Бележник на лабораторията за научна култура Bergara Zientzia Museoa
Кристалография (12): In vino veritas
Според гръцката митология самият бог Дионис е слязъл от планината Олимп, за да научи хората да правят вино. Според съвременната археология това спускане, ако е съществувало, ще е станало в Мала Азия (в днешна Източна Турция) преди около 7000 години. Заедно с виненото изкуство Дионис дари още един подарък, който продължи дълго време, без да бъде признат за такъв, Тартарът, който е в дъното на амфорите и днес бъчвите с вино.
И Лукреций, и Плиний Стари бяха запознати с Тартар. Това, което сега знаем като киселинен калиев тартарат (формално калиев хидроген тартрат), беше описано като кисело на вкус и изгарящо с лилав пламък, в допълнение към предоставянето на рецепти за дузина лекарства, които го съдържаха.
Той е изучаван по-подробно през Средновековието. Персийският алхимик Abū Mūsa Ŷābir ibn Hayyan al-Āzdī (известен в Европа като Geber) е първият, който писмено записва около 800 г., че зъбният камък е сол и изолирана винена киселина (и доста други органични съединения, но това е друга история), макар и не с голяма чистота. Отнема 1769 г. за получаване на химически чиста винена киселина, което Карл Вилхелм Шееле постига (заедно с голям брой органични съединения). Съединението се използва в производството на козметика и лечебни средства, като сол на La Rochelle или еметичен зъбен камък, така че много винарни стават фактически фабрики за винена киселина.
Около 1818 г. Пол Кестнер, производител на зъбен камък от Тан (Франция), осъзнава, че в допълнение към винената киселина, в бъчвите му се произвеждат малко количество кристали, които приличат на друго вещество. Отначало той помисли, че това може да е оксалова киселина; Скоро след това обаче той разбра, че това е нещо ново и започна да го произвежда в по-големи количества чрез кипене на наситени разтвори на винена киселина. През 1826 г., напълно убеден, че това е нещо непознато за науката, той решава да вземе проба на Гей-Люсак, който след многократни експерименти стига до заключението, че неговата формула е C4H6O6, същата като винената киселина. Той нарича това ново съединение рацемична киселина (от латински рацемус, т.е. грозд).
Химическите разлики между винената и рацеминовата киселини (и между техните соли, тартрати и рацемати) са малки, но достатъчно, за да заинтригуват химиците. Това беше един от известните случаи на изомерия по това време; също така много от солите на двете киселини бяха изоморфни.
Важен аспект от значението, което тези киселини са имали в развитието на науката, е ниската им цена и лекотата на тяхното получаване в даден момент, в началото на 19-ти век, когато химическата промишленост е била в зародиш и продуктите са били химически чисти. те бяха рядкост. В допълнение, рацематите и тартаратите бяха много лесни за приготвяне и получаването на кристали със значителен размер не беше сложно. Следователно това беше перфектната система, в която да се изследват две нови, но не напълно разбрани концепции и че има индикации, че те могат да бъдат свързани: изомерия и изоморфизъм.
В годините след 1830 г. Biot измерва оптичната активност на винената киселина и нейните соли (всички десни); рацемичният и неговият бяха оптически неактивни. Берзелиус, решен да намери обяснение за явлението, призова Митчерлих, който вече е авторитет в областта на кристалната химия, да проучи симетрията на тартаратите и рацематите.
Митчерлих потвърди констатациите на Biot, винената и нейните соли бяха правоъгълни, а кристалите й полуградни; рацемичните и техните оптически неактивни и техните холоедрични кристали. Имаше две соли, които не отговаряха на тези общи правила: натриев амониев тартарат и натриев амониев рацемат, които образуваха еднакви кристали, но с оптична активност с противоположен знак. Митчерлих беше толкова объркан от този факт, че не успя да намери обяснение, че не публикува резултатите си повече от десетилетие. Това би станало едва през 1844 г., след като Фредерик Ерве де ла Провостай публикува подобно изследване през 1841 г.
Мистерията ще бъде разгадана през 1848 г. от млад и неизвестен професор от Дижон, наскоро доктор, Луи Пастьор.
Общи справки по история на кристалографията:
[1] Уикипедия (свързана в текста)
[3] Молчанов К. и Стилинович В. (2013). Химическа кристалография преди рентгенова дифракция., Angewandte Chemie (Международна изд. На английски), PMID: 24065378
[4] Лалена Дж. (2006). От кварц до квазикристали: изследване на геометричните модели на природата в кристални вещества, Кристалографски рецензии, 12 (2) 125-180. DOI: 10.1080/08893110600838528
[5] Kubbinga H. (2012). Кристалография от Haüy до Laue: противоречия относно молекулярната и атомистична природа на твърдите вещества, Zeitschrift für Kristallographie, 227 (1) 1-26. DOI: 10.1524/zkri.2012.1459