18 Ten, kdo nezná pivo, neví, co je dobré Pivovarnictví
20 Sladký olej, vůně bohů Přečišťování látek
22 Tuk z berana, popel z ohně
Výroba mýdla
24 Tmavé železo spí v temné sluji
Získávání kovů z rud
26 Kdyby nebylo tak křehké, preferoval bych ho před zlatem Výroba skla
27 Peníze jsou ze své podstaty zlato a stříbro Čištění drahých kovů
28 Atomy a vakuum byly počátkem vesmíru Atomový vesmír
30 Oheň, voda, země a bezmezná klenba vzduchu Čtyři elementy
VĚK ALCHYMIE
36 Kámen mudrců Pokusy o výrobu zlata
42 Shořel celý dům Střelný prach
44 To dávka určuje, že něco není jedem Nová chemická medicína
46 Mnohem subtilnější věc než pára Plyny
47 Prvky míním… dokonale nesmísená tělíska Korpuskule
48 Nástroj nanejvýš silný –oheň planoucí, žhavý a mocný Flogiston
CHEMIE V DOBĚ OSVÍCENSTVÍ
54 Tento konkrétní druh povětří… je smrtící pro všechny živočichy Fixovaný vzduch
56 Plyn vybuchl s velkým rachotem! Hořlavý vzduch
58 Tento vzduch povznesené povahy… Kyslík a zánik flogistonu
60 Uchvátil jsem světlo Raná fotochemie
62 Při veškerých operacích umění a přírody není nic stvořeno Zákon zachování hmoty
64 Odvažuji se mluvit o nové zemi Prvky vzácných zemin
68 Příroda přiřazuje určité poměry Podíl prvků ve sloučeninách
69 Chemie bez katalýzy by byla mečem bez jílce Katalýza
CHEMICKÁ REVOLUCE
74 Každý kov má jistou sílu
První baterie
76 Kladný a záporný náboj překoná chemickou afinitu
Dělení prvků pomocí elektřiny
80 Relativní hmotnosti konečných částic Daltonova atomová teorie
82 Chemické značky by měly být písmena Chemický zápis
84 Stejné, přesto odlišné Izomerie
88 Dokážu připravit močovinu bez ledvin
Syntéza močoviny
90 Okamžité spojení sirného kyselého plynu s kyslíkem
Kyselina sírová
92 Množství rozložené hmoty je přímo úměrné prošlému náboji Elektrochemie
94 Vzduch stlačený na polovinu původního objemu je dvakrát silnější pružinou Zákon ideálního plynu
98 Dokáže okopírovat jakýkoli objekt Fotografie
100 Příroda stvořila sloučeniny, které se chovají jako samotné prvky
Funkční skupiny
106 Ó, skvělý pytel vzduchu! Anestetika
VĚK PRŮMYSLU
112 Ten plyn by naší Zemi způsobil horečku Skleníkový efekt
116 Modré z uhlí Umělá barviva a pigmenty
120 Mocné trhaviny umožnily nádherné dílo
Výbušná chemie
121 Zjistit váhu atomů Atomové hmotnosti
122 Zářící čáry při vložení do plamene
Plamenová spektroskopie
126 Zápis ukazující chemickou polohu atomů
Strukturní vzorce
128 Jeden z hadů uchvátil svůj vlastní ocas
Benzen
130 Periodické opakování vlastností
Periodická tabulka prvků
138 Vzájemná přitažlivost molekul
Mezimolekulární síly
140 Levotočivé a pravotočivé molekuly
Stereoizomerie
144 Entropie vesmíru směřuje k maximu
Proč dochází k reakcím
148 Každá sůl rozpuštěná ve vodě se částečně disociuje na kyselinu a zásadu
Kyseliny a zásady
150 Akce vyvolává reakci Le Chatelierův princip
151 Odolné proti teplu, rozbití a poškrábání
152 Nové atomové souhvězdí Koordinační chemie
154 Nádherná žlutá záře Vzácné plyny
160 Jednotku látkového množství pojmenujeme „mol“
Mol
162 Proteiny podílející se na chemii života
164 Nositelé záporné elektřiny
170 Vidět složení látek jako duhu v paprsku světla Chromatografie
176 Nový prvek v nové radioaktivní látce
Radioaktivita
182 Molekuly při určitých frekvencích vibrují jako kytarové struny Infračervená spektroskopie
183 Jeden materiál, tisíce užití Umělá hmota
184 Nejčastěji měřená chemická veličina Stupnice pH
190 Chléb ze vzduchu Hnojiva
192 Moc vidět neočekávané a překvapivé struktury Rentgenová krystalografie
194 Benzin na prodej Krakování ropy
196 Hrdlo sevřené jak rukou škrtiče Válečná chemie
200 Jejich atomy jsou zvenku stejné, ale uvnitř jiné Izotopy
202 Každý řádek odpovídá určité atomové hmotnosti Hmotnostní spektrometrie
204 To největší, co chemie vytvořila Polymerizace
212 Vývoj motorových paliv má prioritu Olovnatý benzin
214 Zahnuté šipky ukazují cestu elektronů Znázornění mechanismu reakcí
216 Tvary a proměny struktury prostoru Zdokonalení modelu atomu
222 Penicilin – začalo to náhodným pozorováním Antibiotika
230 Prvky ze střelnice atomů Syntetické prvky
232 Teflon se skoro denně dotýká každého z nás Nepřilnavé polymery
234 S bombou nechci mít nic společného! Jaderné štěpení
238 Chemie staví na kvantových základech Chemické vazby
ATOMOVÝ VĚK
250 Vytvořili jsme izotopy, které ještě včera neexistovaly Transurany
254 Jemný pohyb uvnitř obyčejných věcí Spektroskopie nukleární magnetickou rezonancí
256 Původ života je poměrně jednoduchá věc Chemie života
258 Jazyk genů má jednoduchou abecedu
Struktura DNA
262 Chemie pozpátku
Retrosyntéza
264 Nové sloučeniny díky molekulární akrobacii
Antikoncepční pilulka
266 Živé světlo
Zelený fluorescenční protein
267 Polymery, které zastaví i kulku
Superpevné polymery
268 Celá struktura na vlastní oči
Proteinová krystalografie
270 Touha po zázračných lécích a magických střelách
Racionálně navrhovaná léčiva
272 Křehký ochranný štít Ozonová díra
274 Síly měnící přírodní prostředí
Pesticidy a herbicidy
276 Blokace buněčného dělení jako cesta k léčbě rakoviny Chemoterapie
278 Nenápadná koňská síla mobilní doby
Lithium-iontové baterie
284 Nádherně přesný kopírovací stroj
Polymerázová řetězová reakce
286 Šedesáti atomy uhlíku mezi oči
Buckminsterful leren
SVĚT SE MĚNÍ
292 Skládání atomů jeden po druhém Uhlíkové nanotrubice
293 Proč nepoužít evoluční proces k navrhování proteinů?
Enzymy na míru
294 Prospěšné škodlivé emise
Zachycování uhlíku
296 Biologicky rozložitelné plasty a bioplasty
Obnovitelné plasty
298 Kouzlo plochého uhlíku
Dvourozměrné materiály
300 Úžasné obrazy molekul
Mikroskopie atomárních sil
302 Lepší nástroj k úpravě genů
Editace genomu
304 Zjistíme, kde hmota končí
Dokončení periodické tabulky?
312 Lidstvo proti virům
Technologie nových vakcín
318
PŘEHLED OSOBNOSTÍ
324
SLOVNÍK POJMŮ
328
REJSTŘÍK 335
Chemii můžeme definovat jako studium prvků a sloučenin, které tvoří nás i svět kolem nás, a reakcí, které to množství látek přeměňují na jiné látky. Ovšem definovat chemii takto jednoduše jí ubírá na tajuplnosti a podivuhodnosti, což lidi v průběhu věků opakovaně táhlo k tomu, aby ji studovali.
Chemie je věda plná elegance a úžasných efektů. Smísíte dvě bezbarvé kapaliny a vykvete vám jasně žlutý oblak sraženiny. Kousíček lesknoucího se kovu začne po vhození do misky s vodou bublat a dramaticky vzplane éterickým lila plamenem. Navenek, pokud
tyto reakce nebudeme vysvětlovat, působí jako magie, jenomže chemie na rozdíl od magie v průběhu staletí svá tajemství vydala. Některé z nástrojů, které potřebujeme k jejich zkoumání, mohou být ovšem komplikované. A jak se rozvíjely naše znalosti chemie, rozvíjelo se i to, jak tuto vědu vnímáme.
