A Tudományos Kultúra Laboratórium Bergara Zientzia Museoa jegyzetfüzete
Kristályográfia (12): In vino veritas
A görög mitológia szerint maga Dionüszosz isten szállt le az Olimposz-hegyről, hogy megtanítsa az embereket borkészítésre. A modern régészet szerint ez az ereszkedés, ha létezik, Kis-Ázsiában (Törökország mai keleti részén) történt volna mintegy 7000 évvel ezelőtt. A borművészettel együtt Dionüszosz adományozott egy másik ajándékot, amely sokáig ment anélkül, hogy ezt elismerték volna, a tatárt, amely akkor az amfórák és ma a boroshordók alján található.
Lucretius és az idősebb Plinius is ismerte Tartarust. Amit ma savas kálium-tartarátnak (formálisan kálium-hidrogén-tartarátnak) ismerünk, azt savanyú ízűnek és lila lánggal égőnek írták le, amellett, hogy recepteket adtak egy tucat gyógymódra, amely tartalmazta.
Részletesebben tanulmányozták a középkorban. Abū Mūsa Ŷābir ibn Hayyan al-Āzdī (Európában Geber néven ismert) perzsa alkimista elsőként, mintegy 800 körül rögzítette írásban, hogy a fogkő só és izolált borkősav (és sok más szerves vegyület, de ez egy másik történet), bár nem túl tisztán. 1769-ig tartott kémiailag tiszta borkősav, amelyet Carl Wilhelm Scheele (szép számú szerves vegyülettel együtt) meg is tett. A vegyületet kozmetikumok és gyógyszerek, például La Rochelle-só vagy emetikus fogkő gyártásához használták, így sok borászat tényleges borkősav-gyár lett.
1818 körül Paul Kestner, a thann-i (franciaországi) fogkőgyártó rájött, hogy a borkősav mellett hordóiban kis mennyiségű, más anyagnak tűnő kristály keletkezik. Eleinte arra gondolt, hogy oxálsavról lehet szó; Rövid idő alatt azonban rájött, hogy ez valami új, és nagyobb mennyiségben kezdte el termelni telített borkősavoldatok forralásával. 1826-ban, teljesen meggyőződve arról, hogy ez valami ismeretlen a tudomány számára, úgy döntött, hogy mintát vesz Gay-Lussac-hoz, aki ismételt kísérletek után arra a következtetésre jutott, hogy képlete C4H6O6, ugyanaz, mint a borkősav. Ezt az új vegyületet racém savnak nevezte (latinul racemus, azaz szőlőfürt).
A borkősav és a racém savak (valamint azok sói, tartarátjai és racemátjai) kémiai különbségek kicsiek voltak, de elégségesek ahhoz, hogy a vegyészek érdeklődjenek. Ez az akkori izoméria egyik ismert esete volt; a két sav sok sója izomorf volt.
Fontos szempont annak szempontjából, hogy ezek a savak milyen jelentőséggel bírtak a tudomány fejlődésében, az alacsony költségük és a könnyű megszerzésük egyszerre, a 19. század elején, amikor a vegyipar gyerekcipőben jár, és a termékek vegyileg tiszta.ritkaságnak számítottak. Ezenkívül a racemátokat és a tartarátokat nagyon könnyű előállítani, és az értékelhető méretű kristályok előállítása egyáltalán nem volt bonyolult. Ezért tökéletes rendszer volt két új, nem teljesen megértett fogalom tanulmányozása, és arra utaló jelek voltak, hogy összefüggésbe hozhatók: izomerizmus és izomorfizmus.
Az 1830 utáni években Biot mérte a borkősav és sói (minden jobbkezes) optikai aktivitását; a racém és az övéi optikailag inaktívak voltak. Berzelius, aki elhatározta, hogy magyarázatot talál a jelenségre, felszólította Mitscherlichet, aki már a kristálykémia tekintélye, tanulmányozza a tartarátok és racemátok szimmetriáját.
Mitscherlich megerősítette a Biot megállapításait, a borkősav és sói mind a torzító, mind a kristályok féligedrálisak voltak; a racém és optikailag inaktívak, valamint holohéder kristályaik. Két só volt, amely nem felelt meg ezeknek az általános szabályoknak: nátrium-ammónium-tartarát és nátrium-ammónium-racemát, amelyek azonos kristályokat képeztek, de ellentétes előjelű optikai aktivitással. Mitscherlichet annyira megzavarta ez a tény, hogy nem tudott magyarázatot találni arra, hogy eredményeit egy évtizednél tovább nem tette közzé. Ezt csak 1844-ben tenné meg, miután Frédéric Hervé de la Provostaye 1841-ben publikált hasonló tanulmányt.
A rejtélyt 1848-ban egy fiatal és ismeretlen dijoni professzor oldja meg, aki nemrég doktorált, Louis Pasteur.
Általános utalások a kristálytan történetére:
[1] Wikipédia (a szövegben linkelve)
[3] Molčanov K. & Stilinović V. (2013). Kémiai kristályográfia a röntgendiffrakció előtt., Angewandte Chemie (International ed. In English), PMID: 24065378
[4] Lalena J.N. (2006). A kvarctól a kvázikristályokig: a természet geometriai mintáinak vizsgálata kristályos anyagokban, Crystallography Reviews, 12 (2) 125-180. DOI: 10.1080/08893110600838528
[5] Kubbinga H. (2012). Kristályográfia Haüytől Laue-ig: viták a szilárd anyagok molekuláris és atomisztikus jellegéről, Zeitschrift für Kristallographie, 227 (1) 1-26. DOI: 10.1524/zkri.2012.1459