HISTORIE CHEMIE
od alchymie
k nanovláknům
Ukázková průřezová přednáška k připravovanému
předmětu Univerzity třetího věku TUL
Nejstarší chemické objevy a poznání
První chemická reakce,
kterou člověk poznal
a ovládl,
bylo hoření – oheň
1
Nejstarší chemické objevy a poznání
Pomocí ohně dokázal
vypálit první keramiku
2
Nejstarší chemické objevy a poznání
Oheň dovolil roztavit
písek a popel a vytvořit
tak první sklovinu
3
Nejstarší chemické objevy a poznání
Zbytky po ohni
umožnily seznámení
s prvním chemickým
prvkem – uhlíkem
4
Nejstarší chemické objevy a poznání
Pomocí ohně a uhlíků
vyrobil první kovy a
slitiny a vytvořil z nich
užitkové předměty
5
Nejstarší chemické objevy a poznání
Naučil se pracovat
s drahými kovy
6
Nejstarší chemické objevy a poznání
Pomocí ohně a redukce
dřevěným uhlím
vyrobil první železo a
nástroje a zbraně z něj
7
Nejstarší filosofické názory na stavbu hmoty
Thales z Milétu (627 - 547 př. Kr.) – úspěšný
obchodník a cestovatel, pralátka, ze které
vznikl svět – voda, zhušťováním a zřeďováním
vody vznikají ostatní látky
(asi 530 - 480 př. Kr.) – podstata světa – oheň,
schopnost přeměňovat látky, tvrdil, že
všechno (každá látka) se mění, „Vše plyne“ – 7
Panta rei, všechno stvořené má v sobě
zárodek zániku
Nejstarší filosofické názory na stavbu hmoty
Demokritos z Abdér
(asi 460 - 370 př. Kr.) –
materialistický filozof a
encyklopedický vědec,
nejvýznamnější z antických
atomistů, bez pokusů vytvořil
jako první atomovou teorii
(přirovnání k ovčímu stádu),
atomos = nedělitelný, pohybem
atomů (jejich spojováním a
rozpojováním) vysvětlil podstatu
přírodních změn
7
Nejstarší filosofické názory na stavbu hmoty
Aristoteles ze Stageiry (384 - 322 př. Kr.) – obsáhl
všechno tehdejší vědění, měl daleko větší autoritu než
Demokritos, myšlenka o TVARU a LÁTCE – tvar tvaruje
látku, která se později také může stát tvarem, na začátku
musela být nějaká prvotní hmota – MATERIA PRIMA,
teorie o ŽIVLECH (prvcích), každá látka je tvořena z těchto
vlastností:
–
VODA – chladné, vlhké
7
–
VZDUCH – horké, vlhké
–
OHEŇ – horké, suché
–
ZEMĚ – chladné, suché
pátý živel……ÉTER (ve vesmíru)
všechny látky vznikají kombinací těchto vlastností,
podstatu změn viděl ve změně formy
Alchymie
vyvinuta z učení Aristotela
– základy položil Arab Džabír (Geber) v 8. století
– existence 4 prvků: voda, vzduch, oheň, země
– existence 3 principů – vlastností látek:
– RTUŤ (filozofická rtuť) – lesk, tavitelnost, kujnost
– SÍRA (filozofická síra) – vlastnosti, které byly vlastní síře
- barva, hořlavost, reaktivita, těkavost
– SŮL (filozofická sůl) – spojovací princip mezi7rtutí a sírou
snahou bylo vytvořit co nejčistší rtuť nebo síru
(filozofickou) spojením rtuti a síry vznikne zlato
Iatrochemie
iatros – lékař (v řečtině)
Philippus Aureolus Theophrastus
Bombastus von Hohenheim –
Paracelsus
(*1493 Einsiedeln –1541 Salzburk)
„Mnozí si myslí, že alchymie slouží
jen pro výrobu zlata a stříbra.
