[uredi] Uvod
Kemija je znanost, ki preučuje vzajemno delovanje kemičnih spojin, ki so sestavljene iz atomov, ti pa iz subatomskih delcev: protonov, elektronov in nevtronov. Atomi se spajajo in tvorijo molekule in kristale. Kemijo pogosto imenujemo "osrednja" znanost, ker povezuje druge naravoslovne znanosti, na primer astronomijo, fiziko, ekologijo, biologijo in geologijo.
Razvoj kemije sega daleč v zgodovino, v čas pred začetkom alkimije, ki se je več stoletij prakticirala v različnih delih sveta, predvsem na Bližnjem vzhodu. Prvi kemiki so bili verjetno Egipčani, ki so že pred 4000 leti uporabljali kozmetične preparate, ki so bili produkt kemijske sinteze. Do leta 1000 pr. n. št. so stare civilizacije znale pridobivati kovine z rud in izdelovati keramiko, glazure, steklo, barvila in pigmente. Poznale so tudi fermentacijo vina in piva, strojenje usnja, barvanje tkanin in kuhanje mila.
Stvari, ki nas obdajajo, so takšne zaradi lastnosti snovi, iz katerih so zgrajene: jeklo je trše od železa, ker so v njem atomi povezani v bolj togo kristalno strukturo, les se vname, ker se nad neko temperaturo spontano veže s kisikom iz zraka in tako naprej. Kemične spojine se delijo glede na njihovo zgradbo, agregatno stanje in kemijsko sestavo. Z ugotavljanjem sestave in zgradbe snovi se ukvarja analitska kemija.
Pretvorbo snovi v eno ali več drugih snovi imenujemo kemijska reakcija , ki jo zapišemo s simboli v kemijski enačbi. Število atomov vseh elementov na levi in desni strani enačbe je zaradi zakona o ohranitvi mase. Kemijsko reakcijo običajno spremljajo tudi energetske spremembe, na primer oddajenje in sprejemanje toplote, ki se podrejajo nekim osnovnim pravilom – kemijskim zakonom.
Kemija je učni predmet na vseh osnovnih in srednjih šolah. Na teh nivojih se poučuje tako imenovana splošna kemija, ki zajema osnovne pojme kemije in spoznavanje orodij in veščin, ki so potrebne za začetek študija kemije na univerzitetnem nivoju. Na najvišjem nivoju se s kemijo ukvarjajo znanstveniki – kemiki, ki so običajno specialisti za eno ali več poddisciplin.
[uredi] Zgodovina
Kemija se je začela verjetno z opazovanjem gorenja, ki je pripeljalo do odkritja keramike, stekla in metalurgije – veščine pridobivanja kovin iz rud. Zaradi pomanjkljivega znanja je ogenj postal tista mistična sila, ki je pretvarjala snov v drugo snov (gorenje lesa, izparevanje vode) in istočasno dajala toploto in svetlobo. Filozofski poskusi, da bi pojasnili, zakaj imajo različne snovi različne lastnosti (barvo, gostoto, vonj...), zakaj obstojajo v treh agregatih stanjih (trdno, tekoče in plinasto) in pri enakih pogojih reagirajo različno, so pripeljali do prvih teorij o naravi in kemiji. Ena prvih teorij je trdila, da so štirje glavni elementi voda, ogenj, zemlja in zrak.
Grška atomista Demokrit (470-400 pr. n. št.) in Levkip (prva polovica 5. stoletja pr. n. št.) sta bila prva, ki sta trdila, da so snovi sestavljene iz majhnih nedeljivih delcev – atomov. Zaradi pomanjkanja znanstvenih dokazov je bilo njuno teorijo o obstoju atomov zelo lahko ovreči. Teorija o štirih elementih se je še dolgo obdržala, verjetno tudi zato, ker jo je zagovarjal Aristotel (384 — 322 pr. n. št.). Aristotel je obstoječim štirim elementom dodal peti element – eter – ki je predstavljal božansko silo. Takšno učenje je kasneje sprejela tudi Cerkev. Grški atomizem je v delu De Rerum Natura (O naravi stvari) leta 50 pr. n. št. napisal rimski filozof Tit Lukrecij Kar.
Pohlep po zlatu je pripeljal do postopkov za njegovo rafiniranje. Zaradi pomanjkljivega znanja so bili ljudje prepričani, da je rafiniranje pretvarjanje snovi in ne povečevanje njene čistoče. Mnogi učenjaki tistega časa so bili zato prepričani, da obstoja način, s katerim bi cenene kovine pretvorili v bolj plemenite. Rodila se je alkimija in iskanje kamna modrosti, za katerega so menili, da takšno pretvorbo opravi s preprostim dotikom. Večino takrat znanih metod rafiniranja je v svojem delu Naturalis Historia (Prirodopis) opisal Plinij Starejši.
Mnogi poznavalci trdijo, da so bili prvi kemiki Arabci in Perzijci, ki so v kemijo vpeljali natančno opazovanje in nadziranje eksperimentov ter odkrili mnogo kemičnih spojin. Najvplivnejši islamski kemiki so bili Džabir ibn Hajjan (721-815), v Evropi znan kot Geber, al-Kindi (umrl 873), al-Razi (umrl 925) in al-Biruni (umrl 1048). Geberjeva dela so postala v Evropi znana v 14. stoletju, ko jih je v latinščino prevedel španski kemik psevdo-Geber. Na področju metalurgije so bili v tistem času zelo pomembni indijski alkimisti in metalurgi.
V Evropi se je kemija začela razvijati v zgodnjem srednjem veku po več epidemijah kuge. Ljudje so začeli iskati zdravila zanjo in verjeli v obstoj eliksirja življenja oziroma eliksirja večne mladosti, ki ga, tako kot kamna modrosti, niso nikoli odkrili.
Z alkimijo so se začeli intenzivno ukvarjali tudi zdravniki, med katerimi je najbolj znan Paracelzij (1492-1541). Paracelzij je sicer verjel v teorijo štirih elementov (voda, ogenj, zrak in zemlja), vendar je kljub temu vpeljal novo idejo, da je kozmos sestavljen iz treh duhovnih snovi: živega srebra, žvepla in soli. Te snovi niso bile enostavne snovi, kakor jih pojmujemo danes, pač pa principi, ki so dali predmetom notranje bistvo in zunanjo obliko. Živo srebro je predstavljalo pretvorbeni agens (taljivost in hlapnost), žveplo je predstavljalo povezovalni agens med snovjo in pretvorbo (gorljivost), sol pa je predstavljala agens strjevanja/uresničevanja (stalnost in negorljivost). Sistem, ki je za naše predstave zelo zapleten, najbolje ilustrira naslednji primer: ko kos lesa zgori, produkti gorenja odražajo njegovo sestavo: dim odraža živo srebro, plamen odraža žveplo, pepel pa odraža sol.
Pod vplivom filozofov, med katerimi sta izstopala Francis Bacon (1561 – 1626) in René Descartes (1596-1650), ki so zahtevali v matematiki in drugih znanostih več točnosti in manj predsodkov do znanstvenih opazovanj, je prišlo do znanstvene revolucije, ki se je v kemiji začela z Robertom Boyleom (1627-1691) in njegovim zakonom o obnašanju plinov. Sodobna kemija se je začela z Lavoisierovim (1743-1794) odkritjem zakona o ohranitvi mase leta 1783, Proustovim (1754–1826) zakonom o stalnih masnih razmerjih (1799) in Daltonovo (1766-1844) atomsko teorijo, ki je nastala okrog leta 1800. Zakon o ohranitvi mase in teorija zgorevanja, ki je temeljila predvsem na Lavoisierovih delih, sta kemijo povsem preoblikovali. Lavoisierovi temeljni prispevki h kemiji so bili rezultat njegovih naporov, da rezultate poskusov uskladi s teorijo. Ugotovil je, da je gorenje reakcija s kisikom, s čimer je ovrgel flogistonsko teorijo, vzporedno pa je razvil nov sistem kemijske nomenklature. Arhaični in tehnični jezik kemije je prevedel v nekaj, kar so razumeli tudi manj izobraženi, s čemer se je zanimanje za kemijo močno povečalo. Zaradi teh dosežkov Lavoisier velja za očeta sodobne kemije. Naslednji velik korak v kemiji je naredil Wöhler, ki je odkril in dokazal, da se v laboratoriju lahko proizvedejo tudi snovi, ki so sicer naravni organski proizvodi.
Odkrivanje kemičnih elementov, ki je staro toliko kot alkimija, je doseglo svoj višek s periodnim sistemom elementov Dimitrija Mendeljejeva (1834-1907) in s kasnejšim odkritjem nekaterih sintetičnih elementov.
[uredi] Nastanek imena
Beseda kemija se je uporabljala že v zgodnjem obdobju alkimije, psevdoznanosti, ki je obsegala elemente kemije, metalurgije, filozofije, astrologije, misticizma in medicine. Med manj poučenimi prevleduje mnenje, da je bil njen glavni namen odkriti postopek pretvarjanja svinca in manj plemenitih kovin v zlato.
Poreklo besede alkimija je še vedno predmet razprav. Besedo se da zanesljivo slediti do Starih Grkov, nekateri poznavalci pa trdijo, da izhaja iz Egipta. Beseda alkimija naj bi nastala iz besede Hemi ali Kimi, ki je staroegipčansko ime Egipta. Besedo so si kasneje sposodili Stari Grki, od njih pa Arabci, ki so v 7. stoletju osvojili Aleksandrijo. Arabci so ji dodali predpono al-, tako da je nastala beseda الكيمياء - al-kīmiyā, iz nje pa starofrancoska beseda alkemie.
Alkimijo lahko v grobem razdelimo na naslednja obdobja:
Alkimisti so sami sebe imenovali kemik, z besedo alkimija pa so imenovali "umetnost, ki so jo gojili".
[uredi] Definicije
Definicije kemije so se v preteklosti večkrat spremenile, predvsem zaradi novih odkritij in novih teorij, ki so nastale na osnovi teh odkritij. Nekateri znani kemiki so uporabljali naslednje definicije kemije:
[uredi] Osnovni pojmi
Za razumevanje kemije je treba poznati vsaj nekaj osnovnih pojmov.
[uredi] Atom
Atom je osnovna gradbena enota kemičnega elementa. Atom je skupek snovi, sestavljene iz atomskega jedra, ki vsebuje pozitivno naelektrene protone in nevtrone, ki so brez naboja, ter negativno naelektrenega elektronskega oblaka, ki vzpostavlja ravnotežje pozitivno nabitemu jedru. Atom je električno nevtralen in je nosilec nekaterih kemičnih lastnosti elementa, na primer elektronegativnosti, ionizacijskega potenciala, oksidacijskih stanj, koordinacijskega števila in vrste kemijskih vezi, na primer kovinske, ionske in kovalentne vezi.
[uredi] Element
Kemični element ali prvina je določen s številom protonov v jedru njegovega atoma. To število imenujemo atomsko število elementa. Primer: vsi atomi s šestimi protoni v jedru so atomi kemičnega elementa ogljika, vsi atomi z 92 protoni v jedru pa so atomi elementa urana. Nekateri elementi imajo izotope, ki se med seboj razlikujejo po številu nevtronov.
Najbolj prikladen pregled kemičnih elementov je periodni sistem elementov, v katerem so elementi razvrščeni po naraščajočih atomskih številih. Elementi so razporejeni v kolone (skupine) in vrstice (periode), odviso od tega, ali imajo podobne kemične lastnosti ali sledijo nekaterim trendom lastnosti, na primer atomskega polmera, elektronegativnosti itd.
Elementi so lahko razvrščeni tudi drugače, na primer po abecedi, simbolih, atomskem številu itd.
[uredi] Spojina
Spojina je snov, ki je sestavljena iz natančno določenega razmerja najmanj dveh kemičnih elementov. Elementi in njihovo razmerje določajo njeno sestavo, notranjo organizacijo atomov in njene kemične lastnosti. Voda, na primer, je spojina, ki vsebuje vodik in kisik v razmerju 2:1. Kisikov atom je vezan med obema vodikovima atomoma, kót med njimi pa meri 104,5°. Spojine nastanejo in se spreminjajo s kemičnimi reakcijami.
