VI. قرن 19 و 20

C. تحقیقات اخیر در شیمی

پیشرفت‌های اخیر در زیست تکنولوژی و علم مواد به معرفی حدود تحقیقات شیمیایی کمک می‌کنند. در زیست تکنولوژی، وسایل آنالیزی حرفه‌ای آغاز یک تلاش بین‌المللی برای مرتب کردن ژنوم بشر را ممکن ساخت. موفقیت در این طرح به صورت گسترده ماهیت شاخه‌هایی مانند زیست‌شناسی مولکولی و دارویی را تغییر خواهد داد. علم مواد که یک ترکیب بین رشته‌ای از علم فیزیک، شیمی و مهندسی است طراحی مواد و تجهیزات پیشرفته را هدایت می‌کند. یک مثال نو در این مورد کشف ابرهادی‌‌هایی است که در دمای بالا کار می‌کنند که ترکیبات سرامیکی هستند که مقاومت الکتریکی خود را در دمای بالای 77 کلوین (-196^oC/-32^oF) از دست می‌دهند. یافتن ویژگی‌های مواد با اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی پوششی که می‌تواند تصاویری با وضوح مقیاس اتمی از مواد تهیه کند پیشرفت کرد.

حتی در شاخه‌های متداول تحقیقات شیمیایی، تجهیزات آنالیزی قدرتمند جدید جزییات بی‌سابقه‌ای از مواد شیمیایی و واکنش‌هایشان در اختیار ما قرار می‌دهند. برای مثال، روش‌های لیزری تصاویر لحظه‌ای ار واکنش‌های شیمیایی در فاز گازی در مقیاس زمانی یک کوادریلیوم ثانیه در اختیار ما قرار می‌دهد. از دوده‌ی تولید شده توسط الکترودهای گرافیتی شکل جدیدی از گرافیت به نام باکمینیستر فولرین (buckminsterfullerene) جدا شده که شکل توپ فوتبال دارد . دارای فرمول شیمیایی C₆₀ است. توصیف این ترکیب و خواص شیمیایی‌اش توسط سرعت حیرت‌انگیز استفاده از پهنه‌ی گسترده‌ی روش‌های آنالیزی اکنون ممکن است. مشخص شده که نمک‌های بازی فلزی خاصی از این ترکیب ابرهادی هستند.

D. صنعت شیمیایی

رشد صنعت شیمیایی و آموزش شیمیدان‌های حرفه‌ای تاریخچه‌ی مشترک جالبی دارند. تا حدود 150 سال پیش شیمیدان‌ها بصورت حرفه‌ای آموزش داده نمی‌شدند. شیمی توسط تلاش کسانی که به شیمی علاقه داشتند پیشرفت کرده بود ولی هیچکس تلاشی منظم برای آموزش محققان جدید در این رشته نکرده بود. پزشکان و افراد ثروتمند غیر‌حرفه‌ای گاهی اوقات دستیار‌هایی استخدام می‌کردند که تنها برخی از آن‌ها کار استادشان را ادامه می‌دادند. در اوایل قرن 19، نظام دیمی آموزش شیمی تغییر کرد. دانشگاه‌های ایالتی زیادی در آلمان، کشوری با سابقه‌ای طولانی در تحقیق، گسترش یافتند. مرکز تحقیقات شیمی توسط شیمیدان آلمانی، یونتس لیبینگ، در گیسن دائر شد. اولین آزمایشگاه آموزشی بسیار موفق شد بطوریکه ار سرتاسر دنیا دانش‌ آموز جذب می‌کرد. باقی دانشگاه‌های آلمان نیز به سرعت این روند را پیش گرفتند.

