Wat de methode betreft kan die bijdrage in de geschiedenis van onze opvattingen over de materie liggen. Sinds de vroegste oudheid doorkruiste een oud debat de filosofie. Is materie een ononderbroken continuüm of heeft zij een ondergrens? Lange tijd steunden de meesten de eerste veronderstelling.
Tegenover de waargenomen veranderingen van de materie overheerste de indruk van magische krachten. Men vond dat vier elementen, vuur, lucht, water en aarde die tegenstrijdige eigenschappen bevatten – warm en koud, droog en vochtig – alle materie voldoende omschreven. De eigenschappen van materie werden in termen van ‘geesten’ (‘esprits’) beschreven. Alles was een kwestie van verhoudingen. Sommige filosofen beweerden dat er ondeelbare basiselementen bestonden die zich op verschillende manieren met elkaar verbonden. Die elementen werden “atomen” genoemd, wat in het Grieks “wat niet gesplitst kan worden” betekent. Maar de “atomisten” zoals Demokritos en Leukippos bleven erg lang in de minderheid.
In de 17e eeuw begon chemie een echte wetenschap te worden, dat wil zeggen een proefondervindelijke wetenschap. De ‘geesten’ begonnen een materiële aard aan te nemen. Toch blijft de chemie nog niet te onderscheiden van de alchemie die beweert dat ze de materie kan veranderen door recepten te volgen. Soms werkt dat, maar alle alchemisten faalden om lood in goud te veranderen … Pas in de late 18e eeuw, met het invoeren van kwantitatieve methoden, dringt het begrip basiselement zich geleidelijk op. Maar pas bij de overgang van de 19e naar de 20e eeuw wordt het bestaan van atomen aangetoond. Met als resultaat: atomen bestaan allemaal uit een kern (zelf nog uit protonen en neutronen samengesteld ) met daaromheen elektronen. De atomen kunnen dus perfect “gesplitst” worden . De etymologische betekenis van het woord atoom ten spijt!
Aantonen hoe de mensheid heel geleidelijk van opvattingen verbonden met magie naar een vrij nauwkeurige beschrijving van de basisstructuur van de materie overgaat, is heel leerzaam om het onderscheid in status te illustreren tussen een wetenschappelijke uitleg en een meer esoterische.
Waarom die molecule en niet die andere?
Het is heel belangrijk dat jongeren begrijpen dat de enorme verscheidenheid van materialen die je kunt waarnemen zich weerspiegelt in het immense aantal moleculen dat bestaat. Je kunt inderdaad van mening zijn dat er evenveel soorten moleculen bestaan als er enkelvoudige stoffen voorkomen (we laten de mengsels dus “buiten beschouwing”) dat wil zeggen miljoenen. Maar al die moleculen zijn uit een beperkt aantal atomen (92) samengesteld. Hun onderlinge verbindingen verklaren de ongelooflijke verscheidenheid van de materie. Maar zijn alle combinaties mogelijk? Een cursus chemie heeft als taak de mechanismen uit te leggen waardoor atomen zich al of niet verbinden. Een jongere die de gemeenschappelijke vorming voltooid heeft, moet dus in staat zijn om het verschil tussen atomen en moleculen uit te leggen, hij moet weten of twee gegeven atomen in aanmerking komen om onderling een verbinding aan te gaan en zo ja, in welke verhouding . En hij moet ook weten welke soort binding er in elk concreet geval optreedt. Want er bestaan twee grote soorten bindingen met belangrijke onderverdelingen.
Hij moet bijvoorbeeld verstaan waarom de reactie van diwaterstof en dizuurstof water (H2O) vormt. En niet H2O3. Maar soms, in bepaalde omstandigheden, H2O2 (waterstofperoxide). Er kan zich ook zwaar water vormen (D2O) waarbij de kern van het waterstofatoom én een proton én een neutron bevat. Dit voorbeeld maakt het mogelijk een verband te leggen met een andere cursus, namelijk Geschiedenis (de strijd om het zwaar water). Dit soort verbanden is sterk vormend in het kader van een gemeenschappelijke vorming.
De jongere in kwestie moet ook begrijpen waarom helium of neon zich nooit met iets verbinden en dus altijd alleenstaande atomen blijven. Net zoals het feit dat magnesium en calcium onderling nooit een verbinding aangaan (het gaat hier natuurlijk om enkele voorbeelden tussen vele andere).
Deze kennis en dit inzicht zijn onmisbaar voor een rationele wereldopvatting. “Leren te bepalen waar je je bevindt” mag je inderdaad niet alleen in zijn meest beperkte betekenis beschouwen, de geografische laten we zeggen. Maar je moet ook in staat zijn de natuurlijke of de veroorzaakte gebeurtenissen rondom ons en hun gevolgen te situeren (in de zin van begrijpen).
Levend tegenover inert?
In een niet zo ver verleden onderscheidde men twee soorten materie: de levende materie en de andere, die men over het algemeen beschreef als inert. Men meende dat beide aan fundamenteel andere wetten gehoorzaamden. Dat had belangrijke filosofische gevolgen en beïnvloedde het discours over de oorsprong van het leven. Laat het echter duidelijk zijn dat alle materie, levend of niet, uit atomen bestaat .
De bouwstenen van wat leeft en van wat niet leeft zijn dus precies dezelfde. De chemische reacties die binnen de levende wezens optreden, gehoorzamen aan dezelfde wetten als die voor de niet levende materie. De bindingen zijn van dezelfde aard. Er is dus geen waterdicht onderscheid tussen “levend” en “niet-levend”. Alleen de schaal varieert.
Het is belangrijk dat alle burgers van de toekomst zich daar bewust van zijn, want de filosofische gevolgen zijn niet te verwaarlozen. De moleculen waaruit de cellen opgebouwd zijn, gewoonlijk biomoleculen genoemd, zijn enorm groot. Daardoor kan het levende zo ongelooflijke complex zijn, want het aantal mogelijke reacties is gigantisch groot. Die moleculen zijn zo ontzaglijk groot doordat sommige atomen in staat zijn zich met vele anderen en met zichzelf te binden, waardoor ze heel lange ketens vormen. Het eenvoudigste atoom dat die eigenschap bezit is koolstof.
Daarom is koolstof overvloedig in de levende materie aanwezig. De studie van de eigenschappen ervan staat bekend als organische chemie want in het begin dacht men dat die enkel over de levende wereld handelde.(organische voor “organen”). Maar tegenwoordig maakt het begrijpen van de organische chemie de ontwikkeling van grote moleculen, polymeren genaamd , mogelijk Hun specifieke eigenschappen liggen aan de basis van de het vervaardigen van plastiek.
Materiële basis van de industriële wereld
Dit brengt ons bij een laatste streefdoel dat een cursus chemie helpt bereiken: het begrijpen van productieprocessen. De materialen uit plastiek, alle soorten kleurstoffen, de petrochemische industrie, de metallurgie, de farmaceutische industrie en vele andere zijn uiterst sterk ontwikkeld en vormen heel grote uitdagingen voor het milieu, voor de werkgelegenheid, de levenskwaliteit, enz. Daarom is het vanuit het standpunt van de opvoeding tot burgerschap fundamenteel er een kritische blik op te kunnen werpen. En dus een correct begrip van de betrokken processen te hebben.