[uredi] Snov
Kemična snov je vrsta snovi, ki ima točno določeno sestavo ter fizikalne in kemične lastnosti. Zmes snovi, elementov in spojin v strogem pomenu besede torej ni kemična snov. Večina homogenih snovi, s katerimi se srečujemo v vsakdanjem življenju, na primer zrak, morska voda in zlitine, so pravzaprav zmesi.
Kritičen del kemijskega jezika je poimenovanje snovi – kemijska nomenklatura. V preteklosti je mnogo snovi dobilo ime po svojem odkritelju, kar je pogosto pripeljalo do zmede in težav. Današnji standardizirani sistem poimenovanja, ki ga je zasnovala IUPAC, omogoča nedvoumno poimenovanje katere koli snovi iz miljonske množice znanih snovi. Organske spojine se poimenujejo skladno z nomenklaturo organske kemije, anorganske spojine pa skladno z nomenklaturo anorganske kemije.
CAS (Chemical Abstracts Service) je ločeno od IUPAC razvila svoj sistem označevanja kemičnih novi, v katerem ima vsaka snov svojo karakteristično registracijsko številko, imenovano CAS registracijska številka.
[uredi] Molekula
Molekula je najmanjši nedeljivi delec čiste kemične snovi, ki ima značilne kemične lastnosti, se pravi, da z drugimi kemičnimi snovmi reagira z značilnimi kemičnimi reakcijami. Molekule so električno nevtralne. Za molekule s kovalentno vezjo to pomeni, da imajo vsi valenčni elektroni svoje pare, nevezni elektroni pa so parni.
Ena od glavnih značilnosti molekule je njena geometrija, ki jo običajno imenujemo molekularna struktura. Strukture dvoatomnih, troatomnih ali štiriatomnih molekul so enostavne: linerane, kotne, piramidalne itd., stukture večatomnih molekul z več kot šestimi atomi (večih elementov) pa so lahko ključnega pomena za njene kemične lastnosti.
[uredi] Mol
Mol je količina kemične snovi, ki vsebuje toliko osnovnih enot (atomov, molekul ali ionov), kot jih vsebuje 0,012 kg ogljika 12C. Ogljik mora biti nevezan in v svojem osnovnem stanju. To število osnovnih enot se imenuje Avogadrovo število in je določeno empirično. Njegova trenutno veljavna vrednost je 6,02214179(30)×1023 mol-1 (CODATA, 2007). Mol je običajno absolutno število brez enote, ki se lahko uporablja za vse vrste osnovnih delcev, čeprav je praviloma omejeno na subatomske, atomske in molekularne strukture.
Število molov snovi v enem litru raztopine je molarnost. Molarnost je osnovna enota za izražanje koncentracije raztopin v fizikalni kemiji.
[uredi] Ioni in soli
Ion je delec, ki nastane, če atom ali molekula izgubi ali dobi enega ali več elektronov. Pozitivno nabiti ioni, na primer Na+, so kationi, negativno nabiti ioni, na prmer Cl-, pa anioni. Ioni lahko tvorijo kristalno rešetko nevtralnih soli, na primer natrijevega klorida (NaCl). Dvo ali večatomni ioni, na primer OH- in PO43- v kislo-bazičnih reakcijah ne razpadejo.
Ione v plinski fazi imenujemo plazma.
[uredi] Kislost in bazičnost
Kemične snovi se pogosto lahko razvrstijo na kisline in baze. Razvrstitev temelji na kemijskih reakcijah, v katerih pride med kemičnimi spojinami do izmenjave protonov (H+). Ameriški kemik Gilbert Newton Lewis je pojma kislina in baza razširil, tako da tovrstne reakcije niso več omejene samo na vodne raztopine. V njegovem konceptu je pri teh reakcijah ključna izmenjava naboja. Za razvrščanje snovi v kisline in baze obstoja še nekaj drugih kriterijev.
[uredi] Faza
Faza snovi je definirana kot vsak homogen, fizično ločen del sistema, ki je od drugih delov sistema ločen z mejno površino – fazno mejo. Faze so npr. led, voda in vodna para, ki so ločene z jasnimi faznimi mejami - mejnimi ploskvami ledu in gladino vode. Faza snovi je torej definirana kot niz stanj kemičnega sistema, ki ima pri nekih pogojih, na primer pritisku in temperaturi, podobne lastnosti. Za fazo značilne fizikalne lastnosti so npr. kristalna zgradba, gostota in lomni količnik.
Prehod iz ene faze v drugo se imenuje fazni prehod ali fazna sprememba. Fazni prehod je pogojen z izmenjavo energije, ki je potrebna za prestrukturiranje sistema. Za fazno spremembo je značilna nezvezna sprememba ene ali več fizikalnih lastnosti, npr. specifične toplote. Faze je včasih težko razločiti, ker prehod med njimi ni diskreten, ampak zvezen. V takšnih primerih govorimo o nadkritičnem stanju snovi.
Termodinamsko stanje, opredeljeno s temperaturo in pritiskom, pri katerem tri faze soobstojajo v termodinamskem ravnovesju, imenujemo trojna točka. Trojna točka vode, v kateri soobstojajo vodna para, tekoča voda in led, je pri temperaturi 273,16 K (0,01�°C) in tlaku 611,73 Pa (približno 0,6% normalnega zračnega tlaka).
Najpogostejši primeri faz so trdno, tekoče in plinasto agregatno stanje iste snovi, mnoge snovi pa imajo tudi več trdnih faz. Takšno je npr. železo, ki ima pri različnih temperaturah in pritiskih različne kristalne strukture: α, β, γ in δ-železo. Manj znane faze so plazma, Bose-Einsteinov kondenzat in fermionski kondezati ter paramagnetne in feromagnetne faze magnetnih snovi. Poleg trodimenzionalnih sistemov obstojajo tudi dvodimenzionalni sistemi, ki so zelo pomembni v biologiji.
[uredi] Oksidacija in redukcija
Pojem oksidacije in redukcije je povezan s sposobnostjo atoma, da odda in sprejme elektrone. Oksidacija je oddajenje elektronov, snov, ki elektrone oddaja, pa je reducent. Redukcija je sprejemanje elektronov, snov, ki sprejema elektrone, pa je oksidant. Značilna redoks reakcija je gorenje. Oksidacija in redukcija sta najbolje definirani s spremembo oksidacijskega stanja.
[uredi] Kemijska vez
Kemijska vez je pojem, ki je potreben za razumevanje, kako se atomi povezujejo v molekule. Kemijsko vez si najlaže predstavljamo kot večpolno ravnotežje med pozitivnimi naboji atomskih jeder in negativnimi naboji, ki nihajo okoli njih. Kemijska vez ni samo preprost privlak in odboj, ker je razpoložljivost elektrona, da se veže na drug atom, odvisna od energij in njihovih porazdelitev. Vzajemno delovanje teh vplivov je tisto, kar povezuje atome v molekule ali kristale.
Za napovedovanje sestave in zgradbe večine preprostih molekul zadostujejo valenčna teorija vezi, model odboja orbital valenčnih elektronskih parov (VSEPR) in koncept oksidacijskega stanja. Na podoben način se s klasično fiziko lahko predvidi zgradbo mnogih ionskih molekul. Za bolj zapletene spojine, na primer kovinske komplekse, valenčna teorija vezi odpove. Za takšne spojine so potrebni drugačni pristopi, ki temeljijo na principih kvantne kemije, npr. na teoriji molekularnih orbital.
[uredi] Kemijska reakcija
Kemijska reakcija je pojem, ki je povezan s spremembo kemične snovi zaradi vzajemnega vpliva druge snovi ali ene od oblik energije. Kemijska reakcija je lahko naravna ali umetna, izvedena v laboratoriju v laboratorijski posodi. Rezultat kemijske reakcije je lahko nastanek nove molekule, razpad molekule na dve ali več manjših molekul ali prezazporeditev atomov znotraj iste molekule ali med molekulami. V kemijski reakciji pride običajno do pretrganja starih in tvorbe novih kemijskih vezi. Najpogostejše reakcije so npr. oksidacija, redukcija, disociacija, nevtralizacija itd.
Kemijsko reakcijo lahko simbolično prikažemo s kemijsko enačbo. V nejedrskih reakcijah mora biti število atomov vseh elementov na obeh straneh enačbe enako. V jedrskih reakcijah mora biti enako tudi število subatomskih delcev, se pravi protonov, nevtronov in elektronov. Kemijska enačba, ki izpolnjuje navedene pogoje, je urejena.
Niz zaporednih osnovnih kemijskih reakcij, ki na koncu pripeljejo do reorganizacije kemjskih vezi, imenujemo reakcijski mehanizem. Kemijska reakcija poteka v večih zaporednih korakih, ki imajo različne hitrosti, vmesni produkti pa so različno obstojni. Z reakcijskim mehanizmom lahko razložimo kinetiko reakcije in relativno sestavo reakcijske zmesi. Za določanje oziroma predvidevanje reakcijskih mehanizmov velja nekaj izkustvenih pravil, na primer Woodward-Hoffmannovih pravil.
Bolj stroga definicija kemijske reakcije pravi, da je to proces, katerega rezultat je vzajemna pretvorba kemičnih snovi. Po tej definiciji so reakcije lahko osnovne ali stopenjske, definicija pa zajema tudi vzajemne pretvorbe konformacijskih izomerov.
[uredi] Energija
V kemiji je energija lastnost snovi, ki je posledica njene atomske oziroma molekularne zgradbe, v katero spadajo molekularna geometrija ter elektronska in kristalna struktura. Med kemijsko spremembo pride do spremembe vsaj ene od teh struktur, zato pride tudi do spremembe energije snovi. Nekaj energije se lahko z reaktantov prenese na okolico kot toplota ali svetloba, tako da imajo produkti reakcije manjšo energijo kot reaktanti. Takšne reakcije imenujemo eskotermne reakcije. Reakcije, pri katerih je končno stanje energije višje od začetnega, imenujemo endotermne reakcije.
Kemijska reakcija se ne more začeti, dokler reaktanti ne dosežejo nekega energetskega praga, ki ga imenujemo aktivacijska energija. Hitrost kemijske reakcije pri neki temperaturi T je z aktivacijsko energijo E povezana z Boltzmanovim populacijskim faktorjem e-E/kT, ki je verjetnost, da ima molekula pri dani temperaturi energijo, ki je večja ali enaka aktivacijski energiji E. Ta eksponentna odvisnost je znana kot Arrheniusova enačba. Aktivacijska energija, ki je potrebna za začetek reakcije, je lahko svetloba, toplota, električna energija ali mehanska energija v obliki ultrazvoka.
Z energijo je povezan pojem proste energije, v katero je vključena tudi entropija, ki je zelo uporabna za napovedovanje izvedljivosti reakcije in določanje kemijskega ravnotežja. Reakcija je izvedljiva samo takrat, kadar je celotna sprememba Gibbsove proste energije negativna (ΔG≤0). Če je ΔG=0, pravimo, da je reakcija v ravnotežju.
Možna energetska stanja elektronov, atomov in molekul so omejena in določena s pravili kvantne mehanike. Za atome in molekule, ki so v višjih energetskih stanjih, pravimo, da so vzbujeni. Atomi in molekule v vzbujenih stanjih so praviloma bolj reaktivni, kar je še kako pomembno za začetek in potek kemijske reakcije.
Od energije snovi in njene okolice je odvisna tudi faza snovi: če so medmolekularne sile takšne, da jih energija iz okolice ne more premagati, bo snov ostala v takšni fazi, v kakršni je. Primer: voda (H2O) je pri sobni temperaturi tekoča, ker so njeno molekule povezane z dovolj močnimi vodikovimi vezmi. Vodikov sulfid (H2S), ki ima zelo podobno zgradbo molekule, je pri sobni temperaturi in standardnem pritisku plin, ker so interakcije med dipoli molekul šibke.
Prenos energije z ene kemijske snovi na drugo je odvisen od velikosti kvanta energije, ki ga snov emitira. Prenos energije z ene snovi na drugo je običajno bolj enostaven zaradi fononov – kvantizirane vibracijske in rotacijske energije v sicer togi kristalni mreži. Fononi imajo mnogo manjšo energijo kot fotoni, zato se med snovmi prenašajo laže kot fotoni in druge oblike energije elektronov. Primer: ultravijolično elektromagnetno sevanje se z ene snovi na drugo prenaša mnogo teže kot toplotna ali električna energija.
