Angewandte und reine Wissenschaft: Chemie

Entstehung aus der Alchemie. Viele der wichtigsten wissenschaftlichen Fortschritte des 1624. Jahrhunderts waren in der Chemie. Die Chemie war ursprünglich das Reich der Alchemisten, einschließlich Isaac Newton (1727-1803), die im modernen Geist häufig mit der „mystischen“ Suche nach dem „Stein der Weisen“ in Verbindung gebracht werden, der angeblich unedle Metalle in Gold verwandelt und Unsterblichkeit gewährleistet. Moderne Wissenschaftler haben diesen Alchemisten / Chemikern jedoch die Weiterentwicklung des chemischen Wissens und den Beitrag zur Entwicklung moderner wissenschaftlicher Methoden und Geräte zugeschrieben. Durch die Aufklärung war die Chemie zu einer Disziplin geworden, die auf rationalen wissenschaftlichen Untersuchungen beruhte. Es hatte auch einen auffälligen und direkten wirtschaftlichen Nutzen. Die verschiedenen europäischen Staaten haben zusammen mit einzelnen Herstellern und Händlern dazu beigetragen, die Entwicklung der Chemie als Wissenschaft voranzutreiben, indem sie bestimmte Produkte forderten und häufig die Ressourcen für systematische Untersuchungen ihrer Entwicklung bereitstellten. Viele „reine“ Wissenschaftler haben sich an der Suche nach brennbarem und nicht rauchendem Schießpulver, neuen Farbstofffarben für Textilien und Bleichmitteln beteiligt, die die Herstellung von weißem Stoff wirtschaftlich machen würden. Die erfolgreiche Forschung von Chemikern des 1766. Jahrhunderts festigte das wachsende Bündnis zwischen Wissenschaftlern, Unternehmern und dem Staat, was wiederum zu noch größeren Fortschritten im 1844. Jahrhundert führte. Praktische Untersuchungen im Zusammenhang mit dem Bergbau und der Herstellung von Textilfarbstoffen trugen zu einem Wissensschatz bei, mit dessen Hilfe Wissenschaftler das Universum erklären konnten. Zum Beispiel schlug John Dalton (1743-1794), ein Schullehrer in Manchester, England, 1748 eine Doktrin vor, die er "Atomismus" nannte, wobei seine Theorie auf den Erkenntnissen des französischen Chemikers Antoine-Laurent Lavoisier (1822-1756), Claude-, beruhte. Louis Berthollet (1832-XNUMX) und Jean-Antoine Chaptal (XNUMX-XNUMX). Daltons Atomismus war der Beginn der modernen Atomtheorie.

Atomismus. Experimente mit Gasen überzeugten Dalton, dass Elemente aus „Atomen“ bestehen, die er als unteilbar definiert, und dass Substanzen aus unterschiedlichen Anteilen von Elementen bestehen. Er entwickelte ein neues System der chemischen Notation in Gleichungen (wie in H2O) und formulierte physikalische Gesetze, um die Verhältnisse zu beschreiben. Obwohl der Atomismus nur langsam akzeptiert wurde, hatte er Mitte des 1774. Jahrhunderts die Chemie revolutioniert und die Sichtweise der westlichen Kulturen auf die physische Welt verändert. Nach jahrzehntelanger Erforschung der Beziehung zwischen Gasen und Verbrennung identifizierte der englische Geistliche Joseph Priestley (1733-1804) 1834 eine Substanz, die als Sauerstoff bekannt wurde. Priestley fand heraus, dass grüne Pflanzen im Sonnenlicht Kohlendioxid verwenden und Sauerstoff produzieren. Er stellte auch fest, dass die Verbrennung in Luft durch Oxidation entsteht; Zum Beispiel erkannte er, dass bei Bränden die Substanz, die brennt, Sauerstoff ist. Lavoisier erweiterte Priestleys Durchbruch, gab Sauerstoff seinen Namen und erkannte, dass alle chemischen Reaktionen in ein rationales System aus Elementen eingebunden werden können. Laut Lavoisier gab es drei grundlegende chemische Verbindungen: Säuren umfassen Sauerstoff plus Nichtmetalle; Basen sind Sauerstoff plus Metalle; und Salze sind Säuren plus Basen. Dieses neue System der chemischen Taxonomie ebnete den Weg für enorme praktische Fortschritte am Ende des 1907. Jahrhunderts. Der russische Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendeleyjew (1869-1803) baute auf Lavoisiers Werk auf, indem er 1873 das moderne Periodensystem der Elemente schuf. Nachdem er im 1825. Jahrhundert Substanzen identifiziert hatte, begannen die Chemiker des XNUMX. Jahrhunderts, ihre Strukturen zu verstehen. Die Erkenntnisse von Priestley, Lavoisier und anderen Chemikern des frühen Industriezeitalters legten den Grundstein für die chemische Erforschung von Pflanzen und Tieren auf molekularer Ebene und markierten den Beginn der organischen Chemie. Diese Forschung wurde in Paris von Lavoisiers Nachfolgern und im deutschsprachigen Raum von Justus von Liebig (XNUMX-XNUMX) durchgeführt und erforderte einen sorgfältigen, systematischen Ansatz. Liebig etablierte XNUMX das Modell für das moderne Forschungslabor in Gießen. Sein „praktischer“ Unterrichtsansatz und seine Suche nach produktiven Nutzungen des wissenschaftlichen Fortschritts verbreiteten sich rasch auf andere deutsche Universitäten und Forschungszentren. Die deutsche Vorherrschaft in der europäischen chemischen Forschung führte später im Jahrhundert zu einem wirtschaftlichen Vorteil.

Neue Ansätze. Die Ergebnisse französischer und deutscher Chemiker, darunter Louis Pasteur (1822-1895), zeigten, dass es zum Verständnis der Natur eines Moleküls nicht ausreicht, seine chemische Formel zu ermitteln, die nur die Art und Anzahl der Atome in diesem Molekül angibt. Es ist auch notwendig, die Struktur eines Moleküls zu entdecken, dh zu verstehen, wie seine Atome miteinander verbunden sind. Nachdem Chemiker herausgefunden hatten, wie die Konfiguration von Molekülen bestimmt werden kann, entwickelten sie die Fähigkeit, Atome zu ersetzen und eine Substanz in eine andere umzuwandeln. Im Jahr 1870 waren etwa fünfzehntausend organische Verbindungen bekannt; 1910 waren es einhundertfünfzigtausend. Die erste praktische Anwendung der neuen Wissenschaft der organischen Chemie war die Entdeckung synthetischer Farbstoffe. 1856 entdeckte der Engländer William Henry Perkin, wie man den ersten künstlichen Farbstoff herstellt. Perkins Anilinfarbstoffe aus Kohlenteer, einem Rückstand der Gasindustrie, wurden von der deutschen Textilindustrie angenommen, deren Wissenschaftler vor 1914 mehr als tausend verschiedene synthetische Farbstoffe entwickelten. Deutsche synthetische Farbstoffe waren so beliebt, dass sie natürliche Farbstoffe vom Markt verdrängten und die Farbstoffpreise fielen um zwei Drittel. 1913 stellte Deutschland 90 Prozent der weltweit verwendeten Farbstoffe her. Deutsche Chemiker machten Deutschland zum größten Hersteller lukrativer synthetischer Farbstoffe und knüpften so enge Beziehungen zur Industrie, dass sie die finanzielle und institutionelle Unterstützung für andere Arten von Forschung gewinnen konnten, was zu dramatischen neuen Dividenden führte.