Keemia ajalugu

Allikas: Vikipeedia

Keemia ajalooks võib pidada perioodi vanaajast kuni tänapäevani. Keemia kui omaette teadusharu hakkas välja kujunema alles 17. sajandi keskel. Teaduslike meetodite arenemisega nähti üha enam erinevusi alkeemia ja keemia vahel, milles mängisid olulist rolli mitmed 17. sajandil tuntuks saanud teadlased. 17. sajandil võeti Robert Boyle poolt kasutusele mitmeid tänapäeva keemias kasutatavaid termineid, näiteks element ja keemiline analüüs. Suureks tõukeks võib pidada ka Antoine Lavoisieri, kes avaldas massi jäävuse seaduse. 19. sajandisse jääb perioodilisustabeli leiutamine ning selle juures üks silmapaistvamaid keemikuid oli kindlasti Dmitri Mendelejev.

1871. aastal koostatud Mendelejevi perioodilisustabel.

Alkeemia-eelne periood[muuda | muuda lähteteksti]

Kiviaeg[muuda | muuda lähteteksti]

Üks esimesi keemilisi reaktsioone, mida inimesed tundma õppisid, oli tuli. Avastati, et tuli põhjustab ühe aine muundumist teiseks, näiteks puidu põlemisel tekib lisaks valgusele ja soojusele ka tuhk, suits ning veeaur. Põlemisel eralduvat soojust kasutati toidu valmistamisel (näiteks vee keetmine).

8000. aasta paiku eKr sai Lähis-Idas alguse revolutsiooniline muudatus: lisaks küttimisele hakati tegelema põllumajandusega. Kariloomade kasvatamine ja maaharimine eeldas inimese paikseks jäämist, mistõttu tekkisid suuremad tsiviliseeritumad piirkonnad. Järgneva paari tuhande aasta jooksil jäi põhiliseks materjaliks kivi, mille töötlemiseks võeti kasutusele uusi tehnikaid. Inimesed oskasid valmistada savist telliseid, savinõusid, lõpuks ka klaasi.

Esimeste metallidena võeti kasutusele looduses vabal kujul esinevad kuld ja vask. Arvatakse, et kividele tehtud tuli põhjustas maakidest metallide sulamist ning jahtumisel moodustusid läikivad metallitükid. Lisaks vasele ja kullale leiti tina, hõbedat ja rauda.

Vaske hakati kasutama tööriistade valmistamiseks, sest kuigi see oli looduses kivist palju haruldasem, oli see sepistatavam. Ajast 3000. aasta paiku eKr on leitud palju vasest valmistatud esemeid.[1]

Pronksiaeg[muuda | muuda lähteteksti]

Vase- ja tinamaakide kuumutamisel saadud vedelaid metalle segati omavahel ning saadud sulamit nimetati pronksiks. Aastaks 2000 e. Kr oli pronks põhiliseks materjaliks relvade ja rüüde valmistamisel, mida kasutati pronksiaja kõige kuulsamas sõjas – Trooja sõjas. Peagi hakati otsima pronksist tugevamat metalli, milleks oli raud, mis tundus üsna haruldase metallina, sest seda leidus vaid meteoriidi tükkides.[1]

Rauaaeg[muuda | muuda lähteteksti]

Erinevalt vasest ja tinast oli puhta raua saamine rauamaagist tunduvalt keerulisem. Puhta raua saamiseks oli vaja kõrgemat temperatuuri, milleks kasutati puusütt ning oli vaja tagada pidev õhu juurdepääs. Hetiidid olid esimesed, kes hakkasid kasutama rauda tööriistade valmistamiseks ligikaudu aastal 1200 e.Kr. Maagi kuumutamisel raua pinnale jääv süsinik tekitas metalli pinnale raua-süsiniku kihi, mida hakati nimetama teraseks. Teras hoidis kauem sepistatud vormi ning oli omadustelt tugevam kui pronks.[1]

Klassikaline Vana-Kreeka ja atomism[muuda | muuda lähteteksti]

Vana-Kreeka "elemendid"[muuda | muuda lähteteksti]

Alates 600 aastat e.Kr hakkas Vana-Kreeka filosoofe üha rohkem huvitama ainete erinevad omadused (värv, tihedus, lõhn), ainete erinevad olekud (tahke, vedel, gaasiline) ja reageerimine välismõjudele (vesi, tuli, temperatuur). Klassikalise Vana-Kreeka filosoofid arvasid, et on olemas neli elementi, mis moodustavad kõik ülejäänud ained looduses.

