Những phản ứng hóa học đã thay đổi lịch sử thế giới

Phản ứng hóa học liên tục xảy ra xung quanh chúng ta, ngay cả trong chính cơ thể. Qua hàng thiên niên kỷ, nhân loại đã học cách khai thác một số phản ứng hóa học này để có lợi cho mình.

Từ việc phát hiện ra xà phòng cho đến tạo ra các công cụ bằng đồng, "phép thuật hiện đại" này đã hoàn toàn thay đổi toàn bộ nền văn minh. Nếu bạn muốn tìm hiểu về tác động của hóa học đối với thế giới, hãy tiếp tục đọc để khám phá cách những phản ứng hóa học dưới đây đã thay đổi tiến trình lịch sử như thế nào nhé!

Xà phòng hóa

Khoảng năm 2.800 trước Công nguyên, loài người đã phát hiện ra rằng chỉ cần trộn ba thành phần đơn giản—mỡ động vật, tro gỗ và nước—chúng ta có thể tạo ra xà phòng. Mặc dù đơn giản, nhưng đây là phản ứng hóa học và tên của nó là xà phòng hóa.

Lúc đầu, chúng ta chủ yếu dùng xà phòng để làm sạch các vật liệu khác, chẳng hạn như bông và len. Tuy nhiên, theo thời gian, con người đã nhận ra rằng xà phòng cũng có thể làm sạch cơ thể.

Khi phát hiện ra vi sinh vật, xà phòng càng được coi trọng hơn. Nó như một chất tẩy rửa, đặc biệt là khi chúng ta nhận ra rằng nó có thể ngăn ngừa bệnh tật.

Mặc dù quá trình sản xuất xà phòng đã trải qua nhiều thay đổi, nhưng về bản chất, nó vẫn là phản ứng đơn giản mà chúng ta đã thực hiện cách đây hàng nghìn năm.

Amoniac tổng hợp

Fritz Haber đã cách mạng hóa ngành nông nghiệp vào năm 1909 bằng cách phát triển một quy trình chiết xuất nitơ từ không khí và chuyển đổi nó thành amoniac, một dạng nitơ có thể sử dụng được. Sau đó, đồng nghiệp của ông - Carl Bosch đã mở rộng quy mô quy trình, tạo ra phân bón nitơ. Nhưng điều gì khiến phản ứng hóa học này trở nên quan trọng như vậy?

Cây trồng cần nitơ để phát triển, mà chúng thường lấy từ ​​đất. Tuy nhiên, sau nhiều chu kỳ thu hoạch, năng suất cây trồng giảm khi mức nitơ giảm. Nitơ chiếm khoảng 78% bầu khí quyển của chúng ta, nhưng thực vật không thể sử dụng nó ở dạng này. Một số vi sinh vật có thể cố định nitơ vào đất, nhưng đây là một quá trình chậm.

Theo truyền thống, các loại cây trồng khác nhau được trồng luân phiên trên các cánh đồng để duy trì mức dinh dưỡng cân bằng. Với quy trình Haber-Bosch, nạn đói đã được ngăn chặn và chúng ta đã tiến gần hơn một bước tới nền nông nghiệp công nghiệp.

Sau đó, Thế chiến thứ nhất xảy ra. Đức Quốc xã có rất nhiều amoniac để tạo ra nhiều đạn dược, và Haber tiếp tục phát minh ra khí clo.

Phản ứng Maillard

Bạn có thể chưa bao giờ nghe nói đến phản ứng Maillard, nhưng thực tế, bạn đang sử dụng nó mọi lúc trong bếp của mình.

Đó là bí mật đằng sau lớp vỏ nâu giòn trên ổ bánh mì mới nướng và lớp vỏ ngon tuyệt trên miếng bít tết áp chảo; đó là anh hùng ngụy trang đằng sau món crème brûlée.

Vậy, điều gì xảy ra trong phản ứng Maillard? Trong quá trình nấu ăn, đường và protein trong thực phẩm trải qua phản ứng hóa học từ nhiệt độ, biến chúng thành hàng nghìn hợp chất tạo nên hương vị và mùi thơm cho thực phẩm.

Con người cổ đại phát hiện ra rằng thực phẩm nấu chín có mùi và vị ngon hơn, dễ tiêu hóa hơn và giữ cho họ no lâu hơn.

Phát hiện ra penicillin

Năm 1928, Tiến sĩ Alexander Fleming bước vào phòng thí nghiệm của mình sau kỳ nghỉ và phát hiện ra điều bất thường: Một loại nấm đã làm ô nhiễm đĩa petri mà ông dùng để nuôi vi khuẩn Staphylococcus.

Thay vì vứt mẫu vật bị ô nhiễm, ông quyết định xem xét kỹ hơn. Quyết định kỳ lạ đó đã dẫn đến một khám phá mang tính đột phá đáng kinh ngạc. Ông nhận thấy vi khuẩn không phát triển gần nấm, nên đã nghiên cứu sâu hơn.

Loại nấm mốc này, sau đó được xác định là Penicillium notatum, đã sản sinh ra một chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn bằng cách phá vỡ thành tế bào của chúng.

Bất chấp mọi nỗ lực của Fleming, ông vẫn không thể phân lập được hoạt chất do nấm tạo ra. Hơn một thập kỷ sau, Tiến sĩ Howard Florey, Tiến sĩ Ernst Chain và một nhóm các nhà khoa học khác tại Đại học Oxford đã thành công trong việc tạo ra một chiết xuất thô từ nấm mốc.

Không hoàn hảo, quy trình ban đầu đòi hỏi 528 gallon (2.000 lít) nuôi cấy nấm mốc để chiết xuất đủ penicillin cho một người bị bệnh nặng. Đến những năm 1940, các loại cây trồng được trồng theo những quy trình được cải tiến. Nhờ đó, penicillin đã mở ra kỷ nguyên kháng sinh, cứu sống vô số người.

Tổng hợp clorofluorocarbon

Clorofluorocarbon, còn được gọi là Freon hoặc CFC, được Thomas Midgley Jr. phát minh vào những năm 1920. Tại thời điểm đó, tủ lạnh sử dụng các chất làm lạnh cực độc như amoniac, metyl clorua và lưu huỳnh dioxit.

CFC, một loại hóa chất không độc hại, không bắt lửa và ổn định, có vẻ như là giải pháp thay thế hoàn hảo. Thật không may, không ai biết rằng CFC bị phân hủy dưới tia UV. Vào những năm 1950, CFC có mặt ở khắp mọi nơi, từ tủ lạnh và máy điều hòa không khí đến bình xịt. CFC cuối cùng đã bay lên tầng khí quyển trên, nơi chúng phản ứng với tia UV từ Mặt trời và giải phóng clo.

Clo dần dần ăn thủng tầng ôzôn, cho phép nhiều tia có hại của Mặt trời hơn xâm nhập. Mãi đến năm 1974, các nhà khoa học mới dự đoán được thiệt hại và lúc đó đã gần quá muộn.

Nghị định thư Montreal cuối cùng đã được hầu hết quốc gia trên thế giới ký kết vào năm 1987 và, với một số ngoại lệ cần thiết, đã dẫn đến lệnh cấm có hiệu lực đối với tất cả hoạt động sản xuất CFC trên toàn thế giới.

Bằng cách nào đó, nó đã có hiệu quả: Hành tinh của chúng ta đang dần phục hồi tầng ôzôn. Lần đầu tiên, tất cả các thành viên Liên hợp quốc nhất trí thông qua một hiệp ước, biến việc loại bỏ CFC trở thành một thời điểm quan trọng trong lịch sử Liên hợp quốc.