Het is een schone ochtend van 1678. De eerste zonnestralen van de dag beroeren het stille dorp. Een fijne nevel hangt als de sluier van een bruid over het weiland. Een vogel fluit een ochtendhymne en langzaam breidt het zonlicht uit en komt er een goudachtig licht over het vredige plaatje…
BANG!!
Dat kwam niet uit het dorp!
Een rookwolk vertelt ons waar we wezen moeten. Half begroeid onder zacht mos en langvingerig gras staat een huisje. Groot is het niet, rijk al helemaal niet. Als het regent lekt het dak altijd op datzelfde plekje door en moet er een pan afgestaan worden voor de opvang van het regenwater. Hier woont een kluizenaar, afgezonderd om in alle rust zijn passie te kunnen uitvoeren: Alchemie. Ondanks de vele onzinnige experimenten die gedoemd zijn te mislukken legt hij een basis. Een basis voor onderzoeken, het willen weten hoe iets in elkaar steekt, de basis voor de huidige natuurwetenschappen. Vannacht had hij zijn zinnen gezet op misschien wel het meest tot verbeelding sprekende experiment… Het maken van goud.
Nu zul je waarschijnlijk dit experiment indelen bij die van de onzinnigen, de fantasievolle en die van de grote mislukkingen. Het is deze man vannacht inderdaad niet gelukt, het zal hem nooit lukken ook. De knal gevolgd door een teleurgestelde kreet zou nog vaak te horen zijn…
Maar nu? Zou het deze man in onze tijd met onze middelen wel gelukt zijn? Is er een mogelijkheid om het ene materiaal in het andere te veranderen?
Zou het mogelijk zijn om goud te creëren?
De oorsprong van de (al)chemie
Over het algemeen gaat men ervan uit dat de alchemie in Alexandrië is begonnen. Deze stad werd door zijn wereldberoemde bibliotheek het wetenschappelijke middelpunt van de klassieke wereld. Zij bevatte namelijk meer dan een half miljoen boeken en de bekendste Griekse intellectuelen uit de Hellenistische periode, zoals bijvoorbeeld Archimedes, studeerden aan deze bibliotheek. Door al deze Grieken en de ondergebrachte persoonlijke verzameling van Aristoteles, speelde de Griekse filosofie, met name die van Aristoteles, op deze bibliotheek een grote rol.
Echter de Egyptenaren zelf waren ook niet de domsten. Op de bibliotheek kwam het Griekse denken dan ook in contact met een veel oudere Egyptische kunst. Namelijk de zogenoemde khemeia ( waar het woord alchemie of chemie al uit te halen valt). Hoe oud deze khemeia precies is en waar het vandaan komt is onduidelijk. Er zijn wel verschillende hiërogliefen bekend waar het woord in voorkomt. Daar heeft het voornamelijk betrekking op het begraven van de doden. Als we Plinius moeten geloven zou Egypte zelfs lange tijd khemeia, of zwart, geheten hebben, naar de donkere vruchtbare grond van de Nijldelta. (Al een verwijzing naar de zogenaamde “zwarte magie”.)
Zoals uit de hiërogliefen al te halen viel, had de oorspronkelijk khemeia te maken met het Egyptische begrafenis ritueel. Namelijk het mummificeren van de doden. Bij het balsemen treden allerlei chemische processen op waar deze khemeia bij om de hoek kwam kijken. Vanaf het vroegste begin werd alchemie dus al in verband gebracht met de onderwereld, waardoor de beoefenaars toen al magiërs en tovenaars werden genoemd. De chemische processen werden echter ook wel bij andere, minder “donkere”, activiteiten gebruikt, zoals glasfabricage, verven en het maken en bewerken van metalen.
