Adobe Systems C9500 Užitá chemie – 1 Úvod 1 C9500 Užitá chemie Mgr. Ing. Radka Kopecká, Ph.D. 175344@mail.muni.cz Adobe Systems C9500 Užitá chemie – 1 Úvod 2 Obsah předmětu Podmínky ukončení (kolokvium) 1)Kolokvium – písemná forma 2)Vypracování a přednesení prezentace na stanovené téma 3)Plusové body za DU Adobe Systems 3 Užitá (aplikovaná) chemie je vědecký obor zabývající se základními chemickými vlastnostmi materiálů a výrobu nových materiálů. Užitá chemie se zabývá aplikacemi principů a chemických teorií k zodpovězení si specificky položených otázek s cílem najít řešení reálných globálních problémů. Tento obor slučuje především čtyři oblasti studia chemie: fyzikální chemie, chemie materiálů – organických a anorganických, chemické inženýrství a chemie životního prostředí. Chemie, podobně jako biologie nebo fyzika, zkoumá určité části a vlastnosti přírody. Proto ji řadíme k tzv. přírodním vědám. Chemie je především tzv. užitá věda, tj. jejím hlavním cílem není pouze zjišťovat informace, ale především snaha získané informace prakticky využít v běžném životě. Chemie Užitá chemie Adobe Systems 4 Význam chemie a)tvoří surovinovou základnu řady průmyslových odvětví – např. úprava vody, zemědělství, potravinářský průmysl, energetika, elektronika (výroba polovodičů), výroba chemických polotovarů, výroba a zpracování plastů, gumárenství, barvářství, farmaceutický průmysl, kosmetický průmysl, stavebnictví a řada dalších b) b)umožňuje získávání energie (uvolněné při chemických dějích) – elektrická (galvanické články), jaderná, tepelná (oheň) a světelná (fluorescein, ohňostroje, …) energie c) c)objasňuje chemické děje významné pro život – popisuje chemické reakce probíhající v atmosféře, vodě a půdě a chemické reakce probíhající v živých organismech, Adobe Systems 5 Chemikové jsou „kouzelníci s hmotou“. Historický vývoj chemie Chemie je od prvopočátku zaměřena hlavně prakticky, k okamžitému využití a k výrobě, proto je chemie především vědou užitou, přestože část chemických poznatků vznikala a vyvíjela se v rámci filosofie. Pravěk Paleolit (starší doba kamenná) Ovládnutí ohně = ochrana před dravou zvěří, zdroj tepla a světla, příprava jídla. Hoření bylo první chemickou reakcí, kterou člověk ovládl a využil ke svému prospěchu. Neolit (mladší doba kamenná) Vznik hrnčířství Eneolit (pozdní doba kamenná) Materiály – tradiční kámen a nové kovy (zlato, stříbro a měď = 1. kov získaný z rud). Měď byla v době kolem 3 000 let př. n. l. postupně nahrazována slitinou mědi a cínu – bronzem. Adobe Systems 6 Starověk Odlévání bronzu Doba železná Železo lidé nejdříve začali používat v jeho přirozené formě – zpracovávali meteority Rtuť - nalezena v egyptských hrobech z poloviny 2. tisíciletí př. n. l. Dalším známým kovem starověku bylo olovo. bronz.jpg Adobe Systems 7 Starověké Řecko a Řím Řekové - převzali dosavadní poznatky a přetvořili je na jednodušší, abstraktnější a racionálnější úroveň. Římané koukali na vědu s pohrdáním. Řím byl vojenský stát, proto Římané byli praktiční a zdatní v technice, zejména v technice zpracování kovů. Aristoteles popsal výrobu železa a oceli, formuloval princip chemických dějů: všechny látky vznikly ze společné prahmoty a mohou se vzájemně přeměňovat. Síra se v Řecku používala při bohoslužbách jako vykuřovadlo. Rtuť nazývanou „tekuté stříbro“ vyráběli Římané z rumělky a používali jako líčidla a malířské barvy. V Řecku objeveny zákony šíření, odrazu a lomu světla. V 5. stol. př. n. l. Empedokles stanovil čtyři základní látky, z nichž je složena hmota a položil tak základy teorii čtyř živlů. Démokritos - myšlenky o atomech Thalés z Milétu (624–548 př. n. l.) pralátka voda (vše vzniklo různými úpravami vody). Thales-04.jpg Hérakleitos z Efesu (540–480 př. n. l.) pralátka oheň Empedoklés z Akragantu (490–430 př. n. l.) čtyři základní pralátky: Voda, vzduch, oheň, země Heraclitus_b_4_compressed.jpg 388px-Empedokles.jpg Atomisté Atomisté dělili svět na jsoucno a nejsoucno. Jsoucno bylo dle nich tvořeno z nedělitelných a nezničitelných atomů proměnlivého tvaru. Démokritos z Abdér (460–370 př. n. l.) Democritus.jpg Adobe Systems Důležité objevy a vynálezy Časový horizont Místo Objev a vynález 200 n. l. Řecko Výroba mýdla 400–500 n. l. Indie Výroba cukru 600 n. l. Čína Výroba porcelánu 678 n. l. Řecko V bitvě použita hořlavina „řecký oheň“ 900 let n. l. Arábie Výroba alkoholu destilací 1100–1200 Čína Vynález kompasu 1200 Čína