Máig nincs jobb annál a periódusos rendszernél, amelyet 140 éve Mengyelejev alapozott meg. A jócskán továbbfejlesztett táblázat elemeit mégis jó páran megpróbálták más szempontok szerint sorba rakni.

„A periódusos rendszer lehetővé tette néhány ismeretlen kémiai elem tulajdonságainak megjósolását. Magam sem reméltem, hogy lesznek köztük olyanok, amelyeket, a periódusos törvény megingathatatlan bizonyítékát szolgáltatva, még életemben felfedeznek” – vett némi elégtételt a Brit Kémiai Társaság 1889-es ünnepi ülésén a vendégelőadóként meghívott Dimitrij Mengyelejev azokon, akik táblázatát inkább tartották az orosz miszticizmus termékének, mint tudományos eredménynek. Holott 1869 februárjában az orosz kémikusnak sikerült elsőként mind a 63 akkor ismert kémiai elemet, atomsúlya alapján, egy koherens táblázatba illeszteni.

Azzal szárnyalta túl igazán Mengyelejev a kortársait, hogy táblázatában megjósolt és helyet hagyott ki akkor még ismeretlen elemek számára. Az alumínium alatti rubrikát például egy 68-as atomsúlyú, alacsony olvadáspontú, savakban és lúgokban egyaránt oldódó ismeretlen anyagnak hagyta üresen. Jellemzése szinte tökéletesen illett a hat évvel később felfedezett galliumra. Ugyancsak ő jósolta meg, hogy léteznie kell a táblázat kakukktojásának, a – külsőre a platinához hasonló, a táblázat közepére, a mangán alá illő – 43-as rendszámú technéciumnak, amelyet csak 1937-ben, laboratóriumi körülmények között, maghasadással tudtak előállítani.

A technécium azért lóg ki a sorból, mivel a természetben elő nem forduló többi elem, az úgynevezett transzuránok nála jóval nagyobb súlyúak, így a rendszerben is sokkal hátrébb foglalnak helyet. Ez utóbbiak harmadát (kilencet) egy amerikai kémikus, Glenn T. Seaborg fedezte fel, aki ezzel a periódusos rendszer csúcstartója lett: több elemet azonosított, mint a nemesgázok csoportjának hat tagját (hélium, neon, argon, kripton, xenon, radon) az 1890-es években felfedező – és ezzel Nobel-díjat kiérdemlő – William Ramsay brit vegyész. Seaborg érdeme a mengyelejevi rendszer végső formába öntése is. A múlt század derekán ő emelte ki és helyezte el a táblázat alatt két önálló sorban a transzurán elemeket is magukban foglaló úgynevezett ritka földfémeket. 1951-ben mindezért ő is megkapta a Nobel-díjat.

Az 1990-es években viszont, amikor felmerült, hogy a táblázat egyik utolsó elemét róla neveznék el, az ügyben illetékes hatóság megvétózta az ötletet, mondván: élő tudósok esetében erre nincs mód. Seaborg ezt igencsak zokon vette, és kijelentette, ha választhatna, habozás nélkül visszaadná a Nobel-díját egy elemnévért cserébe. Végül mégis megérhette a dupla megtiszteltetést – a bizottság 1997-ben, két évvel halála előtt belement, hogy a 106-os rendszámú elem a seaborgium nevet kapja.

Időközben nyilvánvaló lett, hogy Mengyelejev táblázata nem minden szakma igényeinek felel meg. Éppen a periódusos rendszert tökéletesítő Seaborg volt az, aki már 1940-ben alkotott egy másik, elsősorban a magfizikusok igényeire szabott elemtáblázatot. Kiderült ugyanis, hogy a természetben található elemek sokkal bonyolultabbak, mint azt a nagy orosz táblázatalkotó korában gondolták: atomvariánsoknak, vagyis izotópoknak a keverékéből állnak. Az izotópok abban különböznek egymástól, hogy atommagjaikban ugyanannyi proton mellett különböző számú neutron található. A klóratom legstabilabb variánsában például 17 proton és 18 neutron van, ám a mengyelejevi rendszerből nem olvasható ki, hogy léteznek olyan változatai is, amelyekben a neutronok száma ettől akár hárommal-néggyel is eltér.

A magfizikusok izotóptáblázata azt segít gyorsan megállapítani, hogy a természetes elemeket mely izotópok keveréke alkotja. A hosszan elnyújtott, lépcsőzetes lajstrom közepén húzódik a színezéssel is kiemelt úgynevezett stabilitási vonal. Minél távolabb található egy izotóp ettől a vonaltól – magyarázza Patkós András akadémikus, az Eötvös Loránd Tudományegyetem atomfizikai tanszékének vezetője –, annál gyorsabban lebomlik.