Od alchymie k chemii
vypije, dal nesmrtelnost. I když tyto vznešené cíle zůstaly nenaplněny – a dnes bychom nad nimi mohli pozvednout obočí –, alchymisté se o ně snažili, což vedlo k vývoji experimentální chemie, ba i k objevu nových prvků.
Je velkou krásou naší vědy, chemie, že pokroky v ní… otevírají dveře dalším, ještě hojnějším znalostem.
Michael Faraday
Obor, z něhož se měla stát chemie, vznikl ve starověku jako praktický způsob, jak oddělovat a přečišťovat látky – pohánělo ho pochopení, že směsi jsou tvořeny složkami, které mohou mít různé vlastnosti. Raní praktikové těchto technik v Babylonu, Číně, Egyptě a Turecku vyvinuli specializované vybavení, aby mohl i své procesy ještě více vylepšovat. Některé z těchto metod, například pro výrobu mýdla či skla nebo pro získávání kovů, se v modifikované formě používají dodnes. Ve středověku se provozovala takzvaná alchymie, která s sebou nesla příslib bohatství a nesmrtelnosti. Alchymisté neúnavně hledali legendární kámen mudrců, mytický objekt, který měl údajně schopnost měnit obyčejné kovy na zlato a umožňoval vytvoření elixíru, jenž by tomu, kdo ho
V osmnáctém století se už ze stále více znevažované alchymie začalo vynořovat něco, co připomínalo moderní chemii. Revoluce v chemickém myšlení vedla k jasnějším představám o poměrech, v nichž spolu látky reagují a kombinují se. Devatenácté století spatřilo zrod moderní atomové teorie a také nejrozpoznatelnějšího vizuálního znázornění chemie – periodické tabulky prvků. Rovněž došlo k explozi průmyslových aplikací chemie, která se tím z vědy proměnila v technickou disciplínu umožňující různé inovace.
Dvacáté století pak bylo svědkem toho, jak se tyto inovace realizovaly. Plasty, hnojiva, antibiotika a baterie jsou zásadními částmi moderního života, jak ho známe, a jen málokterý vynález o sobě může tvrdit, že vedl k tak kolosální změně ve společnosti jako antikoncepční pilulka. Objevila se však také varování před mocí chemie a jejím potenciálem škodit: rozsáhlé používání olovnatého benzinu a jeho potenciální dopad na neurologické
zdraví, škody napáchané na ozonové vrstvě sloučeninami, které tento plyn ničily, a nástup jaderných zbraní – to vše byly připomínky, že chemikálie mohou být nejen prospěšné, ale i nebezpečné.
Dnes je náš vztah s chemií nejistý. Stále nám poskytuje zásadní inovace, které nám zachraňují životy a neustále posouvají hranice našich znalostí: v poslední době to byly vakcíny proti covidu-19, které jsou založené na chemii a závisejí na ní. Stále však také panují obavy o dopadu chemikálií na naše zdraví, klima i planetu. Pro vyřešení těchto chemických problémů bude paradoxně zapotřebí spoléhat na řešení, která nám přinese chemie v kombinaci s jinými vědami.
Chemické obory
Stalo se zvykem dělit moderní chemii na čtyři hlavní obory: fyzikální chemii, organickou chemii, anorganickou chemii a biochemii. Fyzikální chemie se nachází na rozhraní mezi fyzikou a chemií a často zahrnuje aplikaci matematických konceptů pro chápání chemických jevů. Mezi její aspekty patří termodynamika, kterou mohou chemikové používat, aby zjistili, nakolik jsou chemické sloučeniny stabilní, zda dochází, nebo nedochází
Chemie poskytuje
nejenom duševní disciplínu, ale také dobrodružství a estetický prožitek. sir Cyril Hinshelwood
baterií, které pohánějí řadu našich moderních zařízení.
A konečně biochemie balancuje na pomezí chemie a biologie. Zabývá se chemickými procesy v živých organismech a předmětem jejího studia je struktura i funkce stavebních kamenů živé hmoty, jimiž jsou cukry (sacharidy), tuky (lipidy), bílkoviny (proteiny), nukleové kyseliny a další biomolekuly, a to jak samy o sobě, tak ve vzájemných souvislostech.
k určitým reakcím a jakou rychlostí se reakce odehrávají.
Organická chemie je studium sloučenin na bázi uhlíku. Uhlík je jedinečný svou schopností vytvářet velké sítě vazeb s dalšími atomy uhlíku i s atomy jiných prvků, jako je kyslík, vodík a dusík. Biologické sloučeniny včetně naší DNA jsou organické stejně jako řada léků, jež užíváme. Organická chemie se zabývá chápáním struktur a reakcí těchto sloučenin.
Anorganická chemie se zabývá sloučeninami, které nespadají do rámce organické chemie, včetně sloučenin kovů – zjišťuje jejich strukturu a způsob, jak reagují. Pokroky v této oblasti vedly k vytvoření pigmentů, nových materiálů a lithium-iontových
Přestože učebnice a školy stále chemii běžně dělí na tyto obory, hranice mezi nimi, stejně jako hranice mezi chemií, biologií a fyzikou, se stále více rozmazává. Řada z největších vědeckých pokroků posledních let – objev nových prvků v urychlovačích částic, editování genomu a vakcíny proti covidu-19 –se z takové prosté klasifikaci vymaňují a vyžadují expertízu z různých vědeckých oborů.
Chemie se stala ústřední vědou, která se prolíná s těmi ostatními, aby nám přinesla nové, vzrušující pokroky. Tato kniha mapuje průběh evoluce chemie: začíná u praktických kořenů chemie v dávnověku, vypráví o tom, jak se z alchymie vynořila moderní chemie, a nakonec odhaluje, jak se dosah chemie rozšířil a ovlivnil téměř každý z aspektů dnešního světa. ■
Důkazy, že dávné civilizace připravovaly fermentované nápoje
KOLEM 7000 PŘ. N. L.
KOLEM
První žena-chemička , již známe jménem a o níž existují záznamy, Tapputi-Belatekallim, používá destilaci a filtraci k výrobě parfémů.
ROKU 2800 PŘ. N. L.
V Sumeru se ze živočišných tuků, dřeva a vody vyrábí mýdlo
První výpravy do oboru chemie byly často poháněny praktičností. I když se západní svět mnohdy zaměřuje na sebe jakožto na dějiště velké části zdokumentované historie chemie, základy praktické chemie položily dávné říše po celé planetě.
Tyto říše zpočátku používaly chemické procesy k výrobě předmětů každodenní potřeby či užitku, jako jsou mýdlo, keramika, barviva na látky či materiály na stavbu domů.
Z archeologických důkazů víme, že jedním z prvních biochemických procesů, s nimiž naši předkové experimentovali, byla fermentace, která vedla ke vzniku chleba a kvašených nápojů. V dnešní Číně se vyráběly rané druhy rýžového vína fermentováním rýže, medu a ovoce. I když je
V Asýrii je napsán první sklářský manuál (soubor klínopisných tabulek).
pravděpodobné, že proces destilace vyvinuli i Číňané, domníváme se, že tato technika vznikla ve starověké Indii. Rovněž o několika domorodých civilizacích v Severní i Jižní Americe a v subsaharské Africe víme, že vyvinuly vlastní alkoholické nápoje.
Chemické umění
Destilace se nevyužívala jenom k výrobě alkoholu. V Babylonu (dnešní Irák a Sýrie) umožnil vývoj raných chemických aparátů a technik oddělování směsí využíváním vlastností jejich složek. Tyto procesy se pak využívaly v řemeslné výrobě například parfémů. Asýrie si může nárokovat prvního dokumentovaného chemika, ženu jménem Tapputi-Belatekallim, která svou práci zaznamenávala na hliněné tabulky.
V Lýdii se vyvíjejí metody přečišťování drahých kovů
Detailně a velmi podrobně na nich popisuje, jakým způsobem používá extrakci, destilaci a filtraci k výrobě nejrůznějších parfémů a dalších preparátů pro lékařské a rituální účely.
