Hart van de Materie 5: Het elektron duikt op

Elektriciteit (en het verwante magnetisme) waren reeds langer bekend in de wetenschappen. Zelfs Thales van Milete had er zijn eigen theorieën over. Plinius de Oudere (23-79 n. Chr) en Scribonius (1-59 n. Chr.) schreven over de verdovende schokken van de siddermeerval in de Nijl. En toch was het wachten op de zeventiende-eeuwse wetenschap, met mensen als de Engelsman William Gilbert (die een studie maakt van zeilsteen, een ijzererts dat van nature reeds magnetisch is), Otto von Guerike (die in 1663 een machine ontwerpt om via wrijving elektrostatische ladingen op te wekken), Stephen Gray en Charles François Du Fay (die samen begrippen als geleiding en isolatie uitwerken). Het was ook Gilbert die het woord electricus bedenkt, letterlijk “amberachtig”, naar het Griekse elektron, amber. Hij doet dat na een studie van het gedrag van amber (barnsteen) dat wordt opgewreven met een doek en zo statisch opgeladen wordt.

In de achttiende eeuw zetten mensen als Benjamin Franklin, Luigi Galvani en Alessandro Volta het werk verder. De eerste toont aan dat bliksem een elektrisch verschijnsel is (met een beroemd en niet geheel ongevaarlijk experiment waarbij hij een vlieger oplaat in het midden van een onweer); Galvani ontdekt dat elektrische stroom een rol speelt in de manier waarop zenuwcellen spieren laten samentrekken. Volta maakt een eerste vorm van batterij (de “zuil van Volta”) en zorgt zo voor een interessante en redelijk constante bron van stroom, wat verder experimenteel werk vergemakkelijkt.

Links: William Gilbert (1544–1603), Olieverf op hout, Wellcome library. Publiek domein.
Midden: Otto von Guericke, Wellcome library CC BY-SA 4.0 (http://catalogue.wellcomelibrary.org/record=b1167069)
Rechts : Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739). Publiek domein.

Lees verder...

Geplaatst door Geert op 25/02/2017 om 03:10

Hart van de Materie 4: Hoe drukken we een massa van een atoom uit?

Als we de massa van een atoom willen uitdrukken in de internationaal aanvaarde (SI)- eenheid, de gram of de kilogram, dan bekomen we extreem kleine waarden. Eén zwavelatoom weegt bijvoorbeeld 5.3 × 10-26 kg – een hoeveelheid die we ons onmogelijk kunnen voorstellen; daarenboven bevat zelfs het kleinste staal waar we mee zouden willen werken al triljoenen atomen. Om vervelende berekeningen die gemakkelijk leiden tot fouten te vermijden, hebben we andere eenheden nodig. We zetten de drie gangbare mogelijkheden even op een rijtje.

 

Het wegen van het hart door Anubis.
Uit de Papyrus van Hunefer,19de dynasty, ca. 1285 v. Chr. Publiek domein

Lees verder...

Geplaatst door Geert op 18/02/2017 om 00:56

Hart van de materie 3: Atomen in proporties

Door het monnikenwerk van Dalton krijgt de atoomtheorie vorm in het begin van de negentiende eeuw. De fout waarvan sprake in het vorige deel moest echter eerst worden rechtgezet, voor de scheikunde ook kon beginnen rekenen met de juiste massa’s. Dit was een uitdaging waar de Fransman Joseph Louis Gay-Lussac en de Italiaan Amedeo Avogadro voor tekenden.

Gay-Lussac is vooral bekend van zijn werk rond de fysica van gassen. Zo ontdekt hij dat het volume van een gas recht evenredig toeneemt met de temperatuur van dat gas. Deze wet heet ook wel de wet van Charles, naar Jacques Charles die dit verband vijftien jaar tevoren al gevonden had (maar verzuimd had dit te publiceren). In 1808 komt Gay-Lussac echter met zijn grootste ontdekking voor de dag: de wet van de “gecombineerde volumes”. Uit eigen metingen en uit die van anderen had hij afgeleid dat gassen bij constante druk en temperatuur reageren in eenvoudige verhoudingen van gehele getallen. Bovendien geldt dit ook voor de verhouding tussen de producten en de reagentia in een dergelijke reactie.

Een voorbeeld maakt dit duidelijker: om water te maken, reageren twee delen waterstofgas met een deel zuurstofgas. Doen we dat bij een temperatuur boven de 100°C (zodat ook het water in zijn gasvormige toestand verkeert), dan produceert deze reactie twee delen waterdamp. Een deel stikstofgas en drie delen waterstofgas leveren ons twee delen ammoniakgas op.

Lees verder...

Geplaatst door Geert op 11/02/2017 om 00:33

Hart van de materie 2: Het atoom ziet opnieuw het levenslicht

De echt wetenschappelijke basis voor de atoomtheorie komt er pas in 1808. In zijn werk A new System of Chemical Philosophy postuleert John Dalton (1766-1844) het bestaan van atomen, identiek aan mekaar voor een specifiek element. Voor Dalton is een stof het resultaat van een specifiek arrangement van atomen, vaak behorende tot een aantal verschillende elementen, dat kan verbroken en weer opgebouwd worden in een chemische reactie. Deze nieuwe inzichten zijn echter niet enkel te danken aan het werk van Dalton. De man steunt zelf namelijk op een aantal chemische wetten die tijdens de eeuwen voor hem zijn uitgewerkt.

De Lavoisiers

Portret van Mijnheer Lavoisier en zijn echtgenote, scheikundige Marie-Anne Pierrette Paulze.
Bron: L. David, 1788, Metropolitan Museum of Art. Publiek domein.

Lees verder...

Geplaatst door Geert op 04/02/2017 om 14:23

Hart van de Materie 1: Het atoom ziet het levenslicht

Wat waar is voor de gehele exacte wetenschap, geldt zeker ook voor de chemie als onderdeel: de eerste stappen zijn reeds gezet door de Griekse filosofen, die zich al bezighielden met de vraag naar de opbouw van materie en de ontsluiering van de onderliggende structuur.

Een van de grootste natuurfilosofen van de Grieken was ongetwijfeld Thales van Milete (624-546 v. Chr.). Wellicht is hij in ons onderwijs vooral bekend omwille van zijn meetkundige stelling dat bij een evenwijdige projectie van een rechte op een andere de verhoudingen bewaard blijven. De man zelf zou met die stelling in de hand de hoogte van de piramiden berekend hebben. Daarnaast is hij ook een van de eerste denkers (voor zover ze ons bekend zijn) die ideeën ontwikkelde over de natuur van de materie rondom ons.

Thales van Milete

Thales van Milete
Bron: "Illustrerad verldshistoria, volume I” uitgegeven door E. Wallis (1875).
Publiek domein.

Lees verder...

Geplaatst door Geert op 28/01/2017 om 12:03

Pagina 1 - 2