Skip to content

Kdy nastal zlatý věk chemie?

Některé prvky lidstvo zná už od dávných dob, takže určení data jejich objevu je nemožné. Termín doba železná, která ve východním středomoří nastala už ve 12. století př. n. l., jasně vyjadřuje, že s kovy si lidstvo rozumělo docela brzy. A zdaleka se to netýkalo jen železa.

Cín, bismut, arsen, měď či olovo a samozřejmě zlato a stříbro. Všechny tyto prvky znali již lidé ve starověku. Pochopitelně příliš neřešili chemické složení valounu se zlatými žílami, důležité pro ně bylo, že lidské společenství se zlatu rozhodlo udělit určitou hodnotu. Tak či tak, již ve starověku známé kovy netvoří většinu chemického složení naší planety a ani vesmíru. Vodík, dusík či kyslík se, ač jich bylo kolem plno, před lidským okem stále skrývaly.

Zlato znali lidé již v dávnověku.

Nejrozšířenější prvek ve vesmíru, vodík, na svůj objev čekal až do roku 1766. To britský chemik a fyzik Henry Cavendish zkoumal vlastnosti různých kovů. Když některé z nich ponořil do kyseliny, nemohl si nevšimnout, že najednou začíná unikat jakýsi plyn, který je silně hořlavý. Tehdy jej nazval hořlavým vzduchem, ale nejednalo se o nic jiného, než o vodík. Dalším životně důležitým prvkem je kyslík. Ten tvoří 21 procent zemské atmosféry. Již zmiňovaný vodík se rád přátelí s kdekým a udělat sloučeninu mu nedělá problém. Proti kyslíku je však introvertem, protože ten se do vztahů vrhá přímo po hlavě. A to tak, že výsledkem může být i výbuch. To tehdy, když slučování kyslíku s některými prvky probíhá v prudké reakci (hoření), což vede k uvolnění značného množství tepelné a světelné energie. Kyslík objevili nezávisle na sobě v letech 1772 a 1774 švédský chemik Carl Schleele a anglický chemik Joseph Priestley. Schleele objevil i dusík, když si všiml, že vzduch obsahuje jakousi záhadnou složku, která na rozdíl od kyslíku hoření nepodporuje.

Dmitrij Ivanovič Mendělejev

Koncem 18. století a během 19. století nastal zlatý věk chemie. Téměř každé dva roky v průměru byl objeven nový prvek. Jako první sestavil seznam ve své době známých prvků jeden z nejvýznamnějších průkopníků chemické vědy, Francouz Antoine Laurent de Lavoisier (1743–1794) ve svém Základním pojednání o chemii (1789). Lidé postupně zjistili, že jejich kosterní tkáň je z velké části tvořená vápníkem, že hliník je lehký a odolný, že vkládat sodík do vody se nemusí úplně vyplatit a samozřejmě mnoho dalšího. Důležitým mezníkem pro vstup do atomového věku byl i objev radioaktivních prvků. Byť se objev uranu obvykle datuje do konce 18. století, již staří Římané jej používali k barvení glazur. První laboratorní sloučeninou uranu byla uranová žluť izolovaná v roce 1789 lékárníkem a profesorem chemie Martinem Heinrichem Klaprothem (1743 – 1817). Ten měl na objevy prvků až neuvěřitelný čuch, vždyť vyšťoural i existenci zirkonia, titanu, ceru a telluru. Objev uranu, prvku pojmenovaném po jednom z bohů řecké mytologie, oznámil v projevu před Pruskou akademií věd 24. září 1789. V roce 1896 Antoine Henri Becquerel (1852 – 1908) zjistil, že uran je radioaktivní. Marie Curie-Sklodovská (1867 – 1934) se svým manželem Pierrem Curie (1859 – 1906) poté z uranové rudy, získané u Jáchymova, izolovala dva nové prvky, nejdříve polonium a o něco později pak i radium.

Barevná a bouřlivá. Taková je chemie.

