STRUKE:

kemija

kemija (srednjovj. lat. chemia, chymia: < grč. χημεία, χυμεία: miješanje metala), prirodna znanost koja se bavi kemijskim elementima i spojevima, njihovim svojstvima, sastavom i strukturom, njihovim promjenama (kemijskim reakcijama) i mehanizmom tih promjena te s time povezanim zakonitostima. Do sada je poznato 118 elemenata, koji u različitim kombinacijama tvore milijune kemijskih spojeva. Molekula je najmanja čestica nekog spoja. Sastoji se od najmanje dvaju (istovrsnih ili različitih) atoma, pa sve do nekoliko milijuna atoma, koliko ih sadrže molekule živih organizama. Nema ljudske djelatnosti u kojoj se kemija ne primjenjuje. I sam se život temelji na kemijskim procesima.

Tradicionalne su grane kemije anorganska, organska, analitička, fizikalna kemija, biokemija, a u novije doba razvile su se kemijska fizika, teorijska kemija (u koju se ubrajaju kvantna, matematička i računalna ili kompjutorska kemija) i kemija materijala. Kemijska fizika proučava međusobnu ovisnost fizikalnih i kemijskih promjena. Za razliku od fizikalne kemije, u kemijskoj fizici naglasak je na razvoju i primjeni fizikalnih metoda i tehnika u kemiji. Između kemijske fizike i fizikalne kemije nema oštre granice; one se u velikoj mjeri prekrivaju, tako da su ta dva naziva više od povijesnog značenja nego što su oznake dviju različitih grana kemije. Teorijska kemija razvija različite teorijske metode i tehnike s pomoću kojih proučava kemijske promjene u različitim uvjetima te predlaže odsudne pokuse za razjašnjavanje kemijskih fenomena. Glavni je časopis za teorijsku kemiju Theoretical Chemistry Accounts (od 1997), koji se nastavio na časopis Theoretica Chimica Acta (izlazio od 1962). Matematička kemija bavi se razvojem i primjenom matematičkih metoda i tehnika u kemiji. Glavni je časopis za matematičku kemiju Journal of Mathematical Chemistry (od 1987). Kvantna kemija dio je kemije koji se bavi primjenom kvantne teorije u kemiji. Računalna (kompjutorska) kemija bavi se primjenom računala i računskih metoda u kemiji. U sve grane kemije ušla je uporaba računala, interneta i bazȃ podataka, tako da se suvremena kemija temelji na računalnome modeliranju kao polaznoj točki za većinu kemijskih istraživanja, a moderna priprava spojeva rabi kombinatorička spremišta s golemim brojem virtualnih molekula i robote za sintezu spojeva. Glavni su časopisi za računalnu kemiju Computers and Chemistry (od 1976) i Journal of Computational Chemistry (od 1980). Kemija materijala bavi se razvojem i primjenom novih materijala, kojih obično nema u prirodi, a koji svojim svojstvima često nadmašuju prirodne spojeve.

Kemija kao egzaktna znanost razmjerno je mlada disciplina; ona je to postala tek potkraj XVII. st. No kemijom se ljudi bave od prapovijesti. Čim je čovjek ovladao vatrom, počeo je taliti metale, proizvoditi njihove slitine, keramiku, staklo. Nakon tih početaka pojavila se alkemija u Kini (od II. st. pr. Kr. do VIII. st.) i Indiji (od V. do XIII. st.), ali se ona u tim zemljama poslije nije razvila u znanstvenu kemiju. U Aleksandriji (od I. do VI. st.) pojavila se vještina ponešto različita od alkemije, jer njezini ciljevi nisu bili alkemijski, koja se obično naziva protokemija. Od IX. do XII. st. razvila se arapska alkemija, a od XIII. do XVII. st. europska alkemija. U alkemijskome razdoblju tragalo se za dobivanjem zlata iz manje vrijednih metala i za eliksirom dugovječnosti. Ako se ti ciljevi alkemičara poopće u smislu pripravljanja skupljih proizvoda od jeftinijih sirovina i pripravljanja lijekova koji će liječiti ljude i produljiti im život, tada su i ciljevi modernih kemičara vrlo slični ciljevima alkemičara. Napokon, metode nuklearne fizike omogućuju danas pretvorbu manje vrijednih metala u zlato, ali procesom koji nije isplativ.

