Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 2, 2001 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Ole Bostrup
Oldtidens smede vidste det: Hvis jern opvarmes til høj temperatur og derefter dyppes ned i vand, finder der en omdannelse af jernets overflade sted, således at flager kan slås løs med en forhammer. Det ved vandbehandlingen dannede stof kaldtes for hammerslag.
Fremgangsmåde
På bunden af et skråtstillet pyrexreagensglas er der fugtigt jernpulver, længere oppe i glasset tørt jernpulver.
Man opheder det tørre jern til glødning og opvarmer derpå det fugtige svagt med et andet gasblus.
Der udvikles en gas, som kan tændes ved mundingen, hvor man har anbragt en prop med et tilspidset glasrør2.
Aristotelikere
I følge den teori, der blev udviklet af Aristoteles (384-322 f.Kr.), består jern hovedsagelig af jord, der er tilført ild. Denne ildtilførsel finder sted, når jernmalmen opvarmes med trækul og omdannes til jern.
Når metaller som jern behandles med en syre, så sker der det, at en brændbar luft fra metaller drives ud af metallet. Forsøget viser, at ved tilstrækkelig høj temperatur kan vand uddrive denne brændbare luft fra jern. Hammerslag er det, der bliver tilbage, når jern kalcineres, dvs. opvarmes kraftigt. Hammerslag er jernkalk.
Tanken, at vand var et urstof for alle andre stoffer og den vejelige del af alle gasser, findes hos så ansete forskere som Joseph Priestley (1733-1804) og James Watt (1736-1819).
Aristoteles, Priestley og Watt var og er forskere, hvis navne kendes af de fleste (alle?). En henvisning til deres autoritet vil føre til en accept af denne forklaring.
Balloner
Joseph Black (1728-1799) var i 1766 blevet professor i Edinburgh. Ved sine forelæsninger viste han et forsøg: Han opsamlede brændbar luft fra metaller i en svineblære. Den steg til vejrs! Man kan derfor med stor ret hævde, at ballonen er opfundet af Black i 1766.
Brødrene Joseph-Michel Montgolfier (1740-1810) og Jacques-Étienne Montgolfier (1745-1799) konstruerede i 1783 en aerostatisk maskine (varmluftballon) med hvilken de den 5. juni 1783 foretog en flyvning over Paris.
Jacques Alexandre César Charles (1746-1823) havde hørt om Blacks demonstrationsforsøg i Edinburgh og havde set den aerostatiske maskine over Paris. Han kombinerede disse erfaringer og konstruerede i august 1783 en ballon med brændbar luft fremstillet af jern og vitriol (svovlsyre).
Nu blev det franske militær interesseret: Kunne man fremstille bemandede balloner, så kunne man sende dem op og lade dem sejle ind over en fjendes linier dels for at observere dennes bevægelser dels for at smide bomber ned på fjendens soldater. Der var bare det problem, at vitriol var dyrt at fremstille. Den unge løjtnant Jean Baptiste Meusnier de la Place (1754-1793) kastede sig over dette tekniske problem, og han henvendte sig til Antoine
Laurent de Lavoisier (1743-1794).
Lavoisier & Meusnier udviklede en metode, således som den fremgår af figur 1, der er taget fra deres publikation i 1783. Ved hjælp af tragten A tilsættes vand, der langsomt løber gennem jernrøret. Dette opvarmes af en kraftig kul-ild, og i dette jernrør sker omdannelsen. I svalespiralen kondenseres uomdannet vand. Den dannede gas stiger op ad et glasrør og opsamles i glasklokken. Metoden er genial. Gassen kunne fremstilles i store mængder for små penge. Meusnier avancerede til general; han faldt i et slag kun 39 år gammel.
Den kemiske revolution
Forklaringen på gasfremstilling gav Lavoisier: Jern er et element (grundstof), vandet er sammensat af de to elementer oxygen og hydrogen. Jernet optager oxygen fra vandet og bliver til jernoxid, tilbage er gassen, der består af hydrogen1.
Lavoisier forfinede i 1784 det kvalitative forsøg. Ved at veje mængden af tilsat vand og mængden af opsamlet vand, fandt han mængden af omdannet vand. Ved at veje jernrøret før og efter brug fandt han, hvor meget oxygen, der var optaget. Ved at måle gasmængden fandt han hydrogenmængden. Regnskabet passede!
Forsøget blev til kemihistoriens nok vigtigste forsøg.
Kemiundervisning 2001
Nu om stunder er kemiundervisning blevet til arbejde med nogle sorte og grå kasser, som hverken studerende eller deres lærere kender indmaden af. De kalder kasserne for pH-metre, chromatografer, spektrometre m.v., og man betjener sig i høj grad af edb-dyr. Efter dette arbejde skal den studerende i gang med et trælsomt regne- og skrivearbejde. Det er blevet til maskinen før mennesket. Personligt forstår jeg godt, at der ikke er mange unge, der drømmer om et liv med kasserne.
Småforsøget, der blev gengivet ovenfor, involverede kun de alleralmindeligste stoffer jern, hydrogen, oxygen, vand og svovlsyre. På det teoretiske plan spørgsmålet om element eller sammensat stof.
Prøv med de kemiske småforsøg. Prøv evt. som supplement at læse om Münchhausens 4. sørejse3. Prøv med en menneskeliggørelse og historisk introduktion til kemiens fascinerende verden4.
Levn
1. LAVOISIER, A.L. 1783: Sur la nature de l’Eau, & sur des expériences qui paroissent prouver que cette substance n’est point un élément proprement dit, mai qu’elle est susceptible de décomposition et de recomposition. Observations sur la Physique 23: 452
Fremstillinger
2. ANDERSEN, F.; BOSTRUP, O., HALKJÆR, E.; HANSEN, K.G. 1965: Kemi 1 for gymnasiet (København: Gyldendal): 42
3. BOSTRUP, O. 1997: Münchhausens 4. sørejse Dansk Kemi 8/34
4. BOSTRUP, O. 1994: De revolutionære og de konservative. Den kemiske revolution 1774 – 1808 (København: Dansk Selskab for Historisk Kemi i kommission hos Ingeniøren|Bøger)