Aby lidé neměli v chemických prvcích nepořádek, potřebovali je nějak uspořádat. Legenda tvrdí, že periodická tabulka prvků vznikla kuriózním způsobem. Svému autorovi Dmitriji Ivanovičovi Mendělejevovi se měla zjevit ve snu. Jak to bylo ve skutečnosti? Rusko nikdy nebylo bůhvíjak vyspělou zemí a 19. století nebylo v tomto ohledu výjimkou. Jedině hlavní město Petrohrad se mohlo vydávat za výkladní skříň carského státu, zbytek země byl zaostalý. Přesto ruská kultura dosáhla v 19. století velkého rozmachu. Jména jako Dostojevskij, Čechov nebo Puškin jsou dodnes známá po celém světě. Jenže na poli vědy to bylo poněkud horší. Do této doby přišel v roce 1834 v Tobolsku v západní Sibiři na svět Dmitrij Mendělejev. Muž, který pohnul chemií…
Mendělejev již během studií prokázal bystrost, talent i vysokou inteligenci. To mu otevřelo cestu ke studiu v zahraničí. Nejprve pobýval v Paříži, kde studoval u experimentátora Henriho Regnaulta, jenž mimo jiné prokázal, že hodnota absolutní nuly činí –273 stupňů Celsia. Mendělejev později vyměnil Paříž za tehdejší evropskou vědeckou Mekku, německý Heidelberg. Byl velmi temperamentní až výbušné povahy. Nezřídka se stávalo, že se se svými kolegy rozhádal, až zkumavky létaly přes celou laboratoř. Na druhou stranu měl schopnost nacházet podobnosti mezi zjevně neslučitelnými výsledky badání. Ve změtí zdánlivě banálních zjištění nacházel jakési základní principy. Například analýza rozpustnosti alkoholu ve vodě, což bylo téma jeho disertační práce, ho dovedla k důkladnějšímu studiu molekul a atomů. První ovoce jeho výzkumů začalo přicházet. Mendělejev například objevil, že každý plyn má svou kritickou teplotu. Když se plyn zahřeje nad tuto teplotu, žádný tlak jej už nedokáže přeměnit zpět na kapalinu. Tento objev bývá sice přičítán irskému chemikovi Thomasi Andrewsovi, ten však k němu dospěl až dva roky po Mendělejevovi. Talentovaný chemik měl špatných vlastností habaděj. Byl klasickým představitelem arogance některých pozitivistických vědců, kteří filozofii a umění označují za nepotřebné. „V současnosti můžeme žít bez Platóna,“ tvrdil, „ale abychom odhalili tajemství přírody, bylo by zapotřebí alespoň dvou Newtonů.“

Platina stejně jako jiné těžké kovy vznikají při výbuších supernov či srážkách neutronových hvězd.

Když v roce 1869 začal Mendělejev psát knihu, která měla nést název Základy chemie, záhy narazil na problém klasifikace prvků. První dvě kapitoly byly věnovány alkalickým prvkům a halogenům. Jenže co dál? „Existuje další rozlišení chemických prvků, které mají podobné vlastnosti? Něco takového přece musí existovat! Prvky přece nemohou mít jen náhodné vlastnosti, to by bylo proti zákonům vědy!“ To vše se Mendělejevovi honilo hlavou, když po nocích seděl u svého pracovního stolu uprostřed ne zrovna uklizené pracovny. Začal tušit, že někde hluboko v problému je ukryta struktura, která přehledně ukáže společné vlastnosti prvků. 17. února 1869 se Mendělejev měl zúčastnit jakéhosi zasedání a dobu před odjezdem z Petrohradu si krátil tím, že na papír psal prvky, seřazené podle atomové hmotnosti. Po chvíli zbystřil. Zdálo se mu, že mezi některými prvky se objevuje zatím ne zcela určitý řád. Uvědomil si, že je nablízku velkého objevu… Svou cestu okamžitě zrušil a horečně hledal způsoby, jak dojít ke svému cíli. Zatím však marně. „V mojí hlavě se všechno skládá dohromady, ale já to nedokážu vyjádřit,“ naříkal vědec. Vyčerpáním z namáhavého myšlení po chvíli usnul. „Ve snu jsem spatřil tabulku, ve které byly všechny prvky na správném místě. Když jsem se probudil, okamžitě jsem vše napsal na papír,“ řekl později Mendělejev. Prvky byly uspořádány podle své atomové hmotnosti a vlastnosti prvků se opakují v určitých periodách. Proto tedy periodická tabulka. Některé prvky sice chyběly, ale i ty byly postupem času objeveny. Nakonec se ukázalo, že příroda kolem nás má k dispozici 92 prvků. Avšak periodická tabulka se neustále rozšiřuje, nyní výhradně o prvky, které vznikají v supermoderních laboratořích. Ty jsou však značně nestabilní, například vlastnosti prvku s dosud nejvyšším protonovým číslem 118 oganessonu ale i jiných jsou jenom předpokládané, protože se jej podařilo stvořit jen na zlomek vteřiny. Zkoumat chemické vlastnosti tzv. těžkých transuranů je krajně obtížné, vždyť nejdelší poločas rozpadu ze známých těžkých transuranů má seaborgium (106). Seaborgium vydrží pohromadě 21 sekund, u jiných jsou chemici rádi, když je zachytí alespoň na jedinou sekundu. Jak už název transuran napovídá, jsou tyto prvky silně radioaktivní. Lehčí transurany lze najít například v jaderných reaktorech. Patří mezi ně neptunium (93), plutonium (94), americium (95) nebo curium (96). Ty lze zkoumat snadno, protože je lze „vytáhnout“ z vyhořelého jaderného paliva.

Foto: Study, oalevelnotes, Pinterest, chemistrylearner
Právě v prodeji
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Věda a technika
Zobrazit více …