Tiesitkö, että ammoniakin valmistustavan keksiminen oli tärkein yksittäinen syy siihen, että maailman väkiluku räjähti 1,6 miljardista vuonna 1900 nykyiseen 7 miljardiin? Tai että polyeteeni, maailman yleisin muovi, keksittiin vahingossa kahdesti?
Mahdollisuuksien mukaan et tiennyt, sillä kemialla on tapana jäädä huomiotta muihin luonnontieteisiin verrattuna. Yksikään kemisti ei päässyt Science-lehden 50 parhaan tiedetähden joukkoon Twitterissä. Kemian uutiset eivät vain saa samanlaista näkyvyyttä kuin fysiikan projektit, vaikka kyse olisi ollut kemian laboratorion laskeutumisesta komeetalle.
Siten Royal Society of Chemistry päätti tutkia, mitä ihmiset oikeasti ajattelevat kemiasta, kemisteistä ja kemikaaleista. Kävi ilmi, että useimmilla ihmisillä ei vain ole hyvää käsitystä siitä, mitä kemistit tekevät tai miten kemia vaikuttaa nykymaailmaan.
Tämä on todella sääli, sillä maailmaa sellaisena kuin me sen tunnemme ei olisi olemassa ilman kemiaa. Tässä viisi parasta kemian keksintöäni, jotka tekevät maailman, jossa elät.
Penisilliini
On hyvin mahdollista, että penisilliini on pelastanut elämäsi. Ilman sitä piikin pistos tai kurkkukipu voi helposti muuttua kohtalokkaaksi. Alexander Fleming saa yleensä kunnian penisilliinistä, kun hän vuonna 1928 teki kuuluisan havainnon siitä, miten hänen petrimaljoillaan kasvava home tukahdutti läheisten bakteerien kasvun. Parhaista yrityksistään huolimatta hän ei kuitenkaan onnistunut saamaan irti käyttökelpoista penisilliiniä. Fleming luovutti, ja penisilliinin tarina jäi 10 vuoden tauolle. Kunnes vuonna 1939 vasta australialainen farmakologi Howard Florey ja hänen kemistiryhmänsä keksivät keinon puhdistaa penisilliini käyttökelpoisiksi määriksi.
Vaikka koska toinen maailmansota raivosi tuohon aikaan kovaa vauhtia, tieteellisistä laitteistoista oli pulaa. Niinpä tiimi kyhäsi täysin toimivan penisilliinin tuotantolaitoksen kylpyammeista, maitokattiloista ja kirjahyllyistä. Ei ole yllättävää, että tiedotusvälineet olivat erittäin innoissaan tästä uudesta ihmelääkkeestä, mutta Florey ja hänen kollegansa kaihtivat julkisuutta. Sen sijaan Fleming vei parrasvalot.
Penisilliinin täysimittainen tuotanto käynnistyi vuonna 1944, kun kemiantekniikan insinööri Margaret Hutchinson Rousseau otti Floreyn Heath Robinson -henkisen suunnitelman ja muutti sen täysimittaiseksi tuotantolaitokseksi.
Haber-Bosch-prosessi
Typpi on ratkaisevassa asemassa jokaisen elävän olennon biokemiassa. Se on myös ilmakehämme yleisin kaasu. Typpikaasu ei kuitenkaan tykkää reagoida kovinkaan paljon, minkä vuoksi kasvit ja eläimet eivät voi ottaa sitä ilmasta. Tämän vuoksi typen saatavuus on ollut merkittävä rajoittava tekijä maataloudessa.
Vuonna 1910 saksalaiset kemistit Fritz Haber ja Carl Bosch muuttivat tämän kaiken, kun he yhdistivät ilmakehän typen ja vedyn ammoniakiksi. Tätä puolestaan voidaan käyttää viljelykasvien lannoitteena, joka lopulta suodattuu ravintoketjussa meihin asti.
Tänään noin 80 % elimistömme typestä on peräisin Haber-Bosch-prosessista, joten tämä yksittäinen kemiallinen reaktio on todennäköisesti tärkein tekijä viimeisen sadan vuoden aikana tapahtuneessa väestöräjähdyksessä.
