Kemija i njezino značenje
- razlikovati prirodne znanosti
- prepoznati važnost kemije u suvremenom životu
- opisati razvoj kemije kroz povijest (drevne civilizacije, alkemija, suvremena kemija, kemijska industrija, ekologija).
Uvod
Što je kemija?
Kemija je temeljna prirodna znanost bez koje je opstanak čovječanstva nezamisliv. Svuda oko nas nalaze se različiti predmeti građeni od različitih tvari.
U prošlom je stoljeću ostvaren velik tehnološki iskorak.
Počeli su se proizvoditi raznovrsni
korisni materijali: polimeri, deterdženti, antibiotici i dr.
Na temelju znanstvenih istraživanja
unaprijeđeni su tehnološki postupci i procesi.
U današnje vrijeme tehnološki postupci
i procesi se većinom vode i nadziru računalima.
U prošlom je stoljeću ostvaren velik tehnološki iskorak. Počeli su se proizvoditi raznovrsni korisni materijali poput polimera, deterdženata, antibiotika i dr. Na temelju znanstvenih istraživanja unaprijeđeni su tehnološki postupci i procesi koji se danas, u pravilu, vode i nadziru računalima.
Što je kemija?
Kemija je prirodna znanost koja proučava
svojstva, sastav i unutarnju strukturu tvari.
Kemija također proučava izmjenu
energije do koje dolazi prilikom fizikalnih
i kemijskih promjena tvari.
Usko je povezana s fizikom,
biologijom, geologijom, matematikom i drugim znanostima.
Između pojedinih znanosti nije moguće povući oštru granicu.
Kemija je prirodna znanost koja proučava svojstva tvari, njihov sastav, ali i njihovu unutarnju strukturu, kao i izmjenu energije do koje dolazi prilikom fizikalnih i kemijskih promjena tvari.
Kao prirodna znanost kemija je usko povezana s fizikom, biologijom, geologijom, matematikom i drugim znanostima. Između pojedinih znanosti nije moguće povući oštru granicu.
Više informacija o ovoj temi možete pronaći u jedinici 1.1 Što je biologija i zašto je učimo? u DOS-u Biologija 1.
Možemo li danas zamisliti život bez kemije?
Iako je temelj kemije postavljen u davnoj prošlosti, ona, osim naše sadašnjosti, određuje i našu budućnost.
Iz prošlosti
U antičkoj mitologiji postoji priča o Prometeju,
koji je bogovima ukrao vatru i dao je ljudima.
Čovjek se trudio sačuvati vatru jer je spoznao njezinu snagu.
Od nastanka prve vatre u prirodi
do upotrebe prvih šibica prošlo je mnogo stoljeća.
Upoznavši vatru, čovjek je stekao moć
stvaranja novog materijalnog svijeta.
To je bio početak novog doba, doba metala.
Dobivanje metala omogućilo nam je moderni svijet.
Možemo li danas zamisliti život bez kemije?
Iako je temelj kemije postavljen u davnoj prošlosti, ona, osim naše sadašnjosti, određuje i našu budućnost.
Iz prošlosti
U antičkoj se mitologiji prenosila priča o Prometeju, koji je bogovima ukrao vatru i dao je ljudima. Čovjek se trudio sačuvati je jer je spoznao njezinu snagu. Od prve vatre u prirodi do prvih šibica prošla su stoljeća. Upoznavši vatru, čovjek je stekao moć stvaranja novog materijalnog svijeta. To je bio početak novoga doba, doba metala. Dobivanje metala omogućilo nam je moderni svijet.
Objasnite zašto s pravom kažemo da je prvi čovjek koji je naučio raspiriti vatru “prvi kemičar”?
Zato jer je prvi osmislio kako potaknuti za život iznimno važnu kemijsku promjenu.
Kemija je oduvijek bila sastavni dio čovjekova života.
Navedite neke primjere primjene kemije u svakodnevnom životu starih civilizacija.