Potkraj alkemijske ere (XVII. i XVIII. st.) pojavila se flogistonska teorija, koju je razvio Georg E. Stahl (→ flogiston). Bila je to prva opća kemijska teorija nakon Aristotelova pogleda na kemijsko spajanje kao pretvorbu elemenata. Iako je bila pogrješna, njezina je vrijednost u tome što je sjedinila mnoge poznate činjenice koje su naoko bile vrlo različite: proces izgaranja, hrđanje metala, emisiju animalne topline i njezino obnavljanje hranom. Kraj flogistonske teorije početak je moderne kemije. Odlučan korak u tom smislu učinio je A. L. de Lavoisier točnim mjerenjima prilikom procesa gorenja. On je također formulirao zakon o održavanju mase, prema kojemu masa u kemijskim procesima ne može nastati, a ni nestati. Uz Lavoisierovo djelo Elementarna rasprava o kemiji (Traité élémentaire de chimie, 1789), prvo djelo znanstvene kemije, značajnu je ulogu imalo i djelo Skeptični kemičar ili kemijsko-fizikalne dvojbe i paradoksi (The Sceptical Chymist or Chymico-Physical Doubts & Paradoxes, 1661) R. Boylea, u kojem je alkemija bila podvrgnuta kritici, a kemijski su elementi definirani kao tvari koje se ne daju razložiti (nikakvim kemijskim postupcima) na jednostavnije sastojke.

U XIX. st. postavljeni su temelji moderne kemije: J. Dalton postavio je atomističku teoriju u djelu Novi sustav kemijske filozofije (A New System of Chemical Philosophy, I, 1808., II, 1810); A. Avogadro uveo je 1811. koncepciju o molekuli, koja je bila prihvaćena tek 1860; F. Wöhler priredio je 1828. prvi organski spoj iz anorganskoga; J. J. Berzelius uveo je 1830. pojam izomerije; E. Frankland predložio je 1852. pojam kemijske valencije; A. S. Couper i F. A. Kekulé uveli su 1858. predodžbu o kemijskoj konstituciji, a Kekulé 1865. i heksagonalnu strukturu benzena; Alexander Crum Brown (1838–1922) i Joseph Loschmidt (1821–95) predložili su 1861. moderni grafički prikaz kemijske veze i strukture molekule; A. M. Butlerov tumačio je pojavu strukturnih izomera s pomoću strukturnih formula; D. I. Mendeljejev predstavio je 1869. periodni sustav elemenata; J. H. van’t Hoff i A. Le Bel predložili su trodimenzijsku strukturu molekula i postavili temelje stereokemije, grane kemije koja proučava prostorni raspored atoma u molekuli.

U XX. st. naglo su se razvijale sve grane kemije i kemijske industrije. Na početku stoljeća utemeljena je kvantna teorija. Nju su u kemiji prvi primijenili, 1927., Walter Heitler (1904–81) i F. W. London kada su s pomoću valne jednadžbe, koju je izveo E. Schrödinger, proučavali kemijsku vezu u molekuli vodika i njezinu kationu. S tim je radom počela kvantna kemija, koja je utjecala na razvoj cijele kemije.

Kemičari su u XX. st. sintetizirali milijune novih spojeva. Neke sinteze spojeva vrlo su elegantne (npr. Paul von Ragué Schleyer /r. 1930/ pripravio je 1957. adamantan u jednom koraku), neke su bile dugotrajne i vrlo složene (npr. R. B. Woodward sintetizirao je 1960. klorofil), a neke su srušile dogme, kao npr. onu da plemeniti (inertni) plinovi ne mogu tvoriti spojeve (Neil Bartlett /1932–2008/ sintetizirao je 1962. prvi spoj plemenitoga plina – ksenonov heksafluoroplatinat). Jedna od najzanimljivijih molekula sintetizirana je 1985. Bila je to kavezasta molekula od 60 ugljikovih atoma (C60), nazvana buckminsterfulleren. Građena je u obliku krnjega ikozaedra, a sastoji se od 12 peteročlanih i 20 šesteročlanih prstenova. Uz grafit i dijamant, to je treća (molekularna) alotropska modifikacija ugljika. Otkriće te molekule i njoj srodnih fulerena potaknulo je razvoj nanotehnologije, u kojoj se kriju velike mogućnosti primjene u najrazličitijim područjima ljudske djelatnosti. Suvremena se kemija velikim dijelom usmjerila i na probleme biologije, kao npr. na proučavanje kemijskih reakcija u stanici, na kemiju bjelančevina, studij njihove primarne, sekundarne i tercijarne strukture te njihova utjecaja na životne procese, na kemiju mozga i živčevlja i dr.

