A.
Uvod
Ruski kemičar Dimitrij
Ivanović Mendeljejev prije 150 godina, odnosno 1869. godine, otkrio je ili
objavio periodni sustav elemenata koji omogućuje izradu njihove inventure na Zemlji. Periodni
sustav elemenata je sustavni tablični poredak kemijskih elemenata koji odražava
njihovu atomsku građu i sličnost njihovih fizikalnih i kemijskih svojstava.
Ta je tablica zapis kemijskih elemenata od kojih su satkane sve tvari (tekućine,
krutine, plinovi) koje nas okružuju. Koliko je važna ta tablica? Ona je anketom
među 800 znanstvenika preko magazina Science & Mechanics proglašena
najvažnijim ljudskim otkrićem, većim od pronalaženja postupka dobivanja željeza,
bakra, stakla, vapna i drugih polimernih materijala kojima su se ljudi bavili
milenijima. Prošla je godina pod pokroviteljstvom UNESCO-a proglašena Međunarodnom
godinom periodnog sustava elemenata.
Rasprostranjenost elemenata mg/kg u kori Zemlje Klikni za veću sliku
Izvor: quickstudy.com
U Minsku je 2018. godine
održana 52. Mendeljejeva olimpijada srednjoškolaca posvećena ovoj tablici. Našisu učenici na tom natjecanju osvojili jednu srebrnu i jednu brončanu medalju
Što je zapravo radio
Mendeljejev, veliki ruski kemičar? On je 1869. godine na kartice ispisao svojstva
onda poznatih kemijskih elemenata, pa ih je slagao, kao pasijans, prema
svojstvima i atomskim težinama u retke i stupce
Slične elemente po
svojstvima stavio je u stupce. Redajući elemente prema rastućim relativnim
atomskim masama (tada atomskim težinama), dobio se poredak u kojem su se u
periodičnim razmacima nalazili elementi sličnih kemijskih svojstava. Prema toj
početnoj tablici s tada poznatih oko 50 elemenata vidjelo se koji elementi
postoje, ali još nisu otkriveni, što je onda ubrzalo pronalaženje tih
elemenata. Elemenata ima 118, a zapravo ih je devedesetak bitno. U plinovitom
je stanju 11 elemenata (vodik H2 , helij He, neon Ne, argon Ar, klor
Cl2, kripto Kr ksenon Xe, dušik N2, kisik O2,
flor F2, radon Rn), dva su u tekućem stanju (brom Br2,
živa Hg), a ostali su u čvrstom stanju. Danas je ta tablica bitna da se vidi
koji su elementi u suvišku, a koji su u manjku za proizvodnju ljudskih dobara.
Ruđer Bošković[i] je prvi u svjetskoj znanosti tvrdio da
su svojstva tvari ovisne o njihovoj
strukturi. Bio je predhodnik fizičara koji su XX stoljeću izučavali strukturu atoma.
B. Važni elementi
B1.
Vodik
Prema svojoj masi tvori 75% vidljivog svemir
Prema svojoj masi tvori 75% vidljivog svemir
Zbog održivosti života
čovjek mora izraditi
bilancu ili inventuru svega što ga okružuje na Zemlji, pa čak još dalje, do Sunca. To znači da valja brojiti atome i molekule mnogih elemenata i spojeva.[ii] Najvažniji element svemira je atom vodika. Sunce troši šest stotina milijuna tona vodika u sekundi pretvarajući ga u helij. Četiri milijuna tona u sekundi pretvara se u energiju, od čega kilogram i sedamsto grama po sekundi dolazi do Zemlje kao svjetlost i toplina.
bilancu ili inventuru svega što ga okružuje na Zemlji, pa čak još dalje, do Sunca. To znači da valja brojiti atome i molekule mnogih elemenata i spojeva.[ii] Najvažniji element svemira je atom vodika. Sunce troši šest stotina milijuna tona vodika u sekundi pretvarajući ga u helij. Četiri milijuna tona u sekundi pretvara se u energiju, od čega kilogram i sedamsto grama po sekundi dolazi do Zemlje kao svjetlost i toplina.
B2.
Još neki važni elementi
Najvažnijih desetak
elemenata prema obilju u kori Zemlje su: kisik,
silicij, aluminij, željezo, kalcij, natrij, magnezij, kalij, titan i vodik. Neki elementi nisu u obilju prisutni u Zemljinoj
kori. Oko 17 od njih su ugroženi, kao i mnoge biljne i životinjske vrste. Neki
elementi nalaze se u tragovima i praktično „izumiru“ za korištenje. Ovdje je
pojam smeća, u kojem se nalaze stari mobiteli koje smo odbacili iz kružne
ekonomije, vrlo važno povezati i stvoriti pravilnu eksploataciju uz
recikliranje elemenata. Kisika ima najviše 461 000, dok vodika ima 1400 mg/kg
kore Zemlje. Ostale podatke o količini na Zemlji vidi na slici.
Tantal 2 , litij,
fosfor, indij i drugi
elementi (na linku se to vidi
kritični su prema svojim
nalazištima, a značajni su za razvoj tehnologije. Tako tantala Ta ima 2, litija Li 3,58, fosfora P 1050, indija In 0,25 mg/kg kore Zemlje. Baterije za mobitele i
električne automobile ne mogu se zamisliti bez litija. Ali
danas imamo i pametne telefone za čiju proizvodnju treba 31 element koji su kritični u
proizvodnji. Zatim, tu je LED hladna rasvjeta te moderni ekrani TV i računala,
što stvara velike poteškoće kod nabave osnovnih sirovina za njihovu
proizvodnju.