U prošlosti su ljudi naučili kontrolirati vatru, obrađivati metale, koristiti glazure pri izradi posuđa, balzamirati, pripravljati lijekove, koristiti se fermentacijom kao procesom dobivanja alkohola i dr.
Važnost metala u civilizaciji naših predaka očituje se u činjenici da su neka povijesna doba nazvana po njima. Navedite nazive tih razdoblja u povijesti.
Povijesno doba u kojem čovjek od metala izrađuje oružje, oruđe i predmete za svakodnevnu uporabu naziva se metalno doba. Ovisno o uporabi pojedinih metala za izradu predmeta razlikujemo bakreno, brončano i željezno doba.
Na temelju predznanja iz povijesti
prisjetite se nekih obilježja metalnog doba.
Uputite se na virtualnu šetnju Arheološkim muzejom.
U virtualnoj šetnji prikupite podatke o uporabi plemenitih i tehnički važnih metala.
Izradite lentu vremena u alatu Tiki-toki
koja će prikazivati metale koji su bili važni kroz povijest.
Na temelju predzanja iz povijesti prisjetite se nekih obilježja tih doba.
Radi prikupljanja podataka o uporabi plemenitih i tehnički važnih metala kroz povijest, istražite mrežnu stranicu
Arheološkoga muzeja. Izradite lentu vremena u alatu Tiki-toki koja će prikazivati metale koji su obilježili pojedino razdoblje povijesti društva.
Na razvoj kemije značajno su utjecali alkemičari.
Djelovali su u razdoblju od 3. do 16. stoljeća.
U starom Egiptu se razvija prvi kemijski pribor.
Iz tog vremena značajna je Marija Aleksandrijska.
Ona je izmislila vodenu kupelj, koja se danas zove po njoj.
Važan je i rad Kleopatre, koja je bila
imenjakinja poznate egipatske kraljice.
Kleopatra je osmislila aparaturu za destilaciju.
Iznimno značenje za razvoj kemije imao je rad alkemičara od 3. do 16. stoljeća. Početak
Najpoznatija alkemičarka naših prostora bila je
Barbara Celjska (1381. – 1450.).
Ona je bila kći Hermana II. Celjskog i druga supruga
hrvatsko-ugarskog kralja Žigmunda Luksemburškog.
Boravila je na Medvedgradu i Kalniku, a zbog njezine zle ćudi
narod ju je zvao Crna Kraljica.
Alkemičari nisu otkrili kamen mudraca ni eliksir vječne mladosti.
Svojim su radom postali dobri obrtnici.
Razvili su mnoge metode odjeljivanja tvari
kao što su destilacija, taloženje, otparavanje.
Znali su bojiti staklo, proizvoditi legure.
Mnogi su njihovi nazivi prihvaćeni
i u modernoj kemiji (primjerice alkalija i alkohol).
No, alkemičare nije zanimala teorija.
Oni su težili pročišćavanju kovina ne bi li dobili čisto zlato.
Najpoznatija alkemičarka naših prostora bila je Barbara Celjska (1381. – 1450.), kći Hermana II. Celjskog i druga supruga hrvatsko-ugarskog kralja Žigmunda Luksemburškog. Boravila je na Medvedgradu i Kalniku, a zbog njezine zle ćudi narod ju je zvao Crna Kraljica.
lako nisu otkrili kamen mudraca ni eliksir vječne mladosti, svojim su ustrajnim radom alkemičari postali dobri obrtnici. Razvili su brojne metode odjeljivanja tvari kao što su destilacija, taloženje, otparavanje. Znali su bojiti staklo, proizvoditi legure, a mnogi su njihovi nazivi, primjerice alkalija i alkohol, prihvaćeni i u modernoj kemiji. No, alkemičare nije zanimala teorija, već jedino pročišćavanje kovina ne bi li dobili čisto zlato.
Koji su bili ciljevi alkemičara?
Ciljevi alkemičara bili su otkriti kamen mudraca, koji je trebao obične, neplemenite metale pretvoriti u zlato, i eliksir vječne mladosti, koji ih je trebao održati vječno mladima.
