de geschiedenis van de natuurwetenschappen

de chemie en fysica tussen

±1450 en ±1800

• 1. wie hielden zich bezig met wetenschap ?

• 2. verborgen ontwikkelingen

• 3. ideeën over bouw en aard van materie

• 4. gassen en flogiston

• 5. energie en warmte

1. wie hielden zich bezig met wetenschap?

nodig: nieuwsgierigheid en geld

Wetenschap was luxe voor:

. vrijgestelden (hof, staatsdienst)• rijken• vrije beroepen (artsen, apothekers,

geestelijkheid)• liefhebbers (Gezelschap van Hollandse

Scheikundigen)• universiteiten - theologie, rechten,

geneeskunde – af en toe een bredere leeropdracht, bv. geneeskunde + botanie

Wetenschappers:Paracelsus (1520)

iatrochemicus, arts, rondreizend experimentator

Simon Stevin (1600)

ingenieur, in dienst van Maurits

Agricola = Georg Bauer (1540)

mijnbouw, metallurgie

Cavendish (1770)

adel, excentriek, miljonair

Antoine Lavoisier (1770)gegoede burgerij, ambtenaar(behoud massa, verbranding,

flogiston, straatverlichting)

Thomas Young (1800)arts, briljante student(accomoderen, elasticiteit

vaste stoffen)

2. 1000-den jaren voortgang verborgen

de ontwikkeling is steeds doorgegaan..

Boekdrukkunst (1500)Teksten in volkstaal over profane onderwerpen

voordien manuscripten in kloosters gekopiëerd

boeken over ambachten –

tot dan toe mondeling doorgegeven

1500 Klein destillatieboek (Hieronymus Brunschwygk) (medicinaal werkzame stoffen uit planten)

1510 Nützliches Bergbüchlein (geologie, mineralogie)

1510 Probierbüchlein (over ijken)

1556 De Re Metallica (Agricola = Georg Bauer)

titelblad van

“De Re Metallica” (1556)

Praktijk:• ervaring belangrijker dan wat

hoort” volgens theorie

. kennis mondeling doorgegeven; geen wisselwerking met “theoretici”

Theorie:

Verklaring van sterrenhemel ,

bedenken opbouw van materie,

onbewezen veronderstellingen

– eigen systeem kloppend– nauwelijks kennis van ambachtelijke ervaring

Francis Bacon (1600):Observatie, experimenten belangrijker dan

dogma;“Officiële wetenschap” droeg niets bij tot welzijn.

Grote uitvindingen werk van ambachtslieden!

wiskunde = spin (web opbouwen) = deductie

natuurwet. = bij (materiaal voor raat door verzamelen) = inductie

3. opvattingen over de bouw van materie

een geschiedenis van de verwondering

Griekse filosofie: materie = eeuwig,

er bestaat “oerstof”

Empedocles (450 v Chr): oerstoffen (elementen) veranderen zelf niet, stellen alles samen in verschillende verhoudingen

4 elementen:• Tussen elementen

werken krachten, die mengsels bij elkaar houden

Aristoteles:

Alles streeft naar volmaaktheid: onedele metalen streven naar perfectie van goud.

In de natuur gaat dit langzaam,

versnellen met juiste methode

Wezen van een stof ligt in kwaliteiten:

- onedele materiaal terugbrengen tot oermaterie,

- dan “vorm” aanbrengen

kleur is belangrijke kwaliteit:

- melanosis (zwart maken oermaterie)

- xanthosis (geel maken “al een soort goud”)

Door Aristoteles alchemie als vak tot 16e eeuw.

Op de zoektocht naar Steen der Wijzen (stof die metaal omzet in goud) werd nuttige apparatuur, kennis en techniek verworven !