Vana-Kreeka filosoof Thales (640-546 e.Kr) väitis, et üheks põhielemendiks on vesi. Järeldusele, et taevas ei ole poolkera kujuline vaid terviklik, tuli filosoof Anaximenes Mileetosest ligikaudu 570 e.Kr. Nad väitsid, et peamiseks elemendiks on õhk, mille kokkusurumisel tekivad vesi ja maa (Vana-Kreeka filosoof Empedocles). Antiik-Kreeka filosoof Herakleitos (u. 540-475 e.Kr) arvas, et selleks elemendiks on hoopis tuli, mis on alati konstante ega muutu teiseks aineks . Paljud Vana-Kreeka, India, Maia ja Antiik-Hiina ´filosoofe arvasid, et universumis eksisteerib neli peamist elementi – õhk, vesi, maa ja tuli. Vana-Kreeka filosoof Aristoteles (384-322 e.Kr) iseloomustas elemente nende omaduste põhjal järgmiselt:

  • märg ja kuum – õhk
  • kuum ja kuiv – tuli
  • kuiv ja külm – maa
  • külm ja märg – vesi

Aristoteles nimetas lisaks õhule, tulele, maale ja veele ka viienda elemendi – eeter, mis iseloomustas hinge.

Vana-Kreeka klassikalistele elementidele võib paralleelideks tuua gaasi (õhk), vedelikku (vesi), tahkist (maa) ja energiat (tuli).[1]

Vana-Kreeka "aatomid"[muuda | muuda lähteteksti]

Filosoofid olid arvamusel, et kõik ained koosnevad neljast elemendist – õhk, vesi, maa ja tuli. Ioniast pärit filosoof Leucippus arvas u. 450 aastat e.Kr, et kõik ained koosnevad väiksematest osakestest. Democritus oli esimene, kes väitis u. 380 e.Kr, et aine koosneb jagamatutest ja purunematutest aatomitest, mis tuleneb kreeka keelsest sõnast atomos. Tema arvates on kõikide elementide aatomid erineva kuju ja suurusega, mis põhjustas erinevusi elementide omadustes. Paljud filosoofid selle mõtteviisiga kaasa ei läinud, sest puudus teaduslik tõendusmaterjal aatomite eksisteerimisest.

Ligikaudu 300 aastat e.Kr uskus Epicurus (341-270 e.Kr), et universum koosneb hävimatutest aatomitest. Seda ideed viis edasi tema õpilane vanarooma poeet ja filosoof Lucretius (u. 95-55 e.Kr), kes kirjutas täispika poeemi De Rerum Natura ("Asjade loomus"). [1]

Alkeemia[muuda | muuda lähteteksti]

Üldarvamus oli, et khemeia on väga tihedalt seotud religiooniga, seevastu Vana-Joonia filosoofid eraldasid omavahel religiooni ja teaduse. Arvati, et on olemas seitse taevalikku keha, mida nimetati planeetideks (rändajateks), sest nende positsioon tähistaeva taustal oli pidevas liikumises. Lisaks tunti seitset metalli, milleks olid kuld, hõbe, vask, raud, tina, plii ja elavhõbe. Neid metalle vastandati seitsme taevakehaga – kuld on Päike, hõbe on Kuu, elavhõbe on Merkuur, vask on Veenus jne.

Nelja elemendi teooria alusel usuti, et need ained erinevad üksteisest vaid osakeste koostise poolest. Filosoofid ei suutnud seletust leida aga probleemile, kuidas saab üks metall muunduda teiseks, näiteks plii või raua muundumine kullaks. Sellele probleemile proovis seletust tuua Vana-Kreeka filosoof Bolos, kes väitis u. 200 aastat e.Kr, et kulda saadakse vaske ja tsinki kokku sulatades. Saadud sulamit nimetati valgeks vaseks (messing), mis omas kullale omapärast kollast värvust.

Perioodist 200 e.Kr kuni 550 p.Kr on üsna vähe teada. Ligikaudu 300 aastat p.Kr kirjeldas Zosimus oma raamatus, kuidas saada pliiatsetaati, mis on magusa maitsega kuid äärmiselt mürgine ühend. Rooma imperaator Diocletian käskis Zosimuse-aegsed raamatud khemeia-st hävitada, kartes, et hakatakse tootma odavat kulda ning niigi kehv majandus langeb veelgi. Kõigele lisaks said Egiptuse pealinna Alexandria muuseum ja raamatukogu kristlaste rahutuste käigus suuresti kahjustada. [1]

Alkeemia areng Araabias[muuda | muuda lähteteksti]

Alkeemik Jabir ibn-Hayyan.

