آخرین پست من شرح وقایع (ببینید در آنجا چه کردم؟) یک قدم زدن پر پیچ و خم در تمام 118 عنصر جدول تناوبی بود. همانطور که تمام قطعات آن تاپیک را مطالعه می کردم، مدام می خواستم در مورد برخی از داستان ها بیشتر بدانم. بالاخره امسال سال بین‌المللی جدول تناوبی است – چه زمانی بهتر برای کاوش؟
اما نکته اینجاست: 118 مقدار زیادی است. حتی جمع‌آوری تمام توییت‌های 280 کاراکتری (عمدتاً کمتر از) با هم زمان زیادی طول کشید. داستان‌های عنصری کل وجود انسان را در بر می‌گیرند و بی‌پایان جذاب هستند، اما بیان همه آنها با هر نوع جزئیات، کل کتاب را می‌گیرد (و نه کوچک) و پروژه‌ای است که سال‌ها در حال ساخت است. بنابراین، در عوض نگاهی به برخی از نقاط دیدنی قابل توجه چگونه است؟ نوعی نسخه تایم لپس تاریخ و کشف عنصری، اگر بخواهید…
کربن
کلمه “کربن” از کلمه لاتین “carbo” به معنای زغال سنگ و زغال چوب گرفته شده است.
بیایید داستان را با کربن شروع کنیم: چهارمین عنصر فراوان در جهان و دهمین عنصر فراوان در پوسته زمین (ببخش یا بگیر). زمانی که زمین برای اولین بار شکل گرفت، حدود 4.54 میلیارد سال پیش، فعالیت های آتشفشانی منجر به جوی شد که عمدتاً دی اکسید کربن بود. اولین اشکال حیات برای استفاده از دی اکسید کربن از طریق فتوسنتز تکامل یافته است. امروزه ترکیبات مبتنی بر کربن بخش عمده ای از زندگی در این سیاره را تشکیل می دهند و کربن دومین عنصر فراوان در بدن انسان (پس از اکسیژن) است.
هنگامی که ما در مورد کشف عناصر صحبت می کنیم، ذهن ما اغلب به سمت “چه کسی” می رود. اما، همانطور که در طول این سفر خواهیم دید، این هرگز یک سوال کاملاً ساده نیست. کلمه کربن از کلمه لاتین carbo به معنی زغال سنگ و زغال چوب گرفته شده است. انسان‌ها هزاران سال است که از زغال چوب می‌دانند – در نهایت، اگر بتوانید آتش درست کنید، دیری نپایید که به این فکر می‌کنید که آیا می‌توانید با این مواد سیاه باقی‌مانده کاری انجام دهید. ما هرگز نمی دانیم چه کسی برای اولین بار کربن را “کشف” کرد. اما ما می توانیم از یک چیز مطمئن باشیم: قطعاً این یک دانشمند اروپایی قرن هجدهم نبوده است.
الماس نوعی کربن است که بیش از 6000 سال توسط انسان استفاده می شود.
پس از آن الماس وجود دارد، اگرچه البته درک نحوه اتصال الماس و سایر اشکال کربن کمی بیشتر طول کشید. استفاده انسان از الماس نیز ممکن است فراتر از آن چیزی باشد که تصور می کنیم. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد چینی ها تا 6000 سال پیش از الماس برای آسیاب و صیقل دادن ابزارهای مراسم استفاده می کردند.
حتی این سوال که چه کسی برای اولین بار کربن را به عنوان یک عنصر شناسایی کرد، کاملاً ساده نیست. در سال 1722، René Antoine Ferchault de Réaumur نشان داد که آهن با جذب مقداری ماده به فولاد تبدیل می شود. در سال 1772، لاووازیه برای اولین بار نشان داد که الماس ها می توانند بسوزند (برخلاف نقطه اصلی داستان در یک قسمت از کلمبو در سال 1998).
در سال 1779، Scheele نشان داد که گرافیت سرب نیست، بلکه شکلی از زغال چوب است که هنگام سوزاندن و حل شدن محصولات در آب، اسید هوایی (امروزه به نام اسید کربنیک شناخته می‌شود) تشکیل می‌دهد. در سال 1786 کلود لوئیس برتوله، گاسپارد مونگ و سی. ای. واندرموند دوباره تأیید کردند که گرافیت عمدتاً کربن است، و در سال 1796، اسمیتسون تنانت نشان داد که سوزاندن الماس آب آهک را به رنگ شیری در می‌آورد – آزمایش ثابت شده برای گاز دی‌اکسید کربن – و استدلال کرد که الماس و ذغال‌سنگ همسان هستند. .