Dalším chemickým procesem, který vedl k řemeslnému využití, byla výroba skla. V Asýrii, která pokrývala části dnešního Íránu, Iráku, Sýrie a Turecka, byl v decentralizované knihovně krále Aššurbanipala objeven první sklářský manuál; z archeologických důkazů však víme, že s výrobou skla už dávno předtím experimentovaly také jiné civilizace včetně Egypta, Číny a starověkého Řecka. Vzniklé sklo se pak hojně používalo k výrobě zbraní, dekorativních objektů a dutých nádob, přestože skutečné umění foukání skla vzniklo teprve v průběhu 1. století n. l.
KOLEM ROKU 650 PŘ. N. L.
Ve starém Řecku Leukippos a Demokritos navrhují, že se vše skládá z nesmírně malých nedělitelných částeček.
KOLEM ROKU 460 PŘ. N. L.
475 PŘ. N. L.
Metalurgové v Číně,
Jižní Americe a Africe používají rané vysoké pece k extrakci železa z rudy.
Metalurgie
Raná chemie také umožnila využívat zásoby kovů. Používání vzácných kovů jako zlata a stříbra nebylo tak problematické jako u jiných kovů, které často existovaly v kombinaci s jinými prvky; techniky přečišťování zlata a stříbra vyvinuté v Lýdii (dnešní západní Turecko) však umožnily vytvoření standardních mincovních systémů.
Důležitější byly techniky vytvořené k izolaci jiných kovů z jejich rud, kde se nacházely chemicky sloučené s dalšími prvky. Rané vysoké pece ve starověké Číně se používaly k získávání železa a u některých domorodých jihoamerických civilizací existují důkazy o tavení mědi. Takové procesy proměnily kovy z něčeho, co se používalo převážně k výrobě
Empedokles navrhuje, že vše je tvořeno čtyřmi „kořeny“: zemí, vzduchem, ohněm a vodou
dekorativních kulturních předmětů, na něco, co se využívalo k celé řadě praktických účelů včetně zbraní.
Elementární základy
Asi před 2500 lety začali starořečtí myslitelé uvažovat o tom, co asi tvoří svět kolem nás. Jejich filozofie položila základy teoretických rámců, které hrály ve studiu hmotného světa významnou roli ještě celá staletí poté.
Filozofové Leukippos a Demokritos zavedli koncept atomů coby pevných nedělitelných kousků hmoty, ze kterých se skládá vše kolem nás. Podle Demokrita se atomy liší svým tvarem, polohou a spojením, kombinací těchto možností pak vznikají různé látky. Ve stejném období přišel Empedokles s myšlenkou, že každá látka je
Aristoteles přidává Empedoklovým živlům vlastnosti a předřazuje pátý živel zvaný „éter“
KOLEM ROKU 300 PŘ. N. L.
tvořena kombinací čtyř základních „kořenů“: země, vzduchu, ohně a vody. Prvním řeckým filozofem, který tyto substance začal označovat jako „elementy“ neboli „živly“, byl pravděpodobně Sokratův student Platon. Jeho žák Aristoteles posléze definoval element jako „to, co nelze rozdělit na tělíska jiné definované formy“. Také elementům přiřadil popisné vlastnosti, které měly vysvětlit vlastnosti látek. Jeho teorie přetrvala až do 17. století, kdy ji začaly překonávat objevy izolovatelných prvků. Teorie atomů byla naproti tomu opuštěna a objevuje se znovu až v 18. století.
Tyto klasické myšlenky spolu s technikami a přístroji vytvořenými v různých starověkých kulturách položily základ moderní chemie. ■
KOLEM ROKU 450 PŘ. N. L.
KOLEM ROKU
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVY
Neznámí pivovarníci (kolem roku 11 000 př. n. l.)
PŘEDTÍM
kolem roku 21 000 př. n. l. Lovci a sběrači u Galilejského jezera staví chýše z křoví, kde ukládají semena a bobule. Uvnitř jsou krby, utěsněné podlahy a místa pro spaní.
POTOM
kolem roku 6000 př. n. l. Poblíž dnešního Tbilisi v Gruzii se v nádobách dochovaly chemické důkazy o výrobě vína.
kolem roku 1600 př. n. l. Egyptské texty obsahují asi 100 předpisů uvádějících pivo jako lék na řadu neduhů.
kolem roku 100 př. n. l. Na jihozápadě USA používají
Papagové (kmen Tohono O’odham) při posvátných rituálech víno z kaktusu saguaro.
kolem roku 1000 n. l. V Německu se při vaření piva hojně využívá chmel.
TEN, KDO NEZNÁ PIVO, NEVÍ, CO JE DOBRÉ PIVOVARNICTVÍ
Alkohol se začal spojovat se sociálními aktivitami –jak posvátnými, tak hříšnými – ještě před vznikem písemných záznamů a jeho výroba patří mezi nejstarší chemické procesy, o nichž máme důkazy.
První doušky
Nemůžeme si být jistí, jak lidé alkohol poprvé objevili, ale pivovarnictví je jedním z klíčových výletů za chemií z počátku lidské historie. K nejstarším lidským zkušenostem
s alkoholem pravděpodobně došlo náhodou, možná díky kvasícímu ovoci. Existují jisté důkazy, že nejstarší příklady výroby alkoholu mohou dokonce pocházet z ještě dřívější doby než první kultivace zemědělských plodin – asi před 11 000 lety. Natufiánci, neolitický národ, který žil ve východním Středozemí zhruba mezi roky 15 000 a 11 000 př. n. l., byli možná jednou z prvních kultur, která vařila pivo. Archeologové analyzovali sedlinu nalezenou v kamenných moždířích (miskách) datovaných do doby kolem roku 11 000 př. n. l., které se našly na natufiánském pohřebišti poblíž dnešní Haify v Izraeli. Odhalili známky toho, že se tyto moždíře používaly k vaření piva z divoké pšenice či ječmene, stejně jako k ukládání potravin. Archeologové spekulují, že Natufiánci vařili pivo třístupňovým procesem: nejprve přeměnili škrob v pšenici či ječmeni na slad tím, že zrna před sušením a ukládáním nechali naklíčit ve vodě. Potom
Tato pivovarnická scéna z Egypta, datovaná do období 2500–2350 př. n. l., je součástí malované vápencové dekorace pohřební kaple v severním Abydu, dávném městě v Horním Egyptě.
1. Vystírání
Ječmenný slad se mísí s horkou vodou. Výsledný kašovitý rmut se zcezuje na sladinu, cukernatý roztok.
Proces výroby piva začíná naklíčením ječmene, aby se z něj stal ječmenný slad. Tento proces zajistí přítomnost cukrů a škrobu, stejně jako enzymů amylázy a proteázy. Potom se musí provést pět hlavních kroků.
se slad rozdrtil a zahřál a nakonec se necha l kvasit. Během kvasného procesu divoké kvasinky, které se přirozeně vyskytují ve vzduchu, přeměnily cukry v ječmeni nebo pšenici na et hanol (alkohol).
Výsledkem byla spíš jakási „pivní kaše“ než tekutina, na kterou jsme dnes zvyklí.
Domníváme se, že kolem roku 7000 př. n. l. už pivo vařilo několik různých civilizací – právě do této doby máme datované chemické důkazy jednoho z nejstarších alkoholických nápojů. Archeologové analyzovali sedlinu z keramických hrnců nalezených v Ťia-chu v severovýchodní Číně a našli stopové množství kvašeného nápoje vyrobeného z medu, rýže a ovoce. Zkoumání nádob a sedlin z několika archeologických nalezišť naznačuje, že během raného období domestikace rostlin v tomto regionu – datovaném zhruba do roku 7000 př. n. l. – lidé
2. Chmelovar
Ke sladině se přidává chmel a směs se vaří v mladinové pánvi. Poté se ochladí a chmel se odfiltruje.
5. Filtrování
Nakonec se pivo filtruje, aby bylo průzračné. Některé druhy piva se nefiltrují a ponechávají si svůj „opar“.
používali obilný kvásek zvaný čchü k výrobě nápoje podobného pivu.