Sõna alkeemia tuleb araabia keelsest sõnast al-kimiya, millega tähistatakse tänapäeval ajaperioodi 300 aastat e.Kr kuni 1600 aastat p.Kr. Araabia-Pärsia alkeemik Jabir ibn-Hayyan (u. aastatel 760–815) sai üheks silmapaistvamaks alkeemikuks, keda kutsutakse keemia isaks. Nimelt pani tema aluse keskaegses alkeemias kasutusel olevale elementide süsteemile, kasutades ka vana-kreeka klassikalisi elemente. Lisaks õhule, veele, tulele ja maale sisaldas elementide süsteem kahte filosoofilist elementi: väävlit – põlemisomadustega kivi ja elavhõbedat – metalliliste omadustega vedeliku. Jabir ibn-Hayyan kirjeldas esimest korda ammooniumnitraati, valgevase saamist ning eraldas mitmeid happeid, näiteks äädikhape, sidrunhape, lämmastikhape, hüdrokloriidhape, kuningvesi. [1]

Erinevalt Vana-Kreeka ja Egiptuse alkeemikutest, kes väited olid allegoorilised, esitas Jabir ibn-Hayyan süstemaatilisi ja eksperimentaalseid laboris saadud tulemusi. Ta leiutas uusi laboratoorseid aparatuure, millega eksperimente läbi viia. Üheks selliseks oli destillatsiooni aparaat (ingl. k alembic, araabia k. al-anbiq). Jabir uuris keemiliste ainete omadusi, eristades omavahel leelised ja happed.

Jabir ibn-Hayyan järgijaks oli pärslasest alkeemik Al-Razi (u. 850–925 p.Kr), kes tundis huvi pigem alkeemia meditsiiniliste võimaluste kohta. Ta väitis, et metallid koosnevad peamiselt kolmest elemendist:

  • elavhõbe iseloomustas voolavust (peamiselt metallide kuumutamisel)
  • väävel iseloomustas põlevust
  • sool iseloomustas mittevoolavust ja mittesüttivust

Al-Razi uuris ja kirjeldas Jabir'i avastatud keemilise elemendi antimoni omadusi. Al-Razi tuntud ka nimega Rhazes leiutas mitmeid uusi laboratooreseid seadmeid, millest mõningaid kasutatakse ka tänapäeval, näiteks destillatsiooni kolb.[1]

Filosoofide kivi[muuda | muuda lähteteksti]

Jabir ibn-Hayyan uuris ühe metalli muundumist teiseks, eeldades, et erinevad metallid on moodustunud elavhõbeda ja väävli segamisel erinevates vahekordades. Jabir arvas, et elavhõbedast kulla või hõbeda saamikseks on vaja ainet, mis soodustaks metalli muundumist. Vanad-Kreeka filosoofid nimetasid seda ainet xerion-iks, mis tähendas tõlkes kuivust. Araablased nimetasid seda ainet aga al-iksir-iks ning eurooplased eliksiiriks. Eliksiiril oli kuiv ja mulla omadustega aine, mistõttu kutsuti Euroopas seda filosoofide kiviks. Eliksiiril arvati olevat veel omadus ravida haigusi ning usuti, et eliksiir on imerohi, mis muudab inimesi surematuteks. Alkeemikud uurisid sajandeid eliksiiri mineraloogilisi ja meditsiinilisi omadusi. [1]

Alkeemia areng Euroopas[muuda | muuda lähteteksti]

Araabia päritolu inglise õpetlane Robert Chester oli esimene, kes tõlkis 1144. aastaks araabia keelsed alkeemia alased teosed ladina keelde. Tema eeskujul hakkas ka itaalia päritolu õpetlane Gerard Cremona tõlkima araabia keelseid teoseid (kokku 92 teost) ladina keelde. Tänu ladina keelsele trükile hakkas alkeemia arenema üle Euroopa. Esimene silmapaistev alkeemik Euroopa oli Albert Bollstadt (u. 1200–1280 p.Kr), tuntud ka Albertus Magnuse nime all. Ta pühandas palju oma aega Aristotle'ese avastustele. Albertus Magnus kirjeldas oma eksperimentide abil arseeni, mis oli tõenäoliselt siiski avastatud varasemate alkeemikute poolt.

Inglise päritolu õpelane ja munk Roger Bacon (1214–1292) kirjeldas püssirohu valmistamist.

Pseudo-Geberi nime alt tuntust kogunud keskaja alkeemik kirjeldas aastal 1300 esimest korda tugevad anorgaanilised happeid – väävelhapet ja lämmastikhapet. Eelnevalt arvati kõige tugevamaks happeks olevat äädikhape, mida eraldati äädikast.

Saksa füüsik Georg Bauer (1494–1555) ja šveitsi füüsik Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1493–1541) võtsid oma uurimustöödes uue suuna. Neid hakkas huvitama meditsiiniline alkeemia (alkeemias keemiat ja medistsiini ühendavat teadusharu nimetati iatrokeemiaks). Bauer ja Von Hohenheim uskusid, et elavhõbeda, väävli ja soola muutus organismis põhjustavad erinevaid haigusi. Von Hohenheim, tuntud nime ka all Paracelsus, uuris ka kulla meditsiinilisi omadusi. Kombineerides elavhõbedat ja väävlit, sai ta "väävli õli", mis osutus dimetüüleetriks.

