Bilim
Atmosfer « Evren ve Dünya
Yerküreyi saran hava tabakası. Yunanca "atnos": buhar ve "sphaira": küre sözcüklerinden.
Atmosfer Yüksekliğe Göre Değişir
Hayvanlar ve bitkiler ancak atmosfer içinde yaşayabilir, çünkü atmosfer onları dış tehlikelerden (göktaşları, morötesi ve kozmik ışınlar) korur, onlara hem ısı, hem de yaşamaları için mutlaka gerekli olan oksijen gibi maddeleri sağlar. Bunun için astronotlar, sürekli olarak, yapay bir atmosferin yaratıldığı bir kabinde veya uzay elbisesi içinde yaşayabilirler.
Yerden yukarıya yükseldikçe, atmosferin tekdüze olmadığını anlarız: basıncı, yoğunluğu, sıcaklığı ve bileşimi, yükseldikçe değişikliğe uğrar. Yükseklik sıfırken, yani deniz düzeyinde, Dünya'yı saran tüm hava kalınlığının yükünü taşırız. Atmosfer basıncı denilen bu yük oldukça önemlidir: santimetrekareye l kg'dan fazla düşer (l 033 gr). Biz yükseldikçe bu basınç azalır. Bu olayı dağcılar çok yüksek tepelere, örneğin Himalayalar'a (8 000 metre) tırmandıkları zaman daha iyi anlarlar. Astronotlara gelince, uzay giysilerinden çıkacak olsalar, Dünya'da olduğu gibi vücutları her yandan basınç altında bulunmayacağı için düpedüz patlarlar.
500 Kilometre Yükseklikte Atmosfer
Sıcaklık da aynı şekilde değişir; önce azalır, sonra yavaş yavaş artarak çok yükseklerde birkaç yüz dereceye ulaşır. Atmosfer, sıcaklık derecesinin düşey doğrultuda değişmesi göz önünde tutularak, şu tabakalara ayrılmıştır: troposfer (yükseldikçe ısı, belli bir oranda eksilir), stratosfer (ısı değişmez denilebilecek bir durumdadır), mezosfer (ısı önce artar, sonra eksilir), termosfer (yükseldikçe ısı artar).
Vazgeçilmez Bir Korunma
Güneş, bizi aydınlatan ışık ışınlarından başka morötesi ışınlar da yayar; ama morötesi ışınlar yaşam için o kadar tehlikelidir ki, eğer bunlar yere kadar ulaşabilseydi yeryüzünde yaşama olanağı bulunmazdı. Neyse ki, 25 kilometre kadar yukarıda, bu ışınları geniş ölçüde durduran bir ozon tabakası vardır. Ama bunların bir kısmı gene de atmosferden sızarak yere ulaşır. Tedbir almadan uzun süre güneş banyosu yapan dikkatsizlerin vay haline!
Tüm meteoroloji olayları atmosferde olup biten hareketlerden doğar. Bu hareketlerin yarattığı yağmur yeryüzünde yaşamın sürüp gitmesini sağlar.
Sülfürik Asit « İcatlar ve Keşifler
Toprak, insana hayatının iki temeli olan ekmek ve sudan başka gerekli bir maddeyi daha, tuzu da sağlar. Bu maddenin öteden beri beslenmede önemli bir yer tuttuğunu ve uzun zaman tuzdan yoksun kalmanın organizmada ne gibi düzensizliklere yol açtığını biliyoruz. Tuzun, yalnız beslenmede değil toplumsal hayatta da büyük rol oynadığını gösteren olaylar çoktur. Sözgelişi Fransızca’daki Salaire, İngilizce’deki Salary kelimesini bir göz önüne alalım: Bu kelime Roma lejyonerlerinin ücretlerinin bir kısmını tuz (sel) olarak almalarından gelmektedir. Bu madde gerçekten birçok ülkede para yerine geçiyordu ve en uzak çağlardan beri devletin tekelinde olup birçok yerlerde 'tuz vergileri' konmuştu. Tuz, bazen buharlaştırma yoluyla deniz suyundan bazen tuz kayalarından çıkartılır.
