Příloha č. 2 Studijní materiál Historie chemie – kompletní text Text zpracovaný autorem této závěrečné práce je zobrazen černou barvou písma, text který byl již součástí diplomové práce Petry Křivánkové1 je zobrazen šedou barvou písma

Další látky

Amalgam

Amalgam je kapalná nebo pevná slitina rtuti (případně gallia) s jedním nebo s několika kovy např. se zlatem, stříbrem, sodíkem, zinkem, kadmiem nebo olovem. Ve stomatologii se dnes používá stříbrný nebo zlatý amalgam jako výplňová (plombovací) hmota.

Kvalitně zhotovená zubní výplň z amalgamu je mechanicky odolná a trvanlivá. Amalgam se dobře zpracovává, je velmi pevný, má antibakteriální účinky. Nevýhodou je je především jeho kovový vzhled a při rozsáhlých výplních schopnost zbarvit vyspravený zub až do tmavošeda. Jako každý kov koroduje, v důsledku čehož se postupně zhoršuje kvalita jeho povrchu a těsnící efekt amalgámové výplně.

Sodíkový amalgam vzniká na rtuťové katodě při elektrolýze roztoku obsahujícího sodné kationty. Používá se dále např. při výrobě hydroxidu sodného.

Bronz

Bronz je kovový materiál, slitina mědi a cínu. Starší český název pro bronz je spěž. Bronz a jeho vlastnosti byly objeveny již v pravěku. Bronz znamenal velký technologický pokrok ve výrobě nástrojů, zbraní a v nemalé míře i šperků a ozdob. Proti čistým kovům se bronz vyznačuje vyšší tvrdostí.

Dnes se bronz využívá ve strojírenství, automobilovém průmyslu nebo v sochařství. Existují různé druhy bronzu, např. cínový, hliníkový, manganový, niklový nebo berylliový.

Damascenská ocel

Damascenská ocel, známá též jako damask, damasková nebo damašková ocel, byla do Evropy dovážena ze syrského města Damašek. Damašek se vyráběl i v Indonésii a ve střední Asii. V Evropě byl používán v raném středověku Franky, Vikingy nebo Španěly. První zmínky o damašku pochází z 1. poloviny 1. tisíciletí n. l. z oblasti Indie.

Jednalo se o vysoce kvalitní ocel s charakteristickými vzory – tzv. mramorováním. Jelikož tato ocel byla velmi drahá a její výroba tajná, byla snaha tuto ocel napodobit, což vytvořilo tzv. svářkový (nepravý) damašek, dodnes nazývaný „damašková ocel“, což je v podstatě ocel svařovaná do vzorů. Tato ocel nebyla kvalitní a s pravým damaškem měla společné jen mramorování.

Damašková ocel je materiál, který má nehomogenní, ale více či méně pravidelnou vnitřní strukturu, kde se střídají vrstvy dvou a více různých druhů ocelí nebo i jiného kovu. Po vybroušení, naleptání a vyleštění povrchu vyniká jeho vnitřní vrstvená struktura. Výsledkem je kresba, jejíž vzor je vždy naprosto individuální, ale závisí i na použité technologii. V současné době se technologie damaskování využívá k výrobě kvalitních sběratelských nožů a mečů.

Glauberova sůl

Glauberova sůl nebo také mirabilit (historicky sal mirabilis), chemicky dekahydrát síranu sodného (Na₂SO₄•10H₂O), je známý od 17. století, kdy ji reakcí chloridu sodného a kyseliny sírové připravil J. R. Glauber.
Mirabilit je bílý, skelně lesklý, štěpný nerost, rozpustný ve vodě. Vyskytuje se v sedimentech solných jezer a izolovaných zátok, například v Kaspickém moři. Je rozpuštěn v hořkých minerálních vodách, např. v České republice u Sedlic. Používá se v lékařství jako detoxikační prostředek pod názvem Glauberova sůl, ve sklářství a barvířství.

