Kai kurių cheminių elementų Žemėje yra tiek mažai, kad bendras jų kiekis svertų mažiau nei žmogus. Dalis jų vos atsiradę pradeda skilti, todėl mokslininkams tenka ieškoti ne pačios medžiagos, bet jos paliekamų pėdsakų.Nenuostabu, kad rečiausių elementų atradimų istorijos dažniau primena mokslinį detektyvą nei nuobodų mokslą.

 

Astatis išnyksta vos atsiradęsEditorial,Concept,Image,Illustrating,Global,Investments,In,Rare,Earth,Elements

 

Vienas rečiausių elementų – astatis (At), kurio atominis skaičius yra 85. Įvairiais skaičiavimais, visoje Žemės plutoje vienu metu gali būti tik maždaug kelios dešimtys gramų astačio. Tiksliai jo pasverti, žinoma, niekas negali – elementas pasklidęs po planetą nepaprastai mažomis koncentracijomis, nuolat susidaro ir skyla. Skaičiuojama, kad bendras jo kiekis Žemės plutoje turėtų būti mažesnis nei maždaug viena uncija, t. y. apie 28 gramus.

 

Elemento pavadinimas kilo iš graikų astatos, reiškiančio „nestabilus“. Astatis gamtoje atsiranda kaip labai trumpai gyvuojantis urano ir torio radioaktyviojo skilimo grandinių produktas. Jo izotopai gyvuoja taip trumpai, kad elemento telkinio nėra ir būti negali. Ilgą laiką mokslininkai žinojo, kad periodinėje lentelėje po jodu turėtų egzistuoti dar vienas halogenas, tačiau jo paieškos buvo nesėkmingos. Tik 1940 m. Kalifornijos universitete Berklyje Dale‘as Corsonas, Kennethas MacKenzie ir Emilio Segrè įrodė, kad elementą galima pagaminti bombarduojant bismutą alfa dalelėmis. Taip buvo gautas astačio izotopas. Šiandien moksliniams tyrimams jis gaminamas dalelių greitintuvuose, o jo atomai identifikuojami pagal radioaktyvųjį skilimą naudojant itin jautrius analizės metodus.

 

Francis – elementas, kurį išdavė jo paties spinduliuotė

 

87-asis periodinės lentelės elementas – francis (Fr). Dar Dmitrijus Mendelejevas numatė, kad po ceziu periodinėje lentelėje turėtų būti nežinomas elementas. XX a. pradžioje įvairūs tyrėjai ne kartą skelbė jį radę, tačiau vėliau tokie pranešimai nepasitvirtindavo. Lūžis įvyko 1939 m. Paryžiaus Kiuri institute. Prancūzų fizikė Marguerite Perey tyrė aktinį ir kruopščiai šalino iš mėginio jo skilimo produktus. Vis dėlto mėginys ir toliau skleidė spinduliuotę, kurios nebuvo galima paaiškinti jau žinomais elementais. M. Perey suprato, kad dalis aktinio atomų skyla kitu keliu ir trumpam suformuoja 87-ąjį elementą. Naująjį elementą ji pavadino savo šalies garbei – franciu. Jo pagrindinio gamtoje aptinkamo izotopo 223francio pusėjimo trukmė yra vos 22 min. Tad francis Žemėje niekur nesikaupia: vos atsiradęs radioaktyviojo skilimo grandinėje, netrukus virsta kitais atomais, todėl užfiksuojami tik jo pėdsakai. Laboratorijose francį galima pagaminti branduolinėmis reakcijomis, pavyzdžiui, bombarduojant tam tikrus sunkesnius elementus dalelėmis.

 

Prometis – periodinės lentelės spraga, kurios ilgai nepavyko užpildyti

 

Periodinėje lentelėje promečio (Pm) vieta ilgą laiką buvo akivaizdi, tačiau paties elemento surasti nepavyko. Jo atominis skaičius – 61, todėl jis turėjo būti tarp neodimio ir samario. XX a. pradžioje netrūko mokslininkų, skelbusių, kad paslaptingą elementą pagaliau aptiko, netgi siūlė įvairius pavadinimus. Tačiau patikimų įrodymų trūko.

 

Prometis neturi stabilaus izotopo. Net ilgiausiai gyvuojančio izotopo pusėjimo trukmė siekia tik apie 17,7 m. Todėl prometis, kuris galėjo egzistuoti jaunoje Žemėje, seniai išnyko. Gamtoje jo vis dėlto gali atsirasti iš naujo – itin menkų kiekių susidaro spontaniškai skylant uranui. Skaičiuojama, kad milijone tonų urano rūdos gali būti mažiau nei mikrogramas promečio.