Saksa alkeemik Andreas Libau (u. 1540–1616) andis aastal 1597 välja raamatu nimega "Alchemia", mis võttis kokku keskaegse alkeemia avastused ja saavutused. Libau kirjeldas vesinikkloriidhappe saamist tina(IV)kloriidist ja ammooniumsulfaadist. Ta segas omavahel lämmastikhappe ja vesinikkloriidhappe, saadud lahust nimetati kuningveeks, sest see oli võimeline kulda lahustama.

Saksa keemik Johann Rudolf Glauber (1604–1668) sai 1625. aastal kontsentreeritud vesinikkloriidhappe, kui ta lisas lauasoolale (NaCl) kontsentreeritud väävelhappe. Kõrvalsaadusena tekkinud soola naatiumsulfaati nimetatakse Glauberi soolaks, millel oli lahtistava toimega omadused. 1648. aastal sai Glauber lämmastikhappe, kuumutades kaaliumnitraati kontsentreeritud väävelhappe juuresolekul. [1]

17.-18. sajand[muuda | muuda lähteteksti]

René Descartes'e raamat Discourse on Method

16. sajandi keemikutele pakkus endiselt huvi metallide saamine maakidest. 1556. aastal ilmus Georg Agricola (1494–1555) kirjutatud raamat "De re metallica", kus autor kirjeldas kõrgtasemel meetodeid metallimaakide kaevandamisest, metallide ekstraheerimisest ja metallurgiast. Agricola't on nimetatud metallurgia isaks.

Aastal 1605 andis inglise filosoof Francis Bacon välja teose "The Proficience and Advancement of Learning", milles kirjeldati teaduslikke meetodeid. Samal aastal ilmus poola alkeemikul ja filosoofil Michal Sedziwójl uurimustöö "A New Light of Alchemy". 1615. aastal kirjutas Jean Beguin "Tyrocinium Chymicum" '​i, mis oli esimene keemia õpik, sisaldades esimest keemilise reaktsiooni võrrandit.

1637.aastal andis prantsuse filosoof ja teadlane René Descartes välja raamatu "Discours de methode", milles ta kirjeldas teaduslike meetodite põhimõtteid.

Taani keemik Jan Baptist van Helmont avalikustas oma teadustöö 1648. aastal nimega "Ortus medicinae", milles Helmont kirjeldas alkeemia ja keemia vahelisi seoseid ja erinevusi. Teos oli suureks eeskujuks Robert Boyle'ile. Helmonti teos sisaldas eksperimentaalselt saadud tulemusi ja esialgset versiooni aine massi jäävuse seaduse kohta. Samuti võttis ta kasutusele termini gaas ning arvas, et õhk on erinevate gaaside segu. [1]

Robert Boyle[muuda | muuda lähteteksti]

Robert Boyle on anglo-iiri päritolu keemik, kes on tuntud Boyle'i seaduse poolest, mille ta sõnastas 1662. aastal. Boyle'i seadus väidab, et konstantsel temperatuuril on gaasi rõhk pöördvõrdelises seoses tema rõhuga.

Aasta varem avaldas ta raamatu "The Sceptical Chymist", mis kirjeldas alkeemia ja keemia vahelisi erinevusi ning väitis, et keemia on omaette teadusharu. Ilmunud raamatus võttis Boyle esmakordselt kasutusele mõisted element, keemiline analüüs. Robert Boyle peetakse ka kaasaegse keemia isaks. [1] [2]

Joseph Black[muuda | muuda lähteteksti]

Joseph Black avastas magneesiumkarbonaadi kuumutamise käigus süsinikdioksiidi, mida ta tol ajal nimetas fikseeritud õhuks. Sama gaasi oli võimalik saada ka magneesiumkarbonaadi töötlemisel happega. Ta avastas, et lubjakivi kuumutamisel eraldub sama gaasi ning kui juhtida vastavat gaasi kaltsiumihüdroksiidi vesilahusesse, tekkis sade – kaltsiumkarbonaat. Uurides eraldatud gaasi omadusi, selgus, et see ei soodusta põlemist ega toeta hingamist ning on õhust raskem gaas.

Esimene kalorimeeter, mida kasutasid 1782–1783. aastal Antoine Lavoisier ja Pierre-Simon Laplace, et mõõta soojushulga muutust keemiliste muutuste käigus, mis põhines Joseph Black'i soojushulga määramise arvutustel.