XIX. yüzyıla kadar tuz, mutfaklarda ya da et ve balık tuzlama işinde kullanılırdı. Ama Leblanc'ın sodyum karbonatı hammadde olarak kullanmaya başlaması üzerine, yeni doğmakta olan kimya sanayinin temel maddesi haline geldi.
Kimya sanayii böylece Leblanc yönteminin gerektirdiği ikinci elemanı, yani sülfürik asidi de imal etmeye koyuldu. Bu madde Arap simyacıları tarafından bulunmuştu ve Fransa'da Devrim sırasında biliniyordu. Ancak kullanıldığı yerler sınırlıydı. Kemirici bir madde olduğundan, yalnız boyacılıkta yararlanılan bazı maddelerin hazırlanmasında, altın ve gümüşü arıtmada, bazen de organik kalıntıları yok etmekte kullanılmaktaydı. Belli sanayi dallarında kullanılan sülfürik asit içi kurşunla kaplanmış odalarda imal edilirdi. Bu odalarda kükürdü yakarlar ve elde edilen kükürtlü anidriti sudan geçirerek sülfürik asit elde ederlerdi.
Bu imal şekli uzun süre İngilizlerin sırrı olarak kaldı. Ama şiddetle ihtiyaç duyulan bu madde elbetteki günün birinde öteki ülkelere de sızacaktı. Halk dilinde zaçyağı diye bilinen bu maddeyi imal eden ilk fabrika 1766'da Rouen'de kuruldu. Kullanma yerleri gittikçe artıyordu. Demire dökerek balonlar için gereken hidrojeni elde ediyorlar ve kibrit imalinde kullanıyorlardı. Derken imparatorluk döneminin ablukası gelip çatınca, Sicilya'dan gelen bir ithal malı olması nedeniyle görülmemiş bir fiyat yükselişi oldu. Bunun üzerine, kükürdün yerini tutabilecek başka bir madde bulma zorunluluğu başgösterdi.
1810'da Peregrine Phillips adlı bir İngiliz, kükürtlü anidriti, İspanya'dan getirilen ve tabii demir sülfüründen başka bir şey olmayan piriti platinde ısıtmak yoluyla elde etti. Pirit bol bir hammaddeydi; kurşun odalar da artık yeterince geliştirilmiş olduğundan, 1838'den başlayarak bütün sodyum karbonat ve süper fosfotlar talepleri karşılayacak miktarda sülfürik asit imal edilmeye başlandı.
Kaldı ki, bu maddeyi arayanlar yalnız Leblanc yöntemiyle sodyum karbonat ve suni gübre imalcileri ya da boyacılar ve değerli madenleri işleyenler değillerdi. Güçlü ve ucuz bir kimyasal etken olduğundan sayısı gittikçe artan alanlarda bir reaksiyon etkeni olarak da aranmaktaydı. Henüz emekleme döneminde bulunan organik kimyada bile belli başlı rol oynamaya başlamıştı.
Şeker, eritilmiş domuz yağı, alkol, üre gibi organik maddelerin esrarlı bir "hayat gücüne" sahip oklukları sanıldığından bunlar organik olmayan maddelerden ayrı tutulmaktaydılar. Bununla birlikte, kimyacılar bu maddeleri de her türlü analize tabi tutmaktan geri kalmadılar. Genç bir Fransız kimyacısı "Recherches chimiques sur leş corps gras" "Yağlı Maddeler Üzerinde Araştırmalar" adlı eserinde (1823) hayvansal ve bitkisel yağların, yağlı asitlerle gliserin bileşiminden meydana gelen kimyasal maddeler olduklarını kanıtladı.