Stejně jako u natufiánských nálezů pocházejí tyto nádoby z míst spojovaných s pohřby – to možná naznačuje, že pití alkoholu hrálo roli v rituálech spojených se smrtí.
Chléb a pivo
Nejstarším písemný m záznamem o výrobě piva je 6000 let stará tabulka ze sta rověké Mezopotámie (historická oblast mezi řekami Tigris a Eufrat, která obecně vzato pokrývala některé části dnešní Sýrie a Turecka a většinu Iráku).
Věří se, že ho vytvořila civilizace Sumerů (v dnešním Iráku), kteří měli bohyni pivovarnictví jménem Ninkasi. Nejstarší dochovaný recept pro výrobu piva, který jako základ používal ječmenný chléb, se našel v 3900 let staré básni napsané k její poctě.
Jedním z největších producentů vína a piva ve starověkém
3. Kvašení
Mladina se přečerpá do kvasné nádoby, kam se přidávají kvasinky. Ty přemění cukr na alkohol a CO2
4. Dozrávání
Aby se pivo dalo pít, musí dozrát. Během dozrávání kvasinky rozloží sloučeniny se špatnou chutí.
světě byl Egypt. Však se také důvodně domníváme, že nejstarší známý pivovar na světě (kolem roku 3400 př. n. l.) ve městě Nechen (také Hierakonpolis) produkoval více než 1100 litrů piva denně. Egyptské pivovary se často spojovaly s pekárnami – obojí stálo na aktivitě kvasinek, které přetvářely cukry z obilovin, jako je ječmen a pšenice dvouzrnka, na et hanol (C2 H5 OH) a oxid uhličitý (CO2). Zásadní rozdíl spočívá v tom, že pro sládky je alkohol žádoucím produktem, zatímco pekaři potřebují oxid uhličitý k tomu, aby jim chleba vykynul. Zdá se tak velmi pravděpodobné, že naši předkové vařili pivo ještě mnohem dříve, než začali péct chleba. Dnes se kvasinky, které zbydou po pivovarnickém procesu, mohou používat k výrobě chleba nebo se lisují a v podobě balených kostek se prodávají jako nejrůznější druhy droždí. ■
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVA
Tapputi-Belatekallim (kolem roku 1200 př. n. l.)
PŘEDTÍM
kolem roku 4000 př. n. l.
Lidé z údolí Tigridu vyrábějí zvonovité hrnce jako možné součásti destilačního přístroje.
kolem roku 3000 př. n. l. Terakotový destilační přístroj z údolí Indu se nejspíš užíval k přípravě esenciálních olejů.
kolem roku 2000 př. n. l. Na Kypru funguje obrovská parfumerie.
POTOM
kolem 9. století n. l.
Arabský filozof al-Kindí ve své Knize o chemii parfému a destilací uvádí více než 100 receptů a metod.
kolem 11. století Perský polyhistor Ibn Síná (latinsky Avicena) vynalézá proces získávání olejů z květů za pomoci destilace, jenž umožňuje výrobu jemnějších parfémů.
SLADKÝ OLEJ, VŮNĚ BOHŮ
PŘEČIŠŤOVÁNÍ LÁTEK
Do baňky se umístí směs kapalin
Výsledná přečištěná kapalina se shromažďuje jako destilát.
Destilace je proces oddělování kapalin buď od pevných látek, například při získávání et hanolu ze zkvašené zápary, nebo ze směsi kapalin s různým bodem varu, například při separaci ropy na její složky včetně butanu a benzinu.
Raná technologie
Jedním z prvních technologických objevů, který dávní lidé udělali, byl fakt, že z březové kůry se dá vydestilovat dehet. Toto přírodní lepidlo bylo klíčem k výrobě vícesložkových nástrojů: používalo se k připevňování kamenných čepelí seker, kopí a motyk ke dřevěným násadám. Na evropských nalezištích z doby středního paleolitu byly objeveny
Když se kapaliny zahřejí, ta s nejnižším bodem varu se začne vypařovat jako první.
Pára se ochladí v kondenzátoru.
prastaré dehtové korálky z doby zhruba 150 000 let před příchodem moderních lidí druhu Homo sapiens do západní Evropy. Tito raní „destilátoři“ byli neandertálci, kteří s největší pravděpodobností dehet získávali tím, že zahřívali kůru ve žhavých uhlících v ohništi. V relativně nedávné minulosti se lidé naučili používat destilaci k výrobě parfémů. Z hieroglyfických záznamů vyplývá, že se jedná o umění sahající přinejmenším 5000 let do minulosti ke staroegyptským kněžím, kteří při svých rituálech používali aromatické pryskyřice. Jedním z prvních stadií při výrobě parfému je získání vonných olejů z rostlin a to se nejčastěji dělá destilací.
Destilační přístroj
V Mezopotámii, která leží v západní Asii, se už kolem roku 3500 př. n. l. používaly destilační přístroje k destilaci a filtraci kapalin. Ty v té době sestávaly z hliněné nádoby s dvojitým okrajem a víkem. V nádobě se zahřívala kapalina a ve víku chlazeném vodou se hromadil kondenzát (zkapalněná pára). Tento kondenzát stékal z víka do koryta vytvořeného dvojitým okrajem nádoby, kde se shromažďoval. Procesy, které se zde používaly, byly nesmírně neefektivní a destilaci bylo často zapotřebí několikrát opakovat, aby se dosáhlo požadovaných koncentrací.
První žena- chemička
Hliněné tabulky s klínopisným textem z období kolem roku 1200 př. n. l. popisují parfumerie ve starověkém Babyloně (městě v jižní Mezopotámii, v dnešním Iráku), které používaly ranou formu destilace. Babylonská výrobkyně parfémů, identifikovaná na tabulkách jako Tapputi-Belatekallim, je prvním chemikem (v tomto případě ženou-chemičkou) od počátků lidských záznamů, jehož jméno známe. „Belatekallim“ znamená „mistr“
a Tapputi byla mistrem, který řídil královskou parfumerii. Tabulky popisují její tabulku o výrobě parfémů, první takový zaznamenaný příklad, a způsob, jakým filtrovala a destilovala parfémy pro náboženské rituály a léky i pro použití v královské domácnosti. Přestože je destilační přístroj mnohem starší než Tapputi, poskytují tyto tabulky první písemný popis jeho používání.
Výrobci parfémů jako Tapputi rovněž používali celou řadu dalších věcí, z velké části přetvořených z domácích potřeb. Mezi příklady patří keramické a kamenné hrnce a kádinky, závaží a měřidla, síta, moždíře a tlouky, látka pro filtrování a pece schopné vyvinout široký rozsah teplot.
Další dochovaná hliněná tabulka popisuje krok za krokem proces, s jehož pomocí Tapputi pro královskou rodinu vyráběla mast obsahující vodu, květiny, olej a puškvorec (nebo možná citronovou trávu). Detailně se tam popisuje přečišťování ingrediencí v jejím destilačním přístroji – jedná se o nejstarší zaznamenaný odkaz na tuto techniku. Přísady se nejprve změkčily vodou, potom olejem
Destilace a sublimace
a nakonec se vařily, aby se z nich uvolnila esence, která rychle kondenzovala na stěnách destilačního přístroje. Shromážděný koncentrát pak bylo možné zředit ve směsi vody a alkoholu, jak se to u parfémů dělá dodnes. ■
Alembik zobrazený v tomto arabském textu z 18. století údajně vynalezla alexandrijská alchymistka Maria Hebraea kolem 2 . století n. l. Kondenzát stéká z chladicí nádoby do sběrné baňky.
Ženy parfémářky vyvinuly chemické techniky destilace, extrakce a sublimace.
Margaret Alicová
Hypatia’s Heritage (1986)
Destilace je efektivní způsob, jak oddělit ze směsi kapalin složky, které vřou při různých teplotách. Nejtěkavější komponenta se vypaří při nejnižší teplotě. Pára se provádí kondenzátorem (chladičem), kde se ochlazuje na kapalinu a shromažďuje se jako destilát. Úprava teploty umožňuje oddělovat tu či onu složku. Další metodou oddělování je sublimace, což je proces, kdy
se pevná látka rovnou promění v plyn, aniž by předtím zkapalněla (roztála). Moderním příkladem může být tuhý (zmrzlý) oxid uhličitý (tzv. suchý led), který se při pokojové teplotě mění v páru. Látky jako jod, kafr či naftalen při zahřátí sublimují; když se pak jejich páry zchladí, dají se získat v podobě pevné usazeniny neboli sublimátu, podobně jako se sbírá kapalný destilát.