Vynález střelného prachu 1300 Itálie Výroba HNO3 a H2SO4 1390 Dálný východ Vynález knihtisku 1590 Německo Prachová patrona Konec 16. století Itálie, Holandsko Výroba dalekohledů Adobe Systems 10 Alchymie Alchymie je pokusná činnost s přírodními látkami, se snahou o vzájemnou přeměnu prvků a získání elixírů mládí. Vznikla v Egyptě, Indii a Číně. V Čechách byl její vrchol počátkem 17. století za císaře Rudolfa II. Arabové se jako první pokusili o chemickou symboliku. (každému kovu i každé chemické operaci přiřadil určité číslo: zlato mělo hodnotu 20, stříbro 10, měď 7, elixír 100, sublimace 1/50,…; z čísel sestavovali rovnice o jedné neznámé). Evropští alchymisté zavedli symboly pro označení chemikálií. Význam alchymie pro současnost – nahromadění chemicko-technologických zkušeností Alchymie rozpracovala exp. metody: filtraci, extrakci, sublimaci, destilaci, žíhání, rozpouštění. Alchymisté uměli připravit: kyselinu sírovou, kyselinu dusičnou, kyselinu chlorovodíkovou, louhy, potaš, sodu, ledek, alkohol, lučavku královskou, borax, řadu solí a oxidů, používali řadu minerálů a kamence jako mořidlo, používali rostlinná barviva v barvířství (indigo). Alchymisté své vědomosti tajili, proto záměrně pozměňovali nebo nově vymýšleli značky již dříve označených chemikálií, čímž vznikl zmatek. Alchymie •Vyrobit zlato z čehokoliv. •Připravit elixír mládí a nesmrtelnosti. •Stvořit umělého člověka. •Objevit kámen mudrců. golem.jpg Geber = Abú Músa Džábir ibn Hajján (arabská alchymie) Objevil destilaci, krystalizaci, HCl a HNO3. Připravil lučavku královskou Jehuda Liva ben Becalel = rabbi Löw Židovský rabín stvořil údajně v Praze za vlády Rudolfa II. Golema. Edward Kelley Dvůr Rudolfa II., údajně uměl Kelly vyrobit zlato a znal časoprostorovou smyčku. EdwKelley.jpg geber.jpg Albertus Magnus Údajně stvořil bronzovou hlavu, která mluvila. AlbertusMagnus.jpg Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky 12 Technická chemie Navazuje na praktické dovednosti alchymistů – vývoj vedl k rozvoji metalurgie, sklářství, keramiky, výroby chemikálií, papíru, barev ... Vannocio BIRINGUCCIO (1480–1539) – chemik a technolog, základní spis Pirotechnia Bernard PALISSY (1510–1590) – má zásluhu o rozvoj keramiky (objevil řadu smaltů), jeden ze zakladatelů agrochemie Johann Rudolf GLAUBER (1604–1668) – chemik a lékař, výroba kyselin, ledku, solí (objev Glauberovy soli Na2SO4.10H2O). Georg AGRICOLA (1494–1555) - Vynikající lékař, který se zabýval mineralogií, hornictvím a hutnictvím. Působil nějakou dobu v Jáchymově. Adobe Systems 13 13 Novověk Adobe Systems Vynálezy 17. století Časový horizont Vynálezce Vynález 1627 Anglie – E. Wingate Logaritmické pravítko 1636 Německo – Schwenter Plnicí pero 1637 Johannes Hevel Pozemní periskop 1643 Evangelista Torricelli Barometr 1650 Otto von Guericke Vývěva 1660 Francie Splachovací záchody 1661 Otto von Guericke Manometr 1661 M. Thévenot Vodováha 1669 Henning Brand Objev fosforu 1681 Denis Papin Tlakový hrnec 1685 Joachim Becher Svítiplyn Adobe Systems Časový horizont Vynálezce Vynález 1712 Thomas Newcomen Parní stroj 1714 G. D. Fahrenheit Rtuťový teploměr 1721 J. F. Henckel Výroba zinku 1745 E. G. Kleist Leydenská láhev 1750–1754 L. Euler Vodní turbína 1750 Stender První pračka 1752–1754 Franklin, Diviš, Lomonosov Bleskosvod 1776 D. Bushnell Ponorka 1778 W. von Kempelen Mluvící automat 1795 Alessandro Volta Voltův sloup 1796 Alois Senefelder Plošný tisk – litografie Vynálezy 18. století Adobe Systems Časový horizont Vynálezce Vynález 1801 E. Adam Kolonový destilační přístroj 1801 F. Ch. Achard Výroba cukru z řepy 1802–1807 Richard Trevithick Parní lokomotiva 1803 H. Davy Výroba draslíku a sodíku 1823 J. N. Fuchs Vodní sklo 1837–1839 M. H. Jacobi Galvanoplastika 1839 Ch. Goodyear Vulkanizace kaučuku 1844 F. G. Keller Papír z dřevoviny 1858 J. Plücker a H. Geissler Neonová trubice 1882 Thomas Alva Edison Parní elektrárna 1891 V. G. Šuchov Destilace ropy Vynálezy 19. století Adobe Systems Časový horizont Vynálezce Vynález 1900 I. L. Kondakov Umělý kaučuk 1901 R. A Zsigmondy Ultramikroskop 1903 K. O. Birkeland Výroba dusíku ze vzduchu 1906 A. Wilm Dural 1908 J. E. Brandenberger Celofán 1909 L. H. Baekeland Bakelit 1928 A. Fleming Penicilin 1932 Cockroft a Walton Umělá jaderná reakce 1945 J. R. Oppenheimer Atomová bomba 1951 E. Teller Vodíková bomba 1981 Don Estridge Počítač IBM PC Vynálezy 20. století Adobe Systems 18