Pro mě to není cílem, její ctnost a
síla spočívá v lékařství.“
jed od léku odlišuje pouze
podávané množství
7
Technická chemie v iatrochemii
Georgius Agricola (1494-1555)
Jáchymov – rudy,
spisy
12 dílů De re metallica libri
Technická chemie v iatrochemii
Vannoccio Biringuccio (1480-1539)
– spis De la Pirotechnia
Technická chemie v iatrochemii
Bernard Palissy (1510-1590)
hnojiva, smalty
Technická chemie v iatrochemii
Johann Rudolf Glauber
(1604-1668) HCl, HNO3, soli
První vědecké poznatky
Galileo Galilei (1564-1642)
Astronomie, heliocentrismus
Isaac Newton (1643-1727)
gravitační zákony, dynamika
Christian Huygens (1629-1695)
vlnová povaha světla
První vědecké poznatky
Robert Boyle (1627-1691)
– skeptický chemik
Michail Vasilijevič Lomonosov
(1711-1765)
– zákony zachování hmoty a energie
Johann Joachim Becher
(1635-1682) – flogiston
První vědecké poznatky
Henry Cavendish (1731-1810)
objevitel vodíku
vypočítal hmotnost Země
James Watt (1736-1819)
vylepšil parní stroj
definice fyzikálního pojmu práce
Thomas Newcomen (1663-1729)
první parní stroj
Přesné měření teploty
Daniel Gabriel Fahrenheit
(1686-1736)
Anders Celsius (1701-1744)
René Antione Ferchant de Rèamur
(1683-1757)
Carl Wilhelm Scheele
(1742-1786)
Švédský lékárník, badatel a chemik samouk
experimentátor, s jehož jménem je spojeno
snad nejvíce objevů v dějinách chemie.
S primitivním vybavením izoloval a určil mnoho
látek, současně i (spolu)objevil několik
chemických prvků.
Joseph Priestley
(1733-1804)
Objev kyslíku a jeho významu
(z HgO lupou)
považoval jej však za flogiston
Antoine Laurent Lavoisier
(1743 – 8. 5. 1794)
Objevy: soli z kyselin a zásad, močovina v moči,
prostudoval sádru, vyslovil kyslíkovou teorii hoření a
dýchání, vyvrátil flogistonovou teorii, vysvětlil vznik
vodíku při působení kyselin na kovy, vyslovil
předpoklad, že kyseliny obsahují kyslík ….
Antoine Laurent Lavoisier
Objevy: soli z kyselin a zásad, močovina
v moči, prostudoval sádru, vyslovil
kyslíkovou teorii hoření a dýchání,
vyvrátil flogistonovou teorii, vysvětlil
vznik vodíku při působení kyselin na
kovy, vyslovil předpoklad, že kyseliny
obsahují kyslík ….
Období průmyslové revoluce
Zatímco v XVI. – XVIII. století se formovaly jednotlivé vědy
XIX. století je silně spjato s rozvojem průmyslu
V Anglii nástup „průmyslové revoluce“ dřív než u nás
Prudký rozvoj produktivity práce
Stále širší využití energií (pára, ..)
Vznik nových technologií
Koncentrace výroby
Období průmyslové revoluce
První široký rozvoj má textilní výroba
použití mechanických spřádacích a tkacích strojů
barvení, bělení
Suez - 1869
Doprava – mosty, průplavy, železnice
Nové objevy – diferenciace věd
Vědecké instituce
1662 Londýn – Královská akademie
1666 Paříž
1770 Praha
Školy
1794 Paříž – Polytechnika (Ēcole Polytechnique)
1806 Praha (F. Gerstner)
Chemie se stává exaktní přírodní vědou
Kvalitativní zkoumání látek je doplněno
kvantitativním
– vážení
– měření objemů
– další fyzikální parametry
Úspěchy teoretické chemie
– formulace atomové a molekulové teorie,
– formulace základních chemických zákonů
– osamostatnění organické chemie
– vznik chemické symboliky
– racionální klasifikace látek
– objevy nových pracovních metod a postupů
Slučovací zákony
Joseph Louis Proust (1754 – 1826)
zákon stálých poměrů slučovacích
(1806)
John Dalton (1766 – 1844)
zákon množných poměrů