Toen de connectie van khemeia en metalen gemaakt werd, werd deze Egyptische kunst dan ook gauw verbonden met de zeven bekende metalen: goud, zilver, koper, ijzer, tin, lood en kwik. Hierdoor ontstond er al iets dat leek op alchemie, maar het was die ontmoeting van de Griekse filosofie en deze khemeia in die bibliotheek van Alexandrië waar de echte alchemie uit ontstond. Door deze samensmelting werden de zeven echte elementen van de Egyptenaren vervangen door de vier aristotelische elementen, namelijk aarde, lucht, vuur en water.
Hoewel wij dit als een grote achteruitgang zouden zien bracht het nieuw leven in de denkwijze van de toenmalige wetenschappers. Immers uit deze vier elementen viel te halen dat elementen niet onveranderlijk zijn. Deze elementen waren immers eerder kwaliteiten die stonden voor heet en koud, nat en droog. En deze kwaliteiten kon men veranderen. Immers, iets dat heet was kon men koud maken en iets dat nat, droog. En als dat bekend is, klinken die oude teksten van het maken van goud uit een onedel metaal ineens niet meer zo onrealistisch. (Helaas introduceerde men met deze denkstap weer een nieuwe fout, namelijk het door elkaar halen van fysische en chemische verandering…)
En daar zijn we dan: het maken van goud! En dat leek het einde te zijn van de wetenschap. Toch kwamen de goudwolven ironisch genoeg via deze zoektocht toch nog met genoeg wetenschappelijke kennis op de proppen wat weer een nieuw leven blies in de bijna tot stilstand gekomen Griekse filosofie.
Ondanks de hopeloze zoektocht naar goud was men soms toch echt scheikundig bezig. Zoals een zekere Bolos van Mendes die in zijn hoofdwerk verschillende experimenten eindigt met de monotone dreun: “De ene natuur verheugt zich in een andere. De ene natuur vernietigt een andere. De ene natuur is meester over een andere.” Waarvan gedacht zou kunnen worden dat dit een beschrijving zou kunnen zijn van de scheikundige processen waarop sommige substanties oplossen in andere, sommige elkaar aantasten, en sommige verbindingen vormen. Helaas zijn de werkelijke experimenten van Bolos niet zo vooruitstrevend en richten ze zich hoofdzakelijk op het maken van zilver en goud. Toch is er een vermoeden dat Bolos toch lichtelijk iets doorhad van het fundamentele kenmerk van de scheikunde. Dat wil zeggen, dat elementen zelf niet veranderd kunnen worden door chemische experimenten.
Ook Zosimos van Panopolis beschrijft niet zomaar uit de lucht gevallen experimenten. In veel gevallen beschrijft hij de verschillende stadia die bij een chemisch proces zijn betrokken.
“Vermeng de dooiers van eieren met hun gemalen schalen. Giet het mengsel in een afgesloten vat en verhit het gedurende eenenveertig dagen. Laat het vat dan afkoelen op de as van verbrand zaagsel. U zult nu merken dat de inhoud veranderd is in een volledig groene substantie. Kook dit residu met water, en de oplossing zal verdampen en heilig water worden. Raak het niet aan met uw handen, maar alleen met een glazen instrument. Doe het heilige water in een afgesloten vat en kook het twee dagen lang. Leeg de inhoud in een slakkenhuis, strijk dit materiaal glad en leg het in de zon. het water verdikt dan tot een zepige substantie. Smelt een beetje zilver, voeg de substantie toe en u krijgt goud.”
Het aangeven van een behandeling wordt vaak beschreven met een kleurverandering in respectievelijk het residu, de dampen of de oplossing, iets wat nog steeds gedaan wordt in de moderne scheikunde. Een voorbeeld is een beschrijving van het optreden van de kleurverandering van zwart naar wit naar groen en pas als deze drie geweest zijn krijgt men de kleurverandering rood, de aankondiging van goud.