Obstoj značilnih energetskih nivojev kemičnih snovi je uporaben za njihovo identifikacijo z analizo spektralnih črt, ki jo imenujemo spektralna analiza. V kemiji se najpogosteje uporabljajo infrardeča (IR) in mikrovalovna (MV) spektroskopija, jedrska magnetna resonanca (JMR) in elektronska spinska resonanca (ESR). Spektroskopija je uporabna tudi za ugotavljanje kemične sestave oddaljenih objektov, na primer zvezd in galaksij.
[uredi] Kemijski zakoni
Kemijske reakcije se podrejajo določenim zakonom, med katerimi so najpomembnejši
[uredi] Poddiscipline
Kemija je zaradi večje razdeljena na več logičnih poddisciplin. Nekatere poddiscipline se prekrivajo in dopolnujejo, večina pa se še naprej deli na množico specializiranih področij kemije.

Summary:
Kemija (iz koptskega/egipčanskega kēme - (črna) zemlja, grško χημεία , himia - umetnost (predelave) kovin, arabsko الخيمياء , al-kīmiyá - umetnost pretvarjanja) je znanost, ki preučuje sestavo, zgradbo in lastnosti snovi ter spremembe, do katerih pride med kemijskimi reakcijami. Kemija je tudi fizikalna znanost, ki preučuje zgradbo atomov, molekul, kristalov in drugih oblik snovi in energetske spremembe, do katerih pride med kemijskimi reakcijami. Sodobna kemija se je razvila iz alkimije po "kemijski revoluciji" leta 1773.
Kemija se je sčasoma razdelila na več disciplin, ki jih ni mogoče natančno razmejiti. Mednje spadajo anorganska kemija, ki preučuje snovi neorganskega izvora, organska kemija, ki preučuje organske snovi (kemijo ogljika), biokemija, ki preučuje snovi v živih organizmih, fizikalna kemija, ki preučuje predvsem energetske spremembe ter analizna kemija, ki z analizo vzorcev ugotavlja sestavo in zgradbo snovi. V zadnjih letih so se pojavile tudi zelo specializirane poddiscipline, na primer nevrokemija, ki preučuje kemijo živčnega sistema živali (predvsem človeka).


[uredi] Predantično in antično obdobje
Najpreprostejše predstave o svojem širšem življenjeskem prostoru v geografskem smislu so imele že najstarejše kulture. To znanje pa se je navezovalo zlasti na kulturne in trgovske stike z drugimi kulturami; zaradi lažjega potovanja po morju so bile geografsko bolj razvite pomorske kulture. V splošnem pa je prevladovalo prepričanje, da je Zemlja okrogla plošča, ki jo obdaja reka�»Okeanos«. Sicer se to geografsko obdobje odlikuje po stremljenju h kritičnosti in nekaterih naprednih zamislih.
Predantično obdobje so najbolj zaznamovali Feničani, ki so s svojim ladjevjem prepluli celotno Sredozemlje, zraven tega pa obale Severnega in Baltskega morja ter Anglije; grški zgodovinar Herodot je trdil, da so dosegli tudi Gvinejski zaliv, kar pa je danes bolj ali manj nepriznano. Feničani so poleg tega morda prišli v gospodarski stik tudi z arabskimi, indijskimi in daljnovzhodnimi deželami.
Za sodobno geografijo so izrednega pomena starogrški in starorimski zemljeslovni dosežki. Grška civilizacija je znanost osnovala okoli 6. stoletja pr. n. š. s filozofi. Tales iz Mileta je trdil, da je Zemlja na vodi plavajoča plošča, njegov učenec Anaksimander pa je sestavil prvi znani zemljevid takrat znanega sveta. Sledil mu je Demokrit iz Abdere, katerega zemljevid je bil sploščen, to pa je bila lastnost večine zemljevidov vse do začetkov uporabe zemljepisne širine in dolžine v kartografiji. Prve omembe planeta Zemlje kot krogle pa prihajajo od Pitagore in Filolaja. V grški znanosti so bili pomembni tudi popotniki, ki so popisovali pokrajine v logografih; ti so bili naravnani opisno, ne pa v preučevanje opaženih pojavov. Med popotniki je najbolj znan Herodot iz Halikarnasa, ki je opisal Grčijo, Malo Azijo, Mezopotamijo in del Perzije ter obale Črnega morja, Trakijo, Palestino in Egipt. Poleg tega je omenjal tudi izvire Nila. Aristotel je v delu Meteorologika zapisal nekatere razprave o težnosti, geocentričnem sistemu, Zemljinem obsegu, temperaturnih pasovih, obljudenosti ter obživaljenosti in obrastlinjenosti sveta.
Doba Aleksandra Velikega je prispevala geografska znanja zaradi širjenja imperija na vzhod. Vojskovodja je na svoje dolge pohode jemal tudi zgodovinarje, ki so pisali o smereh pohodov in o zavzetih novih pokrajinah na Bližnjem in Srednjem vzhodu. Njegovi merilci (bematisti) so merili tudi razdalje, ki jih je napravila vojska. Iz istega časa pa izvirajo tudi poročila, ki govorijo o zahodnem svetu: Veliki Britaniji, obalah Severnega in Baltskega morja ter deželi Thule, za katero je danes domnevati, da je Islandija.
Eden izmed najstarejših matematičnih geografov je aleksandrijski knjižničar Eratosten, ki je meril naklone Sončevih žarkov ob poldnevih na različnih krajih ter s tem skoraj popolnoma natančno izračunal obseg Zemlje. Na področju kartografije je Hiparh zavzel stališče, da je moč kakovostne zemljevide sestaviti le na podlagi poznanih točk z zemljepisnimi širinami in dolžinami, a takrat še ni bilo mogoče udejaniti takšnega nazora.
Vzpon rimske civilizacije je prinesel nove poglede na prostorske vede. Njeni strokovnjaki so na geografijo gledali manj filozofsko, na drugi strani pa opravljali več meritev, in sicer posebno za vojaške namene. Za razvoj nadaljnje geografije je bil pomemben Posidonij, ki je enako kot Eratosten izmeril obseg Zemlje, a je bil ta manjši od Eratostenovega ter posledično manj natančen, vendar zaradi avtorjeve vplivnosti bolj upoštevan v trenutnem in prihajajočih obdobjih. Prvo večje pisno zemljeslovno delo je Strabonova Geografija, ki jo je sestavljalo 17 knjig. Ohranila se je skorajda celotna, opisuje pa ves Rimski imperij ter okolico, zraven tega pa tudi Indijo, Cejlon, Arabski polotok in Daljni vzhod. Kot matematični geograf se je ravno tako proslavil Marinus iz Tira, ki ga sem in tja označijo za�»očeta matematične geografije«. Njegovo znano delo je bila (neohranjena) geografska karta sveta, narejena na podlagi nekaterih znanih zemljepisnih širin, dolžine pa so bile ocenjene s pomočjo rimskih itinerarjev (potopisi z rimskimi cestami). Tudi ta zemljevid je bil sploščen, saj je upošteval Posidonijevo oceno poldnevniškega loka.
Najbolj znan geograf Antike pa je Ptolemej, katerega dediščino so dobili Arabci. Njegovo najbolj znano delo je Geografike hifegezis, obsežen komentar njegovega zemljevida sveta v 8 knjigah. Priložen neohranjeni zemljevid je po predvidevanjih prikazoval ves tedanji svet od Šetlandskih in Kanarskih otokov do izvira Nila in Kaspijskega morja ter Kitajske. Netočen je zlasti z oddaljevanjem od Sredozemlja. Zaradi vnovične sploščenosti zemljevida so se kasneje, pred časom velikih odkritij pojavili nazori, da je azijsko celino moč zlahka doseči neposredno s plutjem preko Atlantskega oceana na zahod. Ptolemejevi dobi sledi zaton geografskega razvoja, med drugim se je namreč spet uveljavila zamisel o ravni Zemlji. Rimska kartografija pa se odlikuje po svojih itinerarjih, ki so shematsko in nenatančno, a podrobno prikazovali rimske ceste in njih postaje. Znan itinerar je Tabula Peutingeriana, ki med drugim prikazuje tudi rimske ceste na današnjem slovenskem ozemlju.
[uredi] Srednji vek
Srednjeveški svet si je za svoje geografsko raziskovanje vzel le malo osnov iz starega veka, saj je na splošno prišlo do velikega zatona te znanosti. Splošno prepričanje je Zemljo označevalo za ravno ploščo, siceršnje raziskovanje, opisovanje in kartografijo pa so krojile mnoge legende. Negativen vpliv je imelo zgodnje krščanstvo, ki se je opiralo na pripovedi Svetega pisma. Zanimiva pa so nekatera poročila, ki govorijo o deželi Thule ter selitvah Normanov in Vikingov, slednji naj bi namreč pluli na drugo stran Grenlandije v Vinland, za katerega se danes predpostavlja, da je severni del Severne Amerike.
V tej dobi je bila mnogo bolj razvita cvetoča arabska civilizacija. Temu je botrovalo dejstvo, da se je razširila preko celotne Severne Afrike, Arabije in Palestine, kar je prineslo potrebe po dobrem poznavanju nadzorovanega ozemlja, zraven tega pa tudi kup antične dediščine. Pospešen razvoj zemljepisa se je začel pod kalifom Al Mamunom med letoma 813 in 833, v tem obdobju je bila namreč prevedena množica antičnih del, opravljena so bila merjenja ozemlja kalifata in astronomska preučevanja. V tem času je bil vodilni zemljeslovec Al-Hvarizmi.
Zatem se je središče geografije preselilo v Perzijo, v kateri je med drugim nastal zemljevid zemeljskih pasov. 12. in 13. stoletje pa je prineslo vzpon vede na območju Magreba in Španije, med drugim domovanja al-Idrizija. Ta je naredil karto in zraven nje še 70 podrobnih zemljevidov, za podlago pa si je vzel Ptolemejevo delo in poročila popotnikov. Eden izmed njih je bil Ibn Batuta, ki je popisal Bližnji in Srednji vzhod, Indijo in Malajo, Vzhodno Afriko in Srednjo Azijo.
Evropska geografija tega časa je doživljala počasen razvoj skozi pohode Normanov in križarjev ter stike z Arabci in mongolsko državo. V tisto smer, do gorovja Karakorum, je po naročilu papeža potoval Piano Carpini leta 1245 in za njim še frančiškan Rubruk leta 1253. Najznamenitejša raziskovalna dela pa je objavil Marco Polo, ki je z družino okoli leta 1271 odšel na Kitajsko ter se tam zadržal 24 let. Vtem je dobil priložnost, da spozna celotno območje Daljnega vzhoda, kar je bilo osnova za njegova poročila, ki jih je napisal v genovskem ujetništvu. Za njim so se še nadaljevala potovanja v Azijo. Že iz tega časa je priznana tudi ruska geografija, ki so jo takrat predstavljala v glavnem poročila trgovcev (»hodženija«) in popotnikov o Aziji, Indiji in Perziji. Podroben opis tamkajšnjih pokrajin pa je objavil avstrijsko-slovenski diplomat in geograf Žiga Herberstein v delu Rerum moscoviticarum commentarii leta 1549.
Kartografija srednjega veka je bila nerazvita, saj so večino predstavljali nenatančni, sila preprosti in z namišljenimi predmetnostmi napolnjeni zemljevidi, imenovani meniške karte. Od tega pa so izstopali pomorski zemljevidi ali portulani. Bili so pomorski itinerarji z morskimi potmi, oblikami obal in morskih obalnih pasov. Glede na dejstvo, da so bili ustvarjeni brez pomoči kompasa (v uporabo je prišel šele v 12. stoletju), so bili natančni. 14. stoletje pa je začelo kartografsko renesanso, ki se je naslonila na Ptolemeja ter poročila popotnikov.
[uredi] Velika odkritja
Velika odkritja označujejo čas od zgodnjega 15. stoletja do 17. stoletja, ko so zaradi razplamtevajočega kapitalizma evropske sile dobile zagon po navezovanju novih trgovskih stikov. V 15. stoletju je pri tem prednjačila Portugalska, saj je bila s svojo lego najbolj odmaknjena od evropskih in sredozemskih trgovskih poti, ki so bile v stiku z Levantom. To trgovino pa je ogrozila tudi rast arabske kulture. Vrh tega je v evropskem krščanskem svetu obstajala legenda, ki je pripovedovala o daljnjevzhodnem krščanskem duhovniku Ivanu in njegovem kraljestvu. S tem se je začela epohalna doba, ki je razširila takratni znani svet na skoraj celoten planet.