حتی این پایان داستان نیست: فولرن ها در سال 1985 کشف شدند و هری کروتو، رابرت کرل و ریچارد اسمالی جایزه نوبل را برای: “کشف اتم های کربن متصل به شکل یک توپ” در سال 1996 دریافت کردند. .
«چه کسی کربن را کشف کرد» را در موتور جستجو تایپ کنید و Lavoisier به طور کلی ظاهر می شود، اما واقعا؟ او تنها یکی از بسیاری بود که ما هرگز نام بسیاری از آنها را نخواهیم دانست.
فلز روی
برنج، آلیاژ روی، برای هزاران سال مورد استفاده قرار گرفته است.
حالا سر دیگر الفبا: روی. این یکی دیگر از قدیمی است، اگرچه به اندازه کربن نیست. تاریخچه روی به طور جدایی ناپذیری با مس مرتبط است، زیرا سنگ معدن روی برای هزاران سال برای ساخت آلیاژهای برنج مورد استفاده قرار گرفته است. کاسه های ساخته شده از قلع آلیاژی، مس و روی کشف شده اند که قدمت آنها حداقل به قرن نهم قبل از میلاد می رسد و زیور آلات زیادی کشف شده است که حدود 2500 سال قدمت دارند.
همچنین برای مدت طولانی در پزشکی استفاده می شود. قرص‌های کربنات روی، که تصور می‌شود برای درمان بیماری‌های چشمی استفاده می‌شود، در یک کشتی باری که در حدود 140 سال قبل از میلاد در سواحل ایتالیا غرق شده بود، یافت شده است، و روی در متون پزشکی هند و یونان در اوایل قرن اول پس از میلاد ذکر شده است. کیمیاگران در قرن سیزدهم در هند روی را در هوا سوزاندند و تافت های سفید و پشمی تشکیل شده را جمع آوری کردند. آنها آن را پشم فیلسوف یا nix alba (“برف سفید”) نامیدند. امروزه ما همان چیزی را به عنوان اکسید روی می شناسیم.
نام روی، یا چیزی شبیه به آن، اولین بار توسط پاراسلسوس در قرن شانزدهم ثبت شد – که در کتاب خود، Liber Mineralium II آن را “zincum” یا “zinken” نامید. این نام ممکن است از کلمه آلمانی zinke به معنای “دندان مانند” گرفته شده باشد – زیرا کریستال های قلع ظاهری دندانه دار و دندانه دار دارند. اما همچنین می تواند “قلع مانند” را نشان دهد، زیرا کلمه آلمانی zinn به معنای قلع است. حتی ممکن است
از کلمه فارسی سنگ به معنی سنگ باشد.
این روزها، روی اغلب به عنوان پوشش روی فلزات دیگر برای جلوگیری از خوردگی استفاده می شود.
P. M. de Respour رسماً گزارش داد که روی فلزی را در سال 1668 از اکسید روی استخراج کرده است، اگرچه همانطور که در بالا ذکر کردم، در حقیقت قرن ها قبل از آن استخراج شده بود. در سال 1738، ویلیام چمپیون فرآیندی را برای استخراج روی از کالامین (مخلوطی از اکسید روی و اکسید آهن) در یک کارخانه ذوب عمودی به ثبت رساند و آنتون فون سواب نیز در سال 1742 روی را از کالامین تقطیر کرد.
علیرغم همه اینها، اعتبار کشف روی معمولاً به آندریاس مارگگراف تعلق می گیرد، که عموماً اولین کسی است که در سال 1746 روی را به عنوان یک فلز به خودی خود تشخیص داد.
هلیوم
شواهد هلیوم برای اولین بار در طی یک خورشید گرفتگی کشف شد.
از قضا برای عنصری که (به طور بحث انگیز) برای پر کردن بالن ها استفاده می شود، کشف هلیوم آسان تر است. در واقع، می‌توانیم یک روز خاص را نامگذاری کنیم: 18 آگوست 1868. ژول یانسن، ستاره‌شناس، در طی یک خورشید گرفتگی کامل در گونتور، هند، کروموسفر خورشید را مطالعه می‌کرد و خطی زرد و درخشان با طول موج 587.49 نانومتر پیدا کرد.
اگر فکر می‌کردید که این ساده است، او اهمیت این خط را فوراً تشخیص نمی‌داد، زیرا فکر می‌کرد سدیم ناشی از آن است. اما پس از آن، در اواخر همان سال، نورمن لاکیر همچنین یک خط زرد را در طیف خورشیدی مشاهده کرد – که او نتیجه گرفت که توسط عنصری در خورشید ناشناخته در زمین ایجاد شده است. لاکر و ادوارد فرانکلند این عنصر را از کلمه یونانی خورشید، ἥλιος (هلیوس) نامگذاری کردند.
