BEVEZETÉS
BEVEZETÉS
Winkler Lajos analitikai kémikus volt.
Az analitikai kémia az egyetemes kémiának legrégibb ága. Előbb volt, mint a tudományos kémia. Utóbbi csak mintegy 300 éve alakult ki, éppen az analitikai kémia segítségével.
Már az ókorban ismeretesek voltak módszerek a nemesfémek minőségének ellenőrzésére. Ezeket tűzi úton végezték. Savak híján fémsóoldatokat még nem tudtak készíteni. A savakat csak a középkorban fedezték fel. A különböző anyagok oldatait egymással összeöntögető kísérletezőknek természetesen feltűntek bizonyos jelenségek, amelyek sok esetben az összeöntést kísérték, mint például színváltozás, csapadékkiválás. Rájöttek, hogy ezek a jelenségek egyes anyagokra jellemzőek, s ezek a „reakciók” jelenlétük kimutatására hasznosíthatók. Robert Boyle (1627–1691) használta elsőnek a „kémiai analízis” szót olyan értelemben, ahogy azt ma is használjuk. A XVIII, század folyamán nagyjából kidolgozták az egyes elemek és gyökcsoportok kimutatásának menetét különböző reagensekkel. Torbern Bergman (1735–1784) és Andreas Sigismund Marggraf (1709–1782) az a két kémikus, aki ama korban név szerint is említést érdemel, mint akik legtöbbet. tettek e sokak által fejlesztett területen. A minőségi analízis végleges kialakulása a XIX. század első felében történt, és Carl Remigius Fresenius (1818–1897) 1841-ben megjelent Anleitung zur qualitativen chemischen Analyse c. összefoglaló könyvével lényegében le is zárult.
Már a XVIII. század kutatói rájöttek arra, hogy ha egy anyagot csapadék formájában leválasztottak, a csapadékot aztán leszűrték, izzították, végül lemérték, akkor a csapadék súlyából a keresett elem mennyisége kiszámítható, mert az a csapadéknak mindig azonos súlyszázaléka.
Torbern Bergman és mások korabeli munkáiban számos, az egyes csapadékok százalékos összetételét megadó táblázatot találhatunk. Ezek az adatok azonban még általában nagyon pontatlanok, sok esetben kifejezetten rosszak voltak Segítségükkel a kémikusok mégis nekiláttak a természetes sók összetételének megállapításához, és sok tévedéssel teli és kanyargós utat bejárva eljutottak a XVIII–XIX. század fordulóján a súlyviszonyok és sztöchiometria törvényeinek felismeréséhez, majd a kémiai atomelmélet kifejtéséhez.
Utóbbi Dalton nevéhez fűződik. Tudjuk azonban, hogy John Dalton (1766–1844) atomsúlyai még nagyon rosszak voltak. A lényegükben helyes atomsúlyok megállapítása Jöns Jakob Berzelius (1779–1848) érdeme. Ez a tette, amit 1810 és 1820 között végzett el, valóságos és a kémiában máig sem felülmúlt tudományos bravúr. Munkája sikerét nem kis mértékben annak köszönhette, hogy kitűnő analitikus volt. A valaha élt legnagyobb mestere ennek a tudománynak, aki a mennyiségi elemzésnek csapadékos, ún. súlyszerinti módszereit messzemenően tökéletesítette. Segítségére szolgált az, hogy mind a porcelán tégelyek, mind a platina tégelyek ebben a korban jelentek meg a laboratóriumi gyakorlatban. Hamumentes szűrőpapír azonban még nem volt, a papír hamuját korrekcióba kellett venni. A csapadékokat általában izzítani kellett, a szárítás túlságosan körülményes volt. Berzelius mérlegének érzékenysége 5 mg volt. Berzelius után a súlyszerinti analízis módszereit egyrészt a hamumentes szűrőpapíroknak a múlt század hetvenes éveiben, illletve az üveg és porcelán szűrőtégelynek a század végén történt bevezetése egyszerűsítette. Századunk elején pedig a mérlegek érzékenységének növekedése, és az elektromos áram elterjedése folytán tökéletesedtek. Az elektromos szárító- és izzítószekrények lényegesen leegyszerűsítették az analitikus munkáját. A pontosabb eljárások azonban a múlt századból származó régi előírások bizonytalanságait is megmutatták.