Malachit

Malachit (Cu₂(OH)₂CO₃) je dihydroxid-uhličitan diměďnatý. Název obdržel podle řeckého slova malache (sléz) pro svou barvu. Má zpravidla zelenou barvu, která se může pohybovat v několika odstínech zelené. Vzniká na místech, kde dochází ke zvětrávání mědi, často se vyskytuje jako povlak na jiných horninách a minerálech.

Ve starověku byl používán jako minerální pigment v zelených barvách k dekorativním účelům a jako šperkařský kámen. Drcený malachit se používal jako barvivo v malířství nebo líčidlo. Znám byl ve starém Egyptě, kde byl kromě šperků využíván i jako lék. Malachit využívali i staří Řekové a Římané, kteří z něj vyřezávali amulety a jiné ozdobné předměty. Ve starověkém Řecku byl v Efesu postaven jeden ze sedmi divů světa (chrám k uctění bohyně Artemidy), vyzdobený velkými malachitovými sloupky. V 16. století se ve střední Evropě používal k podpoře růstu dětí a tišení bolesti.

Teorie, objevy, výroby

Teorie

Atomové jádro, jaderná energie

Experimentální výzkum jádra atomů a povahy změn při jaderných přeměnách předpokládal vypracování přesnějších a citlivějších metod výzkumu a vytvoření modernější přístrojové techniky.

První používané přístroje (elektroskop -P. Curie; spintariskop - W. Crookes), byly postupně nahrazovány mlžnou komorou (1912 - C. T. R. Wilson), Geiger-Müllerovou trubicí ve spojení s počítačem (1928 -J. W. H. Geiger, W. Müller), scintilační sondou s fotonásobičem (1961) a dalšími citlivými detektory záření.

Objev hmotnostního spektrografu umožnil identifikaci izotopů jednotlivých prvků a výklad jaderných přeměn. Od třicátých let 20. století se staly účinným výzkumným prostředkem jaderných fyziků nejrůznější typy urychlovačů částic, umožňujících získat elektricky nabité částice o velkých energiích, schopné vyvolat jaderné reakce u prakticky jakéhokoli atomového jádra.

Roku 1896 objevil H. Becquerel radioaktivitu a právě tento objev byl prvním krokem k mnoha dalším významným objevům. O rozvoj výzkumu záření se zasloužili také manželé Curierovi, kteří zjistili, že smolinec vysílá intenzivnější jaderné záření, než odpovídá množství v něm obsaženého uranu. Po úmorné námaze izolovali z desítek tun smolince několik setin gramu sloučenin do té doby neznámých prvků polonia a radia.

V letech 1900 až 1903 angličtí vědci E. Rutherford, F. Soddy a W. Ramsay prokázali, že jaderné záření vzniká při samovolném rozpadu jader atomů radioaktivních prvků na jádra atomů jiných prvků, jako je tomu například u radia, které se samovolně rozpadá na radon a helium. Tento jev se nazývá radioaktivní rozpad nebo přirozená radioaktivita.

Roku 1919 E. Rutherford zjistil, že ozařováním dusíku částicemi alfa vznikají protony. Tento jev vysvětlil tím, že při zásahu jádra dusíku částicí alfa dojde k jaderné reakci, při níž vznikne jádro kyslíku ¹⁷O a uvolní se proton ¹H: Tak byla provedena první jaderná přeměna prvků.