Verder zijn andere scheikundige handelingen herkenbaar beschreven zoals destillatie, filtratie en oplossen. Zosimos heeft zelfs ergens een nogal dubbelzinnig stuk geschreven waar de suggestie wordt gewekt dat deze Griek van 300 v. Christus al de eerste was die het element arseen heeft geïsoleerd. Maar waarschijnlijker is dat hij doelde op een verbinding, arseensulfide.
Wat wel een echte stap vooruit was, was dat Zosimos waarschijnlijk het effect van katalysatoren al had uitgevonden. Hij heeft namelijk verschillende chemische processen beschreven voor het omzetten van een onedel metaal in goud waarbij een katalysator is betrokken, echter, door hem een ‘tinctuur’ genoemd.
De ironie…
Veel aspecten van de alchemie zijn nogal ironisch. Vooral het feit dat de ene fout uitmondde in een andere fout, waardoor ze elkaar ongedaan maakten en men toch nog een stap vooruit boekte met de chemische wetenschap.
Zo spreekt Zosimos van de ‘genezing van een metaal’ door het in goud te veranderen. Sommige beginnelingen interpreteerden dit echter helemaal fout en in plaats van het genezen van metalen ging men echte kwalen ‘genezen’. Zie hier, de eerste stap naar de wetenschappelijke farmacie is gezet! Maar stel het niet al te rooskleurig voor. Denk aan de ironie van het levenselixer. Een hele rij Chinese keizers is nogal vroeg aan hun einde gekomen door dit mysterieuze drankje dat het eeuwige leven beloofde. Welke keizer wil immers niet eeuwig leven en zo het toppunt van de macht bereiken? Helaas bevatten veel van deze elixers giftige tot dodelijke componenten, zoals bijvoorbeeld lood.
Dus met de alchemie ging het van hebzucht, via geneeskunde, naar verlossing. Dit drietal zou het hoofdonderdeel blijven van de alchemie door de jaren heen.
Dit was niet alleen het geval in de zogenaamde Alexandrische alchemie, maar ook in de alchemieën verder in de wereld. Want ook buiten Egypte en omstreken was men bezig met experimenteren en filosoferen. Bijvoorbeeld in Zuid- en Midden-Amerika, China en India was de alchemie al een bekende ‘wetenschap’. Nu moet niet de verondersteld worden dat deze alchemieën ontstaan zijn uit de Alexandrische. Ze zijn allemaal op zichzelf ontwikkeld en voor een groot deel ook ontstaan. Hierdoor valt te concluderen dat alchemie geen uit de lucht gevallen stroming is. Schijnbaar was het een noodzakelijke stap voor de menselijke nieuwsgierigheid en interesse in de wetenschap.
De opkomst in Arabië
In de jaren die volgde lag de alchemie flink onder vuur, in 391 n. Chr. werd de bibliotheek verwoest door christenen en verschillende keizers verboden de beoefening van de alchemie. Paradoxaal genoeg verbood keizer Diocletianus de alchemie omdat hij bang was dat een wijdverspreide productie van goud de economie zou doen wankelen.
Maar de wetenschap bleef staan. Tot in 670, wat het begin van het einde van Europa en de wetenschap leek te zijn. Dat jaar belegerde het ondertussen sterk opgekomen Arabië Constantinopel en leek overgave een kwestie van tijd. Daarna wilden de Arabieren naar het zuiden van Europa om zich aan de andere kant aan te sluiten met hun bondgenoten die optrokken naar Spanje, om door te trekken naar Tours, Midden- Frankrijk. Maar het was een alchemist die dit ambitieuze plan verhinderde, Callinicus. Hij was vermoedelijk van Griekse afkomst maar geboren in Egypte. Gevlucht voor de oprukkende Arabieren, maar had de geheime formule van ‘Grieks vuur’ met zich mee genomen.