slučovacích
atomová teorie
atomová váha
Objemový zákon (1808)
Stechiometrické zákony
Jeremiah Benjamin Richter
(1762 – 1807)
stechiometrické poměry
William Hyde Wollaston
(1766 – 1828)
ekvivalent
Atomové hmotnosti
Vývoj názorů na slučování atomů
Chemická symbolika a chemické názvosloví
Chemická symbolika a chemické názvosloví
Lavoisierovo schéma chemických sloučenin:
kov
nekov
oxid kovu
oxid nekovu
sůl
zásada
kyselina
České chemické názvosloví
Jan Svatopluk Presl (1791 – 1849)
Názvy vžité:
síra, železo, zlato, cín, měď, zinek, olovo
Názvy vzniklé počeštěním latinského názvu:
vodík, kyslík, dusík, sodík, hořčík, hliník, křemík,
draslík, vápník (neujaly se: bořík B, vandík V,
tantalík Ta, platík Pt, strontík Sr, cirkoník Zr,
Ytřík Y, zemík Te
České chemické názvosloví
Jan Svatopluk Presl (1791 – 1849)
Názvy vytvořené počeštěním názvů cizích,
odvozených z vlastností: luník Se, kostík P,
chasoník Ti, ďasík Co, nebesník U, chaluzík I,
kazík F, barvík Cr, ruměník Rh, sladík Be,
voník Os, solík Cl, buřík Mn, duzík Ir
Úpravy českého chemického názvosloví
Karel Slavoj Amerling (1807 – 1884)
Vojtěch Šafařík (1829 – 1902)
Emil Votoček (1872 – 1950)
Ammerlingova mlunní řada
Vývoj anorganické chemie
Alessandro Giuseppe Antonio
Anatasio Volta
zinek
měď
Před pokusy Galvaniho a Volty
byla známa jen statická
elektřina vyvolaná třením
Vývoj anorganické chemie
Alessandro Giuseppe Antonio
Anatasio Volta
(1745-1827) – galvanický
článek
Vývoj anorganické chemie
Humpry Davy (1778-1829)
– elektrolýza
– další prvky (K, Na, Ca,
Sr, Ba, Mg)
Vývoj anorganické chemie
Robert Wilhelm Eberhard Bunsen
(1811-1899)
– emisní spektrální analýza
– další prvky
Vývoj fyzikální chemie
Michael Faraday
(22. 9. 1791 – 25. 8. 1867)
elektrochemie
elektromagnetismus
Vynikající experimentátor
a přednášející
Autor: Thomas Phillips, 1842
Faradayova laboratoř
Obraz od Harriet Jane Moore – 1850
Faradayova studovna
Obraz od Harriet Jane Moore – 1850-1855
Faradayova vánoční přednáška 1856
Hledání systému prvků
Johann Wolfgang Döbereiner
(1780-1849)
– 1829 – pravidlo triád
Alexandre-Emile Béguyer de
Chancourtois (1820-1886)
– 1862 – šroubovice
John Alexander Reina Newlands
(1838-1898)
–1863 – oktávy
Hledání systému prvků
Hledání systému prvků
Dmitrij Ivanovič
Mendělejev
(1834-1907)
«Основы химии»
1868-1870
Další objevy prvků
předpovězených Mendělějevem
Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran
(1838-1912)
1875 Ga
Lars Frederik Nilson
(1840-1899)
1879 Sc
Clemens Alexander Winkler
1838-1904)
1886 Ge
Objev radioaktivity
Pierre a Marie Curieovi
(1859-1906) (1867-1934)
NC – 1903, 1911
– objev Ra, Po 1898
Objev radioaktivity
Frederick Soddy
(1877-1956)
1911 – isotop
Henry Gwyn Jeffreys Moseley
(1887-1915)
1913 – atomové číslo
Vývoj organické chemie
Poznatky odedávna – alchymisté uměli destilovat,
sublimovat, iatrochemici extrahovat
XVII. století – Mylius – Bazilica chimica 1618, produkty
z rostlin
XVIII. století – Lavoisier – dýchaní, hoření
Fourcroy (1755-1809) organické kyseliny, 8 tříd
organických látek
Bergman 1780 – výraz těla organická
XIX. století – J.J. Berzelius 1806 – organisk kemi
Vývoj organické chemie
Friedrich August Kekulé von Stradonitz
(1829-1896)
– ohraničil organickou chemii
– struktura organických látek
Carl Schorlemmer (1834-1892)
– chemie uhlovodíků a jejich derivátů
Vývoj organické chemie