Dalekosáhlý význam měl však především objev jaderných reakcí, při nichž vznikal umělý, v přírodě se nevyskytující radioaktivní izotop - radioizotop. Takový děj byl nazván „umělá radioaktivita" a o jeho objev se zasloužili F. Joliot-Curie a jeho žena I. Curie v roce 1934. Příprava radioizotopů se stala prakticky významnou, když italský fyzik E. Fermi prokázal, že pomocí neutronů lze umělé radioizotopy získat téměř u všech prvků. Ve dvacátých letech se obecně přijímal názor, že jádra atomů jsou tvořena pouze protony. Ruský atomový fyzik G. Gamov navrhl, aby se jádra atomů nebombardovala částicemi alfa, ale aby se k tomuto účelu použilo protonů. To vedlo ke konstrukci částicových urychlovačů podle návrhu G. Gamova. Britský atomový fyzik J. D. Cockroft a E. T. S. Valton postavili roku 1929 první urychlovač částic. Urychloval protony tak silně, že mohly vyvolávat jaderné reakce.

Roku 1930 narazili němečtí fyzikové W. Bothe a jeho spolupracovníck H. Becker na překvapivý jev, když bombardovali beryllium pomocí částic α. Vznikalo velmi pronikavé záření, jaké bylo známé do té doby jen u paprsků gama. Proto je oba němečtí fyzikové považovali za totožné. Správný výklad podal teprve roku 1932 anglický fyzik J. Chadwick. Navrhl pro nové částice označení „neutrony".

Pro W. Heisenberga byl objev neutronů impulsem k teorii, podle které se atomová jádra neskládají pouze z protonů, jak se dosud předpokládalo, nýbrž z protonů a neutronů. Jeho teorie vysvětlila, proč je velká část atomových jader stabilní. Kladně nabité protony by se musely silně vzájemně odpuzovat. Podle Heisenberga jsou spolu drženy pomocí neutronů. Přitom musí být u lehkých atomů v jádře na jeden proton nejméně jeden neutron, u těžkých atomů musí neutrony dokonce převažovat. U velmi těžkých prvků se vyskytuje menší počet neutronů, jejich jádra jsou však radioaktivní a rozpadají se. Pomocí nové Heisenbergovy teorie bylo možno také lépe vysvětlit a popsat izotopy. Objev neutronu otevřel cestu k největšímu objevu jaderné fyziky 20. století - ke štěpení jader atomů.

K objevu štěpných reakcí vedly práce, které zahájil v Římě E. Fermi se svými spolupracovníky. Štěpení jader provázelo uvolnění velkého množství energie, ale praktické uplatnění se začalo jevit reálné až tehdy, když se prokázalo, že při štěpení jádra uranu se uvolňuje několik rychlých neutronů. Každý z těchto neutronů po zpomalení může vyvolat štěpení dalších jader atomů uranu a může tak být vyvolána řetězová štěpná reakce.

Další vývoj v této oblasti však ovlivnily politické události (2. světová válka). Nové objevy byly prohlášeny za přísně tajné a přestali se zveřejňovat. Někteří vědci museli ze svých vlastí uprchnout před fašismem (například A. Einstein, E. Fermi, M. Born, L. Meitnerová, L. Szilard, N. Bohr). Existovala reálná obava, že fašistické Německo bude usilovat o vývoj atomové zbraně. Proto z popudu některých fyziků začali na její výrobě pracovat i v USA. Již v roce 1939 A. Einstein referoval prezidentu Spojených států amerických F. D. Rooseveltovi o možném vývoji atomové bomby. Práce se rozběhly v roce 1942 ustavením projektu Manhattan (krycí název pro utajený vývoj atomové bomby). Byl sestaven vědecký tým a bylo vybudováno výzkumné středisko v Los Alamos, továrny na výrobu a obohacování uranu. V čele vědců stál R. Oppenheimer, považovaný za „otce americké atomové pumy". Když bylo zřejmé, že se Němcům nepodaří vyrobit atomovou zbraň, někteří vědci navrhovali, aby byly práce na výrobě atomové bomby zastaveny, nebo aby nebylo výsledků tohoto úsilí dále použito. Tyto snahy však nebyly vyslyšeny a atomová bomba byla svržena 6. a 9. srpna 1945 na japonská města Hirošima a Nagasaki, která byla prvními a dodnes jedinými cíly atomových bomb. Jen několik dní předtím (16. července) vyzkoušeli nukleární zbraň američtí vědci na poušti White Sands poblíž města Alamogordo v Novém Mexiku.

