Naast scheikunde, zijn wij, de Scheikundejongens, ook erg geïnteresseerd in andere vakgebieden. Om te beginnen is het de mens die het verschil tussen schei-, natuur- en wiskunde heeft bedacht. Er is natuurlijk maar één natuur, waarin wij deelgebieden hebben gemaakt om een beetje overzicht te houden. Daarnaast kun je met bepaalde dingen uit het ene deelgebied ook hele gave dingen doen in een ander deelgebied. Ik werk nu in een laboratorium waarin natuurkundigen met DNA onderzoek doen naar zelf-assemblage. Heel veel meer overlap dan dit, vind je niet.
Maar goed, omdat we dus van andere vakgebieden houden, schrijven we ook wel eens graag over onderwerpen die maar in de verte te maken hebben met scheikunde. Ik schreef al eerder over prof. Erik Verlinde en zwaartekracht.
Waar ik jullie vanochtend op wil wijzen, is een verzameling Nederlandstalige presentaties van Studium Generale op de website van de TU/Delft. Zoals je in bovenstaande afbeelding misschien wel kunt zien, zit er een presentatie tussen van prof. Verlinde over zijn nieuwe theorie over zwaartekracht. Vooral voor middelbare scholieren die zich afvragen hoe het is om een hoorcollege te krijgen: dit lijkt er verdacht veel op (al is de stof wel luchtig). De meeste lezingen door Studium Generale zijn voor een algemeen publiek, al willen de sprekers nog wel eens wat dieper op de stof in gaan. Voor een lezing van anderhalf uur is dat misschien wat pittig, maar zo op Internet kun je het je nog eens gemakkelijk maken en wat terug luisteren.
De volgende lezingen op de site van de TU/Delft wil ik jullie zeker aanraden:
Om duidelijk te maken waarom een vakgebied belangrijk is, is het behulpzaam om een “Het Belangrijkste Onopgeloste Probleem” en een “Het Belangrijkste Opgeloste Probleem” te hebben. Die problemen zouden voor iedereen te begrijpen moeten zijn. Ik denk dat het Belangrijkste Onopgeloste in de natuurkunde The Big Bang is (wat gebeurde er de eerste seconde in het heelal?); het Belangrijkste Opgeloste in de biologie is The Origin of Species (hoe differentiëren soorten zich?) en de wiskundigen hebben de priemgetallen.
Het ultieme toonbeeld van de chemie van tegenwoordig is het periodiek systeem der elementen. Je zou kunnen zeggen dat dit het Belangrijkste Opgeloste probleem is. Iedere rechtgeaarde chemicus voelt zich min of meer aangetrokken tot de elementen en het is het ultieme overzicht van de chemie. Maar dat is maar lastig te begrijpen voor niet-chemici. De man op de straat heeft natuurlijk helemaal niks te maken met zuivere elementen. Hoe vaak worden de begrippen ‘lucht’ en ‘zuurstof’ wel niet door elkaar gehaald? En wie weet nou de voordelen van van een periodiek systeem in deze vorm op te noemen, boven andere soorten systemen?
Stanley Miller in 1953, werkt hier aan het Urey--Miller experiment.
Een van de beroemdere pogingen om te begrijpen waar het ontstaan van het leven om draait, is het Urey–Miller experiment. Daarin is gekeken of de bouwstenen die nodig zijn voor leven, spontaan kunnen ontstaan bij bepaalde omstandigheden (zoals luchtvochtigheid, zuurgraad, etc.). Urey en Miller verwarmden water, methaan, ammonia en waterstofgas in een gesloten systeem, leidden dat door een buizensysteempje, lieten bliksem (stroomschokjes) door het gasmengsel en lieten dat weer neerslaan. Na een week werd de “oersoep” bekeken en er werden onder andere aminozuren, suikers, bouwstenen voor nucleïnezuren (DNA en RNA) en glycerine gevonden. Een her-analyse van hun bevindingen in 2008 toonde aan dat ze 22 verschillende aminozuren hebben geproduceerd. Met een vrij simpele scheikundige opstelling zijn de bouwstenen voor leven gemaakt.
Terug naar de Ultieme Vragen. Wat de precieze omstandigheden waren, toen leven ontstond, is natuurlijk praktisch niet te achterhalen. Maar wat wel te achterhalen is, zijn alle mechanismen die nodig zijn om leven te maken. Om aminozuren en suikers te maken uit water, methaan en ammonia (etc.) is nogal wat organische chemie nodig. Om van vetzuren mooie cellen te maken, is veel fysische chemie nodig (zelf-assemblage). En om te begrijpen hoe zoveel elektriciteit zoveel reacties kan laten verlopen, is anorganische chemie nodig. De rol voor biochemici is natuurlijk duidelijk (bijv. hoe vormden de eerste enzymen?). Het onderzoek naar alles wat om dit vraagstuk heen zit, is natuurlijk veel interessanter dan het uiteindelijke antwoord. De reis is belangrijker dan de spreekwoordelijke bestemming.
Natuurlijk zijn er ook nadelen aan dit verhaal. Veel mensen zullen natuurlijk denken dat dit een biologisch probleem is. Ik denk dat de basale vragen in dit Probleem bijna allemaal chemisch van aard zijn. Op het moment dat er cellen gevormd zijn, is er namelijk leven, en dan begint de evolutie. Dat is dan wel weer harde biologie: het ontwikkelen van soorten. Maar totdat de kleinste eenheid van leven (de cel) er niet is, is er geen biologie.