 

Patikimai 61-asis elementas buvo identifikuotas 1945 m. Oak Ridge laboratorijoje JAV, kur Jacobas Marinsky, Lawrence‘as Glendeninas ir Charlesas Coryellas tyrė branduoliniame reaktoriuje susidariusius urano skilimo produktus. Vienu svarbiausių įrankių tapo jonų mainų chromatografija, leidusi atskirti panašiomis cheminėmis savybėmis pasižyminčius elementus. Apie atradimą viešai paskelbta tik po karo. Pavadinimas pasirinktas pagal graikų mitologijos titaną Prometėją, pavogusį iš dievų ugnį ir perdavusį ją žmonėms.

 

Technecis – pirmasis žmogaus sukurtas elementas

 

1937 m. E. Segrè ir Carlo Perrier ištyrė molibdeno gabalą, Kalifornijos universiteto ciklotrone apšaudytą didelės energijos dalelėmis. Mėginyje jie aptiko iki tol nežinomų radioaktyviųjų izotopų. Tai tapo pirmuoju dirbtinai pagamintu cheminiu elementu techneciu (Tc). Jo pavadinimas kilęs iš graikų kalbos žodžio, reiškiančio „dirbtinis“.

 

Tačiau istorija tuo nesibaigė. Paaiškėjo, kad technecis vis dėlto egzistuoja ir gamtoje. Jo pėdsakų susidaro savaime skylant uranui. Kiekiai nepaprastai maži – tonoje urano galima rasti maždaug miligramą technecio.

 

1952 m. technecio spektrinių linijų aptikta kai kurių raudonųjų milžinių – senstančių, smarkiai išsiplėtusių žvaigždžių – šviesoje. Kadangi jo izotopų negalėjo išlikti nuo žvaigždžių susiformavimo laikų, tai tapo svarbiu įrodymu, kad cheminiai elementai formuojasi žvaigždžių viduje.

 

Renis – retas, nors ir stabilus

 

Ne visi reti elementai yra trumpaamžiai radioaktyvieji atomai. Puikus kontrastas jiems – renis (Re). Tai vienas rečiausių metalų Žemės plutoje, nes jo vidutinė koncentracija siekia vos apie 0,001 milijonosios dalies. Skirtingai nei astatis ar francis, renis galėjo išlikti geologiniais laikotarpiais, tačiau problema kita – gamtoje jis labai išsisklaidęs ir praktiškai nesudaro ekonomiškai reikšmingų telkinių. Tad renio paprastai neieškoma kaip atskiros rūdos. Pramonėje jis daugiausia gaunamas kaip šalutinis produktas apdorojant molibdeno rūdą – renį galima surinkti iš lydant molibdeną susidarančių dulkių ir kitų technologinio proceso medžiagų. 1925 m. Walteris Noddackas, Ida Tacke ir Otto Bergas pranešė aptikę 75-ąjį elementą ir pavadino jį reniu pagal Reino upės lotynišką pavadinimą Rhenus. Jis tapo vienu paskutinių atrastų stabilių natūralių periodinės lentelės elementų. Šiandien renio retumas žymi didelę technologinę vertę. Jis naudojamas specialiuose nikelio lydiniuose, galinčiuose atlaikyti labai aukštą temperatūrą, pavyzdžiui, gaminant reaktyvinių variklių turbinų detales, taip pat katalizatorius.

 

Periodinės elementų lentelės keistenybės

 

Lentelė vis dar gali augti. Šiuo metu oficialioje periodinėje lentelėje yra 118 cheminių elementų. Septintąją jos eilę užbaigė 113-asis nihonis, 115-asis moskovis, 117-asis tenesis ir 118-asis oganesonas, kurių pavadinimus Tarptautinė bendrosios ir taikomosios chemijos sąjunga (IUPAC) oficialiai patvirtino 2016-aisiais. Tačiau mokslininkai ir toliau bando sukurti dar sunkesnius elementus – 119-asis pradėtų visiškai naują aštuntąjį lentelės periodą.

 

Kai kurie elementai beveik nepritampa prie kaimynų. Periodinė lentelė sukurta taip, kad tos pačios grupės elementai pasižymėtų panašiomis savybėmis, tačiau gamta ne visada paiso tvarkingų schemų. Vienas ryškiausių pavyzdžių – galis. 20 °C temperatūroje jis yra kietas metalas, tačiau lydosi vos prie 29,76 °C, todėl ilgai laikomas šiltoje rankoje pradeda tirpti.

 

Kambario temperatūroje skysti tik du elementai. Maždaug 20 °C temperatūroje skystas yra metalas gyvsidabris ir ne metalas bromas. Gyvsidabrio lydymosi temperatūra siekia –38,8 °C, o bromo –7,2 °C.

 

Elemento pavadinimo kilmė. Naujo elemento atradėjai gali pasiūlyti pavadinimą, tačiau jį turi patvirtinti IUPAC. Pagal galiojančias taisykles, naujas elementas gali būti pavadintas mitologinio personažo, mineralo, geografinės vietovės, būdingos savybės arba mokslininko garbei.

 

Autorė Monika Budnikienė