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVY
Sumerští mydláři (kolem roku 2800 př. n. l.)
POTOM
kolem roku 600 př. n. l. Féničané vyrábějí mýdlo z kozího loje a dřevního popela.
79 n. l. Ruiny Pompejí skrývají důkazy o existenci továrny na výrobu mýdla.
700 Arabští chemikové používají rostlinné oleje, například olivový, k výrobě prvních pevných mýdlových kostek. Ty se parfémují a barví pomocí aromatických olejů, například tymiánového.
12. století Jeden islámský dokument popisuje klíčovou přísadu mýdla jako „al-kali“ neboli „popel“, z čehož pocházejí chemické termíny „alkálie“ a „alkalický“.
1791 Francouzský chemik Nicolas Leblanc otvírá první továrnu na výrobu uhličitanu sodného z obyčejné soli.
TUK Z BERANA, POPEL Z OHNĚ
VÝROBA MÝDLA
Mýdlo bylo dost možná prvním chemickým preparátem – záměrně vytvořenou směsí dvou či více chemikálií – v historii. Hliněné tabulky z doby kolem roku 2500 př. n. l., nalezené v sumerském městě Girsu (v dnešním Iráku), zaznamenávají nejstarší popis metody výroby látky podobné mýdlu. Archeologové se nicméně domnívají, že mýdlo se pravděpodobně používalo už nejméně 300 let předtím. Chemie výroby mýdla je ve všech kulturách v zásadě stejná. Girsu bylo centrem produkce textilu a dochovaný recept na výrobu mýdla se týkal praní a barvení vlny. Sumerové používali směs dřevního popela a vody k odstraňování přirozené mastnoty z vlny, což je nezbytné, pokud se na ní má uchytit barvivo. Je pravděpodobné, že sumerští kněží používali podobnou směs k očistě před rituály.
Zásaditý popel
Směs popela a vody funguje proto, že alkálie v popelu reagují s olejem a mění ho na mýdlo. („Alkáliemi“ se v tomto případě rozumí zásady, které jsou rozpustné ve vodě;
Tato voda posvěcuje nebesa a očišťuje zemi. Chvalozpěv ke Kusu (3. tisíciletí př. n. l.)
zásada je chemickým protikladem kyseliny.) Mýdlo rozpustí zbývající olej a špínu. Lidé si uvědomili, že mýdlové výrobky se dají dělat relativně snadno, a začali vařit živočišné tuky a oleje se směsí zásaditého popela, aby získali roztoky na čištění textilií, jako je vlna či bavlna.
Zdá se, že v této době se mýdlo na lidské tělo používalo spíše jako léčba kožních chorob než jako prostředek očisty. Jeden sumerský text z doby kolem roku 2200 př. n. l. popisuje jeho použití u člověka s neidentifikovanou kožní chorobou. Starověcí Egypťané vyvinuli podobnou metodu výroby mýdla
Viz také: Nová
jako Sumerové – používali ho k léčbě kožních chorob i boláků a také k mytí. Eberský papyrus z doby kolem roku 1550 př. n. l., jedno z nejstarších známých lékařských děl, zaznamenává výrobu mýdla mísením živočišných a rostlinných tuků se zásaditými solemi.
Během období dynastie Čou kolem roku 1000 př. n. l. Číňané objevili, že popel určitých rostlin je možné použít k odstraňování mastnoty. Dokument nazvaný „Záznam o obchodech“, vytvořený ke konci dynastie, uvádí, jak se čisticí směs vylepšovala tím, že se k popelu přidávaly drcené mušle. Tím se získala zásaditá chemikálie, která dokázala z látek odstraňovat znečištění.
Mýdlová sága
Staří Řekové a Římané očišťovali svá těla tím, že si do kůže masírovali olej a potom špínu seškrabovali kovovými či dřevěnými škrabkami; nejstarší příklady takových škrabek se datují do 5. století př. n. l. První zaznamenané použití slova pro „mýdlo“ pochází z 1. století n. l., kdy římský autor a přírodovědec Plinius Starší ve své encyklopedii Přírodověda zmiňuje „sapo“, z čehož dnes odvozujeme „saponáty“. Uvádí tam recepty
Hydrofobní ocásky molekul
mýdla se přichytí na špínu i olej na kůži a vtáhnou je do micely, která se posléze spláchne.
Molekuly mýdla
Chemie mýdla
Oleje a tuky rostlinného i živočišného původu obsahují triglyceridy. Ty se skládají z molekuly glycerolu, připojené ke třem dlouhým řetězcům mastných kyselin. Když se triglyceridy smíchají se silně zásaditým roztokem, mastné kyseliny se od glycerolu oddělí. Tomuto procesu se říká „saponifikace“ neboli „zmýdelnatění“. Glycerol se přemění na alkohol a mastné kyseliny vytvářejí soli – molekuly mýdla. „Hlavička“ soli mastné kyseliny je hydrofilní (přitahující
pro výrobu mýdla z loje (který se získává z hovězího tuku) a popela a výsledný produkt popisuje jako způsob „zahánění krtičnatých boláků“.
Ve 2. století n. l. popsal vlivný řecký lékař Galén přípravu mýdla s pomocí louhu (směsi zásad hydroxidu draselného a sodného, získaných z dřevního popela).
Předepisoval ho jako účinný prostředek pro očistu těla i oděvu.
Moderní mýdla
Nejběžnější tuky a oleje, které se dnes používají k výrobě mýdla,
Hydrofilní hlavička
Hydrofobní ocásek
Špína
Bakterie žijící ve špíně Ocásek molekuly mýdla připojený ke špíně
vodu) a napomáhá rozpustnosti, zatímco její dlouhý „ocásek“ je hydrofobní (odpuzující vodu), a tudíž nerozpustný.
Soli mastných kyselin jsou silné surfaktanty, tedy látky, které se hromadí na hladině vody. Molekuly mýdla ve vodě tvoří maličké shluky zvané „micely“. Hydrofilní část molekuly mýdla směřuje ven a vytváří vnější povrch micely, hydrofobní část pak směřuje dovnitř. Hydrofobní molekuly, jako například tuky a oleje, jsou uvězněny uvnitř micely, která je rozpustná ve vodě a dá se snadno smýt.
jsou kokosový, slunečnicový i palmový olej a lůj. Vlastnosti mýdel určuje typ použitého tuku: mýdla z živočišného tuku jsou velmi tvrdá a nerozpustná, zatímco mýdla z kokosového oleje jsou rozpustnější. Je také důležitý typ použité alkálie: sodná mýdla jsou tvrdá, zatímco draselná jsou měkčí, tzv. mazlavá.
Mnoho dnešních pracích prášků používá enzymy, tedy biologické katalyzátory, k rozkládání tuků, proteinů a sacharidů, které se nacházejí ve skvrnách od jídla i jiných. ■
Hydrofilní hlavičky molekul mýdla se rozpustí ve vodě a zvednou špínu z kůže
Micela
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVY
Anatolští kovodělníci (kolem roku 2000 př. n. l.)
PŘEDTÍM
kolem roku 5000 př. n. l. Naleziště v jihovýchodní Evropě a Íránu vydávají důkazy o získávání mědi z rudy.
kolem roku 4000 př. n. l.
Měděné sekery odlité na Balkáně ukazují, že lidé už znají technologii tavení a tvarování kovů.
POTOM
kolem roku 400 př. n. l. Indičtí kovodělníci vynalézají metodu tavení, která navazuje na vykované železo uhlík, čímž vzniká ocel.
kolem 12. století n. l. Ve švýcarském Durstelu se poprvé na Západě stavějí vysoké pece.
TMAVÉ ŽELEZO SPÍ V TEMNÉ SLUJI
ZÍSKÁVÁNÍ KOVŮ Z RUD
V dílně z doby bronzové vidíme, jak se slitina mědi a cínu po smísení a vytavení v peci lije do pískové formy. Tím vznikne bronzový předmět. Další muž prohlíží právě odlitou čepel meče.