Ljekarništvo, čija se struka bavi pripravljanjem lijekova, također ima svoje korijene u alkemiji.
Prve ljekarne u Europi
Najpoznatiji europski alkemičar bio je švicarski liječnik
Na taj je način postavio temelje suvremene farmacije.
On je zagovarao stav da samo doza tvari
čini razliku između njezine otrovnosti i neotrovnosti.
Ta ideja se smatra začetkom toksikologije.
Dakle, svaka tvar koja se koristi u neprimjerenoj količini može biti štetna, pa tako i šećer i sol.
«Sola dosis facit venenum», u prijevodu „samo doza čini otrov“
Paracelsus, 16.st.
Otrov je kemijska tvar prirodnog ili sintetskog porijekla.
Otrov u maloj količini izaziva trovanje.
Može dovesti do smrti.
Njegovo djelovanje ovisi o načinu unošenja u organizam.
Otrovnost se izražava vrijednošću LD50.
LD50 (letalna doza 50%) je količina otrova
koja izaziva smrt polovice ispitivanih organizama.
Izražava se kao masa otrova u odnosu na težinu organizma.
Što je LD50 vrijednost manja, to je tvar otrovnija.
Otrovi se razlikuju načinom i brzinom djelovanja na organizam.
Na svijetu postoji mnogo smrtonosnih tvari.
Smrtonosne tvari se nalaze u bakterijama, biljkama i životinjama.
Svaka od njih ima potpuno različito djelovanje na ljudski organizam.
S nekima se od njih svakodnevno susrećemo,
a da nismo ni svjesni koliko su otrovne.
Neki primjeri otrovnih tvari s kojima se svakodnevno susrećemo su: mrazovac, đurđica, tisa, kukuta, oleander i dr.
Najpoznatiji europski alkemičar bio je švicarski liječnik
Dakle, svaka tvar koja se koristi u neprimjerenoj količini može biti štetna, pa tako i šećer i sol.
«Sola dosis facit venenum» u prijevodu „samo doza čini otrov“.
Paracelsus, 16.st.
Otrov je kemijska tvar prirodnog ili sintetskog porijekla koja u maloj količini izaziva trovanje, a može dovesti i do smrti. Njegovo djelovanje ovisi o načinu unošenja u organizam. Otrovnost se izražava vrijednošću LD50.
LD50 (letalna doza 50%) je količina otrova koja izaziva smrt polovice ispitivanih organizama. Obično se izražava kao masa otrova u odnosu na težinu organizma. Što je LD50 vrijednost manja, to je tvar otrovnija. Otrovi se znatno razlikuju mehanizmom i brzinom djelovanja.
Na svijetu postoji mnogo smrtonosnih tvari koje se nalaze u bakterijama, biljkama i životinjama, a svaka od njih ima potpuno različito djelovanje na ljudski organizam. S nekima se od njih svakodnevno susrećemo, a da nismo ni svjesni koliko su otrovne, primjerice, mrazovac, đurđica, tisa, kukuta, oleander i dr.
Neke otrovne biljke
U doba renesanse (16. i 17. stoljeće),
rađa se novi istraživački duh u umjetnosti i znanosti, pa tako i u kemiji.
Sredinom 17. stoljeća irski kemičar Robert Boyle
isticao je da je svrha kemije u ispitivanju tvari
radi otkrivanja kemijskih zakonitosti,
a ne traženje kamena mudraca i eliksira života.
Da bi se otkrivale kemijske zakonitosti, potrebno je izvoditi pokuse i promatrati, a zatim zaključivati.
Zato je Boyle veliku važnost pridavao pokusima
i tako postavio temelje suvremene kemije.
Više o radu ovoga znanstvenika pročitajte na izvoru 1.
U web alatu Canva napravite prezentaciju u kojoj ćete zorno prikazati
kako se kemija razvijala kroz povijest i tko su bili ljudi koji su učinili prve korake u kemijskoj znanosti.