Kromě vývoje zbraní na podkladu spontánní štěpné reakce, začaly i práce na využití štěpné reakce kontrolované. V USA se tímto problémem zabývala skupina vedená E. Fermim. Té se podařilo 2. 12. 1942 na fotbalovém hřišti chicagské univerzity spustit první atomový reaktor. Palivem byl přírodní uran, moderovaný grafitem a reakce probíhala 28 minut.

S mírovým využíváním jaderné energie se začalo brzy po válce. První jaderný reaktor v Evropě postavil v Paříži F. Joliot-Curie v roce 1948.

Boyleův-Marriotteův zákon

je historicky prvním zákonem kvantitativně popisujícím izotermický děj probíhající v plynu o stálém množství. Dnes tuto přírodní zákonitost popisujeme slovy, že při izotermickém ději se stálým látkovým množstvím ideálního plynu je součin tlaku a objemu konstantní.

Robert Boyle ve druhém vydání své knihy New Experiments, Physico-Mechanical, Touching the Spring of the Air, and its Effects (Nové fyzikálně mechanické experimenty týkající se vzduchové pružiny a jejich účinků) popsal významný experiment. Použil k němu trubici tvaru „J“. Přiléváním rtuti do otevřeného ramena trubice bylo možno zvětšovat tlak působící na plyn v uzavřeném rameni. Boyle si všiml, že úměrně tomu, jak vzrůstal tlak, zmenšoval se objem plynu, přitom teplota plynu zůstala při těchto měřeních téměř beze změny.

Jak již vyplývá z názvu, autorem tohoto zákona (1662) je Robert Boyle. Podle některých historiků však matematickou formulaci nevypracoval on sám, ale spíše jeho asistent Robert Hooke. Nezávisle na nich dospěl ke stejnému závěru v roce 1676 i francouzský chemik Edme Mariotte.

Teorie elektrolytické disociace

K významným fyzikálním chemikům 19. století patří S. A. Arrhenius, který roku 1887 vyslovil předpoklad, že se elektrolyty v roztoku štěpí na elektricky nabité částice - ionty, které přenášejí elektrický náboj roztokem. Arrhenius ve své teorii elektrolytické disociace vysvětlil i vztah mezi disociací a koncentrací roztoku. I když názor na existenci iontů v roztoku vyslovili již před Arrheniem jiní, teprve Arrheniova disertační práce „Výzkum galvanické vodivosti elektrolytů" znamenala převrat v dosavadních názorech na vlastnosti roztoků. Byla s nadšením přijata W. Ostwaldem a J. H. van't Hoffem, kteří se podíleli na jejím rozpracování. Arrheniova teorie umožnila vysvětlit mnohé vlastnosti roztoků elektrolytů, platila však jen pro slabé elektrolyty a zředěné roztoky. Nedostatek se podařilo vysvětlit teprve mnohem později především G. N. Lewisovi a P. J. W. Debyeovi.

Rozdíl mezi Empedoklovým a Démokritovým pojetím struktury hmoty

Pojetí živlů vysvětluje pozorované pozorovaným. Všechny předměty, které v přírodě pozorujeme, Empedoklés vysvětlil pomocí ohně, vzduchu, vody a země. Sucho a vlhkost, teplo a chlad i další vlastnosti jsou vysvětlovány opět suchem a vlhkostí, teplem a chladem i dalšími vlastnostmi.

Atomistické pojetí vysvětluje pozorované nepozorovaným. Všechny předměty, se kterými se v přírodě setkáváme, Démokritos vysvětlil pomocí atomů. Sucho a vlhkost, teplo a chlad, pružnost a tuhost, barva a chuť věcí jsou vysvětlovány jako odvozené, sekundární vlastnosti, které jsou důsledkem prvotních, skutečných vlastností.