1760. aastal leiutas Joseph Black kalorimeetria, mis tegeleb soojushulkade mõõtmisega. Ta uuris ainete erisoojust, sulamissoojust ning aurustumissoojust.

[3]

Henry Cavendish[muuda | muuda lähteteksti]

Kuigi vesinik oli avastatud juba varem Robert Boyle poolt, siis 1766. aastal oli Cavendish esimene, kes uuris gaasi omadusi, mis tekkis metallide reageerimisel lahjendatud hapete ja märkas, et tegemist on uue gaasi. See gaas oli väga kergesti süttiv ja kergem kui seni avastatud gaasid. Cavendish nimetas seda süttivaks gaasiks. 1783. aastal andis Antonie Lavoisier selle gaasile nimeks vesinik.[4]

Antoine-Laurent Lavoisier[muuda | muuda lähteteksti]

Antoine Lavoisier oli prantsuse keemik, kes muutis keemia kvalitatiivsest kvantitatiivseks. Ta uuris hapniku osalust põlemisreaktsioonides ja taimede ning loomade hingamises, andis nimed hapnikule, vesinikule ja süsinikule ning tõestas, et vesi koosneb vesinikust ja hapnikust.

1772. aastal uuris Lavoisier teemanti ja sütt ning avastas, et mõlemad eraldavad põledes samasugust gaasi, mida nüüd tuntakse süsinikdioksiidina. Peagi sai Lavoisierile selgeks, et teemant ja süsi on ühe elemendi erinevad vormid, nimetades selleks elemendiks süsiniku.

Samal aastal avastas Lavoisier, et väävli ja fosfori põlemisel õhu käes tekib hape. Lisaks oli tekkinud saadus raskem kui lähteained, Lavoisier ei osanud esialgu sellele nähtusele seletust tuua.Lavoisier avastas oma uurimiste käigus, et õhuga reageerimine põhjustab happelisuse teket. Tol hetkel juba teati, et atmosfääri õhk on erinevate õhkude segu, kuid jäi segaseks, milline komponent põhjustab happelisust. 1774. aastal kohtus ta inglise keemiku Joseph Priestly-ga, kes rääkis talle oma avastustest õhu omaduste kohta. Joseph Priestley eraldas hapniku elavhõbeoksiidist ja märkas, et see gaas soodustab põlemist paremini kui atmosfääri õhk. Priestley nimetas avastatud gaasi deflogistoniseeritud õhuks. Samal aastal oli ka Lavoisier eraldanud hapniku ning uurinud selle omadusi. Korrates Priestley eksperimente sai Lavoisierile selgeks, et hapnik oligi see atmosfääri õhu komponent, mis põhjustas hapete teket.

Lavoisier pidas oluliseks kvantitatiivseid mõõtmisi, mistõttu ta kaalus nii lähteaineid kui produkte suletud klaaskolvis, et tekkinud gaasid ei lenduks minema. Tulemuste põhjal järeldas Lavoisier, et produktide mass jääb samaks, mis oli lähteainete mass, kuigi aine ise muutus. 1774. aastal sõnastas ta massi jäävuse seaduse, mis väitis, et suletud süsteemi mass on ajas muutumatu. [1][5]

Jacques Charles[muuda | muuda lähteteksti]

Prantsuse füüsik Jacques Charles uuris 1787. aastal gaasi ruumala ja temperatuuri vahelisi seoseid. Ta leidsis, et konstantsel rõhul kasvab gaasi ruumala võrdeliselt temperatuuri tõusuga. Charles ei avalikustanud oma tulemusi. Joseph-Louise Gay-Lussac võttis Charlesi avastused oma eksperimetide aluseks ning avalikustas oma katsete tulemused 1802. aastal. Seda seaduspärasust nimetatakse Gay-Lussaci seaduseks, mida tuntakse ka Charles'i seadusena. [6]

Joseph Proust[muuda | muuda lähteteksti]

Prantsuse keemik Joseph Proust uuris keemiliste ainete koostist. Ta tegi eksperimente erinevate vaskkarbonaadi proovidega ning leidis võimaluse see keemiliselt lagundada. Proust avastas, et kõik proovid sisaldasid alati kindlas vahekorras samu elemente (vask, süsinik, hapnik). Oma avastuse tõestamiseks analüüsis ta teisi ühendeid ning avastas sama seose. Selle alusel esitas ta 1794. aastal koostise püsivuse seaduse ehk Proust'i seaduse, mis väidab, et iga puhas aine sisaldab alati neidsamu keemilisis elemente kindlas kaalulises vahekorras.[7]

19. sajandi algus[muuda | muuda lähteteksti]

Kohe 19. sajandi alguses tutvustas itaalia füüsika ja keemik Alessandro Volta esimest keemilist vooluallikat, mille ta oli valmistanud galvaanielemendist. Seda leiutist peetakse elektrokeemia alguseks.