[uredi] Zgodovina odkritij
Nekateri portugalski pomorščaki, ki jih je podpiral princ Henrik Pomorščak (ki kljub vzdevku sam ni raziskoval), so pričeli iskati morsko pot v Azijo in v teh prizadevanjih leta 1415 naselili Kanarske otoke, leta 1431 prišli do Azorov, leta 1433 dosegli rt Bojador in leta 1444 Zeleni rt ter zatem odkrili Zelenortske otoke. Med letoma 1480 in 1490 so dosegli ustje Konga, Bartolomeo Diaz pa je obplul Rt dobrega upanja. Uspehe je kronal Vasco da Gama, dosegajoč Kalkuto v Indiji 20. maja 1498. Njihova raziskovanja so se v prihodnosti nadaljevala dalje na vzhod, zaradi česar so napredovali do Sumatre, Jave in Filipinov ter južne Kitajske, v Pekingu so 1520. leta odprli tudi svoje predstavništvo. Leta 1542 je bila odkrita Japonska, Magellan, ki je v te kraje na svoji poti okoli sveta priplul od južnoameriškega rta Horn, pa je naletel še na Mariansko otočje in del Filipinov.
Krištof Kolumb, sicer doma iz Genove, se je s španskim dvorom pogodil, da finančno podpre pomorsko odpravo, ki naj bi poiskala zahodno pot v Indijo. Ob tem se je zgodilo odkritje, ki je močno zaznamovalo vso nadaljnjo zgodovino in sedanjost, naletel je na ameriško celino. 11. oktobra 1492 je dosegel Bahamsko otočje, kasneje pa še Hispaniolo in Kubo. Njegovo drugo potovanje v letih 1498-1500 je prineslo odkritje otoka Trinidad in ustja reke Orinoko, tretja pot 1502-1503 pa ga je končno vodila do celine, in sicer v današnjem Hondurasu. Kolumb je bil do smrti prepričan, da je v svojih odpravah odkril Indijo. Sledila so raziskovanja Johna Cabota v angleški odpravi, ki je popisala obalo Severne Amerike med Novo Fundlandijo in Labradorjem (1497-1498). Španski konkvistador Juan Ponce de León je našel Florido leta 1513, Giovanni de Varrazano pa je potoval po preostalih delih vzhodne obale današnjih ZDA. Notranjost Severne Amerike v porečju Reke sv. Lovrenca je med letoma 1533 in 1543 popisal Jacques Cartier, Španec Pedro de Alvarado je raziskal območje od vzhodne obale do Missourija, Francisco de Coronado pa velik del Skalnega gorovja v letih 1539-1543.
Odkrivanje obal Južne Amerike sta zaznamovala Amerigo Vespucci v portugalski odpravi, ki je leta 1501 prišla do 34° j.g.š., pomemben je bil tudi Juan de la Cosa. Prvi znani Evropejec, ki je po kopnem dosegel Tihi ocean, pa je bil Vasco Núñez de Balboa. Hernando Cortes, prav tako konkvistador, je 1519. leta zavzel Mehiko, Francisco Pizarro pa leta 1532 Inkovsko državo. Čile je bil priključen Španiji leta 1540. Konkvistador Francisco de Orellana je raziskal notranjost kontinenta, potoval je namreč po dolini Amazonke do njenega izliva v Atlantik. Vzhodne obale Južne Amerike je raziskoval tudi John Cabot, Ferdinand Magellan pa je leta 1520 obplul celino in nadaljeval v smeri zahoda ter tako obplul svet.
Ta doba je prinesla velik napredek tudi v raziskovanju Azije. Pri tem so imeli pomembno vlogo Rusi in med njimi fevdalna družina Stroganovih, ki je vzdrževala trgovske stike z območji preko Urala. Njeno moč je zagotavljala zasebna vojska ter najeti donski kozaki, ki so zaradi vpadov zauralskih ljudstev prevzeli nadzor nad zahodno Sibirijo med letoma 1581 in 1584. Kozaki so zatem nadaljevali osvajanja do Jeniseja in Lene v 17. stoletju, zatem pa vse do Ohotskega morja, ki so ga dosegli leta 1619. Kozaški raziskovalec Semën Dežnev je nato potoval do konca Čukotskega polotoka in pri tem naletel na Beringov preliv, Vladimir Vasiljevič Atlasov pa nekoliko kasneje (1697-1699) na Kamčatko. Zaradi sporov s Kitajci pri raziskovanju porečja Amurja je v Peking leta 1675 odpotoval Nikolaj Spafari in napravil podroben opis svoje poti ter Kitajske. Ruski raziskovalci so zaradi iskanja kopne poti v Indijo zašli tudi v Srednjo Azijo, Buharo in Samarkand. Velika odkritja so prinesla še raziskave Severnega ledenega oceana, s katerimi so začeli že Angleži (med drugimi John Cabot) in Nizozemci v 16. stoletju, iščoč neposreden pomorski stik z Rusi. Tako so prvi izmed teh naleteli na polotok Kolo in Novo deželo, Nizozemec Willem Barents pa na Spitsberge in večji del Nove zemlje med letoma 1594 in 1596. Peter Veliki je danskega pomorščaka Vitusa Beringa poslal raziskovati obale evrazijske celine, pri čemer je ta odkril Ohotsko morje in Aleute ter Komandorske otoke leta 1741. Ruske odprave pa so na pobudo geografa Mihaila Lomonosova odšle tudi v uralsko-kaspijske predele Azije.
»Severovzhodni prehod«, kot je bila poimenovana še nenajdena pomorska severna pot iz Evrope v Azijo, so iskali angleški raziskovalci v bližini Kanade. Martin Frobisher je opisal obale Grenlandije (1576-1578), John Davis je jadral skozi Davisov preliv (1585-1587), Henry Hudson pa je plul vzdolž vzhodne Grenlandije, otoka Jan Mayen in v Hudsonov zaliv. William Baffin je popisoval svet okoli severnoameriškega arhipelaga v letih 1615 in 1616, pri čemer je ugotovil močne motnje magnetne igle kompasa.
V dobi velikih odkritij tudi južna polobla ni ostala popolnoma neraziskana. V 16. in 17. stoletju je prevladovalo prepričanje, da se nekje v zmernem pasu južne poloble nahaja večji kontinent, Terra Australis (latinsko Južna zemlja). Sorodne zamisli je zaslediti že pri Ptolemeju, njegovo prepričanje pa so utrdili raziskovalci, ki so pri plutju v tamkajšnjih vodah videli pacifiške otoke in avstralsko obalo ter Ognjeno zemljo in Novo Gvinejo. Leta 1642 se je na iskanje napotil Nizozemec Abel Tasman, ki je na poti od Mauritiusa na vzhod naletel na Tasmanijo ter zatem na Novo Zelandijo. William Dampier je v letih 1697-1701 dokazal, da je Nova Gvineja otok, čeprav je bilo odkritje preliva med njo in Avstralijo zasluga Portugalca Luiza de Torresa, ki je tod mimo, skozi Torresov preliv, plul leta 1606. Enigmo je pojasnil navigator James Cook, ki je 20. aprila 1770 priplul do jugovzhodne obale Avstralije ter nadaljeval pot na sever ob njeni obali. V svojih treh zaporednih potovanjih med letoma 1772 in 1780, ko je razmeroma temeljito preiskal Pacifik, predvsem njegov južni del, je dokazal, da je Nova Zelandija le otočje.
Kolonizacija Kanade je v veliki meri zasluga Samuela de Champlaina, ki je ustanovil francosko kolonijo ob reki Sv. Lovrenca, Kanadčan Louis Jolliet in francoski jezuitski misijonar Jacques Marquette pa sta potovala do Michiganskega jezera, zatem pa ob Mississippiju do njegovega sotočja z reko Ohio. Dokončno pa je porečje Mississippija raziskal v letih 1678-1682 Robert de la Salle, ustanovitelj francoske kolonije Louisiana.
Izmed vseh celin je v obdobju velikih odkritij najbolj neraziskana ostala Afrika. Portugalci so sicer že leta 1520 zasedli Abesinijo, 1541. leta pa Suez, a notranjost Afrike je ostala nekartirana vse do 18. in 19. stoletja, ko je po njej posegel evropski imperializem.
[uredi] Kartografija v času velikih odkritij
Ena glavnih pridobitev te dobe je dokončen zaton zamisli o Zemlji kot ravnini okrogle oblike v 15. stoletju. V kasnejših desetletjih, zlasti pa v 16. stoletju, so se začela močna stremljenja po čim bolj matematično natančni kartografiji in merjenju Zemlje. Zemljepisno širino je bilo namreč že moč izmeriti s pomočjo astronomskih efemerid. Prav tako je bila merjena zemljepisna dolžina, a na začetku površno s pomočjo mrkov Jupitrovih satelitov ter daljnogleda, šele z izumom kronometra Johna Harrisona leta 1735 pa tudi natančno. V začetku 17. stoletja je prišlo tudi do zamisli o triangulacijskem merjenju, a je to prešlo v praktično uporabo šele v naslednjem stoletju.
Velik del razvoja so prispevali nemški kartografi tistega časa. Po zapiskih Ameriga Vespuccija je Martin Waldseemüller osnoval zemljevid Amerike. Poleg njega sta znana še Peter Appian in Martin Behaim, slednji je najverjetneje avtor prvega globusa. 18. stoletje pa je v tem pogledu zaznamoval Nemec Johann Baptist Homann, ki je izdelal niz svetovnih zemljevidov in na njih uporabljal senčenje za prikaz reliefa. V zgodovino kartografije so se takrat vpisali tudi Nizozemci z Gerardusom Mercatorjem, ki je naredil široko uporabljano Mercatorjevo kartografsko projekcijo in zemljevid Evrope v šestih listih, pa tudi dva atlasa; ter z Abrahamom Orteliusom, avtorjem 87 različnih zemljevidov. Za Slovence je zanimiva italijanska kartografija, ki je upodabljala slovenske kraje. Iz srede 16. stoletja pa je ohranjen še ruski zemljevid, prikazujoč Moskovsko državo. Francozi so se proslavili z Nicolasom Sansonom, ki je leta 1667 napravil atlas. Na svojih zemljevidih so odpravili kup nepravilnosti srednjeveške kartografije, opustili so perspektivistično metodo in uvedli črtkanje ter izohipse, slednje v 18. stoletju. Prvi topografski zemljevid je izšel tik pred francosko revolucijo leta 1784. Predstavljala je Francijo v merilu 1:86.400. Nekaj let kasneje se je pojavil tudi topografski zemljevid Anglije. Zemljevidi tega časa so bili že zelo natančni na območjih domačega sveta, a precej bolj popačeni pri prikazu oddaljenih zemelj.
[uredi] Razvoj geografske vede
Kljub hitremu napredku v spoznavanju sveta je razvoj same geografske vede potekal razmeroma počasi. Ta je bila namreč še vedno bolj ali manj omejena na matematično geografijo, pisanje potopisov in opisov pokrajin ter izdelavo zemljevidov. Številna popotovanja pa so pripomogla mnogo k spoznavanju množice naravnih pojavov, kot je vreme, morski tokovi in vetrovi. Edmond Halley je tako izdelal zemljevid magnetnih motenj in vetrov ter postavil teorijo o pasatnih vetrovih. Stekla so tudi prva geološka raziskovanja, katerih osrednja osebnost je Danec Nicolas Steno, nastala je teorija plimovanja, ki jo je razvil Isaac Newton, izboljšan je bil termometer, Nikolaj Kopernik in Johannes Kepler pa sta prišla do več pomembnih astronomskih odkritij. Večino geografskih del 16. in 17. stoletja so predstavljale kozmografije, tj. matematičnogeografski opisi ali deskriptivni popisi prostora.
Od tega pa je s svojim delom in predstavami odstopal Nizozemec Bernhardus Varenius, ki je napisal znano delo Geographia generalis. Slednja obravnava splošno geografijo, sicer pa je bil avtor mnenja, da bi se ta veda morala deliti na splošno in specialno (regionalno). Knjiga obravnava položaj in razsežnosti Zemlje, razporeditev kopnega in morja ter ozračje, vodovje in gorovja. Opisuje še zemljepisno širino in dolžino ter klimatske pasove. Preden je napisal knjigo o regionalni geografiji, je umrl.