Eugene Chevreuil (1786-1889) adlı bu genç kimyacı Charlemagne Lisesinde kimya öğretmeniydi ve Vauquelin'in yönetimindeki kimyasal maddeler fabrikasında çalışmaktaydı. 1823'te eserinin yayınlanması üzerine profesör olarak Gobelins Fabrikasına atandı ve orada yeteneklerinin ürünlerini verme imkânlarını buldu.
Yağlı asiti bir bazın üzerine uygulayarak sabun elde ediliyordu. Böylece bilimsel bir temel kazanan sabun sanayii, randımanını olduğu kadar ürünlerinin niteliğini ve çeşitlerini de artırdı. Baz olarak potası alındığında yumuşak, sodyumu alındığında sert sabun elde ediliyordu. İşte bundan sonradır ki, tuvalet sabunları ev ya da sanayi sabunları gibi özel kullanışlı sabunlar imal edilmeye başlandı.
Bu çalışmaların ikinci önemli sonucu mumların kalıplanmasında asitstearikin kullanılabilmesi oldu. Bu işi gerçekleştirme hevesine kapılan bilgin Paris'te bir fabrika açtı. Herkes, beyaz ve saydam bir ışık veren o hem süslü, hem ucuz mumlan kapışmaya başladı. Gariptir; tatsız bir konu olarak kabul edilen kimya bilimi insanları doyurma işinden sonra öteki alanlara da elini uzatacak kadar yararlı bir bilim dalı haline gelmeye başlamıştı.
Ya fotoğrafı? Onu insanlara armağan eden de kimya bilimi olmadı mı? Bu teknik objektifine kadar her şeyini kimya bilimine borçludur. Önce her işe elverişli adi camı gerçekleştirmiş, bundan sonra kullandığı maddelerin bileşimlerini ve oranlarını değiştirmek yoluyla çeşitli niteliklerde camlar meydana getirmiştir. Fotoğraf objektifleri, astronomik dürbünler, gözlükler, mikroskoplar, spektroskoplar, jeodezik ve topografik camlar gibi cam ve şişeden çok farklı niteliklerde ve kullanışta gereçler yaratmıştı.
Bunların yaratıcıları modern optik camların bulucusu İsviçreli Pierre-Louis Guinand (1748-1824), Alman Cari Zeiss (1816-1888) ve Ernest Abbe (1846-1907) oldular. Bunlardan birincisinin torunları Paris'te optik araçlar fabrikası kurdu, ikincisi de bilimsel kaliteyi ve üretimi geliştirdi.
Sodyum Karbonat « İcatlar ve Keşifler
XVIII. Yüzyılda en verimli iki sanayinin madencilik ve dokuma olduğunu hatırlatalım. Kimya, dokuma alanında, lavoisier'den önceki yıllarda da büyük rol oynamıştı. O kadar ki, bu yüzyılın sonlarına kadar kimya her şeyden önce kumaş boyama sanatıydı diyebiliriz. O dönemde şu boyayıcı maddeler kullanılmaktaydı:
Meksika'dan, Kanarya Adalarından ve Hindistan'dan ithal edilen kırmız böceği; Meksika ve Antiller'den bakam ağacı; Hindistan ve Uzak Doğu'dan çivit, Brezilya'dan brezil. Orta Doğu'dan mazı, vb. Bazen kumaş, boyayı kendiliğinden emerdi, bazen de boyadan önce kumaşı yağlardan arıtmak gerekiyordu. Kısacası, dokuma eskiden beri bilime dayanan bir teknik olmuştu.
