- Časopis Quark - https://www.quark.sk -

Na ceste za chemickými prvkami

V roku 2019 oslávila Mendelejevova periodická sústava úctyhodných 150 rokov. V súčasnosti obsahuje 118 chemických prvkov, ktoré sú začlenené do ôsmich periód. Objavovanie chemických prvkov sa začalo už v kamennej dobe a pokračuje doteraz.

V úplnom závere kamennej doby sa na scéne objavil prvý chemický prvok, ktorý ľudia začali cielene využívať: meď. Najstaršie medené nálezy pochádzajú z obdobia okolo roku 9 000 pred n. l. Z medi sa zhotovovali napríklad sekerky alebo nátepné doštičky, chrániace pred úderom tetivy luku. Aj známy ľadový muž Őtzi, ktorého múmiu našli v ľadovci v roku 1991, mal pri sebe takúto medenú sekerku. Vo svojej dobe to bol extrémne drahý predmet a zrejme ostane navždy tajomstvom, prečo ho jeho vrah o ňu neolúpil.

Po medi prišlo železo

Spojením medi a cínu vznikla zliatina známa pod názvom bronz, ktorá má oveľa širšie použitie ako čistá meď. Bronz dal meno aj ucelenej epoche – bronzovej dobe. Národy z tohto obdobia ešte nepoznáme, ale rozlišujeme niekoľko archeologických kultúr. Jednou z najvýznamnejších na území Slovenska bola kyjatická kultúra. Typické pre ňu bolo napríklad využívanie prírodných útvarov ako svätýň. Svedčia o tom nálezy napr. v Silickej ľadnici, jaskyni Babská diera alebo Majda-Hraškovej jaskyni. V blízkosti terajšej obce Radzovce, neďaleko Lučenca, stála osada kovolejárov, ktorí dokázali vyrábať špičkové výrobky z bronzu. Dokonale ovládali nastavenie správneho pomeru medzi meďou a cínom, aby dosiahli potrebné vlastnosti, ktoré daný výrobok vyžadoval. Osada zanikla násilným spôsobom. Uprostred rozhádzaných medených výrobkov sa našiel železný meč. Nový kov, nová éra: železná doba. Národy ovládajúce tajomstvo výroby železa začali postupne vytláčať tie ostatné. Vďaka antickým historikom poznáme už aj mená národov z tohto obdobia: Skýti, Kiméri alebo Kelti.

Mendelejeova periodická sústava s uvedením roku objavu chemického prvku. Jednotlivé farby vyjadrujú obdobie, kedy bol prvok objavený: červená – pravek a stredovek; modrá – roky 1492 až 1799; oranžová – roky 1800 až 1849; žltá – roky 1850 až 1899; zelená – roky 1900 až 1949; hnedá – roky 1950 až 2000 a fialová – 21. storočie. Prvky s červeným rámikom sa nenachádzajú na Zemi a boli umelo pripravené v laboratóriách.

Dvanásť prvkov stredoveku

Na konci stredoveku obsahovala pomyselná periodická tabuľka okrem už spomínaných prvkov aj uhlík, síru, zinok, striebro, antimón, zlato, ortuť, olovo a arzén. Ten je najmä u čitateľov detektívok známy ako jed. Jeho zlúčeniny boli pravdepodobne známe už v praveku, ale v čistej podobe ho izoloval nemecký alchymista Albertus Magnus (1193 – 1280) okolo roku 1250. Popularita arzénu medzi travičmi spočívala práve v tom, že jeho prítomnosť v tele nebolo možné preukázať. To sa zmenilo až v roku 1840, keď francúzsky chemik Mathieu Orfila objavil spôsob, ako prítomnosť arzénu v ľudskom organizme dokázať. Napriek tomu, že jedovatosť zlúčenín arzénu bola dobre známa, ešte v 19. storočí sa bežne používali na farbenie látok. Typická zelená farba, napríklad na plesových róbach z druhej polovice 19. storočia je výsledkom pôsobenia zlúčeniny arzénu. Nosenie takýchto šiat však mohlo viesť k chronickým otravám týmto prvkom, no móda je móda.

Otec modernej chémie

Na konci 18. storočia žil a pracoval otec modernej chémie Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794). Práve on bol jedným z prvých, ktorí si začali uvedomovať skutočnosť, že niektoré látky sú ďalej chemicky nedeliteľné a sú tak základom ostatných. Objasnil tiež úlohu kyslíka pri horení a objavil vodík. So Slovenskom Antoina Lavoisiera spája členstvo v Spoločnosti banských náuk, založenej v roku 1786 v Sklených Tepliciach. Bola to jedna z prvých vedeckých spoločností na svete. Lavoisierov osud bol veľmi smutný. Počas Francúzskej revolúcie sa dostal do sporu s jedným z jej vodcov Jeanom Maratom, a preto Lavoisiera popravili gilotínou.

Priemyselná revolúcia

V prvej polovici 19. storočia prebiehala v Anglicku priemyselná revolúcia. Dynamický rozvoj priemyslu nie je možný bez špičkovej vedy. Vtedajší základný výskum obohatil vtedy ešte neznámu periodickú tabuľku o mnohé nové prvky. Pribudli prvé alkalické kovy, kovy vzácnych zemín, ďalšie halogény, ťažké chemické prvky ako urán a tórium. Snáď najvýznamnejší bol objav hliníka v roku 1825, ktorý izoloval dánsky fyzik a chemik Hans Christian Ørstedt (1777 – 1851). Spočiatku bol tento prvok k dispozícii len v minimálnych množstvách. Na svetovej výstave v Paríži v roku 1855 predstavili verejnosti hliníkové ingoty. Tie vyvolali obrovský záujem cisára Napoleona III. Nariadil francúzskym chemikom nájsť lacný spôsob výroby hliníka, od ktorého si sľuboval možnosť konštrukcie účinnejších zbraní. Výsledkom bolo len pomerne malé množstvo, pričom jeho cena stále výrazne prevyšovala cenu zlata. Traduje sa, že toto množstvo stačilo akurát na odliatie príboru pre cisára a jeho manželku cisárovnú Eugéniu. Tento príbor potom používali pri dvorných slávnostiach a ostatní dvorania sa museli uspokojiť s príbormi z obyčajného zlata. Hliník ostal kuriozitou a používal sa len v klenotníctve. V roku 1888 objavili v Spojených štátoch lacnejší spôsob výroby hliníka vo veľkých množstvách. Od toho momentu sláva hliníka ako klenotníckeho kovu pohasínala a uplatňoval sa najmä v priemysle. V roku 1850 dostala chémia do daru mocnú zbraň: spektrálnu analýzu. Pomocou nej možno merať optické spektrá atómov identifikujúce chemický prvok rovnako ako odtlačok prsta človeka. Táto metóda umožnila ľahkú identifikáciu nových prvkov. Bolo objavené hélium a krátko na to aj ostatné vzácne plyny. Ich objaviteľ, sir William Ramsay (1852 – 1916), mal žiaka, ktorým bol Jaroslav Heyrovský (1890 – 1967), nositeľ Nobelovej ceny za chémiu. Jeho žiakom bol zasa Dionýz Ilkovič, okrem iného zakladateľ Fyzikálneho ústavu SAV. Za objav vzácnych plynov získal Nobelovu cenu aj samotný Ramsay.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 06/2019.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Mgr. Martin Venhart, PhD.
vedúci oddelenia jadrovej fyziky,
Fyzikálny ústav SAV v Bratislave

Komentáre