Η ΧΗΜΕΙΑ ΣΑΝ ΚΛΕΙΔΙ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΑΛΛΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

ΧΗΜΕΙΑ- ΥΛΗ ύλη

Ο ΜΕΣΟΣ ΑΝΘΡΩΠΟΣ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΝΑ ΕΧΕΙ ΣΗΜΕΡΑ ΕΠΑΡΚΕΙΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Για να κατανοεί τον περίπλοκο και μάλλον τρομερό κόσμο στον οποίο ζει και να συμμετέχει ενεργά στη σύγχρονη κοινωνία της γνώσης Καταναλωτικά αγαθά: αλήθειες και κίνδυνοι από αυτά Τρόφιμα: να τρώμε ή να μη τρώμε; Περιβαλλοντικά προβλήματα και κίνδυνοι Η Χημεία της ζωής – η διεπιφάνεια με τη βιολογία Κατανόηση των «ιλιγγιωδών» τεχνολογικών εξελίξεων

ΒΑΣΙΚΟΣ ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΣΩΣΤΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΣΗΜΕΡΑ Να συνειδητοποιήσουν οι μαθητές ότι οι «γκρίζες ζώνες» μεταξύ των επιστημών αυξάνονται όλο και περισσότερο, καθώς τα προβλήματα της σύγχρονης κοινωνίας απαιτούν διεπιστημονικές λύσεις. Καμιά σχεδόν επιστήμη δεν στέκεται πλέον μόνη της Η επιστημονική ενασχόληση/έρευνα είναι πλέον υπόλογη στην κοινωνία ΤΟ ΒΑΣΙΚΟ «ΠΕΝΤΑΓΩΝΟ»  Η χημεία είναι βασική επιστήμη Έχει στενή σχέση και σημαντική αλληλεπικάλυψη με τις υπόλοιπες βασικές επιστήμες

Η Χημεία είναι η γλώσσα των μορίων. Η ΧΗΜΕΙΑ ΣΑΝ ΚΛΕΙΔΙ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΑΛΛΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Η Χημεία είναι η γλώσσα των μορίων. Όπου ασχολείται κανείς με μοριακά συστήματα, εκεί η Χημεία δεν μπορεί να είναι απούσα!  Χημεία και επιστήμες «της ζωής»: Πενικιλλίνη και αντιβιωτικά  Χημεία και περιβάλλον: Ο κύκλος του CO2 - φαινόμενο θερμοκηπίου  Χημεία και νανοτεχνολογία: Λιθογραφία και μοριακή ηλεκτρονική

Χημεία και Επιστήμες της Ζωής

Χημεία και Επιστήμες της Ζωής Α. Fleming: Ο εραστής της τύχης; 1922 Λυσοζύμη από δάκρυα 1928 Πενικιλλίνη από τον μύκητα penicillium notatum

Χημεία και Επιστήμες της Ζωής O Fleming δεν ήταν χημικός! Δεν μπορούσε να απομονώσει σημαντικές ποσότητες πενικιλλίνης για μελέτες σε ανθρώπους! Η ιατρική κοινότητα αδιαφόρησε για την ανακάλυψη επί 10 χρόνια! 1941. Η τεράστια απώλεια ζωών στον πόλεμο ωθεί τους Florey και Chain (Oxford Univ.) να συνθέσουν μεγάλες ποσότητες πενικιλλίνης με μικροβιακή ζύμωση. 1944. Η πενικιλλίνη παρούσα στη D-day. 1945. Nobel ιατρικής στους Fleming, Florey, Chain

Χημεία και Επιστήμες της Ζωής H πενικιλλίνη καταστρέφει το τοίχωμα της κυτταρικής μεμβράνης των βακτηριδίων Η κυτταρική μεμβράνη των gram-θετικών βακτηριδίων είναι πολύπλοκο διασταυρωμένο σύστημα σακχάρων και πεπτιδίων. Η πενικιλλίνη καταστέλλει τη δράση της trans-πεπτιδάσης.

Χημεία και Επιστήμες της Ζωής Με τα σύγχρονα εργαλεία της δομικής βιολογίας και της υπολογιστικής χημείας μπορούμε να μάθουμε πώς ακριβώς αλληλεπιδρά η πενικιλλίνη με το ενεργό κέντρο της trans-πεπτιδάσης

Χημεία και Επιστήμες της Ζωής Και με τη βοήθεια της συνθετικής χημείας μπορούμε να σχεδιάσουμε παρόμοια αντιβιωτικά με καλύτερες ιδιότητες

Χημεία και περιβάλλον To φαινόμενο θερμοκηπίου απειλεί τον πλανήτη μας με υπερθέρμανση και δραματική αλλοίωση του κλίματος Mauna Loa, Χαβάη Κυριότερο αέριο θερμοκηπίου είναι το CO2, που συμμετέχει στον κύκλο του άνθρακα

Χημεία και περιβάλλον Η ανθρώπινη δραστηριότητα συνεισφέρει μικρούς αριθμούς, αλλά οδηγεί τον κύκλο σε αστάθεια! Στην αντιμετώπιση της κατάστασης τα περισσότερα όπλα της ανθρωπότητας είναι … χημικά!

