Kjemiens historie er lang og omfatter mange personer og stoffer. Den krever en bok og noen slike er gitt til slutt under Les mer. Dette er historien til noen sentrale kjemiske begreper. Biter av historien finnes under de enkelte grunnstoffene, kjemiske forbindelser og navnet på berømte kjemikere.

I hele menneskehetens historie har menneskene behandlet stoffer, valgt ut dem de ville ha og forandret dem slik at de ble bedre tilpasset et bestemt formål. Dette ble gjort uten at det av den grunn skal kalles kjemi. Kjemi som fag oppsto først når stoffkunnskapene ble så omfattende at menneskene kunne begynne å skjønne hvorfor endringer skjer, og slik at de kunne gjøre fremgangsmåten enklere og billigere. Det skjedde først på 1700-tallet.

Noen av oldtidens filosofer mente at stoffer er bygget av fire elementer (luft, vann, jord, ild) som kunne gå over i hverandre, og det var gjengs oppfatning helt frem til 1700-tallet. En konsekvens av denne teorien var at det skulle være mulig å omvandle billige metaller til gull. Det ble en hovedoppgave innen det som kalles alkymi. I omvandlingen inngikk de vises sten som også kunne helbrede mennesker for sykdom og gi evig ungdom og derved evig liv. Gjennom arbeid i flere hundre år greidde ingen å fremstille gull, men idéen inspirerte svindlere så alkymistenes rykte dalte. Det var da de første spirene til kjemi som fag oppsto. Alkymistene utviklet teknikker som destillasjon og krystallisasjon som var av varig verdi, men de var hemmelighetsfulle, og de publiserte ikke sine oppskrifter. De som kalte seg kjemikere derimot var åpne og publiserte sine resultater slik at deres eksperimenter kunne gjentas av andre og dermed kontrolleres. En hovedoppgave for kjemikere har alltid vært å fremstille ønskede stoffer billigere og å bidra til utviklingen av nye legemidler. Ved å ta ut et patent – enerett til oppfinnelse kan man også i dag holde noe hemmelig, men bare for en viss tid.

Da ingen greide å lage gull fra andre metaller, oppsto tanken om at noen stoffer var forbindelser og noen var grunnstoffer. En forbindelse kunne deles i grunnstoffer mens et grunnstoff ikke lar seg dele i enklere stoffer med kjente metoder. Robert Boyle har fått æren for å være den første som definerte et grunnstoff slik i 1661. Hundre år senere gjorde Antoine Lavoisier det samme, og han publiserte en liste med 33 stoffer som han mente var grunnstoffer. På listen sto gull. Det var en fruktbar teori som satte mange i arbeid for å forsøke å dele stoffer noen mente var grunnstoffer og å finne nye grunnstoffer. Lavoisier viste også at vann ikke er et grunnstoff, men en forbindelse mellom grunnstoffene hydrogen og oksygen. Han understreket betydningen av å bruke en nøyaktig vekt og postulerte at massen er konstant i en kjemisk reaksjon.

I ettertid vet vi at bare 22 av stoffene på Lavoisiers liste er virkelig grunnstoffer. Syv av metallene på listen var kjent fra oldtiden: gull, sølv, kvikksølv, kobber, jern, tinn og bly. De er koblet til de syv største himmellegemene (solen, månen, Merkur, Venus, Mars, Jupiter, Saturn)navnene på de syv dagene i en uke (som søndag - soldagen, mandag - månedagen osv)

I dag definerer vi et grunnstoff anderledes, og fra 1869 er de ordnet i grunnstoffenes periodesystem.  rhenium er det siste stabile grunnstoffet som ble oppdaget i naturen, og alle grunnstoffer med større atomnummer enn 82 (bly) er radioaktive,  Alle grunnstoffer over atomnummer 92 uran finnes ikke på jorden og er fremstilt.

En annen teori, som viste seg å være feil, men som allikevel inspirerte til nye eksperimenter var idéen om flogiston. Det var et stoff som skulle bli frigjort ved forbrenning. Lavoisier avviste teorien da han viste at forbrenning er en prosess hvor et brennbart stoff reagerer med et grunnstoff i luften som han kalte oksygen.

Lavoisier og andre av hans samtidige kjemikere ryddet også opp i navnene på kjemiske stoffer. Tidligere hadde en forbindelse fått et trivialnavn. Noen av disse, som vann og ammoniakk, lever videre i dag. Men i Lavoisiers lærebok fra 1789 ble stoffene gitt navn etter hvilke grunnstoffer de er sammensatt av. Nicolai Tychsen – dansk apoteker oversatte de franske navnene til dansk-norsk noen år senere da han var i Kongsberg - så kjemikere i Norden fulgte med. Også i dag er det stoffets sammensetning som bestemmer navnet selv om reglene for navnsetting (nomenklatur) har endret seg mye fra Lavoisiers tid.