گروه بزرگی از شیمیدانان به این شیوه آموزش داده شدند دقیقا در زمانی که صنایع شیمیایی شروع به بهره برداری از کشفیات جدید کردند. این بهره‌برداری در طول انقلاب صنعتی شروع شد؛ برای مثال فرایند leblanc برای تولید جوش شیرین –یکی از فرایندهای تولید در مقیاس گسترده- در 1791 در فرانسه توسعه یافت و در 1823 در انگلیس به صورت تجاری در آمد. آزمایشگاه‌های چنین صنایع در حال رشدی قابلیت استخدام دانش‌آموختگان تازه آموزش یافته‌ی شیمی را داشتند و همچنین می‌توانستند از استادان دانشگاهی به عنوان مشاور استفاده کنند. این تعامل میان دانشگاه‌ها و صنایع شیمیایی برای هر دو مفید بود و همراه با رشد سریع صنعت شیمی آلی تا آخر قرن 19، شرکت‌های رنگ و داروسازی آلمان کبیر بوجود آمد که تا جنگ جهانی اول به آلمان برتری علمی در این رشته را داد.

بعد ار جنگ نظام آلمان به تمام کشورهای صنعتی جهان معرفی شد، و شیمی و صنایع شیمیایی با سرعت بیشتری پیشرفت کردند. در میان بعضی از پیشرفت‌های صنعتی اخیر، استفاده از فرایندهای واکنش‌های آنزیمی به صورت روز‌افزون افزایش یافت، بیشتر به دلیل قیمت کم و تولید فراوانی که قابل دسترس بود. صنایع اکنون در حال مطالعه بر روی روش‌های تولید یا استفاده از اصلاح ژنتیکی برای اهداف هستند.

E. شیمی و جامعه

شیمی تاثیری بزرگ بر روی زندگی مردم داشته است. در دوره‌های ابتدایی روش‌های شیمیایی برای جداسازی محصولات طبیعی مفید و برای پیدا کردن راه‌های جدید برای بهره‌مندی از آن‌ها استفاده می‌شدند. در قرن 19 روش‌هایی برای سنتز کردن موادی کاملا جدید که حتی از نمونه‌های طبیعی بهتر بودند و یا می‌شد با قیمت خیلی کمتر کاملا جایگزین مواد طبیعی شوند، گسترش یافتند. با افزایش پیچیدگی سنتز مواد، موادی کاملا جدید با کاربردهایی جدید شروع به پیدایش کردند. پلاستیک‌ها و منسوجات و داروهای جدیدی که انواع امراض را درمان می‌کردند، گسترش یافتند. در همین زمان علوم که از هم کاملا جدا بودند به سمت هم متمایل شدند. فیزیکدانان، زیست شناسان و زمین شناسان دیدشان به جهان را گسترش دادند و آن موقع آشکار شد که همه‌ی علوم، به روش خود، مطالعه‌ی ماده و تغییراتش هستند. شیمی در بنیان هر کدام از آن‌ها وجود دارد. ترکیب حاصل از چنین هماهنگی درونی علم مانند ژئوشیمی یا زیست‌شیمی تمام علوم مادر را به جنب و جوش در آورد.

پیشرفت علم در سال‌های اخیر چشمگیر بوده است، اگرچه منافع این پیشرفت بدون بعضی مسئولیت‌های متقابل نبوده است. آشکارترین خطرات از مواد رادیواکتیو با توانایی آن‌ها در ایجاد سرطان‌ها در افراد و ایجاد جهش در کودکانشان ایجاد شده است. همچنین این امر آشکار شده است که انباشتگی سلول‌های گیاهان و حیوانات از آفت‌‌کش‌ها که زمانی بی‌خطر فرض می‌شدند یا محصولات جانبی در فرایندهای تولیدی اکثرا تاثیرات تخریبی دارند. این مواد خطرناک در مقادیر خیلی زیاد تولید شدند به طور گسترده پخش شدند و این وظیفه‌ی شیمی شد که کشف کند کدام یک از این مواد می‌توانند به صورت بی‌ضرر عرضه شود. این یکی از بزرگترین مشکلاتی است که علم باید با آن روبرو شود!