Een ander groot nadeel aan deze promotie heeft ook te maken met de biologie. Niet alle godsdiensten zijn zo gecharmeerd van de evolutietheorie. Zo hoeft — als Het Ontstaan van Het Leven aangenomen wordt als toonbeeld van de chemie — geen steun van een aantal godsdiensten te verwachten. Natuurlijk is het een discussie op zich waard, of kerk en wetenschap zo goed samen gaan, maar misschien kan ik het daar beter een andere keer over hebben.
Ik ben ervan overtuigd dat Het Ontstaan van Het Leven een goed verhaal is, vergelijkbaar met de oerknal en de evolutietheorie. Helaas is de relevantie niet zo duidelijk als in onderzoek naar medicijnen, en blijft Het Ontstaan van Het Leven voor een lange tijd een Onopgelost Probleem, maar in ieder geval is het veel beter te begrijpen het periodiek systeem der elementen.
In het verleden hebben we al meerdere keren geschreven over materialen die soms vloeibaar zijn, en soms weer vast. Denk bijvoorbeeld aan maïzena, pek of silly putty. Het is voor veel alledaagse materialen van belang dat ze op de juiste momenten vloeibaar en vast zijn. Tandpasta mag niet zomaar van je tandenborstel afdruppelen, maar moet wel de tube uitkomen. Verf moet je wel op de muur kunnen aanbrengen, maar mag niet naar beneden druipen. We zeggen ook wel dat de reologische eigenschappen (reologie betekent ‘stromingsleer’) van een stof goed moeten zijn. De reologie van allerlei alledaagse materialen wordt vaak gecontroleerd door colloïden. Hierover kwam ik een mooi filmpje tegen op YouTube, maar ik zal eerst kort uitleggen wat colloïden precies zijn.
Colloïden zijn deeltjes met afmetingen tussen de 1 en 1000 nm en zijn daarmee een stuk groter dan moleculen. Die colloïden kunnen zijn gemaakt van allerlei materialen, zoals glas, vet, olie of plastic en zitten gedispergeerd in een andere stof. Dat klinkt natuurlijk heel abstract, maar om een alledaags voorbeeld te geven: mayonaise en melk bestaan allebei uit vet/olie-druppeltjes die in water verdeeld zitten. In geval van olie en water noemen we zoiets meestal een emulsie, maar het is niets meer dan een alledaagse colloïde. Andere voorbeelden van colloïden zijn bijvoorbeeld mist (waterdruppeltjes in lucht), rook (een vaste stof in lucht), slagroom (gasbelletjes in iets vet-achtigs), sommige soorten glas-in-lood (gouddeeltjes in glas), magnetische vloeistoffen en zo kunnen we nog wel even doorgaan. Er is dus maar één voorwaarde om iets een colloïde te noemen: de deeltjes moeten de juiste afmetingen hebben: 1 nm — 1 µm.
Onderzoekers van onder andere de United States Army Research Laboratory proberen colloïden te gebruiken om kogelwerende vesten te verbeteren, en met name om ze beter bestand te maken tegen (mes)steken. Deze kogelwerende vesten bestaan dus voor een deel uit vloeistof en worden daarom wel eens kogelvrije vla genoemd. Zelf ben ik niet zo gelukkig met die term, want de vla die ik in de winkel koop is al kogelvrij.
De Cool Stuff tv-serie van The Science Channel ging langs bij het Army Research Lab en maakte onderstaand filmpje over deze kogelwerende colloïden.
Eerlijk is eerlijk: eerst moest ik hard lachen over hoe hoog er van de toren werd geblazen, maar langzaam aan kwam ik erachter dat deze game best wel aardig gemaakt is. Lach eerst even met me mee:
Virtueel met DNA, eiwitten en kloontechnieken spelen, virtueel subsidie aanvragen, virtueel publicaties schrijven en uiteindelijk virtueel een compleet lab runnen en rijp zijn voor een virtuele Nobelprijs. Dat kan allemaal in het onlinespel Power of Research, waarmee de life sciences op Europees niveau de concurrentie met World of Warcraft willen aangaan. Na een proefperiode werd het spel woensdag officieel gelanceerd (…).
Er zijn natuurlijk maar weinig games die de strijd aan kunnen gaan met WoW, laat staan het spel waarmee ik jullie kennis wil laten maken: Power of Research. Het doel is om een succesvol laboratorium te runnen, alsof je een echte wetenschapper bent. Een onofficiële handleiding voor het spel is hier te vinden. We zijn wel vaak in aanraking gekomen met games die wetenschap, of scheikunde specifiek, aantrekkelijk willen maken. Chemie is Overal had al wat aardigs met Mijn Chemie en natuurlijk was er ook nog de Mexicaanse griep. Zo zijn er nog een aantal games, maar die zijn zo intens slecht, dat we die liever niet onder de aandacht brengen.
Het spel is erg uitgebreid. Zo uitgebreid zelfs dat je er een beetje in zou kunnen verzanden. Maar aan de andere kant gaat het ook niet veel dieper dan FarmVille. Ik zal eerlijk toegeven dat ik het veel te druk heb om dit spel uitgebreid te spelen. Ik heb een beetje rondgekeken en ik denk dat je er massa’s vrije tijd mee kan vullen. Heerlijke procrastinatie. Ik hoor graag in de commentaren hieronder wat jullie van het spel vinden.
Ben jij ook wel eens last minute op zoek naar stofeigenschappen van reactanten? Vind je Wikipedia ook niet betrouwbaar? Azmanam van de Chemistry Blog heeft een Wolfram|Alpha-widget geschreven voor chemici. Hij is vrij te gebruiken en door een Wolfram-account aan te maken, kun je hem zelfs aanpassen. Wij presenteren u met gepast respect:
Edit: Nu ook te gebruiken als Desktop Gadget voor Windows, of Dashboard widget voor Mac OS X. Klik.