Itaalia keemik Amadeo Avogadro sõnastas 1811. aastal Avogadro seaduse, mis väitis, et kindlal temperatuuril ja kindla rõhu all on kõikide gaaside moolruumalad võrdsed.

19. sajandil hakkas arenema nii orgaaniline, füüsikaline kuid ka analüütiline keemia. Sünteesiti orgaanilisi ühendeid ning uuriti nende keemilist struktuuri kuid ka omadusi. Josiah Willard Gibbs'i põhiline uurimisala hõlmas termodünaamikat ja füüsikalist keemiat. Gibbs uuris vabaenergia sõltuvust keemilisest reaktsioonist. Sellesse perioodi jääb veel Henry Louise Le Chatelieri poolt välja töötatud Le Chatelier' printsiip, mille alusel on võimalik ennustada keemilise tasakaalu nihkumist reaktsiooni tingimuste muutmisel.

John Dalton[muuda | muuda lähteteksti]

John Daltoni elementide tabel.

Inglise keemik, meteoroloog ja füüsik John Dalton esitas 1803. aastal aatomiteooria, mille kohaselt kõik elemendid koosnevad väikestest jagamatutest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks. Iga elemendi aatomid on identsed, kuid erinevad teise elemendi aatomitest kuju ja suuruse poolest. Dalton väitis, et aatomid ei teki, kao ega lagune keemiliste reaktsioonide käigus. Erinevate elementide aatomite ühinemisel tekivad keemilised ühendid, näiteks molekulid või kompleksid. Daltoni aatomiteooria põhines kahel järgneval seadusel:

1) Lavoisier'i massijäävuseseadusel, mis väidab, et reaktsiooni saaduste mass võrdub lähteainete massiga ehk suletud süsteemis ei toimu aine lisamist ega eemaldamist;

2) Proust'i seadusel ehk koostise püsivuse seadusel, mis väidab, et iga puhas aine sisaldab alati samu keemilisi elemente kindlas kaalulises proportsioonis.

1808. aastal avaldas Dalton oma raamatus "A New System of Chemical Philosophy" keemiliste elementide aatommasside tabeli, kus aatommassiühikuks vastas vesiniku aatomi mass. Samal aastal sõnastas Dalton kordsete suhete seaduse, mis väidab, et kui kaks elementi moodustavad teineteisega mitu keemilist ühendit, siis ühe elemendi ühe ja sama massiga ühinenud teise elemendi massid suhtuvad omavahel alati kui lihtsad täisarvud.[8]

Jöns Jacob Berzelius[muuda | muuda lähteteksti]

Jöns Jacob Berzelius oli rootsi keemik, kes kontrollis eksperimentaalselt John Daltoni aatomiteooriat ning nii koostise püsivuse kui kordsete suhete seadust. 1808. aastal andis Berzelius välja keemiaõpiku, mis põhines nii tema kui ta õpilaste eksperimentide tulemustel. Berzeliuse uurimised viisid ta mitmete uute elementide avastamiseni, näiteks tseeriumi, seleeni, räni, vanaadiumi ja tooriumi. Lisaks uute elementide avastamisele uuris ta selleks hetkeks teadaolevate keemiliste elementide aatommasse ja koostas nende põhjal perioodilisustabel, kus hapniku aatommassiks määras ta 100. Erinevalt Daltonist hakkas Berzelius kasutama elementide sümboleid, mis põhinesid elementide ladina keelsetel nimetustel, sest ta leidis, et nii oli lihtsam kirja panna ühendite keemilist valemid. Võrreldes kaasaegse kirjapildiga, märkis Berzelius valemis alaindeksite asemel ülaindekseid. 1828. aastal avaldas Berzelius perioodilisustabeli elementide aatommasside alusel, jagades keemilised elemendid metallideks ja mittemetallideks.

Koos inglise keemiku H. Davy-ga uuriti soola hüdrolüüsi ning avastati, et elementide aatomid jagunevad kaheks – elektronegatiivsed ja elektropositiivsed. Elektrivoolu abil määrati nii vee kui erinevate soolalahuste keemilise koostise valemid. Berzelius arvas, et kõik anorgaanilised ühendid koosnevad positiivselt ja negatiivselt laetud osakestest, mis tänu vastastikule laengutele tõmbuvad.