Kumaşları yağlarından arıtmakta şapın ne gibi yararları olabileceğini ilk sezen, İngiliz Wtlliam Petty (1623-1687) olmuş ve: "Şap, kumaşla boya arasında bir bağdır," demişti. Ama boyamada en yararlı çalışmaları yapanlar Fransızlar oldular. Fizikçi Cisternay Du Fay (1698-1739) boya ve şap oranını tam olarak tespit etti. Kimyagerler "Jean Hellot (1685-1766), Pierre-Joseph Macquer (1718-1784) ve İngiliz meslektaşları Bancroft (1744-1818)" yüzlerce yıllık tekrarların dışında bir teknik bulmaya çalıştılar. "Boya Sanatının öğeleri" adlı eserin yazarı olan büyük kimyacı Claude Berthollet (1748-1822), Lavoisier'nin görüşlerine dayanarak kimyaya, bilime dayanan bir yöntem kazandırmaya çalıştı.
İki başka teknik daha boyaya sıkıca bağlıydı: Birincisi, deri sanayisinde de kullanılan şap üretimi. Şapın 1461'de Kilise topraklarında keşfedilmiş olması nedeniyle, üretimi XV. yüzyılın sonuna kadar Papalığın tekelinde kalmış, üç yüz yıl içinde de bütün Avrupa'ya yayılmıştı. İskoçyalı Kimyacı Peter Spence 1845'te modern yöntemi keşfedinceye kadar şap üretiminde bir değişiklik görülmedi. İkinci tekniğe gelince; bu, kumaşların beyazlaştırılmasıydı. Soldurma işlemi, kumaşları uzun zaman güneşe sermek yoluyla sağlanıyordu. Berthollet, Gobelins'deyken bunu klorun etkisinde bırakmakla elde etti. Sonra da klorlu tuz bileşimi icat ederek bunu, Paris yakınındaki Javel köyünde sanayi çapında üretmeye başladı. Ev kadınlarının o gün bugündür kullandıkları Javel çamaşır suyu böylece bulunmuş oldu.
Kumaşları dokumak ve boyamakla iş bitmiyordu, bunları bir de yıkamak gerekiyordu. XVIII. yüzyılın sonuna kadar, yıkama bir sorun olmamıştı. Venezüela ve Mısır'dan gelmekte olan sodyum karbonattan ya da İspanya kıyılarında çıkarılan bir deniz bitkisini yakarak sabun imal ediyorlardı. Bundan başka potasyum ve sodyum külleri de cam ve kâğıt üretiminde, yünlerin yağlardan arıtılmasında kullanılmaktaydı.
Ne var ki. Devrim öncesinden başlayarak İspanya ile ticaret yavaşlamış ve birkaç yıl sonra da büsbütün durmuştu. O kadar ki, sodyum karbonatın yerini tutabilecek bir madde bulmak zorunluydu. 1788'de Bilimler Akademisi, bulana prim vaat etti. 1790'da Nicolas Leblanc (1742-1806) adlı bir aday çıktı. Orleans dükünün özel doktoru olan Leblanc, nötr tuzlar hakkında kayda değer araştırmalar yapmıştı. Şimdi de deniz tuzunu, yüksek ısıda kömürün ve sülfirik asitin etkisinde tutarak yeni bir madde imal etmeyi teklif etmekteydi. Fakat elde edilen madde kaliteli olmakla birlikte çok miktarda, pis kokulu bir kalıntı bırakıyordu ve bundan kurtulmanın nasıl mümkün olabileceğini kimse kestiremiyordu.
Bu, en sonunda pratik bir güçlüktü, ama Bilimler Akademisi bunu bahane ederek bilgine primi vermedi. Leblanc'a güveni sarsılmayan tek kişi, efendisi Orleans düküydü. Hatta Saint-Denis'de bir fabrika kurup bu maddeyi üretebilmesi için kendisine 200.000 frank sermaye verdi. Ama şanssızlık Leblanc'ın yakasını bir türlü bırakmıyordu. Devrim sırasında Orleans dükü tutuklandı ve giyotinle idam edildi. Bütün mallarına el konulduğundan, fabrika elden gitti. Böylece mucit günden güne yoksulluğa düştü. Sonunda 1804'te haklarını tanıdılar, ama bu defa da kapitalistler elinden tutmak istemediler. Herkes tarafından terk edilmiş ve umutsuz kalmıştı. Leblanc bu duruma dayanamayıp intihar etti.
