Izumi u hemiji revolucionirali su gotovo sve aspekte ljudskog života. Penicilin je omogućio borbu protiv infekcija i spašavanje miliona života, dok su anestetici donijeli bezbolne hirurške zahvate.
Hemijska otkrića promijenila su način na koji se hranimo, komuniciramo i liječimo bolesti. Zabavu i informacije danas konzumiramo putem ekrana s tečnim kristalima (LCD), još jedne važne inovacije nastale zahvaljujući hemiji. Savremeni svijet kakav poznajemo bio bi nezamisliv bez ovih i brojnih drugih otkrića iz oblasti hemije.
Mnogi izumi koji su proizašli iz hemije danas su sastavni dio svakodnevnog života u Bosni i Hercegovini - od lijekova i plastike, do sredstava za čišćenje i prehrambene industrije. Iako su ovi izumi često nastali daleko od naših prostora, njihov uticaj je globalan i vidljiv i u lokalnom kontekstu.
Kroz historiju, hemiju su oblikovali najpoznatiji naučnici u svijetu, čija su otkrića - od strukture atoma do savremenih materijala - trajno promijenila način na koji živimo, liječimo se i razumijemo prirodu. A ako želite obnoviti temeljna znanja iz hemije prije nego što se upustite u najpoznatije izume, pogledajte i naš članak o osnovama hemije.
U nauci se trebamo interesirati stvarima, a ne osobama.
Marie Curie
| Izum/otkriće | Godina | Otkriće/autor(i) | Opis |
| Plastika (Parkesine) | 1855 | Alexander Parkes | Prva vještački proizvedena plastika |
| Bakelit | 1907 | Leo Baekeland | Prva potpuno sintetička plastika |
| Radioaktivnost | 1896 | Henri Becquerel, Marie Curie | Otkrivanje i izolacija radioaktivnih elemenata |
| Periodni sistem elemenata | 1869 | Dmitri Mendeljejev | Sistematsko organizovanje hemijskih elemenata |
| Penicilin | 1928 | Alexander Fleming | Prvi pravi antibiotik |
| Haber–Bosch proces | 1909 | Fritz Haber, Carl Bosch | Sinteza amonijaka za proizvodnju đubriva |
| LCD tečni kristali (5CB) | 1974 | George Gray | Primjena u LCD ekranima |
Penicilin
Godine 1928. škotski ljekar, farmakolog i bakteriolog Alexander Fleming provodio je eksperimente u svojoj laboratoriji. Prije odlaska na godišnji odmor nije pospremio ni osnovni laboratorijski pribor. Kada se nekoliko sedmica kasnije vratio, primijetio je da je jedan od uzoraka bio zahvaćen plijesni.
Pažljivim proučavanjem otkrio je nešto zapanjujuće: plijesan je uništavala bakterije u eksperimentu. Fleming je objavio naučni rad o ovom otkriću, ali u početku nije izazvao veliku pažnju – osim kod dvojice naučnika, Howarda Floreyja i Ernsta Borisa Chaina.
Ova dva biohemičara nastavila su istraživanje i pronašla praktičnu primjenu Flemingovog otkrića.
Plijesan je kasnije dobila ime penicilin.
Penicilin je postao jedno od najvažnijih medicinskih otkrića u historiji čovječanstva. Fleming, Florey i Chain zajedno su dobili Nobelovu nagradu, a procjenjuje se da je penicilin do danas spasio više od 200 miliona života širom svijeta. Ako vas zanima još neobičnih i zanimljivih činjenica iz svijeta hemije, pročitajte i ovaj članak.
Kratki TED-Ed video o slučajnom otkriću penicilina i njegovom revolucionarnom utjecaju na savremenu medicinu. (Izvor: YouTube.com - TED-Ed)
Taxol
Možda nikada niste čuli za Taxol, ali riječ je o jednom od najefikasnijih lijekova u liječenju raka. Taxol sprječava dijeljenje ćelija, što dovodi do njihove smrti. Budući da se ćelije raka dijele izuzetno brzo, ovaj spoj djeluje kao snažan otrov za njih. Kada se o Taxolu govori na časovima hemije ili farmacije, često se ističe s posebnim poštovanjem.
Tokom 1960-ih godina, medicinski hemičari Monroe Wall i Mansukh Wani prikupljali su uzorke drveća u sklopu projekta Američkog nacionalnog instituta za rak (National Cancer Institute).
