Wist u dat de ontdekking van een manier om ammoniak te maken de belangrijkste reden was voor de explosieve groei van de wereldbevolking van 1,6 miljard in 1900 tot 7 miljard vandaag? Of dat polytheen, ’s werelds meest gebruikte plastic, twee keer per ongeluk is uitgevonden?
De kans is groot van niet, omdat scheikunde de neiging heeft over het hoofd te worden gezien in vergelijking met de andere wetenschappen. Geen enkele chemicus heeft het geschopt tot de Top 50 Wetenschapssterren op Twitter van het tijdschrift Science. Scheikundig nieuws krijgt gewoon niet dezelfde aandacht als de natuurkundeprojecten, zelfs als het project ging over het landen van een scheikundelab op een komeet.
Dus besloot de Royal Society of Chemistry te kijken naar wat mensen echt denken van scheikunde, chemici en chemicaliën. Het blijkt dat de meeste mensen gewoon geen goed idee hebben van wat chemici doen, of hoe chemie bijdraagt aan de moderne wereld.
Dat is echt jammer, want zonder chemie zou de wereld zoals wij die kennen niet bestaan. Hier is mijn top vijf van scheikundige uitvindingen die de wereld maken waarin u leeft.
Penicilline
Er is een goede kans dat penicilline uw leven heeft gered. Zonder penicilline kan een prik door een doorn of keelpijn gemakkelijk fataal worden. Alexander Fleming krijgt over het algemeen de eer voor penicilline toen hij in 1928 befaamd vaststelde hoe een schimmel die op zijn petrischaaltjes groeide de groei van bacteriën in de buurt onderdrukte. Maar ondanks al zijn inspanningen slaagde hij er niet in bruikbare penicilline te winnen. Fleming gaf het op en het verhaal van penicilline nam een onderbreking van 10 jaar. Tot in 1939 de Australische farmacoloog Howard Florey en zijn team van scheikundigen een manier vonden om penicilline in bruikbare hoeveelheden te zuiveren.
Omdat de Tweede Wereldoorlog op dat moment woedde, was er echter een tekort aan wetenschappelijke apparatuur. Het team knutselde daarom een volledig functionele penicillineproductie in elkaar van badkuipen, melkbussen en boekenplanken. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de media zeer enthousiast waren over dit nieuwe wondermiddel, maar Florey en zijn collega’s waren nogal terughoudend wat publiciteit betrof. In plaats daarvan nam Fleming de schijnwerpers op zich.
De grootschalige productie van penicilline kwam in 1944 van de grond toen de chemisch ingenieur Margaret Hutchinson Rousseau Florey’s Heath Robinson-esque ontwerp nam en het ombouwde tot een volwaardige productie-installatie.
Het Haber-Bosch-proces
Stikstof speelt een cruciale rol in de biochemie van elk levend wezen. Het is ook het meest voorkomende gas in onze atmosfeer. Maar stikstofgas houdt er niet van om met veel te reageren, wat betekent dat planten en dieren het niet uit de lucht kunnen halen. Een belangrijke beperkende factor in de landbouw is dan ook de beschikbaarheid van stikstof.
In 1910 brachten de Duitse chemici Fritz Haber en Carl Bosch hier verandering in toen zij stikstof uit de lucht en waterstof combineerden tot ammoniak. Dit kan op zijn beurt worden gebruikt als meststof voor gewassen, waardoor het uiteindelijk via de voedselketen bij ons terechtkomt.
Heden ten dage is ongeveer 80% van de stikstof in ons lichaam afkomstig van het Haber-Bosch proces, waardoor deze enkele chemische reactie waarschijnlijk de belangrijkste factor is in de bevolkingsexplosie van de afgelopen 100 jaar.
Polyetheen – de toevallige uitvinding
De meest gangbare plastic voorwerpen, van waterleidingen tot voedselverpakkingen en helmen, zijn vormen van polyetheen. De 80 miljoen ton die er elk jaar van wordt gemaakt, is het resultaat van twee toevallige ontdekkingen.
De eerste vond plaats in 1898 toen de Duitse chemicus Hans von Pechmann, terwijl hij iets heel anders onderzocht, een wasachtige substantie opmerkte op de bodem van zijn buizen. Samen met zijn collega’s onderzocht hij dit en ontdekte dat het bestond uit zeer lange moleculaire ketens die zij polymethyleen noemden. De methode die zij gebruikten om hun plastic te maken was niet erg praktisch, dus net als bij het penicilline verhaal werd er geruime tijd geen vooruitgang geboekt.
Toen werd in 1933 een geheel andere methode om plastic te maken ontdekt door chemici bij, het nu ter ziele gegane chemische bedrijf, ICI. Zij werkten aan reacties onder hoge druk en merkten dezelfde wasachtige substantie op als von Pechmann. Aanvankelijk slaagden zij er niet in het effect te reproduceren, totdat zij merkten dat in de oorspronkelijke reactie zuurstof in het systeem was gelekt. Twee jaar later had ICI deze toevallige ontdekking omgezet in een praktische methode voor de productie van het gewone plastic dat nu bijna zeker binnen handbereik van u is.
De pil en de Mexicaanse yam
In de jaren dertig begrepen artsen de mogelijkheden van op hormonen gebaseerde therapieën voor de behandeling van kanker, menstruatiestoornissen en natuurlijk voor anticonceptie. Maar onderzoek en behandelingen werden tegengehouden door tijdrovende en inefficiënte methoden om hormonen te synthetiseren. In die tijd kostte progesteron het equivalent (in prijzen van vandaag) van 1.000 dollar per gram, terwijl dezelfde hoeveelheid nu voor slechts enkele dollars kan worden gekocht. Russel Marker, een professor organische scheikunde aan de Pennsylvania State University, heeft de kosten voor de produktie van progesteron verlaagd door een eenvoudige kortere weg in de synthetische route te ontdekken. Hij ging op zoek naar planten met progesteronachtige moleculen en stuitte op een Mexicaanse yam. Uit deze wortelgroente isoleerde hij een verbinding die in één eenvoudige stap in progesteron kon worden omgezet voor de eerste anticonceptiepil.
Het scherm waarop u leest
Ongelooflijk genoeg dateren de plannen voor een plat kleurenscherm al uit het eind van de jaren zestig! Toen besloot het Britse ministerie van Defensie dat het omvangrijke en dure kathodestraalbuizen in zijn militaire voertuigen wilde vervangen door platte beeldschermen. Het koos voor een idee op basis van vloeibare kristallen. Het was al bekend dat schermen met vloeibare kristallen (LCD’s) mogelijk waren, maar het probleem was dat zij alleen echt werkten bij hoge temperaturen. Dus niet veel goeds tenzij je in een oven zit.
In 1970 gaf het Ministerie van Defensie George Gray van de Universiteit van Hull opdracht te werken aan een manier om LCD’s bij aangenamere (en bruikbare) temperaturen te laten werken. Hij deed precies dat toen hij een molecule uitvond die bekend staat als 5CB). Tegen het eind van de jaren 1970 en het begin van de jaren 1980 bevatte 90% van de LCD-apparaten ter wereld 5CB en je vindt het nog steeds in goedkope horloges en rekenmachines. Inmiddels maken derivaten van 5CB de telefoons, computers en TV’s mogelijk.
Mark Lorch twittert als @sci_ents
Infographic bij dit artikel gemaakt door Andy Brunning/Compound Interest