Allerede i oldtiden hadde Demokrit hevdet at om man deler et stoff opp i mindre og mindre biter vil man til slutt komme til en bit som ikke lar seg dele. Han kalte delen atom fra gresk a-tomos udelelig.

Ideen ble tatt opp av John Dalton tidlig på 1800-tallet. Han forestilte seg et atom som en kule med masse, og tenkte seg at hvert grunnstoff består av like atomer med en masse karakteristisk for grunnstoffet. Han bestemte også massen av enkelte grunnstoffatomer i forhold til massen av et hydrogenatom som han antok var det grunnstoffatomet som hadde minst masse. Det viste seg å være en svært fruktbar teori som ga en enkel forklaring på mange observasjoner. Men da atomer er så små at man den gang hverken kunne se dem eller telle dem, var det også en kontroversiell teori. Først hundre år senere ble det alminnelig akseptert at alle stoffer er bygget av atomer, og i dag kan vi både se dem og telle dem. Men atomet er ikke udelelig, det viste seg å være en verden i miniatur med egne lover (se atom).

Jöns Jacob Berzelius var en dyktig eksperimentator som bestemte massen av mange grunnstoffer ut over på 1800-tallet, og noen av grunnstoffene hadde han selv opdaget. Han foreslo også å skrive formel – kjemi slik vi fortsatt skriver dem

Et problem som kjemikere var opptatt av på hele 1800-tallet var hvordan bestemmer vi formelen? Dalton antok at formelen for forbindelsen av to grunnstoffer var AB så han skrev formelen for vann HO. Da atommassen for et grunnstoff vil avhenge av formelen, fikk oksygen atommassen 8 i forhold til en atommasse for hydrogen på 1. Berzelius skrev formelen for vann H2O slik at hans atommasse for oksygen ble 16. Først rundt 1860 ble Berzelii formel alminnelig akseptert av kjemikere, men først mot slutten av hundreåret skrives formlene og atommassene omtrent slik de er i dag. Det skyldes at i løpet av hundreåret var det isolert og fremstilt svært mange nye forbindelser som både bruttoformel og molekylformel var bestemt for. For noen var også strukturformel – kjemi bestemt.

Selv da man aksepterte at alle stoffer er bygget av atomer, tok det lang tid før man skjønte hva som bandt dem sammen. I dag regner vi med at det er tre typer bindinger: ionebinding, kovalent binding og metallbinding.

Ideen om ionebinding hadde allerede Berzelius, men vi skjønte først hva det var da elektronet ble oppdaget mot slutten av 1800-tallet. En annen svenske, Svante August Arrhenius, vakte stor oppmerksomhet da han hevdet i 1880-årene at salter ble spaltet i ioner når de ble løst i vann. Kjemikerne fikk nok et sjokk da far og sønn Bragg fant i 1914 at ionene allerede var tilstede i det faste saltet. I dag kaller vi salter også for ioneforbindelser.

Bindingen mellom atomer i organiske forbindelser skjønte man først i prinsippet hva var etter at kvantemekanikken fikk sin form på 1920-tallet. Amerikaneren Gilbert Newton Lewis foreslo tyve år tidligere at bindingen mellom to atomer oppstår ved at de deler et elektronpar. Bindingen ble kalt en kovalent binding, og modellen lever videre særlig i kjemien slik den blir presentert i skolen og i begynnerkursene i kjemi på universitet og høyskole.

Først med schrödingerligningen kunne bindingen i molekyler beskrives kvantitativt. Schrödingerligningen lar seg løse eksakt bare for svært enkle systemer slik som et hydrogenatom som bare består av ett elektron. For atomer med flere elektroner og flere atomer må man bruke approksimasjoner. De er regneteknisk krevende, og mer nøyaktige resultater har man først fått etter hvert som kraftigere datamaskiner har blitt tilgjengelig (se kvantekjemi).

En kjemiker forestiller seg et metall som en tett pakking av positivt ladde metallioner i en sjø av frie elektroner. En mer detaljert, kvantitativ beskrivelse av metallbinding regnes til fysikken.

The Norton/Fontana history of chemistry/William H. Brock (1993/2).

Transforming matter: a history of chemistry from alchemy to the buckyball/Trevor H. Levere (2001)

Navn på kjemiske stoffer/Vivi Ringnes (1996).

A short history of chemistry/J.R. Partington (1989)

 

 

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.