att hugga av hans huvud. Vi får inte ett lika skarpsinnigt på hundra år."
Grundämnen och atomer
Under 1800-talet upptäckte forskarna cirka hälften av de drygt 100 grundämnen som vi idag känner till. Samtidigt blev teorin att grundämnena byggs upp av atomer allt bättre bevisad. Engelsmannen Dalton utvecklade tanken att grundämnena är olika därför att deras byggstenar, atomerna, skiljer sig från varandra. De har olika vikt, antog Dalton - helt riktigt.
Svensken Berzelius räknade fram nästan korrekta atomvikter för olika grundämnen. Han införde också de kemiska symboler som vi idag använder.
Formeln H₂O säger att två väteatomer har förenat sig med en syreatom.
Mot slutet av 1800-talet kunde forskare visa att atomen är möjlig att dela. Så det grekiska ordet atom, som betyder odelbar, blev med en gång vilseledande.
ANNONS
ANNONS
Atomen byggs upp av små partiklar. Vissa atomer kan stöta ifrån sig dessa partiklar. Då uppstår radioaktiv strålning. Fransmannen Becquerel visade 1896 att den tunga metallen uran avger sådan strålning. 1898 upptäckte makarna Marie och Pierre Curie ett nytt grundämne som avger en mycket kraftig strålning. De kallade det radium, som betyder det strålande.
Bild: Wikimedia Commons Marie och Pierre Curie i sitt laboratorium i skolan för fysik och kemi i Paris år 1903.
Tekniken förändrar världen
Nu ska vi lämna forskningen och försöka svara på frågan: Vad fick alla dessa kunskaper för följder? Har de spelat stor roll för många människor under lång tid? Ja, absolut!
Under antiken kom purpur från den feniciska staden Tyrus, och det var en mycket dyr färg. Purpurfärg blev ett tecken på makt och rikedom. De romerska kejsarna bar purpurfärgade mantlar, och det sägs att viktiga brev från kejsaren skrevs med purpurbläck.
Fram till 1800-talet kom alla färger för garn och tyger från växter eller djur. Så kom till exempel den blå indigon från en växt som odlades i Indien. Lysande röd kochenille kom från löss som levde på kaktusväxter i Mexiko.
Enkelt folk hade inte råd att köpa de dyra färgerna utan färgade sina tyger med ämnen från örter och blad som de kunde hämta från naturen.
ANNONS
ANNONS
Det vackra var värt ett högt pris!
Ofärgat ylletyg är gråvitt, och ofärgad bomull är grågul. Vi som har möjlighet att välja, kan tycka att naturfärgerna är vackra. Men alla pengar och allt arbete som människor i äldre tider lade ner på att sätta färg på sina kläder visar vilket värde färgen hade - också i ett fattigt liv.
Det krävde många arbetstimmar för att färga ett stycke tyg. Först skulle det tvättas och sedan behandlas med aska eller soda och surmjölk och sedan läggas i solskenet för blekning. Arbetet kunde ta månader.
När textilindustrin snabbt växte i England under 1700-talet, blev det brist på blekmedel - och ont om plats till blekningen i solen.
I Frankrike började man 1792 tillverka syntetisk soda, det vill säga konstgjord soda. Oroligheterna under den franska revolutionen gjorde att engelsmännen blev först med att tillverka syntetisk soda i stor skala. Tillverkningen av det vita, frätande pulvret förpestade luften. År 1863 kom en lag som skulle tvinga sodafabrikanterna att åtminstone ta hand om de små berg av avfall som växte runt fabrikerna.
Syntetiska färger
År 1857 började den första syntetiska färgen säljas i England. Det var en lila färg som tillverkades av stenkolstjära som råmaterial. Tjära fanns i överflöd. Den blev över när man förgasade stenkol för att få gas till lampor i städerna.
På en världsutställning i London 1862 visade olika färgfabrikanter upp en regnbåge av syntetiska färger Det väckte en kolossal uppmärksamhet. En kemiprofessor skrev:
Alla dessa otroligt vackra färger framställs genom en kemisk process, som utgår från den stinkande tjäran. Snart kommer England att sända sina syntetiska blå färger till Indien, som nu odlar indigoväxten, och högröda färger till Mexiko med sin kochenille...