Χημεία και περιβάλλον Συνεχείς μετρήσεις CΟ2 σε όλο τον πλανήτη με GC Η χημική ανάλυση καταγράφει το μέγεθος του προβλήματος Ανάλυση του πάγου των πόλων (permafrost) μας διδάσκει πολλά για την ιστορία του κλίματος

CO2 (g) + H2O (aq) + CaCO3 (s)  Ca(HCO3)2 Χημεία και περιβάλλον H χημεία μπορεί να μετατρέψει το πρόβλημα σε λύση! Δέσμευση του CO2 στους ωκεανούς από ανθρακικά άλατα Ca2+ και Mg2+ CO2 (g) + H2O (aq) + CaCO3 (s)  Ca(HCO3)2 Xημικός εμβολιασμός (!!) των θαλασσών με Fe3+

H (φυσικο)χημεία μπορεί να οδηγήσει σε νέες λύσεις! Χημεία και περιβάλλον H (φυσικο)χημεία μπορεί να οδηγήσει σε νέες λύσεις! Υγροποίηση του CO2 στο βάθος της θάλασσας (οξίνιση του βάθους των ωκεανών;;) ή και στερεοποίηση σε ψυχρά στρώματα (π.χ. σπήλαια γεωτρήσεων) του υπεδάφους! (carbon sequestration)

CO2 (g) + 3H2 (g)  CH3OH (l) + H2O (l) Χημεία και περιβάλλον H (ηλεκτρο)χημεία μπορεί να αντιστρέψει αντιδράσεις και η κατάλυση μπορεί να τις επιταχύνει! CO2 (g) + 3H2 (g)  CH3OH (l) + H2O (l)

Χημεία και Νανοτεχνολογία «Φτερωτή» μοριακών διαστάσεων Γρανάζια μοριακών διαστάσεων 1 νανόμετρο (nm) = 1 εκατομμυριοστό του χιλιοστού

Χημεία και Νανοτεχνολογία Τα «ιερά δισκοπότηρα» της νανοτεχνολογίας:  Τα παραδοσιακά μηχανολογικά συστήματα, με όλη τους τη τεχνολογία, θα μοιάζουν σύντομα σαν προϊστορικά τέρατα σε σχέση με τις μινιατούρες της νανοτεχνολογίας  Τα νέα ηλεκτρονικά κυκλώματα θα χρησιμοποιούν μοριακές «διόδους» και θα έχουν εξαιρετικά μικρές αντιστάσεις

Χημεία και Νανοτεχνολογία “Dip-pen lithography” Η Χημεία είναι πίσω από κάθε μορφής «λιθογραφία» Με οξέα/βάσεις Με ακτινοβολία υπεριώδους Με δέσμες ηλεκτρονίων Με εκτύπωση inkjet “Dip-pen lithography”

Χημεία και Νανοτεχνολογία Top-down “There is plenty of room at the bottom!” Richard Feynman (1959) X Bottom-up

Χημεία και Νανοτεχνολογία Όταν βουνά ολόκληρα δεν αντέχουν στη διαβρωτική μανία του περιβάλλοντος, πώς θα αντέξει μια στοίβα μορίων;

Χημεία και Νανοτεχνολογία Προετοιμασία συσκευής με μικροκανάλια για την υποδοχή της ινώδους πρωτεϊνης F-ακτίνης

Χημεία και Νανοτεχνολογία Οι ηλεκτρονικές δίοδοι μπορεί σε μερικά χρόνια στις νέες γενιές υπολογιστών να είναι μοριακής φύσης!

Η ΧΗΜΕΙΑ ΣΑΝ ΚΛΕΙΔΙ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΑΛΛΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ  Δεν υπάρχει βασική ή εφαρμοσμένη επιστήμη σήμερα που να στέκεται πραγματικά μόνη της ...  Η Χημεία είναι «κεντρική» επιστήμη που υποστηρίζει πλήθος από άλλες επιστήμες - η άγνοιά της περιορίζει σε κρίσιμο βαθμό την κατανόηση και την εξέλιξη σε πλήθος επιστημονικών πεδίων  Οι επιστήμες της ζωής, η προστασία του περιβάλλοντος και όλη η μηχανική και η τεχνολογία του μέλλοντος θα απαιτούν όλο και περισσότερες χημικές γνώσεις και θα στηρίζονται έντονα στη Χημεία