Jöns Jacob Berzelius võttis esimesena keemias kasutusele mõisted katalüüs, polümeer, isomeer ja allotroop. Lisaks jagas ta ühendid anorgaanilisteks ja orgaanilisteks ning andis nimetas 1838. aastal taani keemiku Gerardus Johannes Mulderi poolt uuritud orgaanilisi ühendeid proteiinideks.[9]

Orgaanilise keemia algus[muuda | muuda lähteteksti]

19. sajandit võib pidada orgaanilise keemia alguseks, kuni selle ajani arvati, et orgaanilised ühendid tekivad vaid elusorganismides elujõu toimel (via vitalis). William Proust jagas 1827. aastal biomolekulid kolme rühma: karbohüdraadid, proteiinid ja lipiidid. [10]

Aasta hiljem sünteesis Friedrich Wöhler esimest korda uurea, tõestades sellega, et orgaanilisi ühendeid on võimalik sünteesida ka anorgaanilisest lähteainest. 1832. aastal kirjeldavad Friedrich Wöhler ja Justus von Liebig erinevaid funktsionaalseid rühmasid ja radikaale ning nende seost orgaanilise keemiaga. Need saavutused lükkasid ümber väite, et orgaanilised ühendid tekivad vaid vitalismi teooria järgi. [11]

William Henry Perkin on tuntuks saanud tänu sellele, et proovis 1856. aastal toota hiniini, kuid saadud produktiks oli orgaaniline värvaine, mis sain nimeks Perkin'i lilla. 1865. aastal sünteesis Adolf von Baeyer indigo värvi, mida võib nimetada tänapäeva värvitööstuse algusajaks. [12]

Üheks suureks läbimurdeks orgaanilise keemia ajaloos oli 1858. aastal Friedrich August Kekulé ja Archibald Scott Couper'i pool avastatud orgaanilise aine keemiline struktuur. Mõlemad teadlased pakkusid välja, et süsiniku aatom on tetravalentne ja orgaanilises ühendis on süsinikud omavahel ühendatud süsinikahelaks. Aastaid hiljem esitles Friedrich August Kekulé benseenituuma keemilist struktuuri, pakkudes välja, et benseen koosneb 6 süsinikulisest tsüklist, kus süsinikud on vaheldumisi omavahel seotud üksik- ja kaksiksidemetega. [13]

1884. aastal esitas Hermann Emil Fischer puriini struktuuri, mida ta pidas paljude biomolekulide struktuuride aluseks. Esimest korda sünteesis Fischer puriini 1898. aastal. Lisaks huvitas teda sahhariidide keemiline struktuur ja omadused ning ta uuris nii glükoosi kui teisi sahhariide. [14]

insert description of map here
Perioodilisustabelid läbi aegade (alustades ülevalt vasakult ja liikudes päripäeva) – Lavoisier'i tabel 'elementide kohta'; de Chancourtois' tabel'"Telluuri heeliks"'; Mendelejev'i tabel käsitsi kirjutatud; Mendelejev'i perioodilisustabel kaasaegne; John Dalton'i elementide tabel aatommasside ja sümbolitega.

Perioodilisustabeli leiutamine[muuda | muuda lähteteksti]

1808. aastal avalikustas John Dalton perioodilisustabeli, mis koosnes 20 keemilise elemendi ringikujulisest sümbolist ja põhines nende suhtelistel aatommassidel. 1827. aastal ilmus tema poolt uus perioodilisustabel, mis koosnes juba 36 elemendist. Aasta hiljem esitas Berzelius perioodilisustabeli, mis koosnes 49 tuntud elemendist. Tabelisse oli kantud elementide sümbolid ja aatommassid.

1829. a. avastas saksa keemik Johann Wolfgang Döbereiner, et osadel elementidel on sarnased füüsikalised omadused, mis moodustasid kolmest elemendist koosnevaid rühmasid. Katsete käigud ilmnes, et rühmadesse paigutatud elementidel on ka sarnased keemilised omadused. Nii moodustasid sarnaste omaduste põhjal 6 rühmad: 1)liitium, kaalium, naatrium; 2) kaltsium, strontsium, baarium; 3) kloor, broom, iood; 4) väävel, seleen, telluur; 5) süsinik, lämmastik, hapnik; 6) raud, koobalt, nikkel. Neid rühmasid kutsutakse Döbereineri triaadideks.

Itaalia keemik Stanislao Cannizzaro avalikustas keemiliste elementide aatommassid, nimetades vesiniku aatommassi universaalseks standardiks. Tänu Cannizzaro'le märkas prantsuse geoloog A. E. Beguyer de Chancourtois, et sarnaste keemiliste ja füüsikaliste omadustega elemendid korduvad periooditi. Ta koostas 1862. aastal silindri kujulise perioodilisustabeli, mille keskel asus telluur, mistõttu on saanud see nimeks "telluuri heeliks". Kohakuti paiknevate elementide omadused olid sarnased.

John Newlands'i oktavite seadus.