جانسن و لاکیر ممکن است هلیوم را شناسایی کرده باشند، اما آن را در زمین پیدا نکردند. این کشف اولین بار توسط لوئیجی پالمیری انجام شد و مواد آتشفشانی کوه وزوویوس را در سال 1881 تجزیه و تحلیل کرد. و تا سال 1895 بود که ویلیام رمزی برای اولین بار هلیوم را با تصفیه کانی کلویت (فرمول UO2) با اسید در حالی که به دنبال آرگون بود، جدا کرد.
نسخه های اولیه مندلیف از جدول تناوبی، مانند نسخه 1871، هیچ یک از گازهای نجیب را شامل نمی شود (برای منبع تصویر کلیک کنید).
جالب اینجاست که جدول تناوبی 1869 مندلیف گازهای نجیب نداشت زیرا در آن زمان شواهد بسیار کمی برای آنها وجود داشت. زمانی که رمزی آرگون را کشف کرد، مندلیف تصور کرد که این عنصر به دلیل واکنش‌ناپذیر بودن آن عنصری نیست، و چندین سال قبل از آن متقاعد شد که هر یک از آنچه که ما اکنون گازهای نجیب می‌نامیم باید در آن گنجانده شود. در نتیجه هلیوم تا سال 1902 در جدول تناوبی ظاهر نشد.
چه کسی هلیوم را کشف کرده است؟ ستاره شناسان، چه کسی آن را برای اولین بار در خورشید ما شناسایی کرد؟ یا شیمیدان هایی که موفق به جمع آوری نمونه های واقعی روی زمین شدند؟ اگر نتوانید ثابت کنید که اتم های واقعی آن را داشته اید – حتی برای لحظه ای کوتاه، آیا یک عنصر واقعا “کشف” می شود؟
فرانسیوم
تا اینجا ممکن است متوجه شده باشید که همه این اکتشافات تحت سلطه مردان بوده است. این تقریباً به طور قطع به این دلیل نیست که زنان هرگز درگیر علم نبودند، زیرا سوابق زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد زنان اغلب در آزمایشگاه‌ها با ظرفیت‌های مختلف کار می‌کردند – فقط همتایان مرد آنها معمولاً کار را گزارش می‌کردند. در نتیجه مردان به شهرت رسیدند، در حالی که داستان های زنان در بسیاری از مواقع گم می شد.
مارگریت پری فرانسیوم را کشف کرد (برای منبع تصویر کلیک کنید).
البته، نامی که در این مرحله به ذهن متبادر می شود، ماری کوری است، که پلونیوم و رادیوم را کشف کرد و عنصر سومی به نام کوریم داشت که به افتخار کار او و همسرش نامگذاری شد. اما او به اندازه کافی مشهور است. در عوض به سمت چپ جدول تناوبی برویم و نگاهی به فرانسیم بیندازیم.
مندلیف پیش‌بینی کرد که باید عنصری در اینجا وجود داشته باشد، به دنبال روند فلزات قلیایی. او نام مکان‌دار eka-caesium را به آن داد، اما وجود آن برای حدود هفتاد سال تأیید نشد. تعدادی از دانشمندان ادعا کردند که آن را یافته اند، اما کشف آن به طور رسمی ثبت شده است که در ژانویه 1939 توسط مارگریت پری انجام شده است. پس از تمام شکست‌های قبلی، پری فوق‌العاده دقیق و دقیق بود و با دقت تمام احتمالاتی که عنصر ناشناخته ممکن است توریم، رادیوم، سرب، بیسموت یا تالیم باشد را از بین برد.
پری به طور موقت فلز قلیایی جدید را اکتینیوم-K نامید (زیرا نتیجه واپاشی آلفا 227Ac است) و نام رسمی کاتیم (با نماد Cm) را پیشنهاد کرد، زیرا معتقد بود که الکترومثبت‌ترین کاتیون در بین عناصر است.
اما نماد Cm به کوریوم اختصاص داده شد و ایرنه ژولیوت کوری، یکی از سرپرستان پری، با نام «کتیوم» مخالفت کرد و احساس کرد که این عنصر به گربه‌ها مربوط می‌شود. پری پس از کشورش فرانسه، فرانسیوم را پیشنهاد کرد و این رسما در سال 1949 پذیرفته شد.
نمونه ای از اورانیت حاوی 100000 اتم فرانسیم 223 (برای منبع تصویر کلیک کنید).
فرانسیوم آخرین عنصری بود که در طبیعت کشف شد. مقادیر کمی در مواد معدنی اورانیوم وجود دارد، اما به طرز باورنکردنی کمیاب است. پایدارترین ایزوتوپ آن تنها 22 دقیقه نیمه عمر دارد و فرانسیم فله هرگز مشاهده نشده است. معروف است که در پوسته زمین حداکثر 30 گرم فرانسیم وجود دارد