Friedrich Wöhler (1800-1882)
– 1828 isomerizace NH4OCN na močovinu
Justus von Liebig (1803-1873)
– organická analýza
– aldehydy
– chloroform
Vývoj biochemie
Antoine Laurent Lavoisier
Eduard Buchner
(1860-1917) – kvašení, NC 1907
Vznik a rozvoj chemického průmyslu
Významná složka společnosti a její ekonomiky
Textilní průmysl požaduje prací, bělící a barvící
prostředky
Ostatní odvětví průmyslu vyvolávají rozvoj výroby
dalších základních chemikálií
Vznik a rozvoj chemického průmyslu
Alfred Bernhard Nobel
*21. 10. 1833 Stockholm
10. 12. 1896 San Remo
Řada vynálezů
průmyslově využitých,
založil nadaci, z níž jsou
udělovány Nobelovy ceny
Vznik a rozvoj chemického průmyslu
Thomas Alva Edison
* 11. 2. 1847 Milan, Ohio
 18. 11. 1931 New Yersey
řada průmyslově využitých
vynálezů
založil časopis Science
Chemický průmysl v českých zemích
Lukavice u Chrudimi
Na konci 16. století se zde začal těžit pyrit a od 17. století zde
pracovala továrna na jeho zpracování,
která vyráběla síru 1703 a 1778 i kyselinu sírovou.
Doly byly uzavřeny v roce 1892 a v roce 1905 se chemická
výroba přesunula do nedalekých Slatiňan.
Kde byla založena v roce 1877 továrna na umělá hnojiva,
pyrit
Chomutov
Od 16. do 18. století se v blízkosti Chomutova těžil kamenec,
pozůstatkem tohoto dolování je nynější Kamencové jezero
na východním okraji města. Kamencové jezero je vodní
plocha v nadmořské výšce 337 m na severovýchodním okraji
Chomutova, vzniklá někdy koncem 18. století zatopením
prostoru po těžbě kamencových břidlic z let 1558 – 1785.
1558 založen minerální závod na výrobu kyseliny sírové
kamenec
Cukrovary v českých zemích
1801 – první řepný v Hořovicích
1829 – Kostelní Vydří
1831 – Chocomyšl, Bezděkov, Dobrovice a Malá Chuchle
1851 – Hrušovany nad Jevišovkou
1859 – Zvoleněves
1861 – Modřany
Na cukrovary navazovalo i lihovarnictví,
drožďárenství a pivovarnictví
Chemický průmysl v českých zemích
Kaznějov
V r. 1833 byla v Kaznějově založena továrna vyrábějící
oleum a kyselinu sírovou, později i jiné anorganické
produkty
1930 zahájena výroba kyseliny citronové tzv. povrchovým
kvasným procesem
Chemický průmysl v českých zemích
Spolchemie – Ústí nad Labem
1856 – založení akciové společnosti Rakouský spolek pro
chemickou a hutní výrobu
Chemický průmysl v českých zemích
Paramo – Pardubice
Historie Pardubické rafinérie minerálních olejů se začala
psát v 2. pol. 19. stol. ve Vídni, kde majitel krámku David
Fanta prodával petrolej na litry. Nevedl si špatně, a proto
se rozhodl zřídit vlastní závod na destilaci a následnou
rafinaci petroleje z ropy.
1889 "Pardubitzer Paraffin Ceresin und Kerzenfabrik"
Chemický průmysl v českých zemích
Přerov
1896 – Proběhla kolaudace továrny a ihned byla zahájena
průmyslová výroba kyseliny sírové a superfosfátu
1897 – Továrna vstoupila na dobu tří let za účelem
rozšíření trhu do "Sdružení továren na hnojiva".
Chemický průmysl v českých zemích
Spolana Neratovice
1898 – V. B. Goldberg zahajuje výrobu oleje, stearinu,
mýdla a svíček
Zahájena přestavba velkého mlýna v Lobkovicích na
výrobu karbidu vápníku, svého času jediné v Rakousku –
Uhersku. Produkce karbidu přetrvala až do roku 1945.
Chemický průmysl v českých zemích
Synthesia Pardubice
• 1920 – Historie společnosti začíná založením
Československé akciové továrny na látky výbušné.
v roce 1934 byla přejmenována na Explosii.
