Este posibil să creăm noi elemente chimice care, în cele din urmă, ar putea distruge lumea sau ar trebui să urmăm regula lui Mendeleev din tabelul periodic al elementelor? Veţi afla răspunsul la această întrebare în cele ce urmează. Am primit următoarea întrebare de la doi cititori: ar putea exista în Univers elemente chimice pe care încă nu le-am descoperit? Sau tabelul periodic conţine toate elementele chimice din natură?

 


Ori de câte ori primesc un e-mail din partea conducerii sunt, în general, tentat să cred că ei au în minte un fel de scenariu apocaliptic. Întrebarea de azi pare inofensivă, dar analizând-o în profunzime sunt destul de sigur că voi afla intenţia lor.


Cum funcţionează chimia


Să încep cu o întrebare simplă: prin ce diferă un element chimic de altul?

Protonii

Toţi atomii sunt formaţi din două părţi: un nucleu în mijlocul lor şi electronii în afara acestuia. Nucleul poate fi spart în protoni şi neutroni, dar pentru aceasta sunt necesare, în mod evident, energiile din cadrul reactoarelor nucleare. Din punctul de vedere al chimiei, un nucleu atomic este exact la fel ca şi altele, atâta timp cât acestea au acelaşi număr de protoni. Electronilor, adică partea din atom care este de fapt implicată în procesele chimice, nu le pasă decât de sarcina electrică a nucleului, adică de protoni.

 

 

Tabelul periodic nu reprezintă nimic mai mult decât un instrument de numărare a protonilor. Hidrogenul are numărul atomic egal cu unu, deci conţine un singur proton. Acesta formează molecula diatomică H2. Chiar şi versiunile mai grele ale hidrogenului, adică izotopii de hidrogen cum ar fi deuteriul şi tritiul, care au 1 şi respectiv 2 neutroni, se comportă din punct de vedere chimic la fel ca şi hidrogenul obişnuit, care nu conţine neutroni. Heliul are numărul atomic 2 şi el poate avea 1 sau, mult mai frecvent, 2 neutroni şi aşa mai departe.

Pentru a da un alt exemplu, cel mai frecvent izotop al carbonului are şase protoni (prin definiţie) şi 6 neutroni. Cu toate acestea, în stratosferă este creat carbon-14, o versiune de carbon cu 8 neutroni. Acesta reprezintă doar aproximativ 1 atom de carbon dintr-un trilion, dar se dovedeşte a fi util. Din punct de vedere chimic carbon-12 (adică carbonul obişnuit) şi carbon-14 sunt exact la fel, astfel încât plantele şi animalele (prin respiraţie şi datorită faptului că mănâncă alte vietăţi) conţin acelaşi raport de 1 la un trilion şi care se regăseşte şi în corpurile noastre, până când vom muri. Din acel moment, carbon-14 începe să se dezintegreze şi după cum probabil ştiţi putem folosi acest fapt pentru a afla cu cât timp în urmă a trăit cineva.

Există o mulţime de alţi izotopi, dar întrebarea de azi era despre găsirea unor elemente noi. Răspunsul scurt este că nu trebuie să ne aşteptăm să găsim ceva nou la jumătatea distanţei dintre hidrogen şi heliu sau ceva de genul ăsta, deoarece toate elementele chimice sunt definite prin numărul de protoni pe care îl conţin şi acesta trebuie să fie un număr întreg. Cu toate acestea, putem (şi chiar am reuşit) obţine noi elemente la sfârşitul tabelului periodic.

 

POSTERUL SCIENTIA "Tabelul periodic al elementelor chimice"

 

poster Tabelul lui Mendeleev

 

Pentru a descărca posterul (Rezoluţie 3000x2053 px, 4,7 MB): CLIC AICI.

Alte postere Scientia puteţi găsi aici


Pentru alte articole Scientia despre tabelul lui Mendeleev, clic aici.


Puţină fizică nucleară


De exemplu, în anul 2009, un grup de oameni de ştiinţă ruşi au descoperit elementul cu numărul atomic 117, ununseptiu. Când spun „descoperit" vreau să spun că ei chiar l-au obţinut într-un laborator, ceea ce înseamnă că, în acest caz, au ciocnit atomi de calciu şi berkeliu (adică tot ceva ce trebuie, de asemenea, preparat într-un laborator). Rezultatul a fost reprezentat de o jumătate de duzină de atomi (n.t. adică 6 atomi de ununseptiu) care s-au dezintegrat destul de rapid.

Problema este că particulele masive, cum ar fi ununseptiul, care este de aproape de 300 de ori mai greu decât hidrogenul obişnuit, tind să fie destul de instabile. În general, acestea preferă să se dezintegreze în particule mai uşoare cât mai curând posibil şi în acest proces ele îşi degajă energia sub formă de radiaţii. Acesta este unul dintre motivele pentru care uraniul şi plutoniul sunt atât de radioactive.

Pentru ununseptiu problema este că acesta are un timp de înjumătăţire mai mic decât o zecime de secundă, astfel încât deşi el este mai „stabil" în conformitate cu standardele nucleare (lucrurile „instabile" au în general un timp de înjumătăţire de 10-10 secunde sau cam aşa ceva) nu va putea fi găsit în natură. În principiu noi putem obţine elemente mai grele, dar să nu vă aşteptaţi să le găsiţi pe acestea în jurul vostru.


Atomii nu sunt singura opţiune

Dacă doriţi să schimbaţi în întregime tabelul periodic mai există o altă opţiune: nu utilizaţi protoni şi neutroni. După cum vă puteţi aminti sau aşa cum Alasdair a explicat anterior într-un articol excelent, protonii şi neutronii sunt compuşi din mai multe particule fundamentale cunoscute sub numele de quarcuri. Mai exact, aceste particule sunt compuse din două quarcuri mai uşoare: un quarc up şi un quarc down. Protonii sunt formaţi din 2 quarcuri up şi un quarc down, în timp ce neutronii sunt compuşi din 2 quarcuri down şi un quarc up.

Dar mai există încă 4 quarcuri. Quarcul strange este cel mai uşor quarc după quarcul up şi din punctul de vedere al sarcinii electrice este la fel cu quarcul down. Am putea crea hiperoni în loc de protoni şi neutroni. Diferenţa este că hiperonii conţin quarcul strange.

De exemplu, hiperonii Sigma au aceeaşi sarcină şi o masă asemănătoare cu cea a protonilor sau a neutronilor, ceea ce înseamnă că elementele compuse din hiperoni Sigma ar fi identice cu cele formate din protoni şi neutroni. Singura problemă este că acestea se dezintegrează repede, foarte repede. Sigma+ (aproximativ echivalentul unui proton) se dezintegrează în aproximativ 10-10 secunde, iar Sigma0 (care ia locul neutronului) se dezintegrează în 10-19 secunde.

Nu toată lumea consideră că producerea acestor particule reprezintă o veste bună. Unul dintre scenariile apocaliptice în legătură cu Large Hadron Collider (LHC) a fost acela că nucleele atomice care conţin cel puţin un hiperon ar urma să stabilească legături cu materia obişnuită şi cumva materia obişnuită ar urma să se transforme într-o materie hiperonică de energie joasă.

Evident, acest proces ar continua la nesfârşit şi practic ar conduce la distrugerea planetei şi a tot ce există pe aceasta. Probabil că cei cărora le-am răspuns în acest articol îşi doreau să construiască un fel de bombă pe bază de hiperoni şi din acest motiv mi-au adresat întrebarea de azi.

Traducere de Cristian-George Podariu după is-the-periodic-table-the-law-or-just-a-good-suggestion