Bij de strijd om Constantinopel werd dit Griekse vuur voor het eerst als wapen gebruikt in de strijd en niet zonder resultaat. De letterlijke vlammenzee verzwolg de Arabische vloot en alle pogingen om het te doven, met uiteraard water, maakten de vlammen alleen maar heviger. De Arabieren waren natuurlijk behoorlijk geïmponeerd van dit staaltje Griekse wetenschap en al gauw kwamen ze op het spoor van andere klassieke kennis uit Syrië en Mesopotamië. Ook leerden ze de khemeia kennen, wat in het Arabische al-chemia werd genoemd. ‘Al’ is namelijk het Arabische voorzetsel voor ‘de’. De Arabieren kregen hierop al gauw een monopolie voor de volgende vijfhonderd jaar op de scheikunde en de meeste andere wetenschappen (denk bijvoorbeeld aan wiskunde.) Zo zijn ook heel wat woorden in ons woordenboek gekomen die van Arabische oorsprong zijn: zoals alcohol, alkali, algebra en algoritme.
Het Arabië bloeide op terwijl Europa verviel tot de donkere en wat wetenschap betreft stille middeleeuwen. Maar de nog steeds fabelachtige theorieën voor het maken van goud werd ook in het Midden-Oosten met enthousiasme begroet. Zo kende de alchemie weer een nieuwe bloeiperiode met alle dalen en hoogtepunten als voorheen.
Al-Razi, een groot Arabisch alchimist, kwam met een boek op de proppen waarvan vooral deel drie voor ons het interessantst is. Hier geeft hij een lange lijst van de toentertijd bekende chemicaliën en mineralen. Hij probeert dan als eerste een onderscheid te maken tussen dierlijke, plantaardige en minerale substanties. Een andere lijst die hij opstelt gaat over de verschillende typen materialen die de alchemisten van die tijd gebruikten, zoals ‘lichamen’ (metalen), stenen, zouten en ‘spiritualiën’ (vluchtige vloeistoffen). Laatste groep waren kwik en ammoniakzout, (ammoniumchloride). Hiermee legde hij een basis voor de alchemisten om echt chemisch onderzoek te doen naar de chemische eigenschappen van verschillende substanties. In plaats van de eerder bijna uit het niets verzonnen ‘experimenten’ van het koken van eieren voor drie dagen, of iets dergelijks.
Een halve eeuw na Al-Razi komt er een groot intellectueel in beeld, Avicenna, in Arabië bekend als ibn Sina. Hem zou je een homo universales kunnen noemen, want hij heeft misschien wel als enige een echte bijdrage geleverd aan zowel de geneeskunde, de filosfie, de natuurkunde, de Arabische politiek en de alchemie. Bij zo’n intelligent man is het dan ook niet verbazingwekkend dat hij de ‘goudtheorie’ dan ook hevig in twijfel trok. Wat hem niet bepaald in dank werd afgenomen. Verder stelde hij al de theorie op dat een lichaam op dezelfde plaats blijft of zich met dezelfde snelheid in een rechte lijn voortbeweegt, tenzij er een externe kracht op wordt uitgevoerd. Zie hier, de eerste bewegingswet ruim zeshonderd jaar voor Newton!
Zijn medische werk, waar hij de kennis voornamelijk uit de alchemie vandaan haalde, werd in de eeuwen daarna de meest invloedrijke medische tekst in Europa, de voorloper van de moderne farmacie. Toen het Arabische rijk in verval raakte werd de kennis gelukkig doorgegeven aan het westen. Waaronder allerlei tot dan toe in Europa onbekende Griekse teksten, welke voorheen alleen bij de arabieren gelezen en gebruikt werden.
Europa
In Europa was er in de middeleeuwen, zoals eerder al even genoemd, geen plek voor echte wetenschap. Toch stond de wetenschap in de middeleeuwen niet geheel stil en de alchemie al helemaal niet. Bij alchemie denken de meesten niets voor niets aan de middeleeuwen. Het probleem dat echter in de middeleeuwen ontstond was het tegenover elkaar zetten van de wetenschap en God. Een discussie die tot de dag van vandaag nog gevoerd word. Toch was een van de eerste grote Europese alchemisten een priester, Albertus Magnus (13e eeuw). Uit zijn laboratoriumnotities valt zelfs te halen dat hij vrijwel zeker de eerste was die het element arseen heeft geïsoleerd.