Prav tako je imel moderne poglede na geografsko znanost ruski strokovnjak Mihail Vasiljevič Lomonosov, ki je bil na prvem mestu narovoslovec. Njegova dela se odlikujejo po dejstvu, da ne le popisujejo pojavov, temveč jih tudi razlagajo oziroma preučujejo. Tako je govora o sedimentih, podnebju, meteoroloških pojavih in drugem. Lomonosov je dal tudi mnoge pobude za ruske raziskovalne odprave po Aziji ter se dotikal tudi ekonomske geografije, tako problemov kmetijstva kot demografskih vprašanj in nekaterih drugih področij.
[uredi] Sodobna geografija 19. in 20. stoletja
19. stoletje je geografiji prineslo razcvet novih zamisli ter drugačnih pogledov na samo znanost. Ker je bila razkrita že večina sveta, so se geografi začeli nagibati k analizi in razlagi množice nakopičenih podatkov, z raziskovalnega vidika pa so se odvijale zlasti odprave v notranjosti celin.
[uredi] Zgodovina odkritij
Ker so velika odkritja 15., 16. in 17. stoletja na svetovnih zemljevidih napravila večinoma le obrise celin, je prišlo do različnih interesov po vpogledu v notranjost, pri čemer so prednjačili gospodarski in politični interesi imperialističnih evropskih držav. Tudi v ta namen so se osnovala geografska društva, prvo med njimi je bilo Société de Géographie (1821), sledilo pa mu je angleško Royal Geographical Society leta 1831. Rusko Geografičeskoje obščestvo je bilo ustanovljeno leta 1845.
Izmed vseh celin je bila najmanj poznana Afrika, kar je dalo povod mnogim odpravam. James Bruce je leta 1770 potoval do izvirov Modrega Nila, Mungo Park je prodrl do Gambije in porečja Nigra 1795-1805, leta 1818 so bili popisani izviri rek Senegal in Gambija, Hugh Clapperton, Dixon Denham in Walter Oudney so dosegli Čadsko kotlino leta 1822, Clapperton pa je vkup z Richardom Landerjem raziskal še veletok Niger leta 1825. Leta 1850 je Nemec Heinrich Barth prvi prečkal Saharo. Leta 1855 so se raziskovalci lotili Vzhodne Afrike, tako sta raziskovalca Richard Francis Burton in John Hanning Speke od Zanzibarja prodrla do Viktorijinega in Tanganjiškega jezera, Samuel Baker pa je našel Albertovo jezero. Pri raziskovanju Afrike je največjo vlogo odigral David Livingstone, ki je organiziral več potovanj v notranjost afriške celine ter tam od malarije tudi umrl. Prvo potovanje leta 1849 ga je vodilo v Kalahari, drugo potovanje 1852 preko Zambezija do Katange in Angole, nato pa do zahodne obale. Umrl je na svoji tretji poti, na kateri je bil odločen, da bo do potankosti raziskal območje, a ga je pri raziskovanju Tanganjiškega in Njaškega jezera dotolkla malarija. Njegovo delo je nadaljeval velški Američan Henry Stanley, ki je raziskal vzhodnoafriško višavje in prodrl v kotlino Kongo (1874-1877). Drugi del ekvatorialne Afrike sta raziskovala Pierre de Brazza in Hermann Wissmann, Fernão Pinto pa Mozambik. V drugi polovici 19. stoletja si je afriška ozemlja podredilo več evropskih držav, zaradi česar je prišlo do sistematskega raziskovanja teh razkosanih ozemelj, ki so jih opravljali državni raziskovalci.
V azijski regiji je bila predmet raziskovanja kot prva gorata notranjost. S severa so tjakaj prodirali Rusi, z juga pa Angleži. Slednji so v tistem času opravili tudi dosledne geodetske meritve indijske podceline. V raziskovanju notranjosti so prodrli do tibetanske Lhase. Za razvoj ruske geografije je bila takrat pomembna gradnja transsibirske železnice in raziskave Tian Šana, Tibeta, Mongolije in severne Kitajske. Šved Sven Hedin se je podal v puščavo Gobi, na Kitajsko pa Nemec Ferdinand von Richthofen. Kropotkin je preučeval Vitimsko višavje, Vladimir Obručev pa severovzhodno Sibirijo. Navkljub temu pa raziskovanje visokogorske Azije ni končano niti danes, saj Rusi, Švicarji, Američani in drugi prirejajo redne raziskovalne ekspedicije v te predele sveta, tj. Pamir, Himalajo, Tian Šan idr.
Obale Avstralije sta dokončno raziskala George Bass in Matthew Flinders ob koncu 18. stoletja, ta čas pa je bila celina preimenovana iz Nove Holandije v Avstralijo. Edward Eyre je okoli leta 1839 popisal porečji rek Murray in Darling, Charles Sturt in Peter Warburton pa sta se v drugi polovici 19. stoletja podala v notranjost pustinje.
Razkrivanja zemelj Južne Amerike je v tem času izvajal Alexander von Humboldt, in sicer na področju Andov med letoma 1789 in 1804. Francoz Alcide d'Orbigny je na svojih potovanjih obiskal jug Brazilije, Urugvaj in sever Argentine, prišlo pa je tudi do bolj podrobnih preiskav porečja Amazonke in Patagonije, slednje je opravil Argentinec Francisco Moreno.
Na severnih področjih je bil dodobra raziskan Davisov preliv in Baffinov zaliv, John Ross pa je prišel do magnetnega severnega tečaja na poti med letoma 1829 in 1833. Znan je tudi John Franklin, ki je severna polarna področja raziskoval leta 1845, odprava Adolfa von Nordenskiölda pa je leta 1879 kot prva objadrala evrazijsko obalo. Avstrijski raziskovalci so prišli do Dežele Franca Jožefa 1871. leta. Poznejša raziskovanja so obdelovala obale Grenlandije, Norvežan Fridtjof Nansen pa je dosegel Novosibirske otoke ter Spitsberge in se povzpel do 86° s.g.š. Raziskovalec Robert Peary je bil prvi človek, ki je obiskal severni tečaj, in sicer leta 1909. Sledilo mu je še več odprav, večinoma z letali. Med obema vojnama so največ znanja z odpravami pridobili Sovjeti.
Interes za južna morja je po raziskovanjih Cooka in odkritju Avstralije bolj ali manj zamrl, prebudil pa se je šele leta 1819, ko je nemški raziskovalec z rusko odpravo Fabian von Bellinghausen na svojem plutju okoli sveta odkril Antarktiko. Sledili so mu kapitan kitolovec John Balleny, admiral Jules d'Urville in Charles Wilkes. Leta 1842 je James Ross odkril del Viktorijine dežele na Antarktiki, Rossovo morje in Veliko ledeno bariero. Na sam južni pol sta se skoraj istočasno odpravili odpravi Roalda Amundsena in Angleža Roberta Falcona Scotta, prva pa je angleško odpravo prehitela skoraj za mesec dni in dosegla pol 14. decembra 1911 ter se varno vrnila v domovino, medtem ko je Scottova odprava končala svojo pot s smrtjo na Rossovi ledeni polici v težkih vremenskih razmerah. Raziskovanje Antarktike se je nadaljevalo med obema svetovnima vojnama z večinoma ameriškimi odpravami in dovršeno opremo, med drugim letali.
20. stoletje je zaznamovalo raziskovanje svetovnih oceanov: ladje Challenger, Tuscarora, Fram, Gaselle, Discovery, Meteor, Vitjaz, Discovery II, Smith, Ob idr. so preučevale podmorske reliefe, biologijo morij in druge značilnosti.

Summary:
Zgodovína geografíje se pričenja v predantičnem obdobju. Vse do današnjega časa je bilo dogajanje na področju geografske vede pestro, a do 19. stoletja večinoma omejeno na odkrivanje in popisovanje neznanih ozemelj oziroma opisovanje pokrajin ter kartografijo.
Antični Grki so prvi sistematično razvili geografijo kot znanstveno vedo. Najvidnejši predstavniki so Tales iz Mileta, Herodot, Eratosten, Hiparh, Aristotel, Strabon in Klavdij Ptolemej. Rimska kartografija novo osvojenih dežel je pridala številne nove tehnike.
V srednjem veku so arabski misleci, učenjaki, popotniki in raziskovalci, kot al-Idrizi, Ibn Batuta in Ibn Haldun nadgrajevali grško in rimsko znanje. S potovanji Marca Pola se je zanimanje za geografijo v Evropi povečalo. Še večjo potrebo po trdni teorijski podlagi pa so prinesla velika odkritja v 16. in 17. stoletju.


[uredi] Zgodovina
Prvi znani primeri o otrocih s prirojenimi okvarami in nepravilnostmi v obliki spisov, kipov in slik izhajajo še iz časa Antične Grčije. Prvi večji razcvet je teratologija doživela leta 1941, ko je Norman Gregg, avstralski oftalmolog, opisal virus rdečk kot nevaren teratogen: mnoge ženske, ki so v nosečnosti prebolele rdečke, so rodile otroke z različnimi nepravilnostmi oči, ušes in srca. Konec 50-ih let je prišlo v Nemčiji do sprva nepojasnljivega porasta deformacij pri novorojencih (okoli 10.000 primerov), kot je fokomelija, pri kateri se ne razvijejo proksimalni deli udov. Kasneje so raziskovalci v Nemčiji, Veliki Britaniji in Avstraliji neodvisno odkrili, da je talidomid, učinkovina s pomirjevalnim in uspavalnim delovanjem, vzrok za te deformacije. Talidomid tako predstavlja zgodovinsko prelomnico glede razumevanja zdravil v vlogi teratogenov.
[uredi] Vojaška uporaba teratogenov
Oborožene sile ZDA so v Vietnamski vojni uporabljale različne zvrsti kemičnega orožja. Med bolj znane spadajo tudi t. i.�»mavrični herbicidi«, med katerimi je bil najbolj množično uporabljen Agent Orange, kodno ime za herbicid in defoliant, sestavljen iz mešanice 2,4-diklorofenoksiocetne kisline in 2,4,5-triklorofenoksiocetne kisline. Prvotni namen uporabe herbicidov je bil uničenje rastlinskega dela ekosistema, posledično pa uničenje pridelave hrane in/ali džungle, ki je Vietkongovskim gverilcem nudila učinkovito skrivališče pred letalskimi napadi. Izkazalo se je, da ima omenjeni herbicid smrtonosen in močen teratogeni učinek na ljudi in živali: med približno 5.000.000 izpostavljenih Vietnamcev je za posledicami zastrupitve umrlo ali je bilo poškodovanih več kot 400.000 ljudi, več kot 500.000 otrok pa se je rodilo z različnimi razvojnimi okvarami, kot so palatoshiza (razcepljeno nebo), različne oblike duševne nerazvitosti, hernije in polidaktilija (prisotnost dodatnih prstov).
[uredi] Epidemiologija razvojnih nepravilnosti
Pri novorojenčkih je incidenca večjih prirojenih nepravilnosti od 2-3�%, enaki delež nepravilnosti pa odkrijejo pozneje pri otrocih do 5. leta starosti. Manjše prirojene nepravilnosti (npr. mikrotija oz. majhni uhlji in pigmentirana področja), ki se pojavijo pri 15�% vseh novorojenčkov, niso nevarne ali drugače škodljive za zdravje osebka, vendar so dober pokazatelj (indikator) možnih večjih nepravilnosti: tako obstaja pri otrocih z eno manjšo nepravilnostjo okoli 3-odstotna verjetnost, da imajo tudi večjo prirojeno nepravilnost, pri otrocih z dvema nepravilnostima pa tudi do 10�%.
V današnjem času so prirojene nepravilnosti glavni vzrok za smrt novorojenčkov, saj predstavljajo 21�% vseh vzrokov smrti. Prirojene nepravilnosti so rasno nediskriminatorne, tj. njihova incidenca ni odvisna od rase (torej ne glede na to, ali je osebek pripadnik bele, črne ali rumene rase).