Njihov cilj bio je pronaći supstance sa antikancerogenim svojstvima, iako nisu znali koje biljke bi mogle sadržavati odgovarajuću hemijsku strukturu. Dugogodišnja istraživanja dovela su do otkrića supstance koja je bila toksična za ćelije. Nazvali su je paklitaksel (paclitaxel), a poticala je iz drveta pacifičke tise.
Nakon više od 25 godina istraživanja, lijek je bio spreman za ispitivanja na ljudima. Godine 1992. Taxol je zvanično odobren kao lijek za liječenje određenih vrsta raka i postao jedno od najznačajnijih dostignuća savremene medicinske hemije.
Kontinuirana i dugotrajna upotreba paklitaksela (Taxola) izazvala je ozbiljne ekološke zabrinutosti. Naime, pacifička tisa (Taxus brevifolia), iz koje je lijek prvobitno dobijan, raste veoma sporo, a masovno sakupljanje kore može ugroziti opstanak samih stabala, ali i čitavih ekosistema u kojima se nalaze.
Usljed zabrinutosti za ekološku održivost, naučnici su kasnije razvili polusintetičke metode proizvodnje paklitaksela, koje koriste obnovljive biljne izvore ili laboratorijsku sintezu, čime se značajno smanjuje pritisak na prirodna staništa. Ovaj primjer jasno pokazuje kako savremena hemija mora balansirati između medicinskog napretka i zaštite okoliša.
Anestezija
Nekada, ako vam je bila potrebna operacija, jedini način da se ublaži bol bio je da vas napoje alkoholom i nadaju se najboljem ishodu. Tek sredinom 19. stoljeća hirurgija je postala postupak bez bola, kakav danas poznajemo.
William Morton, zubar i amaterski hemičar, primijetio je da životinje gube svijest nakon udisanja sumpornog etera. Godine 1846. organizovao je javnu demonstraciju vađenja zuba, tokom koje je izveo stomatološki zahvat na anesteziranom pacijentu pred publikom koja je oduševljeno aplaudirala. Ovaj događaj se često navodi kao prekretnica u razvoju moderne anestezije.
Međutim, Morton je kasnije netačno tvrdio da je upravo on otkrio anesteziju. Istina je da su i ranije korištene supstance za ublažavanje bola, poput opijuma i alkohola. Historijski izvori također pokazuju da je još 1525. godine Paracelsus opisao upotrebu etera koji je imao anestetička svojstva.
Razvoj anestezije je, dakle, rezultat dugog niza otkrića i eksperimenata, a ne rada jednog čovjeka. Ovaj primjer savršeno pokazuje kako se hemija u našem životu razvijala kroz pokušaje, greške i postepena unapređenja, sve do današnjih sigurnih i efikasnih medicinskih procedura. Da biste bolje razumjeli važnost hemijskih koncepata, posjetite i naš vodič o osnovnim konceptima hemije i njihovom značaju.
Pasterizacija
Louis Pasteur
Rođen: 27. decembra 1822. u Doleu, Francuska
Umro: 28. septembra 1895. u Marnes-la-Coquetteu, Francuska
Poznat po: pasterizaciji
Ostala važna otkrića iz hemije i biologije: principi vakcinacije, istraživanja bjesnila i antraksa, otkrića u mikrobnoj fermentaciji te postavljanje temelja moderne bakteriologije.
Utjecaj toplote na bakterije bio je predmet proučavanja mnogo prije Pasteura - još u Kini u 12. stoljeću, Japanu u 16. stoljeću i Italiji tokom 18. stoljeća. Ipak, Louis Pasteur je prvi jasno povezao zagrijavanje sa uništavanjem bakterija i naučno objasnio taj proces. Danas se njegovo ime ubraja među najznačajnije naučnike u historiji, a njegov rad zaslužan je za spašavanje miliona života.
Slučajno otkriće
Pasteurovo otkriće dogodilo se 1864. godine, kada je - prema predanju - zagrijavao vino, navodno dok je bio na odmoru. Uočio je da blago zagrijavanje sprječava kvarenje vina jer uništava mikroorganizme odgovorne za fermentaciju i propadanje.
Danas nam je poznato da zagrijavanje hrane i pića uništava štetne bakterije. Ipak, pasterizaciju najčešće povezujemo s mlijekom, koje je idealno okruženje za razvoj opasnih mikroorganizama. Upravo zahvaljujući Pasteurovom otkriću, danas možemo sigurno konzumirati mlijeko i brojne druge namirnice bez straha od ozbiljnih infekcija.