Dat Albertus als priester de alchemie beoefende, ondanks de ketterse en magische invloeden, kwam doordat het toentertijd de enige intellectuele activiteit was waarbij getracht werd waarheden te achterhalen over de grondstoffen op aarde, het was de enige ‘wetenschap van de materie’. Tot dan toe ging het bij ‘verandering’ alleen over bewegingen van voorwerpen, veroudering, wisseling van seizoen enzovoort. Dat fysische en chemische verandering twee heel verschillende dingen waren, was iets dat Albertus waarschijnlijk als eerste doorhad.
Verder kende de Middeleeuwen ook de monnik Bacon (ook 13e eeuw). De notities van deze man tonen verdacht veel vergelijkingen van die van Leonardo Da Vinci, ondanks dat Leonardo pas van tweehonderd jaar later is. Ook bevat één van zijn brieven de eerste Europese verwijzing naar buskruit. Gevolg was dat jarenlang gedacht werd dat hij de uitvinder was van buskruit. Later werd echter beweerd dat deze uit China kwam, hoewel uit recent onderzoek blijkt dat het best mogelijk is dat het toch onafhankelijk in Europa is uitgevonden. In dat geval is het niet onwaarschijnlijk dat dit dan toch van Bacon kwam.
Bacon geloofde wel in het beginsel van de alchemie, namelijk het transmuteren van een onedel metaal in goud. Hij ging hierbij weer uit van de aristotelische ideeën. Vanuit de biologie kon men namelijk een perfectie waarnemen waarin alles een bedoeling had, van de doornen van een roos tot de snorharen van een kat. Hier maakte men uit op dat alles streefde naar perfectie. Waaruit Bacon weer opmaakte dat ook alle onedele metalen ernaar streefden goud te worden, maar dat de natuur alleen een zetje in de rug nodig had, zoals bijvoorbeeld het Arabische idee van een elixer, ofwel een katalysator.
En dan komen we tot de onvermijdelijk vraag: hoe heeft in hemelsnaam de alchemie hiermee zo lang ongestraft kunnen doorgaan? Waarom heeft niemand het ooit domweg ontmaskerd als bedrog?
Voornamelijk kwam dit door de alchemisten zelf. De teksten die ze opstelden waren voor buitenstaanders te wazig, te mystiek en onnavolgbaar. Het is zelfs de vraag of alle ‘ingewijden’ het allemaal wel begrepen. Dat men toch door ging met die wazige en nogal hoog gegrepen ideologie, kwam door de zucht naar kennis die de mensheid toch altijd al gehad heeft.
Alchemie werd op haar eigen manier de wetenschap van de materie. Zij vertegenwoordigde de vooruitgang in ons inzicht in de materiële wereld. Zij was niet alleen de speurtocht naar goud, maar ook de speurtocht naar kennis. Zou ze zijn achterhaald als bedrog, en zijn verdwenen uit de menselijke kennis, dan zou het hele begrip scheikunde verloren zijn gegaan, misschien wel voor eeuwen.
Bij deze dus een eerbetoon aan al die grote en minder grote geesten die hun leven hebben gewijd aan de alchemie en de wetenschap. Ook in de eeuwen na de middeleeuwen waren er nog alchemisten, maar naarmate de godsdienst minder aanwezig werd en wetenschap echt wetenschap werd, is de alchemie als chemische wetenschap zo goed als verdwenen.
De hedendaagse ‘alchemie’
Zo heilig als de alchemisten overtuigd waren van het bestaan van de mogelijkheid om goud te maken, zo zeker waren de wetenschappers van later dat het niet kon. Met de publicatie van Dalton’s werk in 1808 werd hun standpunt bewezen. Hij deed drie beweren over elementen:
- Elementen bestaan uit kleine deeltjes: atomen.