Pri 40–60�% vseh oseb s prirojenimi nepravilnostmi vzrok ni znan, pri 15�% so vzrok genetski dejavniki, pri 10�% okolijski dejavniki, pri 20–25�% pa je vzrok kombinacija genetskih in okolijskih dejavnikov; v slednjem primeru gre pravzaprav za večfaktorsko poligeno dedovanje oziroma dedovanje po mnogih genih, ki ga modificirajo dejavniki iz okolja.
[uredi] Vrste nepravilnosti
Malformacije so tip nepravilnosti, ki nastanejo med razvojem neke strukture, npr. med organogenezo (razvojem organov), tj. med 3. in 8. tednom po oploditvi. Posledica tega je lahko delna ali popolna odsotnost prizadete strukture, lahko pa tudi sprememba v delovanju.
Disrupcije so morfološke spremembe že razvitih struktur kot posledica uničujočih procesov, kot so poškodbe žil zaradi volvulusa, tj. zasuka črevesja, ki zaradi stisnjenja žil okvari okrvni obtok in vodi v zaporo pretoka črevesne vsebine (ileus).
Deformacije nastanejo kot posledica mehaničnih sil, ki delujejo na plod daljše časovno obdobje. Pogosto vključuje mišičnoskeletni sistem (npr. ekvinovalgus oz. deformacija stopala, pri katerem je peta dvignjena in zvrnjena navzven od medialne linije). Po rojstvu (postnatalno) se prizadete dele telesa sicer lahko povrne v normalno stanje (deformacije so torej lahko reverzibilne).
Sindrom je skupek nepravilnosti (anomalij), ki imajo določen skupni vzrok. V smislu večjega števila anomalij predstavlja asociacija podoben pojem, le da gre v tem primeru za pojav dveh ali več anomalij, ki se skupaj pojavljajo bolj pogosto kot pa posamično. Primer tega je t. i. asociacija VACTERL, kjer lahko pride do nepravilnosti hrbtenice, anusa, srca, sapnika, požiralnika, ledvic in/ali udov (angleško vertebral, anal, cardiac, tracheoesophageal, renal and limb).
Obstajata še dve vrsti razvojnih nepravilnosti, in sicer sekvence, ki so podobne sindromom, vendar je zaporedje nastanka nepravilnosti veliko bolj predvidljivo in natančnejše (npr. Potterjeva sekvenca, ki nastane zaradi oligohidramnija, tj. premajhne količina plodovnice), ter nepravilnosti razvojnega polja, katerim je skupno anatomsko področje in odgovor na dejavnike, kot sta holoprozencefalija (odsotnost ločitve velikih možganov v dve hemisferi) ter lizencefalija (nerazvoj možganskih vijug in brazd); obema je torej skupno nepravilnost razvoja velikih možganov ter npr. odgovor na transplacentalne okužbe (mati prenese patogene na plod).
[uredi] Dejavniki, ki vplivajo na učinkovitost teratogenov
Pri dovzetnosti osebka za teratogene je pomemben predvsem njegov genotip, poleg tega pa tudi materin genom v smislu presnove zdravil in drog, odpornosti na okužbe (infekcije) in druge biokemijske procese.
Zarodek ali plod je v različnih obdobjih različno občutljiv na dejavnike okolja. Poškodbe v prvih treh tednih razvoja so večinoma smrtne. Najbolj občutljivo obdobje za nastanek prirojenih nepravilnosti je obdobje organogeneze oz. razvoja organov, tj. med 3. in 8. tednom po oploditvi. Kljub temu se lahko nepravilnosti pojavijo tudi pozneje v razvoju, kar pomeni, da nobeno obdobje ni popolnoma varno pred zunanjimi vplivi. Vsak organ ima sicer tudi določeno kritično obdobje občutljivosti: organi, ki se razvijejo prej (kot je srce), so občutljivi prej kot pa tisti, ki se razvijejo pozneje (kot so zunanja spolovila), poleg tega pa imajo zapletenejši organi daljše tovrstno obdobje (npr. možgani).
Sami teratogeni prav tako učinkujejo v različnih obdobjih razvoja: tako je talidomid učinkovit med 4. in 6. tednom, medtem ko je tetraciklin učinkovit pozneje. Resnost prirojenih nepravilnosti je odraz količine teratogena in časa izpostavitve le-temu.
[uredi] Teratogeni dejavniki
Teratogene dejavnike delimo v glavnem na genetske in okolijske dejavnike. Pri slednjih je potrebno poudariti, da se med teratogene, ki delujejo na človeka, pogosto lahko šteje teratogene, ki delujejo na poskusnih živalih, ni pa to nujno. Poleg tega se tudi snovi in druge dejavnike, ki samo zavirajo rast ploda, ne more uvrstiti med teratogene, če ti ne povzročijo neke prenatalne (pred rojstvom) okvare.
[uredi] Genetski dejavniki
Pod genetske dejavnike spadajo monogenske bolezni, kot so hemofilija, mišična distrofija, cistična fibroza in Lesch-Nyhanov sindrom, ter kromosomske nepravilnosti. Pri slednjih gre lahko za napako v številu kromosomov, kot so poliploidija, monosomija (npr. Turnerjev sindrom) ter trisomija (npr. Downov sindrom), ali pa za napako v strukturi kromosomov (npr. podvojitve in translokacije); znani primer tovrstne okvare je t. i. mačji jok ali cri du chat, sindrom, pri katerem pride do delecije določenega dela 5. kromosoma, kar se izraža kot duševna nerazvitost (mentalna retardacija), mikrocefalija (majhnost glave) in jok, ki je podoben mijavkanju.
[uredi] Okolijski dejavniki
[uredi] Patogeni mikrobi
Mnogi patogeni mikrobi lahko povzročijo prirojene nepravilnosti. V preteklosti je bil nevaren virus rdečk, vendar je v sodobnem času postal veliko manj nevaren zaradi izboljšave diagnostike. Med znane viruse spadajo citomegalovirus, ki je smrtonosen za plod ali pa povzroči duševno nerazvitost (mentalno retardacijo), bakterija vrste Treponema pallidum (ki sicer povzroča sifilis) ter pražival vrste Toxoplasma gondii (ki sicer povzroča toksoplazmozo). Slednja se prenaša preko slabo kuhane hrane, udomačenih živali (še posebej mačk) ter iztrebkov, pri plodu pa povzroča razvojne nepravilnosti predvsem na očeh in možganih, kot so poapnenje (kalcifikacija) možganov, mikrocefalija in psihomotorične zapoznelosti. Znani teratogeni mikrobi so še virus noric, virus humane imunske pomanjkljivosti (HIV) ter virus herpesa simpleksa.
Ostali virusi, kot so virus hepatitisa B (HBV), virus mumpsa in virus ošpic, povzročajo povišano telesno temperaturo (hipertermijo) in so torej pirogenični. Slednja povzroča različne nepravilnosti, med drugim anencefalijo (nerazvitost možganov s sočasno nerazvitostjo možganske lobanje - nevrokranija), spino bifido (odprta nevralna cev), mikroftalmijo (nenormalno majhni zrkli) in duševno nerazvitost.
[uredi] Kemične snovi
Kemične snovi, kot so zdravila in droge, so najbolj obsežen tip okolijskih teratogenov. Raziskava v ZDA je pred leti pokazala, da okoli 80�% vseh žensk uporablja različna zdravila (skupno okoli 900 zdravil), natančneje v povprečju 4 zdravila na nosečo žensko. Kljub temu ima relativno majhno število zdravil teratogeni potencial. Tako zdravilo je talidomid, učinkovina s pomirjevalnim in uspavalnim učinkom, ki lahko pri plodu povzroči amelijo (nerazvitost celotnega uda) ali meromelijo (nerazvitost dela uda ali telesa). Predstavlja tudi zgodovinsko prelomnico glede razumevanja zdravil v vlogi teratogenov. Aspirin, najbolj uporabljeno zdravilo med nosečnostjo, lahko v večjih količinah prav tako povzroči okvare. Pražna vrednost količine zdravila, pri kateri začne učinkovati kot teratogen, se giblje v območju mikrogramov (μg); tako znaša dnevna vrednost za izotretinoin, zdravila za zdravljenje aken, okoli 700 μg/dan.
V sodobnem svetu predstavljajo droge, kot so LSD, fenciklidin (PCP oz.�»angelski prah«), marihuana, alkohol in kokain, vse večji problem. Alkohol lahko povzroči različne okvare, od duševne nerazvitosti do strukturnih sprememb, ki jih v hujših primerih skupno imenujemo fetalni alkoholni sindrom (FAS), in je glavni vzrok za duševno nerazvitost. Incidenca FAS in drugih z alkoholom povezanih okvar je en primer na 100 novorojenčkov. Tudi kajenje tobaka povzroča prezgodnje porode in vedenjske motnje.
Druge teratogene kemične snovi spadajo med hormone, endokrine motilce (endokrine disruptorje) ali težke kovine. Bolj teratogene kemikalije so še:
[uredi] Fizikalni dejavniki
Ionizirajoče sevanje je močan teratogen in lahko povzroči katerikoli tip prirojene nepravilnosti glede na odmerek sevanja in stopnjo razvoja med izpostavljenostjo. Znani primer tega izvira še iz napada z jedrskim orožjem na Hirošimo in Nagasaki v drugi svetovni vojni, kjer je radioaktivno sevanje povzročilo med drugim hude nepravilnosti v razvoju plodov. Radiološki postopki diagnosticiranja, kot je radiografija, sicer ne škodujejo samemu zarodku oz. plodu, saj znaša ekvivalentna doza manj kot 50 mSv, pražna vrednost za povzročenje nepravilnosti pa znaša nad 200 mSv; izjeme so le postopki, ki vključujejo vnos radioaktivnih izotopov.
Pogosti fizikalni dejavnik je tudi hipertermija (povišana telesna temperatura), ki jo povzročajo že omenjeni virusi (kot je virus mumpsa), iz istega razloga pa je prav tako nevarna uporaba jacuzzija in savne med nosečnostjo.
[uredi] Drugi dejavniki
Nekatere bolezni matere lahko povzročajo prirojene nepravilnosti. Primera tega sta sladkorna bolezen in fenilketonurija. Prav tako je nevarno pomanjkanje določenih hranilnih snovi, kot je pomanjkanje joda, ki je povezano z endemičnim kretenizmom, in folne kisline (vitamin B9), ki je povezano z anencefalijo in drugimi okvarami živčevja. Vzrok za pomanjkanje folne kisline je največkrat pomanjkanje listnate zelenjave v prehrani v zimskem času. Pri materah z debelostjo (indeks telesne mase je večji od 30 kg/m2) obstaja dva- do trikrat večje tveganje za nastanek nepravilnosti. Blage hipoksije (npr. zaradi visoke nadmorske višine) ne povzročijo hujših nepravilnosti, medtem ko vdihovanje visokih koncentracij kisika lahko povzroči retrolentalno fibroplazijo (razraščanje fibroznega tkiva za očesno lečo, odstop mrežnice in zastoj rasti očes pri nedonošenčkih).
Tudi očetje so pomembni pri nastanku nepravilnosti, saj je možnost za pojav genetskih dejavnikov večja pri starejših moških in moških, mlajših od 20 let, poleg tega pa se lahko nekateri okolijski teratogeni (npr. težke kovine) prenesejo preko semenske tekočine.
[uredi] Mehanizem delovanja teratogenov
Teratogeni (okolijski dejavniki) učinkujejo po različnih mehanizmih, kar vključuje odsotnost programirane celične smrti oz. apoptoze, motnje v selitvi (migraciji) celic, nezadostno ali preveliko proliferacijo celic (hipo- ali hiperplazija) ter odsotnost določenih receptorjev. Primer slednjega je testikularni feminizirajoči sindrom (AIS), pri katerem so odsotni receptorji za testosteron, posledica česar je ženski fenotip in moški genotip osebka. Za razliko od mutagenov in karcinogenov, teratogeni v obliki kemičnih snovi (kot so zdravila) ne zahtevajo neposrednega stika z dedni materialom za svoje delovanje oz. ne povzročajo mutacije ali povečujejo število mutacij, ampak kvečjemu delujejo epigenetsko, spremenijo izražanje genov brez poseganja v strukturo DNK.
