Шотландский химик Томас Грэхем изучал диффузию, в частности диффузию растворенных веществ. Он обнаружил, что растворы веществ, подобных соли, сахару проходят через разделяющую перегородку из пергаментной бумаги. Соединения, способные проходить через поры пергамента Грэхем назвал кристаллоидами. Соединения другой группы, не способные проходить через поры пергамента, он назвал коллоидами. Наука о гигантских молекулах стала впоследствии важным разделом коллоидной химии, которой Грэхем положил начало.

Взрывчатые вещества. Молекулы-гиганты не избежали преобразующей руки химика. В 1845 году Х.Ф.Шенбайн, случайно превратил целлюлозу в нитроцеллюлозу. Нитрогруппы послужили внутренним источником кислорода, и при нагревании целлюлоза сразу же полностью окислилась.

Шенбайн понял важность сделанного им открытия. На основе нитроцеллюлозы (нитроклетчатки) можно было получить «бездымный порох».

Однако наладить производство нитроклетчатки для военных целей долгое время не удавалось: фабрики, как правило, взрывались. Только в 1891г. Дьюару и английскому химику Фредерику Аугустусу Абелю удалось получить безопасную смесь, назвав ее кордитом.

В состав кордита кроме нитроклетчатки входит также нитроглицерин (мощное взрывчатое вещество), который был получен в 1847г. итальянским химиком Асканио Собреро.

Производством нитроглицерина занялось семейство шведского изобретателя Альфреда Бернарда Нобеля (1833—1896). Когда в результате взрыва погиб брат Нобеля, он сосредоточил свои усилия на «усмирении» этого взрывчатого вещества. В 1866 г. Нобель обнаружил, что кизельгур может впитывать значительные количества нитроглицерина. Пропитанный нитроглицерином кизельгур можно было формовать в брикеты. Такие брикеты были совершенно безопасны в обращении, хотя пропитывающий кизельгур нитроглицерин сохранял свою разрушительную силу. Нобель назвал полученную им смесь динамитом.

Получение новых и более мощных по сравнению с черным порохом взрывчатых веществ в конце XIX в. положило начало гонке вооружений. Его применение для военных целей, как и разработка отравляющих газов во время первой мировой войны, отчетливо продемонстрировало, что задачи науки можно извратить и заставить ее служить целям разрушения. Наука, которая до конца XIX в. казалась средством создания на земле утопии, стала служить уничтожению.

Однако существует много направлений, позволяющих использовать молекулы-гиганты в мирных целях. Так, если полностью нитрованная целлюлоза – это взрывчатое вещество и может применяться только как таковое, то частично нитрованная целлюлоза (пироксилин) более безопасна в обращении, и ее можно применять не только в военных целях (производство пластмасс, различных волокон).

Одним из главных источников основных органических соединений, необходимых для производства новых синтетических продуктов, является нефть. Эта жидкость известна с античных времен, но чтобы использовать ее в больших количествах, необходимо было открыть способ выкачивания нефти из обширных подземных месторождений. Американский изобретатель Эдвин Лаурентин Дрейк первым в 1859 году начал бурить нефтяные скважины.

Неорганическая химия

Новая металлургия. Хотя может показаться, что XIX век, особенно его вторая половина, был веком органической химии, неорганическая химия продолжала развиваться. Самые большие успехи в области прикладной неорганической химии связаны с получением металлов и прежде всего стали, производство которой было и остается наиболее важной статьей экономики любой промышленно развитой страны.

Сталь начали получать и широко использовать еще три тысячелетия назад, но только в середине XIX века был разработан способ, который обеспечивал массовое производство литой стали. Большая заслуга в этом принадлежит Генри Бессемеру.

Бессемер нашел способ удалить избыточный углерод из чугуна – пропустить через расплавленный металл струю воздуха. Металл при этом не охлаждался и не затвердевал; наоборот, в результате реакции углерода с кислородом выделялось тепло, и температура расплава повышалась. Прекращая в соответствующий момент подачу воздуха, Бессемер смог получить сталь.

В 1856 г. Бессемер опубликовал сообщение об изобретенном им конвертере. В результате сталь стала дешевой, и железный век уступил дорогу веку стальному. Значение стали трудно переоценить. Сталь — это современные небоскребы и подвесные мосты, сталь — это рельсы для поездов, сталь — это мощные боевые корабли и всесокрушающая артиллерия.

Впоследствии металлурги пытались улучшить свойства стали, добавляя в нее различные компоненты. Английский металлург Роберт Эббот Хэдфилд ввел в сталь марганец(12%) и она стала намного тверже, чем исходный металл. Хэдфилд запатентовал марганцевую сталь в 1882 году и с этого момента началось победное шествие легированных сталей.

Добавляя в сталь хром, молибден, ванадий, вольфрам и ниобий, металлурги получили богатый спектр легированных сталей, обладающих самыми различными свойствами.

В это же время начали находить применение и новые металлы, в частности алюминий — самый распространенный металл. Однако в природных соединениях он прочно связан с другими элементами. Лишь в 1855г. французский химик Анри Этьен Сен-Клер Де-вилль разработал приемлемый способ получения достаточных количеств довольно чистого алюминия. Однако и после этого стоимость его намного превышала стоимость стали; так, достаточно сказать, что из алюминия были сделаны такие «престижные» предметы, как погремушка сыну Наполеона III и головной убор статуи Вашингтона.

В 1886г. молодой американский студент-химик Чарльз Мартин Холл открыл, что оксид алюминия (глинозем) можно растворить в расплавленном минерале криолите. А получив раствор оксида, можно путем электролиза выделить и сам алюминий. В том же году французский металлург Поль Луи Туссен Эру (1863—1914) разработал по сути тот же метод получения алюминия. Метод Холла —Эру сделал алюминий настолько дешевым, что из него стали изготавливать даже кухонную посуду.

Наиболее ценное свойство алюминия — его легкость (алюминий в 3 раза легче стали). Именно по этой причине он так широко используется в авиационной промышленности. В этих же целях потребляются и большие количества магния, циркония и титана, так как перспективы их использования весьма велики.

Достижения биологии XIX века

Наиболее значимыми событиями первой половины XIX века стали становление палеонтологии и биологических основ стратиграфии, возникновение клеточной теории, формирование сравнительной анатомии и сравнительной эмбриологии. Центральными событиями второй половины XIX века стали публикация «Происхождения видов» Чарлза Дарвина и распространение эволюционного подхода во многих биологических дисциплинах.

Клеточная теория

Клеточная теория была сформулирована в 1839г. немецким зоологом и физиологом Т. Шванном. Согласно этой теории, всем организмам присуще клеточное строение. Клеточная теория утверждала единство животного и растительного мира, наличие единого элемента тела живого организма — клетки. Как и всякое крупное научное обобщение, клеточная теория не возникла внезапно: ей предшествовали отдельные открытия различных исследователей.