Industrijska kemija nastavila je s proizvodnjom boja, eksploziva i lijekova iz XIX. st., ali ju je znatno modernizirala. Na početku XX. st. sintetiziran je amonijak reakcijom dušika i vodika. Laboratorijski je to riješio F. Haber, a tehnološki C. Bosch. U XX. st. razvijene su značajne grane kemijske industrije kao što su industrija polimernih materijala i umjetnih smola, naftna industrija, industrija lijekova i dr. Glavna je odlika suvremene kemijske industrije to da se temelji na znanstvenim istraživanjima i preciznoj kontroli proizvodnoga procesa.

Među glavne suvremene znanstvene časopise za kemiju ubrajaju se Journal of the American Chemical Society (od 1879), Angewandte Chemie (od 1887), Chemical Reviews (od 1924), a u Hrvatskoj Croatica Chemica Acta (od 1927) te za primjenu kemije Kemija u industriji (od 1952).

Za razvoj kemije u Hrvatskoj važni su događaji osnutak Kemijskoga zavoda Sveučilišta u Zagrebu (1876), osnutak Kemijsko-inženjerskoga odjela Tehničke visoke škole (1919., od 1926. Kemijsko-tehnološki odjel Tehničkoga fakulteta), Hrvatskoga kemijskoga društva (1926), Prirodoslovno-matematičkoga fakulteta s Kemijskim odjelom (1946) i Instituta »Ruđer Bošković« (1950). Prvi profesor kemije bio je vrlo kratko A. Veljkov. Nakon njega profesorom je postao G. Janeček, koji je djelovao 45 god. i udario čvrste temelje hrvatskoj kemiji podizanjem dviju zgrada za kemijske laboratorije, koje su još u uporabi, zatim predavanjima, vježbama, vođenjem prvih kemijskih doktoranada u Hrvatskoj i udžbenicima (npr. Rukovodnik za praktične vježbe u kvalitativnoj kemijskoj analizi, 1883., 1907). Prvi hrvatski znanstveni rad iz kemije objavio je 1881. J. Domac u časopisu Monatshefte für Chemie. Najveći utjecaj na razvoj hrvatske kemije, poglavito organske, imao je V. Prelog, koji je djelovao na Kemijsko-tehnološkom odjelu Tehničkoga fakulteta u Zagrebu od 1935. do kraja 1941., kada je otišao u Zürich. Njegov se utjecaj ogledao u sjajnim predavanjima iz organske kemije, u suradnji s farmaceutskom tvornicom Kaštel (pretečom PLIVE), vođenju doktoranada i u nizu sinteza važnih organskih spojeva, a poseban odjek imala je priprava adamantana. Prelog je 1975. podijelio Nobelovu nagradu za kemiju s J. W. Cornforthom. Prvi Hrvat koji je dobio Nobelovu nagradu za kemiju bio je L. Ružička.

Neke su od utjecajnih kemijskih knjiga hrvatskih autora: Kemija za slušače kemije, medicine, veterine i farmacije (1931–32., 1946–48., 1948–50) F. Bubanovića, Opća i anorganska kemija (1973; 9 izd.) I. Filipovića i S. Lipanovića, Molekule i kristali: uvod u strukturnu kemiju (1973; 3 izd.) D. Grdenića, Molekularne orbitale u kemiji (1974) N. Trinajstića, Simetrija molekula (1979) L. Klasinca, Z. Maksića i N. Trinajstića, Kemijska kinetika i anorganski reakcijski mehanizmi (1999) S. Ašpergera, Povijest kemije (2001) D. Grdenića.

kemija. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 15.10.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=31148>.