Sacharyna

Zapewne wielu z was spotkało się z nazwą Johns Hopkins University / Johns Hopkins Hospital. Ich założycielem i fundatorem był właśnie Johns (uwaga: nie John!) Hopkins, inwestor i filantrop pochodzący z rodziny kwakrów z Baltimore w stanie Maryland. Właśnie na tym uniwersytecie podjął pracę lekarz i chemik, Ira Remsen. Jego zadaniem było stworzenie od zera wydziału chemii. W Baltimore pracował też chemik rosyjski, Konstantin Fahlberg, zajmujący się analizą cukru dla jednej z prywatnych firm. Ponieważ rząd USA zakwestionował jedną z partii towaru, właściciel firmy nawiązał współpracę z Remsenem, prosząc o to, aby umożliwił Fahlbergowi przeprowadzenie na uczelni analiz spornej partii towaru. Po wykonaniu zadania Rosjanin dostał pozwolenie na prowadzenie własnych prac badawczych, a po roku dostał tam etat.

Zajmował się między innymi modną podówczas tematyką, a mianowicie analizą smoły pogazowej. Jest to dość złożony produkt uboczny procesu otrzymywania koksu z węgla kamiennego. Pewnego wieczoru, gdy wrócił po pracy do domu i jadł bułkę, zauważył, że smakuje ona niewiarygodnie słodko, ale po chwili smak przechodzi w gorzki. Skojarzył to z pracą (nie mył po pracy rąk, czy co?) i nie kończąc kolacji popędził do laboratorium. Systematycznie próbował niewielkich ilości substancji, z którymi tego dnia pracował (nie róbcie tego nigdy!). Okazało się, że jedna z nich faktycznie była bardzo słodka. Był to dość prosty związek, niemający nic wspólnego z typowymi cukrami.

Źródło: Wikimedia, licencja: domena publiczna

Sacharyna, bo tak nazwał ten związek Fahlberg, jest o ok. 500 razy słodsza od cukru. Fahlberg szybko opatentował metodę produkcji sacharyny, przeniósł się do Europy i rozpoczął jej wytwarzanie w fabryce w pobliżu Magdeburga (Niemcy). Błyskawicznie dorobił się wielkich pieniędzy, ponieważ w tamtym czasie w Europie były duże niedobory cukru. Fahlberg „zapomniał” jednak o tym, że tak naprawdę nie był jedynym odkrywcą tej substancji, ponieważ pracował z Remsenem. Ten drugi do śmierci nie wybaczył tego współpracownikowi, późniejszemu rywalowi.

Wulkanizacja

Źródło: Wikimedia, licencja: domena publiczna

Zapewne wszystkim znana jest marka Goodyear. A znacie historię, która za nią stoi? To właśnie jeden z przykładów całkiem przypadkowych odkryć. Niemal 200 lat temu rodzina Charlesa Goodyeara postanowiła wejść w biznes kauczukowy, sprowadzając ten produkt z Ameryki Południowej. Tam był znany od stuleci, w Ameryce Północnej (to jeszcze nie było USA) była to wtedy zupełna nowość. Stosowano go do powlekania płaszczy przeciwdeszczowych i impregnowania butów. Fantastyczna sprawa, ale… w niskich temperaturach kauczuk nieodwracalnie twardniał, co potem powodowało, że się wykruszał. Z kolei pod wpływem ciepła i słońca stawał się lepki. Firma zainwestowała sporo kasy i stanęła na progu bankructwa. Jednak sam Charles był uparty i eksperymentował z różnymi dodatkami, które miały poprawić właściwości kauczuku. Eksperymentów nie przerwał nawet, gdy trafił do więzienia (za długi). Nic nie wychodziło.

I nagle, w 1839 r., Goodyear wpadł na pomysł zmieszania kauczuku z siarką (na zimno). Powstała z tego masa o niezłych właściwościach, ale to nadal nie było to. Do czasu. Kiedy poszedł zademonstrować swój produkt w pewnym sklepie, jedna z próbek spadła na gorący piec. Oczywiście większość materiału uległa zwęgleniu, ale okazało się, że to, co Charles zeskrobał z pieca, nagle stało się sprężyste. To było to! Samo zmieszanie z siarką nie wystarczy, ale po podgrzaniu uzyskał niesamowity materiał, pozbawiony większości wad czystego kauczuku. Dziś wiemy, że pod wpływem temperatury zachodzi w tej mieszaninie reakcja sieciowania, w której atomy siarki atakują wiązania podwójne w kauczuku i tworzą polimer o znacznie lepszych właściwościach mechanicznych. Proces ten jest dziś znany jako wulkanizacja. Został opatentowany przez Goodyeara w 1844 r. Niestety, wynalazca nie miał szczęścia, ponieważ słabo mu szło jako inwestorowi. Zmarł, nie dożywszy 60 lat. Jako ciekawostkę dodam, że wielka firma Goodyear Tire and Rubber Company powstała niemal 40 lat po śmierci wynalazcy i poza nazwą nie miała nic wspólnego z rodziną Charlesa Goodyeara.

I na sam koniec ciekawostka. Goodyear nie był pierwszym, który wymyślił wulkanizację. Okazuje się, że proces, w którym kauczuk jest sieciowany, znany jest od kilku tysięcy lat! Badania archeologiczne prowadzone w Ameryce Środkowej ujawniły gumowe kulki. Fakt, już w dużym stopniu rozłożone, ale jak wykazały analizy – struktura chemiczna była zbliżona do znanej dziś gumy. OK, lateksu/kauczuku było tam bardzo dużo, ale siarka? Tamtejsi mieszkańcy nie mieli dostępu do złóż siarki rodzimej. Mieli za to olbrzymią liczbę rozmaitych roślin. Jakoś tak metodą prób i błędów wybrali sok z roślin z rodziny powojowatych, a dokładnie wilca białego (Ipomoea alba). Okazuje się, że zawiera on wystarczającą ilość siarki, aby po ogrzaniu uzyskać efekt sieciowania, a więc wyprodukować sprężystą gumę. Co ciekawe, wilec biały bardzo często rośnie jako pnącze na drzewach kastylki sprężystej (Castilla elastica), która jest źródłem lateksu. I tak natura podpowiedziała tamtejszym ludom, co z czym zmieszać.

Literatura

Wulkanizacja w erze prekolumbijskiej