Az analitikai kémiának másik nagy hatású és napjainkban a súlyszerintinél messze elterjedtebb módszere, a titrimetria ugyancsak a XVIII. században vette eredetét. Nem tudományos laboratóriumokban született, hanem az akkor kialakuló vegyipar műhelyeiben. Első formáiban a textilfehérítésre szolgáló anyagok (hamuzsír, kénsav, hipoklorit) „erősségének” megállapítására szolgált. Például a hamuzsíroldat akkor volt fehérítés céljaira jó, ha 12 teáskanálnyi megszabott hígítású salétromsav hozzáadása után szűnt meg a pezsgése. Ha ez előbb következett be, akkor túl híg volt, ha több salétromsavat fogyasztott, akkor viszont túl koncentrált a fehérítés céljaira. A salétromsav itt már mérőoldatnak, a pezsgés indikátorának tekinthető. 1767-ben William Lewis továbblépett. A pezsgés helyett lakmuszpapírt használt a „végpont” észlelésére, s tiszta szóda bemérésével megállapította a salétromsav „hatóértékét”. Henri Descroizilles (1751–1825) hipokloritoldat „erősségét” 1789-ben indigóval állapította meg; utóbbinak elszíntelenedéséig „titrálta”. Descroizilles egyébként a titrimetriás felszerelés (pipetta, büretta, mérőlombik) első formáinak megalkotója is. Az analitikának ez a fontos módszere Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850) munkálkodása nyomán vált „szalonképessé” a tudósok laboratóriumaiban is. Ő növelte pontosságát, és tökéletesítette felszerelését az akkor e célnak megkívánt fokra. Bürettája azonban még nem az volt, amit mi ismerünk annak. A csap készítése még nem ment. A megszokott csapos büretták csak a múlt század második felének kezdetén jelentek meg.
A múlt század derekán született meg számos fontos titrimetriás módszer, mint pl. a jodometria (1840), permanganometria (1845), kromatometria (1850), merkurimetria (1853), cerimetria (1861) stb. Ez is mutatja az új módszer gyors elterjedését. Ezen nem is csodálkozhatunk, hiszen egyszerűbb, gyorsabb és kényelmesebb a súly szerinti meghatározásnál. Igyekeztek utóbbit mindenütt, ahol csak lehetett, titrimetriával helyettesíteni. A titrimetria méroldatai kezdetben önkényes koncentrációjúak voltak. Egy adott célfeladathoz készültek, úgyhogy a fogyás rögtön a keresett anyag erősségét, „fokát” mutassa. Erre a korra emlékeztet máig is a víz keménységi foka.* Ez a helyzet azonban túl sokfajta mérőoldat tartását igényelte. Andrew Ure (1778–1857) javasolta 1844-ben, hogy használjanak olyan mérőoldatokat, melyeknek egy térfogategysége éppen atomsúlynyi mennyiségű titrálószert tartalmaz oldva. Ám Ure angol volt, s Angliában, mint tudjuk, a mértékrendszer nem decimális volt. Javaslatban térfogatként grain-measure, súlyként grain szerepelt. Az egész atomsúlyrendszer terén pedig a kémiában éppen nagy volt a krízis a molekulasúly, atomsúly és egyenértéksúly fogalmak összekavarása miatt. Így a mai normáloldat definíciónak megfelelő mérőoldatok csak később terjedtek el, azután, hogy Friedrich Mohr (1806–1879) a titrimetria elterjedését nagymértékben elősegítő Lehrbuch der chemisch analytischen Titrirmethode c., sok kiadást megért könyvében (1855) térfogategységként a litert, oldott mennyiségként az analitikai grammegyenértéksúlyt, illetve ennek decimális hányadát alkalmazta.