Haber-Bosch proces
Početkom 20. stoljeća naučnici su intenzivno tražili način kako azot iz zraka pretvoriti u oblik koji se može koristiti u poljoprivredi i industriji. Tradicionalni izvori poput kostiju ili životinjskog otpada bili su dovoljni za male farme, ali nedovoljni za industrijsku proizvodnju hrane.
Azot (dušik) je toliko važan element da bez njega ne može postojati nijedan poznati organizam. Svaka živa biljka i životinja razvila je složene biološke mehanizme kako bi osigurala dovoljne količine azota za rast i razvoj.
✔ čini gotovo 80% zraka koji udišemo
✔ neophodan je za život
✔ ključan je za rast biljaka i proizvodnju proteina
✖ izuzetno je nereaktivan zbog jakih trostrukih veza između atoma
Njemački hemičari Fritz Haber i Carl Bosch uspjeli su razbiti snažne trostruke veze molekule azota i pretvoriti ga u amonijak (NH₃). Tako je nastao Haber–Bosch proces, jedan od najvažnijih hemijskih procesa u historiji.
Utjecaj Haber-Bosch procesa
- Poljoprivreda: proizvodnja hrane postala je i do četiri puta efikasnija, uz manju potrebu za obradivom zemljom
- Stanovništvo: veća dostupnost hrane direktno je doprinijela globalnom porastu populacije u posljednjih 100 godina
Danas se procjenjuje da više od polovine svjetske populacije zavisi od hrane proizvedene zahvaljujući ovom procesu, što jasno pokazuje koliko je hemija utkana u naš svakodnevni život.
Plastika: materijal koji je promijenio svijet
Pokušajte zamisliti savremeni svijet bez plastike. Gotovo je nemoguće. Plastika je svuda oko nas: u mobilnim telefonima, automobilima, kuhinjskim posudama, ambalaži, igračkama, pa čak i u većini odjeće.
Ko je izumio plastiku?
Godine 1855. Alexander Parkes izumio je materijal sličan plastici kako bi učinio tkanine vodootpornim. Nazvao ga je parkesin. Iako je njegova firma bankrotirala, ovaj izum je postavio temelje industrije plastike.
Prava prekretnica dogodila se 1907. godine, kada je američki hemičar Leo Baekeland stvorio bakelit -prvu potpuno sintetičku plastiku. Ovaj materijal bio je izuzetno oblikovan, otporan i pogodan za masovnu proizvodnju, što je otvorilo vrata tehnološkoj revoluciji 20. stoljeća.
Plastika i polimeri
Plastika je uglavnom sintetička, odnosno materijal koji je čovjek proizveo hemijskim putem. Međutim, srodna grupa spojeva - polimeri - postoji i u prirodi.
Prirodna guma, koja ima slična svojstva plastici, koristila se u Južnoj i Centralnoj Americi stoljećima prije industrijske ere.
Plastične slamke simbolizuju praktičnost plastike, ali i njene dugoročne posljedice po okoliš. (Izvor: hartono subagio - Pixabay.com)
Razumijevanje plastike i polimera danas je ključno ne samo za industriju i tehnologiju, već i za ekologiju, jer savremena hemija traži održiva i biorazgradiva rješenja za materijale budućnosti.
LCD ekrani (Liquid Crystal Displays)
Naučnici su još 1960-ih godina poznavali prednosti tečnih kristala, ali je tehnologiji trebalo više decenija da sustigne teoriju. U to vrijeme smatralo se da su vrlo visoke temperature jedini način da se kristali održe u tečnom stanju, što je ograničavalo njihovu praktičnu primjenu.
Zašto su tečni kristali bili potrebni?
Britansko Ministarstvo odbrane tražilo je manje, lakše i energetski efikasnije ekrane za vojna vozila i opremu. Zbog toga je angažovan hemičar George Gray da istraži ponašanje tečnih kristala.
Njegov rad doveo je do otkrića molekule 5CB, koja ostaje stabilna i funkcionalna na znatno nižim temperaturama. Upravo ova hemijska inovacija postala je osnova za većinu savremenih LCD ekrana koje danas koristimo na televizorima, računarima, mobilnim telefonima i drugim uređajima. Ovo je savršen primjer kako kemija u našem životu direktno utiče na tehnologiju koju svakodnevno koristimo.