Hrvatski kemičari
Od 19. stoljeća mnogi hrvatski kemičari su dali svoj doprinos razvoju kemije: Aleksandar Veljkov, Gustav Janeček, Fran Bubanović, Vladimir Njegovan, Božo Težak, Lavoslav Ružička, Vladimir Prelog i mnogi drugi. Lavoslav Ružička i Vladimir Prelog su dobitnici Nobelove nagrade za kemiju.
Tijekom 16. i 17. stoljeća, u doba renesanse, rađa se nov istraživački duh u umjetnosti i znanosti, pa tako i u kemiji.
Sredinom 17. stoljeća irski kemičar, fizičar i izumitelj Robert Boyle isticao je da je svrha kemije u ispitivanju tvari radi otkrivanja kemijskih zakonitosti, a ne traženje kamena mudraca i eliksira života. Da bi se to ostvarilo, potrebno je izvoditi pokuse i promatrati, a zatim zaključivati. Zato je Robert Boyle veliku važnost pridavao pokusima i tako postavio temelje suvremene kemije. Više o radu ovoga znanstvenika pročitajte na izvoru 1.
U web alatu Canva napravite prezentaciju u kojoj ćete zorno prikazati kako se kemija razvijala kroz povijest i tko su bili ljudi koji su učinili prve korake u kemijskoj znanosti.
Hrvatski kemičari
Od 19. stoljeća mnogi hrvatski kemičari su dali svoj doprinos razvoju kemije: Aleksandar Veljkov, Gustav Janeček, Fran Bubanović, Vladimir Njegovan, Božo Težak, Lavoslav Ružička, Vladimir Prelog i mnogi drugi. Lavoslav Ružička i Vladimir Prelog su dobitnici Nobelove nagrade za kemiju.
Služeći se stručnom knjigom Ogledi o Vladimiru Prelogu (eng. Homage to Vladimir Prelog),
autora M. Dumića i K. Kovačevića (prijevod na engleski Tea Kovačević), Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2010., proširite svoja znanja o hrvatskim Nobelovcima i istražite:
a) gdje su rođeni i gdje su sve radili hrvatski Nobelovci.
b) za koja su područja istraživanja dobili Nobelovu nagradu za kemiju.
Što je Nobelova nagrada?
Nobelova nagrada je najvrednija godišnja nagrada
koja se dodjeljuje svake godine
od 1901. (s iznimkom ratnih godina 1940.– 1942.).
Nastala je oporukom koju je napisao sam Alfred Nobel.
94 posto svog bogatstva, koje je zaradio
proizvodnjom i prodajom eksploziva,
namijenio je uspostavljanju Nobelove nagrade.
Nobelova nagrada se svake godine dodjeljivala pojedincima za
promoviranje mira i razoružanja u svijetu,
općenito za rad za dobrobit čovječanstva.
Nagrada se dodjeljuje na dan Nobelove smrti,
10. prosinca svake godine.
Nagrada se dodjeljuje za otkrića na području fizike, kemije, medicine, za književnost, za mir, a od 1968. godine i za ekonomiju.
Na mrežnim stranicama možete odigrati i interaktivni kviz o Nobelovoj nagradi.
Osim toga, na mrežnim stranicama možete istražiti i neke zanimljive priče o radu i životu znanstvenika koji su pridonijeli razvoju kemije i drugih prirodnih znanosti.
Služeći se stručnom knjigom Ogledi o Vladimiru Prelogu (eng. Homage to Vladimir Prelog), autora M. Dumića i K. Kovačevića (prijevod na engleski Tea Kovačević), Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2010., proširite svoja znanja o hrvatskim Nobelovcima.
Istražite: a) gdje su rođeni i gdje su sve radili hrvatski Nobelovci i b) za koja su područja istraživanja dobili Nobelovu nagradu za kemiju.
Što je Nobelova nagrada?