Nem tévesztendő össze azzal az eljárással, amikor un. számot határozunk meg (savszám stb.), vagyis több hasonló összetételű, együttesen titrálódó anyagot.
Ez volt az analitika helyzete a világon akkor, amikor Winkler Lajos tudományos működését megkezdte.
Az ún. műszeres eljárások még nem játszottak szerepet. A spektroszkópia (1859), az elektrogravimetria (1864) éppen csak megszületett, az egyéb elektroanalitikai eljárásoknak még a csírái is csak a századfordulókor jelentkeztek. Az analitika teljesen empirikus szakma volt. A gyakorlatban kipróbált és bevált meghatározási eljárások receptjeinek gyűjteménye képezte az egyetemi tankönyvek, előadások anyagát, amit a műveleteknek (szűrés, mosás stb.) és eszközöknek általános leíró ismertetése egészített ki. A fizikai kémia még csak bontakozott mint önálló tudományág. Tételeinek segítségével Wilhelm Ostwald (1853–1932) igyekezett elsőnek az analitika, elsősorban a súlyszerinti analízis jelenségeit értelmezni Die wissenschaftlichen Grundlagen der analytischen Chemie c. könyvében (1894). Ebben vezette be az oldhatósági szorzat és a disszociációs állandók fogalmát. A titrimetria általános elméletének kialakulásához szükséges olyan alapvető fogalmak, mint pH vagy elektród-, illetve redoxpotenciál, még messze voltak. Ezek csak a XX. század első évtizedében nyertek megfogalmazást. Sav–bázis titrálások elméletét ezek alapján elsőnek Nils Bjerrum (1879–1958) dolgozta ki 1915-ben, általánosítását más titrálásokra Isaac Mauritz Kolthoff (szül. 1894) végezte el a húszas években.
Mindennek ellenére s mindezek hiányában is jól tudtak analizálni a múlt század analitikusai. A múlt század tudósai megelemezték szinte az egész ásványvilágot, s megadták a kőzetek, ércek és vizek makroösszetételét. Felfedeztek ennek során minden kémiai elemet, amelyik kémiai módszerekkel egyáltalán felfedezhető volt. Megvetették az analitika sok irányú alkalmazásának alapjait. Ez a tudomány bevonult a kórházakba mint klinikai analízis a gyógyítás szolgálatában, bevonult a törvényszékekre mint bírósági kémia az igazságszolgáltatás szolgálatában, bekapcsolódott a rendőrség, a vámhatóság, a törvényhatóságok munkájába a bűnüldözés szolgálatában, s bevonult a gyárak laboratóriumába a minőségellenőrzés szolgálatában.
Winkler Lajos tudományos pályafutásának kezdetén a természetnek előbb mondott tudományos megelemzése nagyjából már befejeződött, az analitika nagyarányú gyakorlati alkalmazása viszont javában folyt. Winkler Lajos egész élete folyamán a „tiszta tudomány” eszméjét, helyesebben mondva fikcióját hirdette, mint annyi más tudós a polgári világban, mely szerint a tudományos kutatást a tudomány kedvéért kell folytatni, az valami felsőbbrendű műélvezet, mint mondjuk a zene, s távol kell tőle tartani mindenféle köznapi célt és gyakorlatot. Ezt hirdette. Saját példája mutatja azonban, hogy ez nincs. Hiszen az általa megoldott problémákban a gyakorlati, sőt kifejezetten ipari hasznosság rendre megnyilvánult, s módszerei napjainkig élnek eredeti vagy módosított formában az ipar laboratóriumaiban. Korának kényszere alól senki sem vonhatja ki magát. Ha nem tudatosan, akkor akaratlan követi.