Radioaktivnost i zračenje
Francuski fizičar Henri Becquerel prvi je ozbiljno doveo u pitanje pojavu radioaktivnosti krajem 19. stoljeća. Istražujući zašto određeni materijali svijetle u mraku, primijetio je da uranij utiče na fotografske ploče, čak i kada se između njih nalazi sloj papira.
Iz toga je zaključio da materijal emituje nevidljivo zračenje, čime je započeto novo poglavlje u nauci. Međutim, razvoj razumijevanja radioaktivnosti odvijao se kroz više ključnih događaja:
- 1895: Wilhelm Röntgen otkriva X-zrake
- 1896: Henri Becquerel otkriva prirodnu radioaktivnost
- 1898: Marie Curie i Pierre Curie otkrivaju radij i polonij
- 1920-te: slučaj Radium Girls otkriva opasnosti dugotrajnog izlaganja zračenju
- 1945: Projekat Manhattan proučava posljedice nuklearnog zračenja nakon atomskih bombi
Među svim naučnicima, Marie Curie je najviše povezana s radioaktivnošću. Njena istraživanja X-zraka, uranija i radija postavila su temelje nuklearne fizike i hemije, ali su ujedno pokazala i koliko hemijska otkrića mogu biti i korisna i opasna.
U kontekstu zaštite od zračenja i elektromagnetnih talasa, razvijen je i faradejev kavez, koji se koristi za izolaciju ljudi i osjetljive opreme od štetnih elektromagnetnih utjecaja, posebno u industriji, medicini i vojnim sistemima. Pored toga, u elektrofizici Faradej mjerna jedinica označava količinu električnog naboja, što povezuje principe Faradejevog kaveza i elektrostatike.
Faradayev kavez iz 1925. godine, korišten za zaštitu osjetljivih instrumenata od vanjskih električnih i elektromagnetnih utjecaja. (Izvor: Wikimedia Commons, Faraday cage at US Bureau of Standards 1925 (Public domain)
Ovi primjeri jasno pokazuju da zanimljivosti iz hemije nisu samo teorija iz udžbenika. One oblikuju tehnologiju, medicinu i sigurnost modernog društva, čineći hemiju jednom od najuticajnijih nauka današnjice.
Struktura DNK
Vaš profesor hemije možda će reći da je otkriće strukture DNK prvenstveno biološko, ali bez hemije ono ne bi bilo moguće. Ključnu ulogu imalo je razumijevanje X-zraka i njihove interakcije s molekulima.
Godine 1951., Francis Crick i James Watson radili su na matematičkom modelu rendgenske difrakcije spiralnih molekula. Njihov rad doveo je do razvoja modela dvostruke spirale DNK.
Presudan doprinos dala je Rosalind Franklin, čije je znanje osnovne hemije i kristalografije unaprijedilo cijeli proces. Ona je ispravila početnu grešku Watsona i Cricka (fosfatne grupe nisu u jezgri spirale, već s vanjske strane), što je omogućilo interakciju DNK s molekulama vode. Ovaj spoj hemije i biologije promijenio je medicinu, genetiku i razumijevanje života. Za detaljno objašnjenje osnovnih hemijskih pojmova, pogledajte članak o osnovnim pojmovima u hemiji.
Najlon (Nylon)
Rasprave o brzoj modi i sintetičkim materijalima ne bi postojale bez vlakana poput najlona i rajona. Ova vlakna se često miješaju s pamukom i vunom kako bi tkanine bile izdržljivije i lakše za održavanje.
Hemijska kompanija DuPont započela je eksperimente s vlaknima na bazi celuloze 1927. godine. Hemija je i ovdje igrala ulogu slučajnosti: miješanjem polimera i njihovim ostavljanjem da odstoje, naučnici su otkrili izuzetno elastična, ultra-tanka vlakna – rođen je najlon.
Zašto najlon?
Sjedinjene Američke Države željele su konkurenciju japanskom monopolu na svilu. Na Svjetskom sajmu 1939. najlonske čarape su izazvale senzaciju. Tokom Drugog svjetskog rata proizvodnja je preusmjerena na vojne potrebe (padobrani, uniforme), što je dovelo do nestašica.
“Najlonski neredi”
Nakon rata, nestašice su izazvale gužve i nerede u prodavnicama; kupci su zahtijevali povratak najlonskih čarapa. Iako zvuči kao anegdota, uticaj najlona je ozbiljan: DuPont je sarađivao s dizajnerima poput Chanel i Dior, a danas je najlon prisutan u gotovo svakom komadu odjeće.