Chemický průmysl v českých zemích
Ostrava – Moravské chemické závody –
BORSOD a.s.
1927 zahájení výstavby
1928 zahájení výroby vodíku, čpavku, síranu amonného
Vývoj chemického školství a vědy v Čechách
1348
1745
1784
1833
– Karlova Univerzita
– Chemie pro studenty medicíny
– první chemická laboratoř na univerzitě
– Chemický ústav na nádvoří Karolina
Vývoj chemického školství a vědy v Čechách
1717
1725
1733
1763
1806
1864
– inženýrská škola
– stavovská akademie Olomouc
– hornická škola Jáchymov
– Banská Štiavnica
– Pražská polytechnika
– z Polytechniky vysoká škola s rektorem
Vývoj chemického školství a vědy v Čechách
1899 byla dekretem císaře Františka Josefa I. zřízena
c.k. Česká vysoká škola technická v Brně.
1911 zřízen odbor chemického inženýrství.
1912 zakládá Ústav teoretické a fyzikální chemie
Vývoj chemického školství v Čechách
Základní školy přešly v roce 1773 z církve na
správu státu, učí se přírodopis nikoliv chemie
Od 1867 učí se chemie spolu s fyzikou jako
přírodozpyt
Po 1918 chemie je samostatná na gymnáziích
a v měšťanských školách
Osobnosti chemie v Čechách
Otto Wichterle
* 27. 10. 1913 Prostějov
 18. 8. 1998
chemická technologie VŠCHT,
Ústav makromolekulární chemie AV
Osobnosti chemie v Čechách
Jaroslav Heyrovský
*20. 12. 1890, Praha
27. 3. 1967, Cambridge
Nositel Nobelovy ceny (1959)
za rozpracování polarografie
Vývoj názorů na stavbu látek ve XX. století
Komplexní sloučeniny
Alfred Werner (1866-1919)
NC 1914
Frank Albert Cotton (1931-2007)
Geoffrey Wilkinson (1921-1996)
NC 1973
Vývoj názorů na stavbu látek ve XX. století
Robert Oppenheimer (1904 - 1967)
– otec atomové bomby
USA – první testy – červenec 1945,
vodíková bomba – 1952
Igor Vasiljevič Kurčatov (1903-1960)
– vývoj ruských atomových zbraní
SSSR – první testy – 1949,
vodíková bomba – 1953
Enrico Fermi a kolektiv 1942
– první řetězová reakce rozpadu jádra
atomu
Výroba polymerních nanovláken
metoda melt-blown, podrobně známá technologie
pro výrobu netkaných textilií,
výroba bikomponentních vláken typu „ostrovy
v moři“ a následné odstranění (rozpuštění) matrice,
metoda elektrostatického zvlákňování –
elektrospinning
metoda elektrospiningu byla rozvinuta na Katedře
netkaných textilií FT, TU v Liberci
Schéma procesu výroby nanovlákenné vrstvy
pomocí elektrostatického zvlákňování
Nanospider – zařízení pro výrobu nanovláken
Oldřich Jirsák; prof. RNDr., CSc.
Rozvinul metodu elektrospinningu
má světově uznané patenty
na produkční úpravu této metody
Biodegradabilní nanovlákna
Orientovaná nanovlákna
Ruční elektrospiner pro přípravu nanovláken
Pyl z lilie na nanovláknech
Foto. Ing. Eva Košťáková
Pyl z kopretiny na nanovláknech
Foto: Ing. Eva Košťáková
Historie chemie od alchymie k nanovláknům
Děkuji za pozornost
Zpracováno na katedře chemie Fakulty
přírodovědně-humanitní a pedagogické
Technické univerzity v Liberci
[email protected]
květen 2010
Historie chemie od alchymie k nanovláknům
Univerzita třetího věku TUL
Organizačně zajišťuje:
Centrum dalšího vzdělávání TUL
Kontaktní osoba: Mgr. Jitka Pacltová
Telefon: 485 355 108
E-mail: [email protected]
Ukázková průřezová přednáška k připravovanému
předmětu Univerzity třetího věku TUL
Download

Chemický průmysl v českých zemích