Objev způsobu, jak získávat kovy, představoval zásadní technologický pokrok –umožnil výrobu nástrojů a jiných předmětů, například šperků, pomocí opracování kovů. První kovy, které se používaly, byly měď, stříbro a zlato, které se přirozeně vyskytují v kovovém neboli ryzím stavu. Většina jiných kovů se nachází ve formě sloučenin s jinými látkami v horninách zvaných rudy.
Oddělování kovu od rudy – tavení a redukce – vyžaduje vysoké teploty.
Získávání mědi
Prvními lidmi, kteří objevili proces tavení rudy, byli s největší pravděpodobností hrnčíři, kteří experimentovali s novými technikami pro pálení keramiky, když spatřili, jak z jejich pece vytéká zářící potůček roztaveného kovu. Tavení mědi vyžaduje zahřát rudu na teploty přes
Viz také: Čištění drahých kovů 27 ■ Pokusy o výrobu zlata 36–41 ■ Kyslík a zánik flogistonu 58–59 ■ Dělení prvků pomocí elektřiny 76–79
Zlato a železo jsou v současnosti, stejně jako ve starověku, vládci světa.
William Whewell
Přednáška o pokroku umění a vědy (1851)
980 °C, což na otevřeném ohni, kde hoří dřevo, není nijak jednoduché, ale v hrnčířské peci se to udělat dá.
Na Balkáně a Sinajském poloostrově v Egyptě se podařilo identifikovat šachty pro kopání mědi, datované do doby asi před 6000 lety. Velkým problémem pro rané horníky bylo, jak rozbít skálu, aby se k rudě dostali. Jedním z prvních velkých pokroků v technologii těžby byla technika zapalování ohňů. To zahrnovalo nejprve zahřátí skály, aby se rozpínala, a potom její polití studenou vodou, takže se zase smrštila a pukla. Poblíž dolů byly nalezeny tyglíky (hliněné nádoby schopné snášet vysoké teploty, které se používaly k tavení minerálů obsahujících kovy) což naznačuje, že se ruda tavila tam, kde se vydolovala.
Slitiny
Měď je sama o sobě relativně měkký kov a její užitečnost pro výrobu nástrojů je omezená. K objevu, že smísením neboli slitím mědi s jinými materiály vznikne silnější kov, došlo asi před 5000 lety. Mnoho
raných pokusů o výrobu mědi zahrnovalo zahřívání rudy s obsahem sulfidu měďnatého v přítomnosti rozžhaveného uhlí, čímž vznikají slitiny mědi. Tyto slitiny obsahovaly arsen a byly mnohem pevnější než čistá měď. První slitiny mědi a cínu pravděpodobně vznikly, když se při tavení použila ruda obsahující cín. Přidáním cínu se z mědi stala slitina, jež byla mnohem tvrdší než kterýkoli z obou kovů v čistém stavu a která se také dala snadněji odlévat. Dostala jméno bronz. Tento užitečný nový kov, který se v deltě řek Eufrat a Tigris, v zemi zvané Mezopotámie, vyráběl zhruba od roku 3000 př. n. l., se díky obchodování rychle šířil a zvěstoval příchod doby bronzové.
Staré železo
Získání železa z jeho rudy se pravděpodobně poprvé podařilo náhodou, a to v pecích na tavení mědi v Anatolii (dnešním Turecku) kolem roku 2000 př. n. l. Při tavení železa se jako palivo muselo použít dřevěné uhlí, které hoří při
Vysoká pec
Vysoká pec se používá k tavení kovů, jako je železo. Do její horní části se neustále dodává palivo a ruda, zatímco do spodní části se fouká vzduch, čímž se zajišťuje přísun kyslíku. V celém objemu komory dochází k chemickým reakcím, které vytvářejí roztavený kov a strusku – ty se pak odvádějí spodem – a plyny, které unikají horem.
V 5. století př. n. l. byly už v Číně hojně rozšířené litinové nástroje, což ukazuje, že technologie vysokých pecí tam už
mnohem vyšší teplotě než dřevo a chemicky reaguje s železnou rudou, čímž z ní odstraňuje některé nekovové složky rudy. Vynález měchu umožnil pumpovat do pece vzduch, a tedy kyslík, což usnadnilo dosažení vysokých teplot. Tyto dávné pece zvané „šachtové pece“ nedokázaly dosáhnout teplot potřebných k tomu, aby se železo roztavilo. Místo toho v nich vznikala „železná houba“ – směs téměř čistého železa a jiných látek, která se potom čistila opakovaným zahříváním a kováním. Takto vyrobenému kovu se říká „kovářské železo“.
Železo je čtvrtým nejběžnějším prvkem na Zemi a dá se snadněji získávat ve větším množství než měď a cín. Mezi roky 1200 a 1000 př. n. l. se po Středozemí a Blízkém východě rychle rozšířily znalosti o zpracování železa a obchod s železnými předměty, zvláště pak zemědělskými nástroji a zbraněmi. V Číně byly vyvinuty vysoké pece, díky nimž začala být produkce efektivnější. ■
byla pevně zavedená. Tyto pece měly hliněné stěny a používaly minerály bohaté na fosfor jako tavidlo, aby se snížil bod tání zpracovávaného kovu. V prvním století n. l. vyvinul čínský inženýr Tu Š’ vodní kola pro pohon pístových měchů, což ušetřilo práci a zvýšilo efektivitu těchto vysokých pecí. V Evropě byla v té době výroba železa výhradně omezená na šachtové pece (bloomeries), ve kterých se vyrábělo kovářské železo.
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVY
Mezopotámští skláři (kolem roku 2500 př. n. l.)
PŘEDTÍM
kolem roku 5000 př. n. l. Společnosti v paleolitu využívají přírodní sklo k výrobě řezných nástrojů.
POTOM
kolem roku 1500 př. n. l. Koncem doby bronzové se sklářství šíří do Egypta a do Řecka.
kolem 7. století př. n. l. Na hliněné tabulce z knihovny krále Aššurbanipala se našly instrukce pro výrobu různých druhů skla.
kolem 1. století př. n. l. Féničané objevují postup, kdy se železnou trubkou fouká vzduch do roztaveného skla a tvaruje se z něj nádoba.
kolem 1. století n. l. Římané objevují, že přidání oxidu manganičitého zvyšuje průzračnost skla, a poprvé sklo používají v oknech.
KDYBY NEBYLO TAK
KŘEHKÉ, PREFEROVAL BYCH HO PŘED ZLATEM
VÝROBA SKLA
Sklo je nekrystalická látka přirozeně se vyskytující v zemské kůře, nejčastěji ve formě obsidiánu – černého sopečného skla, které vzniká rychlým ochlazením lávy. Nachází se po celém světě a jeho odštěpováním je možné vytvořit nesmírně ostrou hranu – díky tomu je užitečný pro výrobu nožů, pil a hrotů kopí.
Mezi nejstarší skleněné předměty vyrobené člověkem, které se kdy našly, patří korálky z Mezopotámie z roku 2500 př. n. l. Výrobní proces možná objevili hrnčíři, když na vnější stranu svých keramických výrobků za vysokých teplot přidávali nepropustnou glazuru. Mezopotámci vyráběli sklo ze tří přísad: křemene (oxid křemičitý, SiO2, obvykle písek), sody (hydrogenuhličitan sodný, NaHCO3) nebo potaše (uhličitan draselný, K 2CO3), které fungovaly jako tavidlo a snižovaly teplotu, při níž se písek taví, a vápence (uhličitan vápenatý, CaCO3), které směs stabilizovalo. Tavení surovin vyžaduje teplotu přes 1000 °C, což dokázala jen málokterá pec. Skleněné předměty bylo obtížné vyrobit, a proto se velmi cenily.
Viz také: Borosilikátové sklo 151
Roztavené sklo bylo možné tvarovat. V polovině 16. století př. n. l. se už v Mezopotámii vyráběly malé skleněné nádoby technikou formování kolem jádra. Ke kovové tyči se připojilo jádro z jílu nebo zvířecího trusu a to se namočilo do roztaveného skla. Po vychladnutí skla se jádro odstranilo.