Leblanc yönteminin sakıncalarının kolaylıkla giderildiğini ve nice sanayicinin onun sayesinde servet sahibi olduğunu düşünecek olursak, bu karayazı insanı daha çok üzüyor. Mucitin ailesi yoksulluk içinde yaşarken vatandaşlarından Jean Darcet adlı biri. (1777-1886), 'mamulü' verimli olmaktan çıkaran kalıntılarından kurtarmanın yolunu buldu. O sırada işi İrlandalı James Muspratt ele aldı (1793-1886). Sırasıyla eczacı çıraklığı, Wellington ordusunda asker ve İngiliz donanmasında subay adaylığı yapmış olan bu serüvenci, 1822'de Liverpool'a yerleşmiş ve Leblanc yöntemiyle sodyum karbonatı imal etmeye karar vermişti Darcet'nin yöntemini geliştirip buna yenilerini de ekledikten ve birçok mali güçlükler atlattıktan sonra bu maddeyi sanayileştirmeyi başardı. Malını bütün dünyaya kabul ettirmek için uzun yıllar çabaladı ve XIX. yüzyılın ortalarına doğru kesin başarıya ulaştı. 1863'te bütün dünyaya yılda 300.000 ton mal satmaktaydı. Sodyum karbonat gelişmiş, büyük kimya sanayii kurulmuştu.
Yine aynı yıl içinde yani 1863'te yarım yüzyıldan beridir laboratuvarları uğraştıran bir buluş daha sanayiide bomba etkisi yaptı: Yirmi beş yaşında bir Belçikalı kimyager daha kolay ve daha ucuz bir üretim yöntemi öneriyordu.
Bu genç mucit Ernest Solvay (1838-1922) idi. 1836'da İskoçya’da, daha sonra Viyana, Leeds ve Paris'te denenip de mali felâketlere yol açan bir yöntemi başarıya ulaştırmıştı. Bu, tuzu amonyak ve karbonik gazla işlemekten ibaretti. Reaksiyon sodyum bikarbonat vermekte, bundan da, ısıtılarak istenilen karbonat elde edilmekteydi. Hemen şuna işaret etmeliyiz ki, bu yöntemin basitliği bir görünüşten ibaret olup aslında Solvay'ı uzun zaman uğraştırmıştı. Solvay'ın yönteminin gerçek bir ihtiyaca karşılık verdiğine de inanmamız gerekir. Çünkü birkaç yıl içinde Belçika, A.B.D. Almanya, Rusya ve daha birçok ülkelerde üst üste fabrikalar kurulmaya başlandı. Böylece Üretim 1875'te 40.000 tona, 1895'te 1.000.000 tona yükseldi. 1902'de de dünyada üretilen 1.800 000 ton sodyum karbonatın 1.650.000 tonu Solvay yöntemiyle elde edilmekteydi.
Solvay, zavallı Leblanc'ın tersine şanslı çıkmış, büyük bir servet, ün ve sevgi kazanmıştı. Ama bunları iyiye kullanmasını bildiğini de hemen eklemek gerekir. Her şeyden önce, çok zengin bir sanayici olduktan sonra bile bilim aşkını kaybetmedi. Aynı zamanda büyük bir insanseverdi. Brüksel ve Paris'te enstitü ve kurumlar kurdu. 1911'de de bütün dünya fizikçilerim Belçika'nın başkentinde toplayacak bir kongreler sistemi meydana getirdi katkısının özellikle büyük etki ve sonuçları olmuştur. Planck, Rutherford, Bohr gibi bilginler buluş ve icatlarını burada açıklamışlar ve bu toplantılar Curie, Einstein, Jeans, Langevin, Perrin, Poincare ve daha başka ünlü bilim adamlarının bir araya gelmelerine fırsat hazırlamıştı.
