Iz školskog svijeta
Povijest pojma kemijski element
objavljeno: 13. siječnja 2016.

Medije je početkom 2016. godine preplavila vijest o otkrićima posljednja četiri kemijska elementa koji upotpunjuju sedmu periodu periodnog sustava. Kako smo uopće spoznali što je kemijski element?

Iako su stari Grci baratali pojmovima atom i element, oni su svoje suvremeno značenje dobili tek u novije doba. Danas znamo da je kemijski element vrsta tvari koja se sastoji od atoma istog protonskog broja. To znači da svi atomi iste vrste imaju jednak broj protona. Primjerice, svi atomi s jednim protonom su atomi vodika, sa šest protona atomi ugljika, sa 79 protona atomi zlata itd. 

ELEMENTI I ATOMI U ANTIČKOJ GRČKOJ

Već od vremena grčkih filozofa postoji potreba za slaganjem tvari, odnosno elemenata u određene kategorije. Stari grčki filozofi Tales, Anaksimandar i Heraklit tvrdili su da je sva materija sastavljena od jednoga temeljnog principa ili elementa. Tales je vjerovao da je taj element voda, njegov učenik Anaksimandar da je to zrak, a Heraklit da je to vatra. Empedoklo (490. – 430. pr. Kr.) vjerovao je da su sve tvari sastavljene od četiriju elemenata: zraka, zemlje, vatre i vode te da miješanjem tih tvari u raznim omjerima nastaju sve tvari u prirodi. Aristotel (384. – 322. pr. Kr.) razvio je njegovu ideju te dodao da materija ima četiri osnovna svojstva: suho, toplo, vlažno i hladno.

Aristotelovi elementi i njihova svojstva

…………………………….

Demokrit iz Abdere (470. – 380. g. pr. Kr.) grčki je filozof kojeg poznajemo kao oca atomizma. Točno je, međutim, da je pravi začetnik atomizma bio njegov učenik Leukip, no to ipak ne umanjuje važnost Demokrita, koji je učenje o atomima doveo do zrelosti filozofskog sustava. Prema Demokritu, sve se sastoji od oku nevidljivih i nedjeljivih čestica – atoma.

Te se čestice razlikuju oblikom i veličinom, a kreću se u praznom prostoru. Demokrit je atome zamišljao kao čestice nepravilna oblika, s udubinama i izbočinama, a ne kao pravilna geometrijska tijela. Atomu vatre dao je oblik kugle jer su kuglasti atomi pokretljivi i prodorni, utiskuju se među druge atome i rastavljaju ih. I duša je od takvih atoma jer je ona „neka vatra i toplina” koja pokreće sve dijelove tijela.

Prema Leukipu i Demokritu, jedino se vatra sastojala od atoma jedne vrste – zrak, zemlja i voda bile su smjese različitih atoma. Aristotel je poricao Demokritovu ideju o postojanju atoma jer je tvrdio da prazan prostor u kojem se oni kreću ne može postojati. Do današnjega vremena od grčkog pojma elementa zadržalo se samo to da elementi imaju karakteristična svojstva.

Lik starogrčkog filozofa Demokrita na novčanici od 100 grčkih drahmi

…………………………….

RAĐANJE SUVREMENE KEMIJE

Ovakva su se mišljenja iz vremena stare Grčke zadržala neobično dugo. Iako su tijekom 16. i 17. stoljeća mnogi sumnjali u Aristotelova počela, nisu dokazali niti ponudili ništa u njihovu zamjenu. Irski kemičar Robert Boyle prvi je u knjizi Sumnjičav kemičar (1661.) definirao kemijske elemente kao počela na koja se mogu rastaviti tvari. Time je znanstvenike usmjerio prema traženju i otkrivanju novih kemijskih elemenata.

Robert Boyle (1627. – 1691.) već je u 17. stoljeću isticao veliku važnost izvođenja pokusa, promatranja i analiziranja podataka

…………………………….

Kisik je bio kemijski element koji je naposljetku pokopao Aristotelovu teoriju o četirima elementima. J. Priestley, a potom i Antoine Lavoisier, pokusima su u 18. stoljeću dokazali da voda nije element, nego spoj dvaju elemenata – vodika i kisika. U svome djelu Osnove kemije (1789.) A. Lavoisier prvi put u povijesti kemije daje prikaz 33 elementa u tablici koju naziva „tablicom jednostavnih tvari“. 

Otac suvremene kemije Antoine Lavoisier (1743. – 1794.)

Lavoisierova tablica jednostavnih tvari. Neke od navedenih tvari u njegovoj tablici nisu kemijski elementi, a neke nisu ni tvari.

…………………………….

U povijesti kemije John Dalton ostao je zapamćen po svojoj atomskoj teoriji iznesenoj u knjizi pod naslovom Novi sustav kemijske filozofije koju je objavio 1808. U istoj je knjizi objavio i tablicu dotad poznatih elemenata te opisao mogućnosti spajanja atoma.