V 5. století př. n. l. byla vyvinuta plamenová pec, která má na jednom konci plameniště a na druhém komín. Ta umožňovala roztavit několik tun surovin naráz, čímž se výrazně zvýšila produktivita. ■
Sklo se stejně jako měď taví v sérii pecí. Přitom vznikají matné černé hroudy. Plinius starší
Přírodověda (kolem roku 77 n. l.)
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVA
Kroisos, král Lýdie (vládl zhruba v letech 560–546 př. n. l.)
PŘEDTÍM
kolem roku 7000 př. n. l. Neolitické komunity začínají tepat měď a vyrábět z ní nástroje. Ve východní Anatolii (dnešní Turecko) se nacházejí některé z nejstarších příkladů.
kolem roku 3000 př. n. l. V Egyptě se používají nejstarší dochované zlaté šperky.
POTOM
zhruba 300–500 n. l.
V Panamě a Kostarice se k výrobě malých ornamentů a ozdob široce používá tumbaga, slitina zlata a mědi.
1867 Francis Bowyer Miller vynalézá proces přečištění zlata na čistotu 99,5 % pomocí plynného chloru.
PENÍZE JSOU ZE SVÉ PODSTATY ZLATO A STŘÍBRO
ČIŠTĚNÍ DRAHÝCH KOVŮ
Prvními kovy, které lidé opracovávali, byly měď a zlato; v severním Iráku se našly měděné korálky staré 8000 let a zlato se možná na ozdoby používalo ještě dříve. Kolem roku 4000 př. n. l. se používalo celkem sedm kovů: měď, zlato a stříbro, které se často nacházejí v ryzím stavu a dají se získat relativně snadno, a dále olovo, železo, cín a rtuť, které se získávaly z minerálních rud vytavováním.
Ne vždy byly nalezeny kovy ryzí, tak koncem 7. století př. n. l. objevili Lýdové v Anatolii elektron – přirozenou bledou slitinu zlata a stříbra, která se nacházela v říčním písku –a používali ho k výrobě mincí. V 6. století př. n. l. lýdský král Kroisos zavedl první zlaté mince standardizované ryzosti.
Kroisosovy mince byly vyrobené z přečištěného zlata. To se získávalo tak, že se elektron vytepal do tenkých plechů a umístil se do hliněných nádob mezi vrstvy soli. Když se na několik hodin zahřál na teplotu nižší než bod tání zlata, stříbro v elektronu zreagovalo se solí a vytvořilo chlorid stříbrný.
Zlatá mince – jedna z prvních na světě – z doby krále Kroisose. Jsou na ní zobrazení lev a býk, jejichž podoba byla do zlata vyražena.
Ten byl pak absorbován „nosným“ jílem, například cihlami a keramikou v peci, takže to, co zůstalo, bylo téměř čisté zlato.
Aby se stříbro získalo zpátky, nosný jíl se tavil spolu s mědí nebo olovem. Potom se stříbro oddělilo od ostatních kovů pomocí kupelace. To zahrnovalo tavení rudy v kupelách (miskách) s použitím měchů, aby se dosáhlo vysoké teploty. Měď a olovo se přitom přeměnily na oxidy, které zůstaly v misce, a stříbro se vytavilo. Pak se z něj vyrobily další mince. ■
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVA
Demokritos (zhruba 460–370 př. n. l.)
PŘEDTÍM
kolem roku 475 př. n. l. Řecký filozof Leukippos vyvíjí první teorii atomismu, myšlenky, že vše je složené z nedělitelných elementů.
POTOM
kolem roku 1100 n. l.
Islámský filozof al-Ghazálí píše o atomech jako o jediných věčných hmotných věcech, které existují.
1758 Chorvatský polyhistor Ruđer Josip Bošković publikuje první obecnou matematickou teorii atomismu.
ATOMY A VAKUUM BYLY POČÁTKEM VESMÍRU
ATOMOVÝ VESMÍR
Myšlenka, že veškerou hmotu tvoří atomy, má velmi dlouhou historii. V 5. století př. n. l. s ní přišel řecký filozof Demokritos. Ten navázal na dílo svého téměř současníka Anaxagora – který věřil, že hmota je nekonečně dělitelná – a svého učitele Leukippa, který navrhoval, že veškerá hmota je tvořena nekonečným počtem neviditelně malých nedělitelných částeček.
Věčný atomos
Demokritos věděl, že když přeříznete kámen vejpůl, bude mít každá polovina stejné vlastnosti jako původní kámen. Říkal si, že pokud
budete kámen dělit stále dál, dostanete nakonec tak maličké kousky, že jejich další dělení bude fyzicky nemožné. Tyto nekonečně malé kousky hmoty definoval pomocí slova atomos, což znamená „nedělitelný“, a právě odtud pochází dodnes používané slovo „atom“. Navrhl, že atomy jsou věčné a není je možné zničit, neustále se však kombinují a rekombinují do různých látek.
Neboť i malé bylo nekonečné…
Anaxagoras
Raná řecká filozofie (5. století př. n. l.)
Tyto atomy byly pevné bez jakékoli vnitřní struktury. Všechny je tvořila stejná hmota, ale měly různou velikost, váhu a tvar. Každý materiál vznikl díky specifické formě atomů – atomy kamene se vyskytovaly pouze v kameni a lišily se například od atomů peříčka. Povaha materiálu byla důsledkem tvaru atomů, které ho tvořily, a způsobu, jakým se tyto atomy spojovaly; například atomy železa byly rozeklané a zaháknuté do sebe, zatímco atomy vody byly hladké a kutálely se po sobě.
Demokritův vesmír
Podle Demokritových představ existoval vesmír odjakživa a bude existovat navěky. Jeho struktury vznikly náhodným pohybem atomů, které svými srážkami
vytvořily větší tělesa a světy. Tyto kolize způsobovaly pohyby neboli „víry“, které atomy rozlišovaly podle hmotnosti.
Svět řídila povaha atomů, jejich pohyb a způsob, jakým k sobě byly nahloučené. To byl pokus aplikovat na přírodu zákony matematiky, protože právě matematika ovládala chování atomů. Z Demokritova pohledu byla příroda strojem.
Demokritos ke svým názorům dospěl dedukcí, nikoli na základě experimentů. Jiní filozofové, zvláště pak Aristoteles, s nimi nesouhlasili. Aristoteles následoval Empedokla a tvrdil, že vše ve vesmíru je tvořeno ohněm, vzduchem, zemí a vodou. Zároveň také kritizoval myšlenku, že pohyb atomů probíhá odjakživa a nemá žádný počátek.
Pozdější vývoj
Ve 4. století př. n. l. podpořil atomovou teorii řecký filozof Epikuros. Ten se však pokoušel argumentovat proti konceptu Demokritova mechanického
Demokritos
Podle Demokrita měly atomy různých látek různé tvary.
Atomy vody byly hladké a snadno klouzaly nebo se kutálely přes ostatní, zatímco atomy železa byly rozeklané a zaháknuté do sebe do podoby pevné látky.
Kulaté, hladké atomy
Háčky spojují atomy dohromady
Struktura je pevná a silná
Atomy se hladce kutálejí jeden přes druhý
deterministického vesmíru a obhajovat koncept svobodné vůle, a tak tvrdil, že atomy se při svém pohybu prostorem mohou občas „stočit stranou“ ze svých jinak předurčených drah, což přidává prvek náhody a vede to tedy k novým řetězcům událostí. Římský filozof Lukrecius psal v 1. století př. n. l. ve své básni O přírodě, že hmota je tvořena „prvními počátky věcí“, tedy maličkými částečkami, které se věčně pohybují obrovskou rychlostí. Atomová teorie, tak jako velká část starořeckých myšlenek, byla v Evropě na celá staletí zapomenuta, dokud ji
Demokritos, známý díky svému veselému, lehkovážnému pohledu na život jako „smějící se filozof“, se narodil kolem roku 460 př. n. l. buď v Abdéře v řecké provincii Thrákii, nebo v Milétu v dnešním západním Turecku. O jeho životě toho mnoho nevíme a nic z jeho spisů se nedochovalo; jeho myšlenky známe pouze z fragmentů převážně díky jedné Aristotelově monografii a anekdotám řeckého životopisce Diogena Laertia ve 3. století n. l.
