poniedziałek, 15 września 2014

Ile pierwiastków występuje w przyrodzie?

Proste pytanie i nieprosta odpowiedź - ile pierwiastków występuje w przyrodzie? Z pewnością obiło się wam ono o uszy na lekcjach chemii. Wydaje się proste - rzut okiem na tablicę Mendelejewa. Pierwiastki sztuczne zaczynają się po uranie. Uran ma numer 92 więc tyle jest tych występujących w przyrodzie pierwiastków. I tak często traktują rzecz rozmaite strony a nawet podręczniki szkolne. Tylko że to nie jest tak łatwo powiedzieć ile.

In minus
Od tych 92 pierwiastków zwykle całościowo pojmowanych jako "niesztuczne" trzeba oczywiście odjąć dwa otrzymane sztucznie, mianowicie technet i promet.
Technet o liczbie atomowej 43 jest dość pechowy, bo jest najlżejszym niestabilnym pierwiastkiem. Najdłużej żyjący izotop 98-Tc ma czas półtrwania ok. 4 miliony lat co oznacza że po kilkuset milionach lat cała ilość jaka mogła być zawarta w pierwotnej materii z jakiej powstała Ziemia już się rozpadła. Dlatego po bezowocnych poszukiwaniach w minerałach, technet otrzymano w 1937 roku, napromieniowując neutronami molibden.
Nietrwałość technetu jest wynikiem złożenia się dwóch zasad rządzących trwałością jąder. Jądra o nieparzystej liczbie protonów są mniej trwałe. Ponadto liczby masowe izotopów nie są całkiem niezależne dla kolejnych pierwiastków - u sąsiadujących pierwiastków nie mogą być trwałe izotopy o takich samych masach. W przypadku technetu o nieparzystej liczbie neutronów, jedyną masą w której powinien zachować równowagę jest 98 u, ponieważ jednak trwałe izotopy o tych masach mają molibden i ruten po dwóch stronach technetu w okresie, ten izotop nie może być trwały.
Drugim takim pechowcem jest promet o liczbie atomowej 61, też nieparzystej, którego najtrwalszy izotop ma czas półtrwania 17,7 lat.

In plus
Z drugiej strony należy zastanowić się, co to właściwie znaczy "występuje w przyrodzie" - chodzi o tylko to że dało się go wykryć w warunkach naturalnych, czy może o ilości które dają się wyodrębnić? Bo przy tej pierwszej definicji listę "występujących w przyrodzie" można znacznie rozszerzyć.
W rudach uranu w wyniku spontanicznego rozszczepu jądra wykrywa się technet, zwłaszcza w rudzie z pewnego złoża w Kongu w ilości 0,2 ng/kg. W rudach uranu wyśledzono też ślady prometu, ze względu na krótki czas półtrwania będącego tylko przejściowym produktem rozpadów, przy czym na postawie rozpowszechnienia uranu szacuje się że na ziemi w danym momencie istnieje maksymalnie 500 g prometu. Linie widmowe tych pierwiastków wykryto też w pewnych szczególnych gwiazdach, jak Gwiazda Przybylskiego.
Można oczywiście zakwestionować tą ich "występowalność" na zasadzie "to tyle że właściwie nic", tylko że podobnie rzadkie są też inne pierwiastki, zwykle zaliczane do naturalnych. Frans, najcięższy z litowców ma czas półtrwania niespełna 22 minuty i w całej Ziemi jest go około 20 gramów. Nigdy nie wyizolowano czystego metalu. Najcięższy halogenek, astat o licznie atomowej 85 ma czas półtrwania 8 godzin i prawdopodobnie na całej ziemi obecny jest w danej chwili w ilości maksymalnie kilku gram. Protaktyn pojawia się w rudach uranu w ilości ok. 0,3 ppm, rad w ilości 0,14 ppm.

Pod tym względem na miano naturalnego bardziej już zasługuje pluton i neptun, pierwiastki znane jako sztuczne ale występujące w rudach uranu. Np-237 jest najtrwalszy i ma czas półtrwania 2 miliony lat. Powstaje w wyniku wychwytu neutronu w bardziej zagęszczonych rudach uranu występując w ilości około 0,001 ppb. Nieco więcej jest w rudach plutonu, którego najtrwalszy izotop ma czas półtrwania 80 mln lat, co oznacza iż pewne śladowe ilości mogły zachować się aż z czasów formowania ziemi. Wykryto go w glebie księżycowej i rudach uranu oraz w większej ilości w rudzie tworzącej naturalny reaktor jądrowy w Oklo.
Ponieważ z rozpadu uranu powstaje ameryk uznaje się za możliwe jego powstawanie w przyrodzie, ale w tak małych ilościach, że nie wykrywalnych. W zasadzie taka możliwość zachodzi też dla kiuru i berkelu, choć wtedy chodziłoby raczej o kilka atomów. 

Suma
Jak zatem określić ile jest tych "naturalnych" pierwiastków?
Tych które dało się w naturze wykryć i wyizolować choćby w śladowych ilościach jest 94, z czego 4 zostały najpierw stworzone sztucznie a potem dopiero wykryto ich ślady w naturze.

15 komentarzy:

  1. nigdy nie lubiłam chemii, kiedyś musiałam się tego uczyć, jakieś 15 lat temu.

    OdpowiedzUsuń
  2. Dlaczego chemicy bardzo rzadko korzystają ze związków fransu i astatu? Tu znajdziecie odpowiedź. Warto przeczytać. Polecam.

    OdpowiedzUsuń
  3. Po to żeby ogłosić światu, że jest straszną ignorantką.