Ovi primjeri još jednom pokazuju kako kemija u našem životu oblikuje medicinu, tehnologiju i modu – od molekula DNK do vlakana koja svakodnevno nosimo.
Prednosti i nedostaci hemije
Hemija je nauka o supstancama i njihovim međusobnim interakcijama. Njeni korijeni sežu duboko u prošlost, još do antičkih grčkih filozofa poput Empedokla (oko 600. godine p.n.e.). Prije moderne hemije postojala je alkemija, koja je imala za cilj transformaciju supstanci i potragu za "savršenom materijom".
Kroz historiju su zanatlije poput kovača i bojadžija primjenjivale praktična hemijska znanja u svojim obrtima, dok je Aristotel proučavao osnovne elemente materije. Danas, savremena hemija ima ogroman uticaj na društvo i svakodnevni život.
Zahvaljujući hemijskim otkrićima, čovječanstvo je dobilo:
- adekvatnu i funkcionalnu odjeću,
- sigurniju i raznovrsniju hranu,
- čistu pitku vodu,
- kvalitetnije građevinske materijale,
- savremenu medicinu i zdravstvenu zaštitu.
Zahvaljujući hemijskim otkrićima, danas možemo uživati u čistoj pitkoj vodi. (Izvor: Imani - Unsplash.com)
Tokom većeg dijela 20. stoljeća, hemija se smatrala "naukom budućnosti", jer je donosila medicinske inovacije, nove materijale i alternativne izvore energije. Međutim, posljednjih decenija sve više se govori i o njenim negativnim posljedicama, posebno kada je riječ o okolišu i dugoročnim efektima određenih hemijskih proizvoda.
Preciznost u hemiji oslanja se na standardizirane vrijednosti poput faradej mjerne jedinice, koja se koristi u elektrohemiji za izražavanje količine električnog naboja uključenog u hemijske reakcije.
Štetna proizvodnja otpada
Odlaganje hemijskog otpada danas predstavlja jedan od najvećih izazova savremenog društva. Ovaj otpad uključuje:
- naftni i industrijski mulj,
- baterije i elektronski otpad,
- nusprodukte industrijske proizvodnje,
- nuklearni otpad,
- plastični otpad,
- odbačeni tekstil,
- iskorištene rastvarače,
- pesticide,
- tonere i kertridže za štampače.
Postojeća odlagališta i sistemi za obradu otpada često nisu dovoljni da prihvate količine otpada koje moderno društvo proizvodi. Posljedice su zagađenje tla, vode i zraka, ali i ozbiljni zdravstveni rizici za ljude, kao i dugoročna zabrinutost za buduće generacije.
Ratovanje i hemijsko oružje
Hemijska otkrića su značajno unaprijedila kvalitet ljudskog života; omogućila su razvoj lijekova koji spašavaju živote, unaprijedila poljoprivredu i stvorila materijale koji definišu modernu civilizaciju.
Istovremeno, ista ta hemijska znanja iskorištena su i za stvaranje razornog oružja. Razvoj nuklearnog i hemijskog oružja pokazuje tamnu stranu naučnog napretka. Ova suprotstavljenost otvara ozbiljna etička pitanja: kako balansirati između napretka i odgovornosti, te gdje povući granicu u primjeni naučnih dostignuća, posebno u vojnim i destruktivnim kontekstima.
Medicinska hemija: korist i rizici
Razvoj medicinske hemije donio je rješenja za mnoge bolesti i stanja koja su nekada bila neizlječiva. Međutim, s porastom broja lijekova raste i rizik od njihove zloupotrebe ili nedovoljno ispitanih posljedica.
Jedan od najpoznatijih primjera je talidomid - lijek koji je prvobitno korišten za liječenje anksioznosti, nesanice i napetosti. Trudnice koje su uzimale ovaj lijek rađale su djecu s teškim deformacijama. Ovaj slučaj ostao je zapisan kao jedan od najvećih skandala u historiji farmaceutske industrije.
Iako savremena medicina donosi ogromne koristi, ovakvi primjeri postavljaju važno pitanje:
Da li posljedice ponekad nadmašuju koristi?
I još dublje: da li smo u nekim oblastima otišli predaleko da bismo se mogli vratiti unazad?
Hemija, kao i svaka moćna nauka, nosi i odgovornost. Upravo u tom balansu između napretka i opreza leži njen najveći izazov.
Da li ti se dopao ovaј članak? Zapiši to!
Loading...