Spomenuo
sam fosfor koji nije na onom popisu elemenata kojih ima dovoljno za ljudske
potrebe. Ali fosfor je priča za sebe. Fosfati su glavni sastojak umjetnog
gnojiva. Nijemci noveliraju propise o mulju uz kanalizacijskih voda tako da će
gradovi s 100 000 ES – ekvivalent stanovnika 2029. godine – morati organizirati
dobivanje fosfora iz mulja
.To je vrlo važan element tzv.
kružne ekonomije. Oko 70 % fosforne rudače u svjetskim nalazištima nalazi se u
Zapadnoj Sahari i Maroku i jako su iscrpljena, pa će se fosfor za gnojivo
morati dobivati iz mulja. Sjećam se kako sam grabio lišće u šumi za stelju našeg
blaga – krava, volova, svinja, peradi. Upravo je to lišće bilo dodatna količina
u stajskom gnoju koja je sadržavala ne samo fosfor nego i druge mikro elemente koji
su bitni za pravilnu biopoljoprivredu.
B3 Uranij.
U tablici je na
92. mjestu prirodnih elemenata relativne atomske mase 238, gustoće 19,05 kg/dm3.
Najprije se mora spomenuti kako je prvo atomsko oružje bila uranijeva fisijska
bomba korištena nad Hirošimom u Japanu 1945. godine čime je zapravo završio
Drugi svjetski rat. Nisu tu bombu niti testirali, jer su imali izotopa 235U
uranija dovoljno samo za jednu bombu. Svega 0,81 % ovog izotopa ima u prirodnom
uranu 238. Tri dana kasnije imali su Amerikanci i bombu od plutonija, koji se
nalazi na 94. mjestu tablice, atomske mase 244, koja je bačena na Nagasaki u
Japanu. Zbog radioaktivnosti postoji strah od ovih elemenata, ali budućnost
dobivanja električne energije jako će ovisiti upravo o atomskim ili nuklearnim elektranama.
Budući su prisutne klimatske promjene, dugoročno gledano, najveća prijetnja opstanku čovječanstva
i života uopće, posljednjih godina ponovno se sve intenzivnije vode rasprave o
tome koliko nam je dobra, a koliko zla donijela nuklearna tehnologija. Prema tome, izlazak iz problema
promjene klima i uništenja okoliša je ponovno intenziviranje napora izgradnje
nuklearnih elektrana!!! Zlobnici tvrde kako imamo "rat" između "mafija" koje zastupaju ugljik ili uranij koji su čovječanstvu izvori energije. Inače uranija ima 2,7 a ugljika 200 mg/kg u kori Zemlje. Troškovi prizvodnje električne struje pročitaje na linku.
C.
Molekule, spojevi
Naši su trenutačni
problemi komunalnih aktivnosti (vidi naslove u novinama) na koji način smeće koje se sastoji od atoma, elemenata,
molekula i spojeva pospremiti, iskoristiti i ne dopustiti da nas to smeće
truje. Već je samo sortiranje tog smeća kompliciran proces kako bi ono postalo
koristan otpad za kružno gospodarstvo.
Elementi se međusobno
spajaju jedan s drugim prema kemijskim pravilima i tvore molekule. Postoji 25 molekula[iii]
koje su bitne za sadašnji način života. To su molekule koje imaju znanstvenu
povijest, a utjecale su na razvoj društva kakvo danas poznajemo: voda, glukoza, celuloza, ugljikov dioksid,
B12, fulereni, talidomid, kinin, progesteron, penicilin, morfij,
heroin, etanol, dopamin, kofein, aspirin,
urea, sumporna kiselina, stearinska kiselina, polietilen, DDT, amonijak,
nitroglicerin, silicijev dioksid, deoksiribonukleinska kiselina (DNK). VitaminB12 meni zdravstveno čini probleme, jer ga moj organizam ne prerađuje, pa svaka
dva mjeseca moram dobivati injekciju od 1000 pmola/L .
[ii] Theodore Gray, Elementi, Školska knjiga, Zagreb, 2009.,
str. 14
[iii] Ljiljana Fruk, Bernd Lintermann,
25 molekula koje su promijenile svijet,
Artresor naklada, Zagreb, 2016.
Joža, kako atomi mogu nestati ako ih jedino nuklearna eksplozija može uništiti? Oni mogu prelaziti iz jedne molekule u drugu, i tako se sakriti, ali ih mi uvijek možemo izvaditi iz molekule i staviti u molekulu koja nama treba. Da li ja dobro razmišljam?
OdgovoriIzbrišiSjetio sam se još tri načina kako možemo ostati bez nekih atoma:
OdgovoriIzbriši- da ih sutrašnji stanovnici Marsa odnesu na Mars,
- da ih izbiju u svemir meteori i drugi svemirski objekti ili sile,
- da ih odnesu "gosti" iz svemira.
Helij je kritičan jer zbog svoje male gustoće može "odlepršati" u svemir. Pod pojmom nestati misli se na mogučnosti korištenja za ljudske potrebe. Tako je kritičan fosfor kojeg previše trošimo za umjetna gnojiva.Gdje se u Hrvatskoj reciklira elektronično smeće ili otpad?
OdgovoriIzbriši