Scheikunde en de wereld om ons heen

TOEN u als kind uw moeder een cake zag bereiden en bakken, besefte u toen dat ze een „scheikundige” was? U at de cake omdat hij lekker was. Maar wist u toen dat uw lichaam een geweldig ingewikkeld scheikundig laboratorium was, waar de cake werd verteerd en in lichaamsweefsels voor u werd omgezet?

Nu u volwassen bent zult u de scheikunde misschien niet als uw beroep hebben gekozen, maar u weet dat niets zou kunnen leven als er geen scheikundige processen bestonden. Waarschijnlijk beseft u ook dat veel dingen die wij nu gebruiken er niet zouden zijn als sommige mannen de scheikunde niet als hun roeping hadden gekozen.

Scheikundigen maken natuurlijk niet de wetten waardoor de reactie van scheikundige stoffen wordt bepaald. Zij kunnen slechts studeren, experimenteren en hulpmiddelen zoals de microscoop gebruiken om deze wetten te ontdekken en te begrijpen en ook om te weten te komen hoe ze toegepast moeten worden ten einde bepaalde resultaten te bereiken.

Enkele van de voortbrengselen van het scheikundige onderzoek die grote invloed hebben gehad op onze wereld zijn explosieven, brandstoffen, plastics, papier, staal, glas, reinigingsmiddelen, geneesmiddelen en talloze andere dingen, te veel om op te noemen. Deze dingen hebben ons werk beïnvloed, ons eten, de manier waarop wij bouwen, de kleren die wij dragen, onze wijze van reizen — ja, praktisch alles wat onze manier van leven betreft.

Een oude wetenschap

Wij weten niet in welke mate de oude Egyptenaren, Babyloniërs, Assyriërs en Hebreeën begrip hadden van de scheikunde. Het historische bijbelverslag openbaart echter dat de mensen zelfs vóór deze vroege beschavingen, ja, zelfs vóór de wereldomvattende vloed van ongeveer 4300 jaar geleden, kennis hadden van de metallurgie, waarbij ook scheikunde een rol speelt (Gen. 4:22). En later zei Job, die leefde voordat de Israëlieten een natie werden: „IJzer — uit stof wordt het gehaald, en uit steen wordt koper gegoten” (Job 28:2). Koning Salomo van Israël liet koperen voorwerpen gieten (1 Kon. 7:46, 47). Er bestonden ook andere industrieën die enige kennis van de scheikunde vereisten, zoals het maken van wijn en het bereiden van verfstoffen en inkten. Kruiden werden gebruikt en ook werd het balsemen beoefend.

De atoomtheorie

In de moderne geschiedenis zijn er op scheikundig gebied echter bijzonder snelle vorderingen gemaakt door de ontwikkeling van de atoomtheorie, die betrekking heeft op de structuur van de materie (in feite is het een theorie die door de oude Grieken is opgesteld zonder dat zij daarvoor nog een bewijs hadden). De scheikundigen hebben werkelijk een groot aandeel gehad aan het ontwikkelen van de atoomtheorie.

Deze theorie leert dat de atomen in principe zijn opgebouwd uit drie deeltjes: protonen, neutronen en elektronen. Combinaties van deze deeltjes in verschillende aantallen, vormen de elementen. Een element is een stof die niet gedeeld kan worden in eenvoudiger stoffen met behulp van gewone scheikundige processen. Dus vormen de elementen de bouwstenen voor de gewone scheikunde. De daaropvolgende eenheid is de molecule, die uit één of meer atomen kan bestaan. Dan volgen de verbindingen, gevormd door de vereniging van twee of meer elementen.

Er zijn tweeënnegentig elementen die gewoonlijk in de natuurlijke staat worden aangetroffen. Waterstof, een gas, is de lichtste hiervan. Platinum is een van de zwaarste. Sommige andere zijn langs kunstmatige weg verkregen, zodat het totale aantal van de thans bekende elementen meer dan honderd bedraagt. Het element dat het meest voorkomt in de aardkorst en in het water is zuurstof. Zuurstof is onontbeerlijk voor zowel het dieren- als planteleven. Ook vormt zuurstof ongeveer één vijfde deel van het volume van de lucht.