Polyeteeni – vahingossa tehty keksintö
Yleisimmät muoviesineet vesiputkista elintarvikepakkauksiin ja suojahattuihin ovat polyeteenin muotoja. Sitä valmistetaan vuosittain 80 miljoonaa tonnia, mikä on kahden sattumanvaraisen löydön tulos.
Ensimmäinen tapahtui vuonna 1898, kun saksalainen kemisti Hans von Pechmann havaitsi jotain aivan muuta tutkiessaan vahamaista ainetta putkiensa pohjalla. Yhdessä kollegoidensa kanssa hän tutki ja havaitsi, että se koostui hyvin pitkistä molekyyliketjuista, joita he nimittivät polymetyleeniksi. Menetelmä, jolla he valmistivat muovinsa, ei ollut erityisen käytännöllinen, joten aivan kuten penisilliinitarinassa, edistystä ei tapahtunut pitkään aikaan.
Silloin vuonna 1933 kemistit keksivät täysin erilaisen menetelmän muovin valmistamiseksi, nyt jo lakkautetun kemianteollisuuden yrityksen, ICI:n, kemistit. He työskentelivät korkeapainereaktioiden parissa ja huomasivat saman vahamaisen aineen kuin von Pechmann. Aluksi he eivät onnistuneet toistamaan vaikutusta, kunnes he huomasivat, että alkuperäisessä reaktiossa happi oli vuotanut järjestelmään. Kaksi vuotta myöhemmin ICI oli muuttanut tämän sattumanvaraisen löydön käytännölliseksi menetelmäksi tuottaa tavallista muovia, joka on nyt lähes varmasti käden ulottuvilla.
Pilleri ja meksikolainen jamssi
Lääkärit ymmärsivät 1930-luvulla hormonipohjaisten hoitojen mahdollisuudet syövän, kuukautishäiriöiden ja tietysti ehkäisyn hoidossa. Tutkimusta ja hoitoja jarruttivat kuitenkin massiivisen aikaa vievät ja tehottomat hormonien synteesimenetelmät. Silloin progesteroni maksoi (nykyhinnoin) 1 000 dollaria grammalta, kun taas nykyään saman määrän voi ostaa vain muutamalla dollarilla. Pennsylvanian valtionyliopiston orgaanisen kemian professori Russel Marker alensi progesteronin tuotantokustannuksia keksimällä yksinkertaisen oikotien synteettisessä prosessissa. Hän lähti etsimään kasveja, joissa oli progesteronin kaltaisia molekyylejä, ja törmäsi meksikolaiseen jamssipähkinään. Tästä juureksesta hän eristi yhdisteen, joka muutettiin yhdellä yksinkertaisella toimenpiteellä progesteroniksi ensimmäistä ehkäisypilleriä varten.
Näyttö, jolta luet
Hämmästyttävää kyllä, suunnitelmat litteistä värinäytöistä ovat peräisin jo 1960-luvun lopulta! Kun Ison-Britannian puolustusministeriö päätti, että se halusi litteitä näyttöjä korvaamaan tilaa vievät ja kalliit katodisädeputket sotilasajoneuvoissaan. Se päätyi nestekiteisiin perustuvaan ideaan. Oli jo tiedossa, että nestekidenäytöt (LCD) olivat mahdollisia, mutta ongelmana oli, että ne toimivat vain korkeissa lämpötiloissa. Niistä ei siis ole paljon hyötyä, ellei istu uunissa.
Vuonna 1970 puolustusministeriö antoi Hullin yliopistossa toimivalle George Graylle tehtäväksi kehittää keinoa, jolla nestekidenäytöt saataisiin toimimaan miellyttävämmissä (ja hyödyllisemmissä) lämpötiloissa. Hän teki juuri niin keksiessään molekyylin, joka tunnetaan nimellä 5CB). 1970-luvun lopulla ja 1980-luvun alussa 90 prosenttia maailman nestekidenäyttölaitteista sisälsi 5CB:tä, ja sitä on edelleen halvoissa kelloissa ja laskimissa. Samaan aikaan 5CB:n johdannaiset mahdollistavat puhelimet, tietokoneet ja televisiot.
Mark Lorch twiittaa nimellä @sci_ents
Infograafin tähän artikkeliin teki Andy Brunning/Compound Interest
.