[uredi] Preventiva
Pomembno se je zavedati, da je mnogo razvojnih nepravilnosti mogoče preprečiti. Tako se lahko preko izogibanja alkohola, drog in raznih zdravil znatno zmanjša verjetnost za pojav tovrstnih okvar. Po drugi strani se lahko npr. z obogatenjem vode ali kuhinjske soli izognemo pojavu kretenizma, z nadomeščanjem folne kisline v prehrani pa anencefaliji, spini bifidi ipd. Standardna praksa pri izdaji receptov (tj. pisno navodilo zdravnika lekarnarju, kakšno zdravilo naj pripravi in/ali izda) je, da se pri ženskah v rodnem obdobju (še posebej pri mlajših) upošteva možnost nosečnosti zaradi teratogenega učinka nekaterih zdravil. Primer tega je npr. že omenjeni izotretinoin, ki se uporablja za zdravljenje aken, ki so prisotne predvsem v času pubertete, v katerem so dekleta že plodna. V skladu s tem se recepte za taka zdravila izdaja z največjo mero previdnosti.
[uredi] Teratogenost pri rastlinah
Tudi pri rastlinah se lahko obravnava teratogenost v določenih mejah. Primera razvojnih nepravilnosti sta strukturna sprememba hermafrodita v enospolni organizem ter pojav pelorije, tj. rastline, ki razvije radialno (aktinomorfno) simetrijo cvetov namesto normalne bilateralne (cigomorfne) simetrije. Obstajajo utemeljeni sumi smotrnosti uporabe pojma teratogenost pri razvojnih anomalijah rastlin, saj obstaja verjetnost, da predstavljajo le-te dejansko morfologijo in funkcijo prednikov, s tem pa so torej spremembe oziroma prehodi med variantami obrnljivi (reverzibilni), po drugi strani pa lahko predstavljajo novi ali bolj kompleksen tip rastline, kar pomeni, da predstavlja�»teratogenost«�v tem primeru napredek (progresijo) in ne nazadovanje (retrogradacijo).
Nekatere rastline same proizvajajo teratogene snovi kot sekundarne presnovke. Taki primeri so volčji bobi (Lupinus) ter rodovi rastlin Veratrum, Conium in Leucaena, ki proizvajajo teratogene alkaloide, kot so anagirin, ciklopamin, mimozin in anabazin. Tako lahko zaužitje relativno majhnih količin volčjih bobov (tj. ~30 mg anagirina/kg hrane) privede do prirojene multiple artrogripoze (rigidnosti in deformacije večine sklepov) pri mladičih domačega goveda. Znane tovrstne rastline so še grahovci (Astragalus), tobakovci in rod Trachymene.

Summary:
Teratogénost (iz grške besede τέρᾰς: téras oziroma τέρᾰτος: tératos - nakaz, pošast, spaka) je lastnost neke snovi oziroma drugega dejavnika (npr. sevanja), da povzroča strukturne, funkcijske, presnovne (metabolne) in vedenjske nepravilnosti pri zarodku oziroma plodu, če je nosečnica izpostavljena takemu dejavniku. Pojem se uporablja tudi za nepravilnosti v razvoju živali in rastlin.
Človeški zarodki in plodi so občutljivi na delovanje teratogenih dejavnikov zlasti med 3. in 8. tednom po oploditvi.
V glavnem delimo teratogene dejavnike na genetske dejavnike ter dejavnike iz okolja, ki so lahko kemične snovi, virusi in ionizirajoča sevanja. Teratogeni obeh skupin lahko delujejo vsak zase ali pa v medsebojni interakciji.


[uredi] Mladost
O Darwinovi zgodnji mladosti je malo znanega; edini zapis je njegova avtobiografija, ki jo je napisal, ko je bil star 67 let. Poleg njegovega pomanjkljivega spomina na tako zgodnje obdobje življenja zmanjšuje zanesljivost teh zapisov tudi dejstvo, da jih je pisal po viktorijansko skromno in nenehno zaničeval svoje sposobnosti ter dosežke.
Rodil se je na družinskem posestvu The Mount v Shrewsburyju očetu Robertu Darwinu (1766-1848), premožnemu zdravniku in finančniku, ter materi Susannah Darwin, roj. Wedgwood (1765-1817). V mladosti se je zelo zanimal za naravo, saj je navdušeno zbiral kamnine, živali in rastline ter bral knjige o naravi. Bil je drugi sin in peti od šestih otrok. Njegova mati je umrla ko je bil star osem let, zato so njeno vlogo prevzele njegove sestre.
Po končanem osnovnem šolanju se je kot 17-letni fant vpisal na Univerzo v Edinburghu z glavno smerjo medicino. Zaradi dolgočasnih in zoprnih predavanj ter dejstva, da ni mogel prenesti pogleda na kri, se je po dveh letih šolanja izpisal. Leta 1828 se je ponovno vpisal na univerzo, tokrat na protestantsko teološki Christ's College Univerze v Cambridgeu. Tu je poslušal klasične predmete, ki so ga prav tako strašansko dolgočasili, zato je iskal uteho v lovu, ježi in naravoslovju. Še posebej je nanj vplivalo prijateljstvo s profesorjem botanike Johnom Henslowom, od katerega je dobil mnogo znanja naravoslovja (predvsem geologije) in preko katerega je prišel v stik z naravoslovci, s katerimi si je kasneje dopisoval. Bratranec William Darwin Fox ga je navdušil nad zbiranjem hroščev in temu hobiju je posvetil večino svojega prostega časa.
Kljub dolgočasnim predavanjem je opravil vse izpite kot eden najboljših v svojem letniku in pri 22 letih, leta 1831, je končal šolanje ter postal pastor. Toda niti enkrat ni opravljal tega poklica v protestantski cerkvi.
[uredi] Potovanje z Beagle
Leta 1831 se je odzval na razpis Angleškega pomorskega ministrstva in vlade ter se prijavil na raziskovalno-geodetsko popotovanje z ladjo HMS Beagle. Kapitan 240-tonske dvojambornice je bil vesel, da je imel ob sebi ob množici zemljemercev, mornarjev, slikarjev, tudi mladega naravoslovca. Pomorska odprava je imela nalogo raziskati in geografsko izmeriti obale in otoke Patagonije, Ognjene zemlje, Čila, Peruja in nekaterih pacifiških otokov.
Njegov oče mu je najprej prepovedal odhod z ladjo, a je na prigovarjanje sina in brata, Charlesowega strica, popustil in mu dovolil odpluti. Dne 27. decembra 1831 je dvojambornica Beagle odplula iz Devonporta. Charles je na potovanju užival naklonjenost kapitana. Trpel pa je zaradi hujše oblike morske bolezni; od časa do časa se je zaradi rahlih, neprestanih morskih sunkov onesveščal. Prve tri tedne potovanja je bil praktično onesposobljen, zato je skoraj zapustil ladjo prvič, ko so ugledali kopno. Tudi sicer je bilo potovanje zanj neudobno, saj je imel na voljo le majhno kajuto za svoje potrebe. Tako se je bil prisiljen navaditi skrajnega redoljubja pri urejanju zbirke vzorcev in metodičnosti delanja zapiskov.
Prva postaja je bil otok Tenerife na Kanarskih otokih, kamor so prispeli 6. januarja 1832. Rastlinstvo in živalstvo tega otoka nista bila kaj posebnega, toda Darwin je zavzeto zbiral vzorce, predvsem morskih nevretenčarjev, in delal zapiske. Na kopno so prvič stopili na otoku St. Jago, enem od Zelenortskih otokov. Tu je Darwin pod vplivom Lyellove knjige Principles of Geology opazoval geološke plasti v luči Lyellove teorije o počasnem dvigovanju in spuščanju površja.
Po odhodu so pluli približno mesec dni in 29. februarja 1832 pristali na brazilski obali v okolici Rio de Janeira. Tukaj je opazoval ribe ježevke in jih opisal, prav tako kamnine (granit). Prve dni prihoda je Darwin vodil odpravo v notranjost. Na 200-kilometrskem popotovanju je ugotovil trdoživost južnoameriških konj in spoznal krvosese netopirje, tropske mravlje, ose, pajke in drugo. Blizu današnjega Punta Alta je naletel na večjo fosilno najdbo orjaških sesalcev, ki so sodeč po nahajališču izumrli razmeroma pred kratkim in brez očitnega vzroka. Presenetila ga je predvsem podobnost teh sesalcev okoliškim pasavcem, česar si takrat še ni znal razložiti.
5. julija 1832 je Beagle odplula malo naprej in se znova zasidrala ob ustju drugega največjega ameriškega veletoka Río de la Plata v Montevideu. Med odpravo v notranjost, ob Kordiljerih, je naletel na domorodce. Indijanci iz plemena Tehuelkov so mu pokazali in prikazali nekatere veščine in običaje staroselcev. Tu je tudi opazoval kondorja, pumo in raznovrstne kolibrije.
Na Ognjeni zemlji je popisal pingvine in albatrose. Tu jim je ladja med orkanom skoraj razpadla. O Začaranih otokih je napisal o nagubani črni vulkanski zemlji in onesnaženosti zraka z žveplom. Opisal je tudi srečanje z želvami velikankami in črnimi kuščarji oziroma morskimi legvani. Na krovu HMS Beagle so bili do takrat trije domorodci z Ognjene zemlje, ki so bili zajeti med prvim potovanjem ladje, in so jih pripeljali s seboj kot misionarje. Trojica je preživela eno leto v Angliji in Darwinu so se zdeli prijazni ter civilizirani, pravo nasprotje�»degradiranih, bednih divjakov«, ki so bili njihovi sorodniki. Za Darwina je bil to dokaz, da je razlika med primitivnimi in civiliziranimi ljudstvi samo kulturna. V nasprotju s kolegi je pričel verjeti, da razlika med živaljo in človekom, podobno kot razlika med divjo in udomačeno živaljo, ni nepremostljiva.
Na Darwina in njegov poznejši razvojni nauk so najbolj vplivali otoki v Galapaškem otočju. Tu je opazoval otoško vrsto ščinkavca (Darwin se je še posebej zanimal za različne vrste ščinkavcev) in ugotovil na svoje veliko presenečenje, da se razen po obliki kljuna ne razlikujejo od južnoameriškega ščinkavca v Srednji in Južni Ameriki. Kmalu je ugotovil, zakaj je tako. Zaradi različnih količin in vrst hrane na posameznih otokih (ptice so jedle tisto hrano, ki je je bilo v izobilju) so se izoblikovale različne oblike kljunov, ki so se prilagajali iz roda v rod. Vsaka oblika kljuna je namenjena za drugo vrsto hrane. Od domačinov je izvedel tudi, da je možno po drobnih razlikah v obliki oklepov tamkajšnjih želv ugotoviti, s katerega otoka prihajajo, a temu podatku ni posvetil pozornosti.
Po postankih na majhnih otočjih so 30. oktobra 1835 prispeli v Avstralijo. Tu so ga presenetili vrečarji, predvsem kljunaši in podganji kenguruji, ki so bili tako drugačni od vseh živali, ki jih je poznal, da se mu je zdelo, da jih je ustvaril popolnoma drug stvarnik.
Dne 14. marca 1836 so pristali na Kokosovih otokih. Bil je navdušen nad koralnimi grebeni in raki samotarji ter rakom palmovim tatičem. Kokosovi otoki so bili zadnja postaja in 2. oktobra 1836 so pripluli nazaj v Veliko Britanijo.
Dne 14. julija 1837 je Darwin spet moral oditi z isto ladjo nazaj v Brazilijo. Oktobra istega leta so pripluli nazaj v Anglijo. Najbolj mu je ostal v spominu obisk otoka Sveta Helena. Na tem otoku je opazoval zadnje prebivališče velikega vojskovodje Napoleona in opazil, kaj je človek storil s posegom v naravo; rastlinstvo otoka je skoraj izumrlo in od vseh vrst rastlin in živali je bilo samo ena tretjina teh domorodna.
Popotovanje je trajalo približno 5 let; v tem času so prepluli več kot 60.000 kilometrov. S popotovanja je prinesel obsežno zbirko živali, rastlin, kamnin ter zapiske in ladijske dnevnike. Ta zbirka je bila tako obsežna, da je trajalo 20 let, preden je vse to uredil in predstavil javnosti. Vendar je bil Darwin na račun vzorcev in dnevnikov, ki jih je pošiljal domov med potovanjem, že ob povratku v Anglijo slaven naravoslovec. Tako tudi njegov oče ni več nasprotoval njegovi želji posvetiti življenje naravoslovju.