Ma már az is tudható, hogy Mengyelejevnek egy hamis feltevésből kiindulva sikerült szinte hibátlan rendszert alkotnia. Ő még azt gondolta, hogy az atomok tömege határozza meg az elemek periodicitását, vagyis egyes fizikai és kémiai tulajdonságaik ismétlődését. A 20. századi kvantumfizika azonban bebizonyította, hogy ennek alapja az atomok elektronhéj-szerkezete. Kiderült hát, hogy a mai periódusos rendszer inkább tekinthető az elemek (kvantum)fizikai, mint kémiai alapokon nyugvó csoportosításának – így Patkós professzor. Egyebek mellett ez a magyarázata, hogy a vegyészek az 1970-es évekig állhatatosan próbálták kémiai alapokra helyezni a periódusos rendszert. Az e buzgalom eredményeként készült mintegy 150 különböző elemtérkép mindegyike a kvantumfizikai szempontok megtartásával, de az elemek kémiai tulajdonságainak előtérbe állításával – vagyis a hasonlók egymáshoz közeli elhelyezésével – próbált új sorrendet kialakítani. A kísérletek jó pár izgalmas táblázatformát eredményeztek – koncentrikus köröket, egymásba fonódó háromszögeket, spirálokat –, ám rendre csak egy-egy részproblémát tudtak orvosolni, ezért egyik sem terjedt el szélesebb körben.

E próbálkozások sorát bővítette a konvencionális táblázatformát megőrző szegedi vegyészprofesszorok, Lakatos Béla és Szabó Zoltán 1958-as periódusos rendszere. Ők első ránézésre nem csináltak mást, mint hogy a mengyelejevi táblázatot körülbelül a közepénél kettévágták, majd a két részt fordított sorrendben újra összeillesztették. A Lakatos–Szabó-féle lajstromban a réz, az ezüst, az arany, a cink és a higany a táblázat bal szélén, a bór- és a széncsoport elemeivel egy halmazban keresendő. A minimálisnak tűnő változtatás azért lehet fontos – magyarázza Kiss Tamás, a Szegedi Tudományegyetem szervetlen és analitikai kémiai tanszékének vezetője –, mert ebben az elrendezésben világos, hogy az átmeneti fémek legutolsó elemei kémiailag jobban illenek a földfémek mellé (hasonló vegyületeket alkotnak, a természetben hasonló közegekben fordulnak elő), mint a saját csoportjukba. Az alternatív táblázatokhoz hasonlóan azonban a Szabó–Lakatos-féle sem lett közismert: Magyarországon is sokáig csak a szegedi egyetemen oktatták.

E kudarcok ellenére geológusok egy csoportja is saját periódusos rendszert szeretett volna. Azt rótták fel Mengyelejev táblázatának, hogy nem derül ki belőle, mely elemek hajlamosak a természetben együtt felbukkanni, illetve melyek lépnek – pozitív vagy negatív töltésű ionok formájában – egymással könnyen kölcsönhatásba. A geológiai periódusos rendszert hat éve hozta létre Bruce Railsback amerikai geológus. Ő aszerint csoportosította az atomokat, a nemesgázokat, valamint a pozitív és a negatív töltésű ionokat, hogy a Földön hol fordulnak elő: külön-külön halmazt alkotnak a talajban, a földkéregben, a föld üledékes rétegeiben, a vízben, valamint a légkörben található elemek. Az első ránézésre áttekinthetetlennek tűnő táblázatban egyes atomok-ionok – attól függően, hány különböző formában fordulhatnak elő a természetben – többször is szerepelhetnek.

Kevéssé ismert, hogy a periódusos rendszer névadó-alkotójának köszönhető a klasszikus orosz vodka receptje és alkoholfoka is. A mester ugyan még a 38 százalékos töménységet tartotta ideálisnak, ezt utóbb azért kerekítették fel 40-re, hogy magasabb adósávba kerüljön a nedű. A prémium kategóriájú Russzkij Sztandard vodka még ma is a Mengyelejev által szabadalmaztatott eljárással készül.

BALÁZS ZSUZSANNA

Észak-Koreából elkezdték erőből támadni a számítógépeket

Észak-Koreából elkezdték erőből támadni a számítógépeket

Kína Gorbacsovja lehetett volna, de kihúzta a gyufát Teng Hsziao-pingnél

Kína Gorbacsovja lehetett volna, de kihúzta a gyufát Teng Hsziao-pingnél

Vádalkut kötött az ügyész a Kuciak-gyilkosság kulcsfigurájával

Vádalkut kötött az ügyész a Kuciak-gyilkosság kulcsfigurájával

Babos párosban is kiesett Moszkvában

Babos párosban is kiesett Moszkvában

Műtét közben rosszul lett egy orvos a Semmelweis Egyetemen, miután leszerelték a mobilklímát

Műtét közben rosszul lett egy orvos a Semmelweis Egyetemen, miután leszerelték a mobilklímát

A Mein Kampf ismét ott lesz a francia könyvesboltokban

A Mein Kampf ismét ott lesz a francia könyvesboltokban