- Een element is herkenbaar aan de massa van het atoom; atomen van hetzelfde element hebben dezelfde massa en atomen van verschillende elementen hebben een verschillende massa.
- Bij het ontstaan van nieuwe stoffen verandert alleen de manier waarop atomen met elkaar verbonden zijn; de atomen zelf veranderen niet.
Hiermee was bewezen dat het onmogelijk was om van een lood goud te maken. Het element lood bestond immers uit loodatomen, zoals goud uit goudatomen bestond. Bij een scheikundige reactie konden nieuwe stoffen ontstaan, maar dit uitte zich alleen in atoombindingen; de atomen zelf bleven excact hetzelfde. Dus zo zou lood nooit in goud kunnen veranderen
Toch had Dalton niet helemaal gelijk. Na enkele wijzigingen, ontstond een nieuw atoommodel. Begrippen als protonen, neutronen en elektronen werden geïntroduceerd. Een atoom heeft een kern, waarin zich een bepaald aantal positieve protonen en een bepaald neutrale neutronen bevinden. Om die kern zweven een aantal elektronen, net zoveel als er protonen in de kern zitten. Deze ‘bepaalde’ aantallen protonen en neutronen zijn van een groter belang; het karakteriseerde een element. Loodatomen, bijvoorbeeld, bestaan uit 82 protonen en evenveel elektronen. De protonen in de kern worden vergezeld door 206 neutronen.
De gebroken droom van onze alchemisten was idealistisch, een beetje aandoenlijk zelfs, maar toch absoluut niet onrealistisch. De moderne wetenschap is verder gevorderd en heeft inmiddels methoden om atomen te veranderen: Een eventuele mogelijkheid om een kern te veranderen is om een kernsplitsing op te wekken. Als drie protonen en negen neutronen zich van een looddeeltje afsplitsen, ontstaat een gouddeeltje
Een andere mogelijkheid is om het proces om te keren en een kernfusie op te wekken. De kern van het looddeeltje bevat echter 82 protonen, en zal door kernfusie dus nooit een gouddeeltje worden. Bij kernfusie worden er immers protonen toegevoegd. Maar het is misschien wel mogelijk om op die manier goud te maken uit twee andere, lichtere metalen. Twee relatief stabiele en makkelijk te verkrijgen metalen zijn koper en zink. Koper heeft een protonenaantal van 29, en zink van 50. Bij een kernfusie zullen deze twee metalen dus een kern met 79 protonen vormen, een gouddeeltje.
Dit proces gaat wel gepaard met een aantal nadelen. Een koperdeeltje heeft een massa van 63 u en een zinkdeeltje een massa van 119 u. Bij kernfusie ontstaat dan een gouddeeltje met massa 182 u. Dit is veel te weinig, dus dit deeltje is absoluut niet stabiel. Het zal direct beginnen uiteen te vallen; een proces waarbij straling vrijkomt. Behalve dat je geen goud hebt, zit je dan dus ook nog opgezadeld met hoeveelheden straling om te verwerken.
Een ander nadeel dat bij zowel kernfusie als kernsplitsing optreed is de hoogte van de kosten van het maken van zo’n gouddeeltje. Er zijn enorme energieën nodig om een kernreactie tot stand te laten komen. Een kernfusie kan plaatsvinden wanneer twee deeltjes tegen elkaar aanbotsen met een enorme snelheid, die alleen te realiseren is in een deeltjesversneller. De miljoenen euro’s, dollars of ponden die het kost om zo’n ding te bouwen en te onderhouden weegt in geen mate op tegen de paar gram radioactief goud die je eventueel zou kunnen maken.
Dus wat dat betreft blijft de droom van onmetelijke rijkdom nog altijd een droom….