1864. aastal jagas inglise keemik John Newlands 62 keemilist elementi kaheksasse rühma vastavalt nende aatommasside kasvu järjekorras. Newlands märkas, et elemendid, mille aatommassid erinevad arvu seitmse poolest, on sarnaste omadustega ja nimetas seda oktavite seaduseks. Newlands ei jätnud koostatud perioodilisustabelisse ruumi veel seni avastamata keemilistele elementidele, mistõttu ta mõistis seaduse ebatäiuslikkust. Tema avastust ei võetud tõsiselt, kuni Mendelejev leidis samasuguse seaduspärasuse elementide paiknemisel perioodilisustabelis.

Saksa keemik Lothar Meyer tabel põhines esmalt 28 elemendil, mis olid organiseeritud rühmadesse valentsi põhjal. Aastal 1868 täiendas ta esialgset tabelit, lisades sinna ka siirdemetallid. Tabel põhines elementide aatommassidel ning samasugust valentsi omavad elemendid paiknesid üksteise all. Meyer'i tabel avalikustati alles 1870. aastal, kusjuures 1869. aastal ilmunus Dmitri Mendelejev'i tabel. Mõlema keemiku perioodilisustabelid olid väga sarnased, kuid kumbki polnud teadlik teise avaldatud tööst.

Vene keemik Dmitri Mendelejevi tegi iga elemendi kohta kaardi, mis sisaldas elemendi sümbolit, aatommassi ning selle keemilisi ja füüsikalisi omadusi. Ta paigutas elemendid tabelisse sarnaste omaduste ja aatommassi kasvamise järgi ning jättis tabelisse tühjad kohad veel avastamata elementidele. 1875. aastal avastati gallium, mis oli üheks elemendiks, mida Mendelejev oli ennustanud.

1892. aastal avastas William Ramsay väärisgaasid. Kuigi Mendelejevi tabelis nende jaoks kohta ennustatud polnud, siis tegelikult väärisgaaside avastamine hoopis kinnitas Mendelejevi perioodilisustabeli seaduspärasust. Väärisgaasid said tabelis viimase – 8. rühma. Väärisgaaside valents on null, mistõttu on need väga stabiilsed ega reageeri teiste ainetega.[15][16]

Aatomi ehitus[muuda | muuda lähteteksti]

1897. aastal avastas Joseph John Thomson elektronide olemasolu. Aasta hiljem leidis Wilhelm Wien, et kui on olemas negatiivsed osakesed, peavad olema tuumas ka positiivse elektrilaenguga osakesed, mida hakati nimetama prootoniteks. Aatomi ehitust kinnitas Ernest Rutherford 1907. aastal, kui ta pommitas aatomeid radioaktiivsetest ainetest pärinevate osakestega. Ta avastas, et alfaosakeste kiirgus läbib ainet. Mõõtes alfaosakeste kõrvalekallet õhukese ainekihi läbimisel, jõudis ta 1911. aastal järeldusele, et aatomid koosnevad raskest positiivselt laetud tuumast ning seda ümbritsevatest negatiivselt laetud elektronidest.[17]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 Isaac Asimov. A Short History of Chemistry. New York: Doubleday & Company, Inc. 1965.
  2. Chemical Heritage Foundation. "Robert Boyle"
  3. Alan Cooper. "Joseph Black" 1999.
  4. Encyclopedia of World Biography. "Henry Cavendish Biography"
  5. Famous Scientists. "Antoine Lavoisier" 2015.
  6. "Jacques Alexandre César Charles". Centennial of Flight. U.S. Centennial of Flight Commission. 2001. 
  7. Mary Bagley. "History of Chemistry. Famous Chemists" 2014.
  8. "John Dalton". Chemical Achievers: The Human Face of Chemical Sciences. Chemical Heritage Foundation. 
  9. "Jöns Jacob Berzelius" 2015. Chemical Heritage Foundations.
  10. "William Prout". Vaadatud 2007-03-12. 
  11. "Justus von Liebig and Friedrich Wöhler". Chemical Achievers: The Human Face of Chemical Sciences. Chemical Heritage Foundation. 2005. 
  12. "William Henry Perkin". Chemical Achievers: The Human Face of Chemical Sciences. Chemical Heritage Foundation. 2005. 
  13. "Archibald Scott Couper and August Kekulé von Stradonitz". Chemical Achievers: The Human Face of Chemical Sciences. Chemical Heritage Foundation. 2005. 
  14. "Emil Fischer: The Nobel Prize in Chemistry 1902". Nobel Lectures, Chemistry 1901–1921. Elsevier Publishing Company. 1966. 
  15. "A BRIEF HISTORY OF THE DEVELOPMENT OF PERIODIC TABLE"
  16. Royal Society of Chemistry. "Development of the periodic table"
  17. Lee Buescher. "Atomic Structure Timeline"