Demokritos prý hodně cestoval – skoro jistě do Egypta a Persie
znovu neobjevili v arabských překladech Aristotela, který ji vehementně napadal. Aristotelova teorie čtyř elementů jakožto věčných principů jednoznačně převládla nad atomovou teorií, kterou křesťanští učenci pokládali za příliš materialistickou, a tudíž odporující jejich vlastnímu učení. K původnímu konceptu atomů se nakonec v průběhu 18. století vrátili filozofové z doby osvícenství; později, konkrétně počátkem 19. století, se z něj vyvinula atomová teorie britského chemika Johna Daltona, který se později proslavil jako vášnivý obhájce atomové teorie. ■
a možná i do Etiopie a Indie –a ve všech zemích se setkával s místními učenci. Také jezdil po Řecku a hovořil s přírodozpytci; Leukippos z Milétu se stal jeho mentorem a měl značný vliv na jeho smýšlení včetně toho, že se s ním podělil o svou teorii atomismu, kterou zastával celý svůj život.
Okolnosti Demokritovy smrti jsou nejasné. Dožil se prý 90 let, což by jeho smrt kladlo někam do roku 370 př. n. l., někteří autoři však uvádějí, že se dožil 109 let. Pro toto tvrzení však neexistují důvěryhodné důkazy.
VodaŽelezo
SOUVISLOSTI
HLAVNÍ POSTAVY
Empedokles (492–432 př. n. l.)
Aristoteles (384–322 př. n. l.)
PŘEDTÍM
kolem 6. století př. n. l. Řecký filozof Thales z Milétu tvrdí, že všechny jevy je možné pochopit pomocí přirozených, racionálních termínů.
POTOM
kolem 8. století n. l.
Arabský alchymista Džábir ibn Hajján rozšiřuje hypotézu čtyř elementů o sírortuťovou teorii kovů.
1661 Angloirský přírodozpytec a chemik Robert Boyle zavrhuje hypotézu čtyř elementů ve prospěch teorie, že veškerá hmota je tvořena korpuskulemi.
OHEŇ, VODA, ZEMĚ A BEZMEZNÁ KLENBA VZDUCHU
ČTYŘI ELEMENTY
Starověkým Řekům se připisuje, že se jako první zeptali, z čeho se všechno skládá. Thales z Milétu, jak se uvádí v Aristotelově Metafyzice, řekl, že „prapůvodním principem“ (arche) všech věcí je voda. Mnozí filozofové jeho doby zastávali jiné názory: Hérakleitos se domníval, že arche je oheň, zatímco Anaximenes z Milétu tvrdil, že jde o vzduch.
Prvotní kořeny
Sicilský filozof Empedokles v 5. století př. n. l. prohlásil, že veškerá hmota včetně živých bytostí je
složená ze čtyř prvotních „kořenů“ (řecky rhizomat): vzduchu, země, ohně a vody. Hmota byla jen málokdy čistá, obvykle ji tvořila kombinace různých látek a povaha každé z nich byla určena poměrem těchto kořenů. V jeho systému na tyto kořeny působí dvě síly, které vyvolávají změnu: láska ( filotés), která svádí dohromady různé druhy hmoty, a svár ( neikos), který je rozděluje. Empedokles také věřil, že všechna hmota – ať už živá, či neživá – má nějaký druh vědomí. Empedoklův systém nebyl založený na experimentálních důkazech, nýbrž na filozofii. Údajně však prý předvedl, že vzduch není jen pouhá nicota. Empedokles s pomocí klepsydry – vodních hodin, které měří tok vody v nádobě s dírami nahoře a dole – zjistil, že když spodní díru ponoří pod vodu, nádoba se naplní vodou. Pokud však předtím zakryl prstem horní díru, voda do nádoby nenatekla; teprve když prst odtáhl, vtekla dovnitř. Z toho Empedokles vyvodil, že vzduch v nádobě brání vodě vniknout dovnitř.
Empedokles v Norimberské kronice (1493), encyklopedii světové historie od německého humanisty Hartmanna Schedela. To ukazuje jeho význam pro středověké učence.
Komplementární vlastnosti
Athénský filozof Platon se ve svém dialogu Timaeus (kolem roku
Viz také: Atomový vesmír 28–29 ■ Pokusy o výrobu zlata 36–41 ■ Plyny 46 ■ Korpuskule 47 ■ Kyslík a zánik flogistonu 58–59 ■ Daltonova atomová teorie 80–81 ■ Zákon ideálního plynu 94–97 ■ Periodická tabulka prvků 130–137
Elementy jsou primárními složkami těles.
Aristoteles
360 př. n. l.) možná stal prvním autorem, který pro čtyři základní kořeny použil termín „element“ (stoicheion –řecké slovo pro nejmenší dílek na slunečních hodinách nebo pro písmeno abecedy); v češtině se obvykle používá slovo „živel“. Byl to však jeho student Aristoteles, kdo ve svém díle O nebi poskytl první definici: „Element… jest tělísko, do něhož mohou být analyzována jiná tělesa… a jež samo o sobě není dělitelné na tělíska odlišné formy.“
Aristoteles tvrdil, že všechny látky jsou kombinací hmoty a formy. Hmota, to byl podle něj materiál, z něhož byly tvořeny látky, zatímco forma dávala látkám jejich strukturu a určovala jejich charakteristiku a funkci. Souhlasil s Empedoklem v tom, že hmota je tvořena vzduchem, zemí, ohněm a vodou v různých poměrech, věřil však, že ty existují pouze jako potenciály, a ne jako samostatné věci, dokud nezískají formu.
Aristoteles se domníval, že čtyři elementy mají různé vlastnosti: oheň byl horký a suchý, vzduch horký a mokrý, země chladná a suchá a voda chladná a mokrá. Přidal k Empedoklovým čtyřem elementům ještě pátý, který začal být
známý jako „kvintesence“ neboli „éter“ – božská látka, z níž byly utvořeny hvězdy a planety. V Aristotelově kosmu, v jehož středu byla Země, byl éter nejlehčím elementem, který tvořil vnější vrstvu kosmu; poté v sestupném pořadí následovaly oheň, vzduch, voda a země. Každý element se vždy snažil vrátit na svou přirozenou úroveň – déšť tedy padal ze vzduchu na zem a vracel se na úroveň vody a plameny stoupaly ze země směrem k úrovni ohně.
Přetrvávající vliv
Teorie čtyř elementů se stala ústředním prvkem alchymie. Také měla velký vliv na medicínu. Hippokrates, řecký „otec medicíny“, ve svém traktátu O povaze člověka spojil elementy se čtyřmi důležitými tekutinami neboli „šťávami“ v lidském těle: byly jimi krev (vzduch), sliz (země), žlutá žluč (oheň) a černá žluč (voda).
Teorie elementů se později rozšířila do islámského světa a odtamtud pak zpět do Evropy. Dominovala lidskému myšlení až do doby
Aristoteles
Aristoteles se narodil roku 384 př. n. l. v severořecké Makedonii. V roce 367 př. n. l. začal studovat na Platonově Akademii, kde později také učil. Po Platonově smrti v roce 347 př. n. l. Aristoteles roku 335 př. n. l. založil v Athénách svou vlastní školu zvanou Lyceum. Příběhy o tom, že byl učitelem mladého Alexandra Makedonského, pravděpodobně vznikly až později, i když na dvoře Filipa Makedonského, Alexandrova otce, nějaký čas skutečně strávil. Aristoteles
Oheň horké suché mokréstudené
Voda
V průběhu staletí vytvořili přírodozpytci tento diagram, který ukazuje podobné a opačné vlastnosti jednotlivých elementů. Symboly uprostřed znázorňují vzestupný nebo sestupný pohyb energie spojené s každým z elementů.
středověku a ještě dál. Teprve když vědci jako Galileo Galilei a Robert Boyle v 17. a 18. století postavili experimentování a pozorování nad filozofii, byly Aristotelovy čtyři elementy konečně překonány. ■
zemřel v roce 322 př. n. l. ve věku 62 let. Propagoval koncept přírodních zákonů jako vysvětlení fyzikálních jevů. Psal texty na témata sahající od filozofie, logiky, astronomie a biologie k psychologii, ekonomice, poezii a dramatu. Jeho myšlenky dominovaly západní vědě a filozofii téměř 2000 let, dokud je nezpochybnili přírodozpytci v 17. století.