[uredi] Kasnejša leta
Kmalu po povratku s potovanja se je Darwin nastanil v Cambridgeu in pričel urejati svoje dnevnike za objavo. S svojimi odkritji je navdušil slavnega geologa Charlesa Lyella, prek katerega je prišel v stik z drugimi naravoslovci in z njihovo pomočjo pričel obdelovati svojo zbirko. Marca 1837 se je preselil v London, kjer se je prav tako gibal v krogu Lyellovih znancev in nadaljeval z delom.
Pisal je več knjig naenkrat in prevzel tudi funkcijo tajnika Geološkega društva iz Londona. Preobremenjenost z delom je kmalu pričela vplivati na njegovo zdravje. Jeseni tega leta je imel prvič težave s srcem, zato so mu zdravniki svetovali oddih na deželi. Obiskal je družino v Shrewsburryju in sorodnike v Staffordshireu, kjer je spoznal sestrično Emmo Wedgewood, s katero se je kasneje poročil. Mladi par se je naselil v vasi Downe, 20 km južno od Londona (danes predmestje London-Bromley). Njegovo zdravje se je močno poslabšalo in trpel je za hudimi glavoboli, slabostjo, nespečnostjo, srčno aritmijo ter izčrpanostjo, zaradi katerih večino časa ni mogel delati več kot dve ali tri ure na dan, včasih pa je bil nemočen tudi po več mesecev naenkrat. Poleg kombinacije simptomov je nenavadno tudi dejstvo, da se je njegovo stanje v starosti izboljšalo, in še danes ni znano katero bolezen je imel.
Kljub temu je za časa svojega življenja napisal obsežno zbirko knjig in razprav. To mu je uspelo ker je bil izjemno dobro organiziran, ker je živel odmaknjeno od stresnega družabnega življenja Londona in, nenazadnje, ker je zanj dobro skrbela ljubeča žena. Leta 1859 je izšlo njegovo najbolj znano delo, O izvoru vrst, ki je sprožilo burne polemike pri strokovni in cerkveni javnosti. Darwin se zaradi slabega zdravja debat ni udeleževal, imel pa je močno podporo pri prijateljih, med katerimi je izstopal Thomas Henry Huxley. Kljub temu, da ni bil neposredno vključen v polemike, se je odzival na kritike in dopolnjeval svoje delo.
Z ženo sta imela deset otrok, katerim je bil izredno skrben oče. Dva sta umrla v zgodnji mladosti. Posebej smrt hčerke Anne pri desetih letih je močno prizadela oba starša. Darwin, katerega vera v Krščanstvo je bila omajana že prej, je po tem dogodku dokončno prenehal hoditi v cerkev in se opredelil za agnostika. Skrbelo ga je tudi, da bodo njegovi potomci imeli posledice ker sta bila z ženo v tako bližnjem sorodu, a se je večina uveljavila kot ugledni člani rodbine Darwin-Wedgewood.
Umrl je na svojem domu 19. aprila 1882. Na željo kolegov je takratni predsednik Kraljeve družbe William Spottiswoode dosegel, da so ga pokopali z državniškimi častmi v Westminstrski opatiji v Londonu, kar je čast, ki so je bili deležni le redki.
[uredi] Darwinov evolucijski nauk
Svoj nauk o evoluciji je razvil po lastnih raziskavah in pod vplivom Malthusovega nauka in se po njem imenuje darvinizem. Teorija o nastanku novih vrst organizmov iz obstoječih z naravnimi mehanizmi je bila za tisti čas prelomna, saj je bila v popolnem nasprotju s stoletja uveljavljenim mnenjem, da je vsa živa bitja ustvaril Stvarnik. Darwinov čas je bila doba naravne teologije v Angliji (in tudi drugod po Evropi), ko so naravoslovje poučevali izključno teologi in je bila prevladujoča filozofska usmeritev esencializem - prepričanje o nespremenljivem bistvu (ideji oz. platonovskem eidosu) vsega stvarstva, ki je ločeno od človekove zaznave. To miselnost je najbolje poosebljal Georges Cuvier, ki je ostro kritiziral vsako zamisel o spreminjanju vrst. Deloma je temu nasprotoval le Lamarckov razvojni nauk, ki pa je predpostavljal le linearno spreminjanje vrst v času iz predhodno ustvarjenih oblik in ni podajal nobenega konkretnega mehanizma za spremembe.
Poleg Malthusovih idej je na Darwina najbolj vplival Charles Lyell s svojim delom Principles of Geology (Temelji geologije). Tudi Lyell je bil esencialist, a je bilo njegovo delo pomembno za Darwinov nauk iz več vidikov. Na podlagi geoloških plasti je dokazal, da je Zemlja stara milijone let, ne nekaj tisoč kakor so razlagali njegovi sodobniki biblijske zapise. To je�»dalo čas«�za drobne spremembe oblik, ki vodijo postopoma v nastanek novih. Poleg tega je bil prvi, ki je iz fosilnega zapisa ugotovil, da lahko vrsta izumre. Kljub temu, da je razlagal spreminjanje fosilnega zapisa izključno s priseljevanjem vrst, ki so bile ustvarjene drugje, je usmeril Darwinovo pozornost na geografsko razširjenost organizmov in na vrsto kot temeljno biološko kategorijo, na katero delujejo evolucijski pritiski.
V nasprotju z razširjenim mnenjem in njegovo lastno izjavo v svoji avtobiografiji, Darwin ni razvil teorije o evoluciji na Galapagosu. V času potovanja s HMS Beagle je bil močno pod vplivom Lyellovih idej in ni posvečal pretirane pozornosti raznolikosti ptičev na Galapaškem otočju. Tako je vse vzorce označil preprosto z�»Galapagos«�in je šele doma s težavo in ob pomoči sopotnikov rekonstruiral obiske posameznih otokov. Šele marca 1837 je ob pomoči ornitologa Johna Goulda pregledal primerke ptic z različnih otokov in celine ter spoznal, kako zabrisana je razlika med variacijo in vrsto. Idejo o nespremenljivosti vrst je dodatno zamajala podobnost med fosili, ki jih je našel v Južni Ameriki, in živimi vrstami, kar je Darwina na koncu pripeljalo do teorije o geografski speciaciji.
Darwin se je zavedal, kakšen vihar bo povzročila ta ideja, poleg tega pa je bil prepričan, da se tega ni spomnil nihče drug, zato je z objavo zavlačeval celih dvajset let. Hotel je namreč zbrati čimveč dokazov, poleg tega pa si je želel pridobiti več ugleda v naravoslovnih krogih, zato je osem let posvetil raziskavam rakov vitičnjakov, ki jih je nabral v Čilu. Načrt mu je uspel in z izdajo serije obsežnih monografij o sistematiki skupine med leti 1851 in 1854 si je prislužil Copleyjevo medaljo Kraljeve družbe. Ves ta čas je skrivoma razvijal svojo teorijo, opravljal poskuse in diskutiral z drugimi naravoslovci ter rejci domačih živali. Bistvo teorije si je drznil opisati le najbližjima prijateljema, Charlesu Lyellu in botaniku Josephu D. Hookerju. Do teorije sta bila oba skeptična, a so njune konstruktivne pripombe spodbudile Darwina, da je svoje zamisli predstavil bolj argumentirano in do julija 1842 je teorijo razširil v 230-stranski�»esej«, ki bi izšel v primeru njegove prezgodnje smrti. Gotovo bi z objavo čakal še dlje, a je Lyell leta 1855 naletel na članek Alfreda Russla Wallacea, ki je na podlagi svojih raziskav na Malajskem otočju in Borneu zapisal, da je vzorec razširjenosti sorodnih vrst najlaže razložiti s pojavom nove vrste v neposredni bližini sorodne. Lyell je uvidel koliko je Wallaceovo razmišljanje podobno Darwinovi teoriji in pričel pritiskati na prijatelja naj pohiti z objavo. Darwin se je tako povsem posvetil svoji glavni ideji.
Junija 1858 pa je od Wallacea prejel kratek esej z opisom mehanizma evolucije in prošnjo, naj ga posreduje Lyellu. Darwina je to povsem potrlo in v pismu Lyellu je napisal, da bo�»seveda ponudil da pošlje rokopis kateri koli reviji«, ki bi jo Wallace izbral, in pikro dodal, da bo�»vsa moja izvirnost, kolikor je pač je, uničena«. Lyell in Hooker sta namesto tega predlagala Darwinu in Wallaceu da predstavita svojo teorijo skupaj in 1. julija 1858 sta bila pred Linnejevim društvom v Londonu prebrana njuna članka s skupnim naslovom On the Tendency of Species to form Varieties; and on the Perpetuation of Varieties and Species by Natural Means of Selection. Predstavitev je bila deležna presenetljivo skromnega odziva in Wallace, počaščen, da je njegovo delo spodbudilo Darwina, mu je prepustil glavno objavo. Ta se je še bolj posvetil delu in knjigo v 13 mesecih kljub bolezni tudi končal.
Leta 1859 je knjiga O izvoru vrst naposled izšla in postala kmalu prava senzacija. Verni katoličani oziroma protestantje, takrat in še zdaj največja religija v Veliki Britaniji, so začeli izobčati Darwina. V istem času so zasule Veliko Britanijo karikature, ki so prikazovale Darwina kot človeka – opico. Ob izdaji je bil preveč bolehen da bi svoje delo branil pred kritiki, zato je javno nastopanje prepustil somišljenikom, med katerimi je izstopal biolog Thomas Henry Huxley, ki se ga je zaradi srditega javnega zagovarjanja teorije evolucije prijel vzdevek�»Darwinov buldog«. Do svoje smrti je izdal še več drugih strokovnih del. Vsa dela so počasi sprejeli in začeli kupovati ter brati, saj so bila podkrepljena z mnogimi dokazi in napisana razumljivo tudi laičnemu bralcu. Izšli so prevodi v več tujih jezikov in knjiga O izvoru vrst je postala temeljno biološko delo, s katerim so bili seznanjeni vsi naravoslovci. Kljub debatam o natančnem mehanizmu in hitrosti evolucije ter drugih lastnosti tega pojava, ki se nadaljujejo do danes, že v roku 10 let po izdaji knjige ni bilo nobenega resnega znanstvenika, ki bi dvomil v to da je evolucija resnična.
[uredi] Izbrana dela
Darwinova najbolj znana dela so:
[uredi] Priznanja
Že za časa svojega življenja je imel Darwin ugled največjega naravoslovca svoje dobe. Ko je umrl, je bil pokopan z državniškimi častmi v Westminstrski opatiji ob drugih slavnih umih svoje dobe, kot sta Newton in Herschel. Bil je eden od petih nečlanov kraljeve družine, ki so bili deležni te časti v 19. stoletju.
[uredi] Nagrade
Kraljeva družba iz Londona mu je leta 1853 podelila Kraljevo medaljo. Za svoje znanstvene dosežke je leta 1864 prejel Copleyjevo medaljo Kraljeve družbe.
[uredi] Poimenovanja
Po njem se poleg filozofske smeri imenuje okrog 120 vrst organizmov in več rodov , gora v Andih, naselje na Falklandih in druge stvari. Linnejevo društvo iz Londona podeljuje od leta 1908 Darwin-Wallaceovo medaljo za dosežke v evolucijski biologiji, Kraljeva družba pa od leta 1890 Darwinovo medaljo.

Summary:
Charles Robert Darwin, FRS, angleški naravoslovec, * 12. februar 1809, Shrewsbury, grofija Shropshire, Anglija, † 19. april 1882, vas Downe, (danes London-Bromley), grofija Kent, Anglija.
Charles Darwin je bil eden izmed največjih naravoslovcev vseh časov. Razvil in predstavil je teorijo, ki predpostavlja, da so se vsa živa bitja razvila iz skupnega prednika ter na osnovi svojih opažanj in poskusov dognal tudi mehanizem teh sprememb - naravni izbor. Bil je prvi, ki je podal razlago raznolikosti življenja na Zemlji brez posredovanja nadnaravne sile. Njegovo teorijo so kasneje razširili in dopolnili z novimi odkritji; danes tvori teorija evolucije, katere začetnik je bil Darwin, enega od temeljev sodobne biologije.