    OdpowiedzUsuń
  4. Hmm.

    A gdyby w ogóle zrezygnować z podziału na "sztuczne" i "naturalne" pierwiastki? Nie za bardzo rozumiem właściwie, jaki jest tego sens.

    Poza tym taka klasyfikacja mocno trąci mi antropocentryzmem (nie twierdzę, że jest to coś złego, ale z reguły antropocentryzm jest mocno niepożądany, a w tym przypadku szczerze mówiąc jest nawet nudny).

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. W zasadzie naturalne są wszystkie możliwe pierwiastki, bo w końcu ich powstanie umożliwiają prawa natury, i w dodatku nawet te mało trwałe bądź powstają bądź powstawały w kosmosie w eksplozjach supernowych. Artykuł wynikł z tego że po raz kolejny przeczytałem o "92 naturalnych pierwiastkach" a to nie jest tak proste.

      Usuń
    2. "W zasadzie naturalne są wszystkie możliwe pierwiastki, bo w końcu ich powstanie umożliwiają prawa natury, i w dodatku nawet te mało trwałe bądź powstają bądź powstawały w kosmosie w eksplozjach supernowych."

      Dokładnie o tym samym sobie pomyślałem. "Sztuczny", czyli zrobiony przez człowieka, ale człowiek jest przecież naturalny i wykorzystuje naturalne materiały i prawa ;-).

      Już lepiej stosować jakieś podziały, które pokazują rzeczywiste właściwości pierwiastków i są przez to o wiele ciekawsze i bardziej kształcące.

      Usuń
    3. Czas rozpadu jest chyba najlepszym kryterium.

      Usuń
  5. witam!
    Na początku odniosę się do samego bloga, jak tu wpadłem to nawet przez moment nie spodziewałem się, że może mnie zainteresować temat chemii, a tu proszę! :) fajnie napisany.
    A co do samego tematu, to po przeczytaniu zdecydowanie odniosłem wrażenie podobne do wcześniejszych komentarzy.
    Myślę sobie jak nie zawsze przystające do rzeczywistości są nasze wyobrażenia o świecie... niektóre pierwiastki występują w tak małych dla nas ilościach, podczas gdy dla "świata" czasem jest to aż za dużo....
    To okiem laika btw ;)
    Pozdrawiam autora!

    OdpowiedzUsuń
  6. Muszę się przyczepić do jednej rzeczy. Pluton, Uran i Neptun pisane wielką literą to ciała niebieskie, albo imiona starożytnych bóstw. Nazwy pierwiastków chemicznych przyjęło się pisać małą literą. Zresztą w tej kwestii autor sprawia wrażenie, jakby nie mógł się zdecydować - czasem pisze je małą, czasem wielką. Proszę o poprawienie tego zgrzytu w skądinąd ciekawym i merytorycznie poprawnym wpisie.

    OdpowiedzUsuń
  7. "w ilości maksymalnie kilku gramów", nie "gram".

    OdpowiedzUsuń
  8. CAŁKIEM POWAŻNIE O TABLICY MENDELEJEWA!

    Leży sobie taki pierwiastek w ziemi. Inny sobie leży w innym miejscu a jeszcze inny gdzie indziej. Każdy z tych pierwiastków ma swoją liczbę atomową niezależną od Pana naukowca tylko od liczby protonów.

    Zatem jeden pierwiastek posiada liczbę atomową 5 a inny 78. Okazuje się że tablica Mendelejewa to tablica Bożego Cudu! Dlaczego?

    Odpowiedź jest prosta. Wszystkie pierwiastki znajdujące się w przyrodzie ułożone w szeregu posiadają kolejno po sobie następującą liczbę atomową. WSZYSTKIE! PRZYJRZYJCIE SIĘ TABLICY MENDELEJEWA! JEŻELI NAD TYM UŁOŻENIEM BARDZO MOCNO MYŚLAŁA TAK ZWANA EWOLUCJA TO JA SIĘ PO PROSTU POKŁADAM ZE ŚMIECHU!

    ABY ZAISTNIAŁY NA ZIEMI PIERWIASTKI O OKREŚLONEJ ILOŚCI PROTONÓW (I ELEKTRONÓW) W KOLEJNOŚCI PO SOBIE NASTĘPUJĄCEJ POTRZEBNA JEST DO TEGO ISTOTA MYŚLĄCA, KTÓRA STWORZY ÓW PIERWIASTEK MAJĄCY ODPOWIEDNIĄ ILOŚĆ PROTONÓW (I ELEKTRONÓW).


    http://m.neon24.pl/61c76bf3104e5aea3af8c4136d38ff6e,0,0.jpg

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. To ma być żart? Tworzenie się pierwiastków warunkują prawa fizyki, żaden Bóg nie musiał ich lepić z kwarków swym cudotwórczym paluchem. Nikt też nigdy nie twierdził, że pierwiastki tworzyła ewolucja.

      Usuń
  9. ABY ZAISTNIAŁY NA ZIEMI PIERWIASTKI O OKREŚLONEJ ILOŚCI PROTONÓW (I ELEKTRONÓW) W KOLEJNOŚCI PO SOBIE NASTĘPUJĄCEJ POTRZEBNA JEST DO TEGO ISTOTA MYŚLĄCA a nie przypadek!

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Liczby protonów w pierwiastkach zwiększają się o 1 co nie stanowi niesamowicie skomplikowanej kombinacji. A liczba elektronów zawsze jest liczba protonów. Może jeszcze zaczniesz dowodzić, że Bóg istnieje bo 2+2=4?

      Usuń