Legyen szó általános iskoláról vagy a legkomolyabb tudományos fórumokról, kémiáról nem lehet úgy beszélni, hogy abban valamilyen módon ne szerepeljen a periódusos rendszer. Minden az ókorban kezdődött, hátborzongató belegondolni, hogy a még fénymikroszkópokkal sem látható atomok léte már két és fél évezrede felmerült a tudósokban. Sőt csupán elméleti úton, a filozófia területén tettek ma is elismerésre méltó „természettudományos”. megállapításokat.
Születésnap
A különböző elemeket összefoglaló rendszert – felismerve a mögötte álló törvényszerűségeket – Dmitrij Ivanovics Mengyelejev orosz kémikus állította össze 150 éve, 1869-ben. Az évforduló, vagyis 2019. az ENSZ döntése értelmében az Elemek Periódusos Rendszerének Éve, ez alkalomból rendeztek szerdán konferenciát neves magyar kémikusok részvételével a Magyar Tudományos Akadémián is.
Mi az egyik előadót, Dr. Lente Gábor egyetemi tanárt, a PTE TTK Általános és Fizikai Kémiai Tanszékének vezetőjét kérdeztük néhány érdekességről az aranycsinálástól a még hiányzó elemekig.
Akhilleusz, az atomok és a négy alapelem
Érdemes az ókori Hellászban kezdeni, ahol a Kr.e. V-IV. században a filozófus Démokritosz a gyorslábú Akhilleusz és a lassú teknős Zénón által felvetett paradoxonán gondolkodva választ talált az anyagi világ egy dilemmájára is. Maradva utóbbinál: a folytonosnak tűnő anyag végső soron parányi, tovább már nem osztható részekből áll, a mészkő mészkőatomokból, a vas vasatomokból, az arany aranyatomokból és így tovább. Az atom görögül (atomosz) oszthatatlant jelent.
A másik alapgondolat Arisztotelésztől származik egy szűk évszázaddal későbbről, miszerint a minket körülvevő végtelen változatosságot mutató világ korlátozott számú építőegységből áll, ezek ügyes kombinálásával bármilyen anyagot előállíthatunk.
A görög bölcs négy alapelemet nevezett meg, a vizet, a földet, a levegőt és a tüzet, de a lényeg nem is ez, hanem az elmélet, ami alapvetően »jó irányba« mutat
– magyarázza a 24.hu-nak a professzor.
Évezredes álom: tudunk aranyat csinálni
A középkori Európában az arisztotelészi elgondolás vált ismertté és kiindulóponttá az alapelemek és tulajdonságaik tanulmányozásához évszázadokon keresztül. De nem pusztán kíváncsiságból, alkimisták nemzedékei próbáltak fémekből különböző módszerekkel, ráolvasással, varázsigékkel aranyat csinálni.
Nagyon komolyan érdekelte ez az embereket, még a rendkívüli fizikus és csillagász, Isaac Newton is foglalkozott alkímiával. Persze senki nem járt sikerrel.
Ma már képesek vagyunk atommagreakcióval a periódusos rendszer szomszédos elemeiből »aranyat csinálni«, de az eljárás rendkívül drága: egy gramm nemesfém mesterséges előállítása higanyból több tonnányi arany árába kerül
– emeli ki Lente Gábor.
További érdekesség, hogy „súly/érték” arányban az arany a magyar 10 ezer forintos bankjeggyel egyenértékű. Nyilván az ár percről percre változik, de általánosságban a bankjegy súlyának megfelelő arany értéke körülbelül 10 ezer forint.
Kilenc kivételes elem
Visszatérve témánkhoz, rengeteg elméleti és gyakorlati kutatás – Lente Gábor blogján közérthetően itt részletezve –, és az elem fogalmának megalkotása után Démokritosz és Arisztotelész gondolatvilága John Dalton fizikus, kémikus jóvoltából ért össze 1808-ban: az elemeket az teszi elemmé, hogy bennük csak egyfajta atom van.
Később megahatározták az ismert atomok tömegét, új elemeket fedeztek fel, így jutunk el Mengyelejevhez, de előtte még egy érdekesség.
Kilenc olyan elem létezik, amelynek vegyjele nem utal jelenleg használt magyar nevére. Ezek az olyan, az ókorban is ismert anyagok, amelyek vegyjele latin nevükből született, mint például a vas (Fe, mint ferrum), az arany (Au, mint aurum), de itt említhetjük a rezet is. A Cu Cuprumot rejti, Ciprus latin nevét, a szigeten az ókorban jelentős rézlelőhelyek voltak.
Felismerte a törvényt
Mengyelejev tehát 1869-ben hónapokig dolgozott egy bevezető kémia tankönyv megírásán, ehhez kereste az elemek logikus tárgyalási módját. Ekkor támadt a hatalmas felismerése, amellyel úgy vélte, megtalálta az elemek természetes rendszerét, ma úgy mondjuk, a periódusos törvényt.
Ennek lényege, hogy az elemeket az atomtömegek sorrendjében kell felsorolni, így a jellemző kémiai tulajdonságok periodikusan visszatérnek. Jelentőségéből mit sem von le, hogy 1913-ban, Mengyelejev halála után hat évvel Henry Gwinn Jeffreys Moseley felismerése nyomán kiderült, a periódusos rendszerben az elemek sorrendje nem az atomtömegeket követi szigorúan, hanem a rendszámokat.
Mengyelejev periódusos rendszere 1871-ből. Ő maga is ismerte a manapság széles körben használt formát, de nem kedvelte:
A világ alkotóelemeinek száma 118
Az első periódusos rendszerben az orosz tudós 62 elemet helyezett el, és 16 feltételezett, de addig még meg nem talált elem helyét hagyta üresen. Maga úgy gondolta, ennél még jóval több vár felfedezésre, ám teljes ismeretlenségük miatt nem tudta volna őket hova pozicionálni.
Jelenleg 118 elemet ismerünk, ebből 83 fordul elő a természetben, a többit mesterségesen tudjuk előállítani. Ezzel megvan a teljesség érzése, a periódusos rendszer 7. sora is teljes – mondja a professzor és hozzáteszi:
Elvileg létezhetnek még további elemek, a 119. már új sort nyitna, és jelen technikánkkal nem valószínű, hogy elő tudnánk állítani. Fizikusok szerint egyes nagy méretű csillagokban nagyon ritkán és rövid időre létrejöhet a 119. és a 120. elem.
Mai tudásunk szerint ezekből épül fel a teljes univerzum, 118 építőkocka változatai alkotják a csillagokat, a bolygókat, az élőlényeket, mindent amit csak ismerünk, vagy aminek létezését akár feltételezzük. Kivéve a fekete lyukakat és a sötét anyagot, ezeket a tudósok nem sorolják a kémia törvényei alá.
Kiemelt kép: iStockphoto