Nobelova nagrada je najvrednija godišnja nagrada koja se dodjeljuje svake godine počevši od 1901. (s iznimkom ratnih godina 1940.– 1942.). Nastala je oporukom koju je napisao sam Alfred Nobel. Prema njegovoj oporuci 94% svog bogatstva, koje je zaradio proizvodnjom i prodajom eksploziva, namijenio je uspostavljanju Nobelove nagrade, koja bi se svake godine dodjeljivala pojedincima za promoviranje mira i razoružanja u svijetu, općenito za rad za dobrobit čovječanstva. Nagrada se dodjeljuje 10. prosinca, na dan Nobelove smrti, za otkrića na području fizike, kemije, medicine, za književnost, za mir, a od 1968. godine i za ekonomiju.
Na mrežnim stranicama možete odigrati i interaktivni kviz o Nobelovoj nagradi. Osim toga, na mrežnim stranicama možete istražiti i neke zanimljive priče o radu i životu znanstvenika koji su pridonijeli razvoju kemije i drugih prirodnih znanosti.
Pronađite i prevedite tekst koji se nalazi na stražnjoj strani Nobelove medalje. Pri tome se poslužite stručnim mrežnim stranicama.
Na prednjoj strani četiriju “švedskih” medalja (za područje fizike, kemije, medicinu i književnost) nalazi se portret Alfreda Nobela, datum njegova rođenja i smrti na latinskom:
NAT-MDCCC XXXIII OB-MDCCC XCVI.
Na poleđini medalje za kemiju i fiziku nalazi se parafraza Vergilijeva stiha:
“Inventas vitam iuvat excoluisse per artes”,
tj. korisno je oplemeniti život pronalaskom novih umijeća.
Tko je bio Alfred Nobel?
Alfred Nobel je rođen 21.10.1833., a umro je 10.12.1896.
Rođen je u Stockholmu kao treći sin industrijalca Immanuela Nobela.
Njegov otac bavio se proizvodnjom raznih vrsta oružja, baruta.
Proizvodio je eksplozive koji su trebali
olakšati posao rudarima i građevinarima pri gradnji tunela i mostova.
Alfred je također radio na usavršavanju eksploziva.
Nakon povratka iz Amerike, gdje je studirao kemiju,
zainteresirao se za tekući eksploziv nitroglicerin.
Godine 1864. godine dogodila se tragedija
u njihovoj tvornici u Stockholmu
pri čemu je poginulo nekoliko radnika
i Alfredov najmlađi brat Emil Nobel.
A. Nobel nastavio je istraživati unatoč nesreći u obitelji.
Nitroglicerin je nestabilna, lako zapaljiva i opasna tekućina
te nije bila za široku primjenu i prodaju.
A. Nobel pokušavao ju je stabilizirati
pomoću papira, stare cigle, piljevine…
sve dok nije došao na ideju da upotrijebi infuzorijsku zemlju.
Tako je nastao dinamit, eksploziv u obliku tijesta
koji se mogao sigurno transportirati i sigurno upotrebljavati.
Tko je bio Alfred Nobel?
Alfred Nobel je rođen 21.10.1833. u Stockholmu kao treći sin industrijalca Immanuela Nobela., a umro je 10.12.1896. Njegov se otac bavio proizvodnjom raznih vrsta oružja, baruta; proizvodio je eksplozive koji su trebali olakšati posao rudarima i građevinarima pri gradnji tunela i mostova. Alfred je također radio na usavršavanju eksploziva, a nakon povratka iz Amerike, gdje je studirao kemiju, zainteresirao se za tekući eksploziv nitroglicerin. 1864. godine dogodila se tragedija u njihovoj tvornici u Stockholmu pri čemu je poginulo nekoliko radnika i Alfredov najmlađi brat Emil Nobel. Unatoč nesreći u obitelji, A. Nobel je nastavio istraživati kako stabilizirati nitroglicerin, nestabilnu, lako zapaljivu i opasnu tekućinu, koja s takvim karakteristikama nije bila za široku primjenu i prodaju. U tim istraživanjima koristio je papir, komadiće stare cigle i piljevinu, sve dok nije došao na ideju da upotrijebi infuzorijsku zemlju. Tako je nastao dinamit, eksploziv u obliku tijesta koji se mogao sigurno transportirati i sigurno upotrebljavati.