Så gick det också. De fattiga odlarna i Indien fick då som nu uppleva vad som händer när ett industriland inte längre är intresserat av ett utvecklingslands råvaror.
England var först men blev inte ledande inom den snabbt växande kemiska industrin. Den växte snabbast i Tyskland, där man mer målmedvetet satsade stora summor på forskning. Tyskland blev världens ledande land inom kemisk forskning och kemisk industri.
1914 bröt första världskriget ut. Den tyska regeringen gav genast order till färgindustrin att producera sprängämnen i stället för färger.
Gaskrig
Forskaren Fritz Haber hoppades att kemin skulle ge Tyskland seger i kriget. Skulle man inte kunna använda giftgas mot fienden? Ledande militärer ansåg att gaskrig inte var något ärofullt krig, men Haber fick dem att ändra åsikt.
En aprildag 1915 ställdes 5 000 stålflaskor fyllda med klorgas upp längs ett avsnitt av västfronten. När vinden blåste åt rätt håll, öppnade tyskarna ventilerna. Den dödliga gasen rullade som gulgrön dimma ut över de franska skyttegravarna. 5 000 franska soldater dödades och 10 000 skadades. 10 kilometer av fronten låg öppen för ett genombrott, men tyskarna var så förbluffade över gasens verkningar att de inte ryckte fram. Soldaterna ville heller inte komma in i det gasbelagda området.
ANNONS
ANNONS
Habers hustru Clara bad sin man att upphöra med de fruktansvärda experimenten med stridsgaser. Han förklarade att han gjorde sin plikt för fosterlandet. Hon begick då självmord.
Gaskriget väckte avsky mot Tyskland, och landet hade mera skada än nytta av stridsgasen. England och Frankrike började också använda gas.
När kriget slutade 1918 hade 100 000 soldater dödats av stridsgas. Över en miljon hade skadats av gas. En av de skadade soldaterna hette Adolf Hitler.
Två tyska soldater under första världskriget. De bär gasmask när de sätter en kulspruta på plats. Kanske är det prydliga fotot avsett för hemmafronten.
Andra världskriget
Den tyska industrin hämtade sig efter nederlaget i första världskriget. Den dominerande ställningen inom färgindustrin hade dock gått förlorad under kriget. För att ta upp konkurrensen på nytt slog sig färgfabrikanter samman till IG FARBEN. Det blev en av världens mäktigaste industrigrupper. Inom denna grupp utvecklades metoder för att tillverka syntetisk bensin och syntetiskt gummi. Utan dessa uppfinningar hade Tyskland inte kunnat utkämpa andra världskriget 1939-1945, eftersom importen av råolja och naturgummi ströps så fort kriget började.
Den kemiska industrin tillverkade den giftgas som 1941-1945 mördade miljoner fångar i förintelselägren.
Mediciner provades ut på fångar. På så sätt slapp läkemedelsindustrin de långvariga och dyrbara provserier som är normala för att undvika att försökspersoner skadas.
ANNONS
ANNONS
Gödningsämnen
En tysk forskare hade redan kring 1840 studerat olika växter för att komma underfund med vad det är som gör att de växer bra. Han kunde fastställa hur mycket olika växter behöver av ämnen som kväve, kalcium och fosfor. Dessa kunskaper betydde mycket för lantbruket. Jordbrukare kunde till exempel ge växande vete just så mycket näring som det behövde för att ge god skörd.
Näring till växter finns i husdjurens gödsel. Det hade europeiska bönder klart för sig redan på 1200-talet. Men äldre tiders bönder hade knappast klart för sig hur lönande det är att ta vara på gödseln under vintern då djuren står i stall och ladugårdar och på våren sprida gödseln på de fält där den gjorde bäst nytta. Kemisterna kunde visa hur det förhöll sig.
Men gödseln från de egna djuren räckte inte. Gödsel blev en handelsvara som det lönade sig att frakta över Atlanten.