Dalton je prvi predložio simbole za atome i molekule pa nikako nije mogao prihvatiti slovne simbole koje je poslije predložio švedski kemičar Jöns Jakob Berzelius (1779. − 1848.), a njima se i danas služimo. „Berzeliusovi su simboli užasni”, pisao je. „Učenik bi prije naučio hebrejski nego se navikao na njih.”

Samo desetak godina poslije J. J. Berzelius objavljuje atomske težine za 45 od 49 tada poznatih kemijskih elemenata. On je otkrio čak četiri elementa – cerij, selenij, silicij i torij.

Engleski znanstvenik John Dalton (1766. – 1844.)

Daltonovi simboli kemijskih elemenata

…………………………….

Dmitrij D. Mendeljejev je u sastavljanju svoje tablice periodnog sustava 1869. godine upotrijebio 66 tada poznatih kemijskih elemenata. Već je u prvoj objavljenoj tablici periodnog sustava Mendeljejev ostavio prazna mjesta za elemente koji će tek biti otkriveni.

Prefiksima eka, dva i tri (sanskrt – jedan, dva i tri) Mendeljejev je imenovao nepoznate elemente u skupini ispod poznatog elementa. Kako je ispod silicija bilo prazno mjesto nepoznati je element dobio ime eka-silicij.

Ubrzo su uslijedila otkrića eka-bora (otkriven je kao skandij 1879. godine) i eka-aluminija (otkriven je kao galij 1875. godine). Ipak, najveće je iznenađenje kemičarima priredilo otkriće germanija (eka-silicija). Neki su ga nazvali i proročanstvom!

Ruski kemičar Dmitrij D. Mendeljejev (1834. – 1907.)

Mendeljejevljeva tablica periodnog sustava elemenata objavljena 1871. godine na njemačkom u Analima za kemiju i farmaciju

…………………………….

KEMIJSKI ELEMENTI U 20. STOLJEĆU

Bračni par Marie i Pierre Curie intenzivno se bavio proučavanjem radioaktivnosti, tj. spontane pretvorbe atoma nekog kemijskog elementa u atome drugog elementa uz oslobađanje energije, tj. radioaktivnog zračenja. Tijekom svoga rada otkrili su nove, radioaktivne, kemijske elemente – polonij i radij.

Polonij je jedna od najsmrtonosnijih poznatih tvari. Ipak, M. Curie je sa suprugom izolirala prvi uzorak polonija preradbom velike količine uranijeve rude, ne znajući kakvu opasnost za zdravlje taj element nosi.

Misteriozno blijedoplavo zračenje radija oduševilo je svijet početkom 20. stoljeća. Supružnici Curie staklenu su posudu s radijevom soli čak držali na noćnom ormariću! Element su nazvali po zrakama (izvedeno od lat. radius – zraka, sijevanje, sjaj) plavkaste svjetlosti koju je zračila radijeva sol.

Pierre Curie (1859. – 1906.) i Marie Skłodowska Curie (1867. – 1934.)

…………………………….

Do početka Prvoga svjetskoga rata bila su poznata 72 elementa koji se pojavljuju u prirodi. Ubrzo su uslijedila otkrića preostalih prirodnih kemijskih elemenata – posljednji otkriven bio je renij 1925. godine. Tijekom 20. stoljeća sintetizirano je više novih elemenata koji nisu pronađeni u prirodi. Glenn T. Seaborg sudjelovao je u otkriću čak deset kemijskih elemenata: plutonija, americija, kurija, berkelija, kalifornija, einsteinija, fermija, mendelevija i elementa 106, koji je tijekom njegova života, njemu u čast, nazvan seaborgijem. 

Američki znanstvenik Glenn Seaborg (1912. – 1999.)

…………………………….

ELEMENTI U 21. STOLJEĆU

Danas se novi elementi mogu proizvesti nuklearnim reakcijama i uz uporabu golemih strojeva uz visoke troškove. Katkad se proizvede samo jedan atom koji postoji manje od sekunde.

Posljednji umjetni elementi kojima je IUPAC (Međunarodna unija za čistu i primijenjenu kemiju) 2012. potvrdio imena su flerovij (redni broj 114) i livermorij (redni broj 116). Potkraj prošle godine objavljeno je otkriće novih četiriju elemenata koji upotpunjuju sedmu periodu periodnog sustava.

To su elementi rednih brojeva 113, 115, 117 i 118, tj. ununtrij, ununpentij, ununseptij i ununoktij. Proizveli su ih znanstvenici iz Japana, Rusije i SAD-a, a 30. prosinca 2015. otkrića je potvrdio i IUPAC. 

Prava će imena novim elementima predložiti znanstvenici koji su ih proizveli, a na IUPAC-u je da ih potvrdi

………….

LITERATURA: Lukić, S., Varga, M., Dujmović, I., Trenčevska, N., Volarević, D.: Kemija 7, udžbenik kemije u sedmom razredu osnovne škole, Školska knjiga, Zagreb, 2013. ■ Raos, N.: Kemijski leksikon u stripu, Školska knjiga, Zagreb, 2010. ■ Grdenić, D.: Povijest kemije, Školska knjiga i Novi liber, Zagreb, 2001.

………….

Piše: Goran BUKAN