Grote vraag bleef:

Wat maakt goud tot goud ?

en waarom is transmutatie niet mogelijk ?

tot 1900 geen echt antwoord !

laboratorium alchemist

Alchemie:1. mystiek,

2. ambacht (chemie)

Goede doel van alchemie: medicijnen maken

Philippus von Hohenheim (Paracelsus), 1520:

bij verbranden van hout:

....wat brandt is zwavel

....wat verdampt is kwik

....wat as wordt is aarde/sal

(secundaire elementen)

Van Helmont (1600): 2 elementen: lucht en water

wilgenboom: in 5 jaar 164 pond zwaarder aan “water” geworden

stoffen kunnen verdampen (en omgekeerd) damp

Pragmatische aanpak:Verkrijgen van stof, bewerken tot nuttig materiaal

(papier, metaal, ....)

zonder veel kennis over aard en bouw van materie

B.v.: we weten in welk erts Ni zit, kunnen het gebruiken: Ni is “een element”, wordt nooit goud, maar is zelf van waarde

4. gassen en flogiston

een omarming in misverstand

Waarneming(Boyle, 1650): na verbranding blijft luchtrest achter waarin geen verbranding meer plaatsvindt.

Verklaring (Stahl, 1700): bij verbranding ontwijkt flogiston.

Henry Cavendish (1770) “brandbare lucht” (waterstof) ontstaat bij gieten van zoutzuur op zink; massa van gas, materiële eigenschappen !

Electrische vonken (Leidse fles, Pieter van Musschenbroek) “brandbare lucht” + lucht minder gas + condens, vonken door water gas

Electriseermachine Van Marum

Gezelschap van de Hollandse Scheikundigen

Cavendish (1783):water ontleden in: “brandbare lucht” en “gedeflogisticeerde lucht” (H2 en O2)

• is “brandbare lucht” zuiver flogiston ?

• deel van gewone lucht is gedeflog. lucht, gas blijft achter: kaarsen doven, muizen gaan dood (géén-leven, a-zote, stikstof)

Joseph Priestly (1770):Geflog. lucht = lucht + flogiston

Gedeflog. lucht (zuurstof) is vrij van flogiston en kan dus bij verbranding veel flogiston opnemen

ontdekking van gassen dwingt tot ingewikkelde verklaringen

Problemen om gassen te begrijpen:

. gas lastig te zien als materie !• kan gas zich binden met iets stoffelijks ?• al 100 jaar theorie over flogiston die inzicht

belemmerde

Stahl (1700):

Flogiston is “het brandbare principe”

Bij verbranding verlaat flogiston de stof en wordt opgenomen/afgevoerd door de lucht.

Lavoisier:Juiste verklaring voor verbranding, flogiston is

“anti-zuurstof”

Bij verbranding wordt

zuurstof uit de lucht

gebonden.

elemententabel

Lavoisier (1790)

laboratoriumapparatuur Lavoisier

5. energie en warmte

‘t meest abstract, ‘t moeilijkst

Twee opvattingen:

1. Warmte is substantie waarvan aanwezigheid een stof warm maakt

2. Warmte is toestand van een stof (gevolg van beweging)

Thermometer (17e eeuw):Fahrenheit (32 – 212 oF), 1742 Celsius ( 0 – 100 oC)

“opgenomen warmte = afgestane warmte”

Joseph Black calorimetrische metingen (calorie, soortelijke warmte en verdampingswarmte),

resultaten nooit strijdig met concept warmtestof !

Artikel van Celsius

figuur met

voorstel voor

schaalverdeling

Benjamin Thompson meet warmte-ontwikkeling bij uitboren van kanonnen: waar komt warmte-stof vandaan? Warmtestof is gewichtsloos.

James Watt’s stoommachine (1765) -

thermodynamica

Robert Mayer (1840) behoud van energie (“wat gebeurt er met Ekin van vallend voorwerp vlak voor/na inslag”)

James Joule: één calorie = 4,2 Joule

Avogadro: gasmoleculen met massa en snelheid, kinetische theorie “wint”

Zentralfriedhof Wenen

koppeling tussen atomen en

macroscopische beschrijving