De meeste elementen hebben een affiniteit tot elkaar, dat wil zeggen, ze hebben de geneigdheid zich met elkaar te verbinden. Zeer weinige worden beschouwd als inert, of praktisch inactief. Er bestaan werkelijk een eindeloos aantal rangschikkingen en combinaties, die iedere soort bestaande stof vormen. De ingewikkeldste moleculen worden in levende organismen gevonden. De geleerden hebben de laatste tijd veel aandacht geschonken aan de grote moleculen van verschillende proteïnen, die bestaan uit vele honderden atomen, welke op een zeer ingewikkelde wijze zijn gerangschikt. Hoewel ze voor een molecule groot zijn, kunnen ze slechts met behulp van een elektronenmicroscoop worden waargenomen.

De wetten van de scheikunde werken tot welzijn van de mens

Ofschoon er talloze chemische verbindingen zijn ontdekt, heeft men bemerkt dat er een grote mate van stabiliteit bestaat in de rangschikking. Tabellen met atoomnummers en atoomgewichten, verkregen uit waarnemingen van de elementen, zijn daarom zeer betrouwbaar en nuttig voor de scheikundige. Sommige van de wetten die de scheikundige reacties beheersen zijn hoogst ingewikkeld; als ze niettemin begrepen worden, zien wij dat ze alle materie op een bijzonder mooie, ordelijke wijze regeren.

Soms verbinden de elementen zich tot stoffen met eigenschappen die volkomen verschillen van de elementen zelf. Een voorbeeld van zo’n verbinding is tafelzout, samengesteld uit chloor en natrium, beide vergiftige stoffen. Water, een vloeistof die wordt gevormd uit gassen, twee atomen waterstof en één atoom zuurstof, vertoont bepaalde eigenschappen die op verscheidene manieren ons leven en welzijn beïnvloeden. Water heeft de ongewone eigenschap dat zijn moleculen dichter op elkaar zitten als het vloeibaar is dan wanneer het bevroren is. IJs blijft daarom drijven. Als dit niet zo was en het naar de bodem van de meren zou zakken, zouden deze constant bevroren zijn.

Wij kunnen eveneens blij zijn dat water een grotere warmtecapaciteit heeft dan welke andere vloeistof ook. Dit houdt nauw verband met de matiging van het klimaat in de nabijheid van grote watermassa’s. Ook kan geen andere vloeistof met water wedijveren als oplosmiddel.

Zuurstof is een zeer actief element, dat zich makkelijk met vele andere elementen verbindt. Dit maakt het tot een ideale zuiveraar van lucht en water, waarbij het vlug bepaalde giftige stoffen oxideert en onschadelijk maakt.

Heeft de scheikunde het antwoord op de problemen van de mensheid?

Vanwege de belangrijke rol die de scheikunde in de wereld van de mens speelt, vormt deze wetenschap een studie die veel vreugde verschaft en is ze ook een bron van dingen die aangenaam en nuttig zijn voor de mensheid. Scheikundigen hebben veel kennis vergaard, maar zij hebben alleen nog maar „het oppervlak afgetast” van dit enorme terrein van onderzoek. De scheikundigen weten nog niet precies hoe een grasspriet groeit, noch hebben zij een volledig begrip van de fotosynthese, waardoor planten voedsel produceren voor het dierenleven. Geen enkele scheikundige heeft nog de prestatie van één cel van het menselijk lichaam geëvenaard, die, naar wordt gezegd, wel één tot tweeduizend verschillende scheikundige reacties gelijktijdig kan laten verlopen.

De dingen die de scheikunde heeft ontwikkeld hebben goede mogelijkheden gehad; maar gebrek aan kennis over hun uiteindelijke effect en het misbruik dat ervan gemaakt is, heeft veel problemen veroorzaakt. Plastics, reinigingsmiddelen, drugs en vorderingen op het gebied van chemische verdelgingsmiddelen hebben eraan meegewerkt dat de mensheid zich in een crisistijd bevindt. Stellig heeft de wetenschap zoals ze door de scheikunde wordt vertegenwoordigd, en net zoals dit met de vele andere takken van de wetenschap het geval is, het onvermogen van de mens aangetoond om een wereld van vrede, gezondheid, leven en zekerheid te scheppen.