Top 10 kemičara Nobelovaca
Iz sadašnjosti
Kemičari danas istražuju i proučavaju svojstva i sastav tvari
i sintetiziraju nove spojeve.
Oni ispituju različite mogućnosti primjene tvari i spojeva
i pokušavaju uočiti opasnosti koje te tvari mogu uzrokovati.
Više nego ikada u današnje je doba
potrebna suradnja humanista i prirodoslovaca
u očuvanju našeg planeta.
Tehnologija ima ključnu ulogu u rješavanju problema
onečišćavanja okoliša i promjene klime.
Pronalaženjem praktičnih načina za
iskorištavanje alternativnih izvora energije
smanjit će se potrošnja fosilnih goriva.
Tako će se smanjiti i količina osnovnih uzročnika promjene klime.
Alternativni izvori energije su: energija Sunca i vjetra, plime i oseke, vodik kao pogonsko gorivo koje znatno manje onečišćuje okoliš.
Iz sadašnjosti
Kemičari danas istražuju i proučavaju svojstva i sastav tvari, sintetiziraju nove spojeve, ispituju različite mogućnosti njihove primjene i pokušavaju uočiti opasnosti koje te tvari mogu uzrokovati.
Više nego ikada u današnje je doba potrebna suradnja humanista i prirodoslovaca u očuvanju našeg planeta. Tehnologija ima ključnu ulogu u rješavanju problema onečišćavanja okoliša i promjene klime. Pronalaženjem praktičnih načina za iskorištavanje alternativnih izvora energije, kakvi su energija Sunca i vjetra, plime i oseke ili korištenje vodika kao pogonskoga goriva koje znatno manje onečišćuje okoliš, smanjit će se potrošnja fosilnih goriva, a time i količina osnovnih uzročnika promjene klime.
Je li vam ikad liječnik za liječenje bakterijskih infekcija propisao antibiotik Sumamed?
Znate li da je Sumamed, kemijski spoj pod nazivom azitromicin, hrvatski izum? Objasnite važnost pronalaska anitibiotika azitromicina i ulogu hrvatskih znanstvenika u tom otkriću.
Sumamed su otkrili i patentirali 1980. kemičari iz hrvatske farmaceutske tvrtke Pliva. Ovaj antibiotik se pokazao vrlo učinkovitim u liječenju bakterijskih infekcija. U trenutku otkrivanja Azitromicina (Sumameda), Hrvatska je bila jedna od samo devet zemalja u svijetu s vlastitim antibiotikom.
Među hrvatskim izumima koji su postali poznati u cijelom svijetu je i Apaurin. To je jedna od najpoznatijih tableta za smirenje, a izumio ga je doktor kemijskih znanosti Franjo Kajfež.
Iz budućnosti
Današnje društvo temelji se na znanosti i tehnologiji. Mnogi učenici koji se danas školuju bavit će se poslovima koji još i ne postoje. Najvrednije čemu ih trenutno možemo naučiti jest da steknu sklonost neprekidnom učenju i izgrade samopouzdanje za cjeloživotno usvajanje novih vještina.
Znate li što je to STEM?
Pojam STEM dolazi iz engleskog jezika, a zapravo je akronim satkan od početnih slova četiriju područja – Science (znanost), Technology (tehnologija), Engineering (inženjerstvo) i Mathematics (matematika).
Za dodatna pojašnjenja pojmova i proširenje sadržaja iz kemije možete se poslužiti relevantnim mrežnim stranicama; Google znalac, Struna (Hrvatsko strukovno nazivlje), Hrvatska enciklopedija, Hrčak.
Prije više od dvadeset godina Carl Sagan je izjavio:
“Mi, kao društvo, apsolutno ovisimo o znanosti i tehnologiji, a ‘mudro’ smo odabrali način da gotovo nitko ne razumije nove znanstveno-tehnološke dosege. To je recept za propast.”