Chile, som har stora kväverika avlagringar av fågelgödsel, sålde varje år 1 miljon ton chilesalpeter till Europa. En engelsk vetenskapsman varnade i ett tal för att chilesalpetern snart skulle ta slut: "Världens veteskördar är beroende av hur stora lager av salpeter det finns i Chile... om 20-30 år kan det bli hungersnöd... kemisterna måste hjälpa den hotade mänskligheten."
Och kemisterna kom till hjälp. År 1913 hade tysken Fritz Haber arbetat fram en teknik att ta kväve ur luften, som ju till 78 procent består av kväve. Istället för kreatursgödsel eller fågelgödsel från Chile blev det nu möjligt att tillverka konstgödsel eller handelsgödsel, som gav växterna kväve.
Insektsgifter, växtgifter...
1939 fick schweiziska vetenskapspersoner fram ett insektsgift som de döpte till DDT. Det dödade effektivt insekter av olika slag som skadade odlingsväxter och dödade flugor som plågade korna i ladugårdarna. Men senare forskning visade att DDT också kunde vara skadligt för människor och djur, och på 1970-talet förbjöd många länder att DDT användes i jordbruket.
Den kemiska industrin har också fått bekämpningsmedel mot ogräs och mot olika växtsjukdomar orsakade av mikroskopiskt små svampar.
Teknik på gott och ont
Konstgödning och olika bekämpningsmedel ökade under 1900-talet och 2000-talet effektiviteten i åkerbruk och husdjursskötsel med flera hundra procent. Det är ett stort plus. På minussidan står att det moderna jordbruket kan skada vår livsmiljö. Konstgödning och bekämpningsmedel kan via regnvattnet föras ut till sjöar och hav och skada växt- och djurliv. Kemikalierna kan också sjunka ner genom jordlagren och blanda sig med grundvattnet, som ju på många platser är vårt dricksvatten.
För 100 år sedan trodde många människor att vetenskap och teknik skulle lösa alla problem på vår jord. Forskare inom biologi och fysik var som goda trollkarlar som skulle göra mänsklighetens framtid ljus. Marie Curie, vars forskning inom kärnfysiken betydde mycket för den senare kärntekniken, var en hjältinna.
ANNONS
ANNONS
Inför den kemiska industrin fanns det oro och kritik redan vid förra sekelskiftet. Avfallsbergen utanför de kemiska fabrikerna syntes på långt håll, och utsläppen i luften stack i näsan och fick ögonen att rinna. Tidningarna skrev om arbetsmiljön. En engelsk undersökning 1902 visade att olycksrisken var dubbelt så stor för arbetarna i kemisk industri som i annat industriarbete.
Den farliga kemin?
Idag är misstänksamheten mot kemisk industri stor. Många talar om "kemiska tillsatser" i livsmedel, och om "giftjordbruk" utan att veta vad de talar om.
När det gäller läkemedel, en viktig produktion som vi inte behandlat här, får misslyckade, farliga mediciner stort utrymme i massmedierna. Och så ska det naturligtvis vara. Men för kritikens skull ska inte de moderna medicinernas välsignelser glömmas bort.
Många miljoner människor får tack vare mediciner hjälp att lindra smärta som annars skulle göra deras dag outhärdlig och natten sömnlös.
Det är tack vare kemister och läkemedelsindustri som människor får smärtlindring genom bedövningsmedlet Novokain.
Det var med insektsgiftet Zyklon B som miljoner människor mördades i nazisternas förintelseläger.
Forskningen och tekniken är varken ond eller god. Allt beror på hur människor använder den.
Den moderna kemin har sina rötter i alkemin. Motivera.
Vad är ett grundämne?
Varför är namnet "atom" ett ganska förvirrande namn på vår minsta byggsten?
Färgindustrin har en stor roll i den moderna kemins industriella utveckling. Motivera.
Under första världskriget användes kemiindustrin bl.a. till att ta fram stridsgas. Men fick det nya vapnet någon avgörande betydelse på slagfältet? Motivera.
Nämn några konsekvenser av användningen av stridsgas under första världskriget.
Varför är dagens kemiindustri en viktig del av jordbruket?
Fundera på:
Nämn några fördelar och nackdelar med dagens kemiindustri.
Text: Lars Hildingson, historielärare och läromedelsförfattare
