Susipažinkime su cheminiais elementais

Tulis ir samaris

Ir vardai išreiškia daiktų esmę, P. Florenskis

Kartais sunku suprasti, kodėl cheminiams elementams suteikti tokie pavadinimai - ypač pažvelgus į apatinę periodinės lentelės dalį. Čia pažvelgsime į tulį ir samarį – ir pasirodo, jie visai nesusiję su Tulos ir Samaros miestais!? Talis

Tula (lot. Thule) senovėje vadino kažkur šiaurėje esančią hipotetinę salą (ar salas). Keliautojas Pitėjas1) tvirtino, kad ji iš tikro egzistuoja. Atstatytame traktate „Apie vandenyną“, perpasakotą Polibijaus ir Strabono, jis rašo, kad išplaukęs iš Marselio, nuo Škotijos krantų plaukė į šiaurę, kur, atseit, ir rado tą paslaptingą salą.

O pavadinimą tuliui (eilės nr. 69; žymuo: Tm) suteikė švedų chemikas Peras Teodoras Klevė2) (1840-1905), kartu su Upsalos un-to spektroskopistu T.R. Talenu3) (1827-1905) įrodęs talio egzistavimą. Kokia buvo jo asociacija su ta sala, sunku pasakyti, tačiau galime pacituoti jo darbą (1879), skirtą dviejų naujų elementų iš erbio oksido atradimui:
„Oksido daliai, esančiai tarp iterbio ir erbio oksidų, siūlau ‚tulio‘ pavadinimą – kildinant iš Thule, seniausiojo Skandinavijos pavadinimo“.

Taigi, jis motyvuoja panašiu skambesiu į senovinį Jutlandijos (Skandinavijos) pusiasalio pavadinimą. Tai gal ir Tula nebuvo tokia jau išmonė – ir Pitėjas iš tikro aplankė Skandinaviją arba kokią nors greta jos esančią salą.
O talį 1861 m. nepriklausomai vienas nuo kito atrado chemikai William Crookes (1832-1919) ir Claude-Auguste Lamy (1820-1878) sieros rūgšties gamybos liekanose panaudoję naujai sukurtą atominės emisijos spektroskopijos metodą, kurį pritaikius, talis skleidžia ryškiai žalią spektrinę liniją – galbūt todėl jis ir buvo pavadintas taliu (gr. thallos - žalias pumpuras ar šakelė).

Talis laisvu pavidalu gamtoje nėra randamas. Pramonėje talis yra išgaunamas ne iš kalio rūdų, bet susidaro ir kaip šalutinis produktas gryninant sunkiųjų metalų sulfidų rūdas. Tai labai minkštas metalas, kurį galima pjaustyti peiliu. Izoliuotas nuo aplinkos talis blizga panašiai kaip alavas, bet ore nublunka. Kontaktas su neapsaugota oda pavojingas - talio sulfatas yra nuodingas, bet beskonis ir bekvapis junginys, ir praeityje buvo naudojamas vabzdžiams bei graužikams naikinti.

Apie 60-70 % pagaminto talio yra naudojama elektronikos pramonėje, o likusi dalis naudojama farmacijos pramonėje ir stiklo gamyboje. Talio sulfido elektrinis laidumas kinta infraraudonosios šviesos poveikyje; šis junginys naudojamas infraraudonųjų spindulių detektoriuose. Talio bromido kristalai tinka naudoti infraraudonųjų spindulių optikoje (paprastas stiklas šių spindulių tiesiog nepraleidžia). Talis, kartu su selenu arba arsenu, gali būti panaudotas lengvai besilydančiam (125-150oC), bet kambario temperatūroje pakankamai tvirtam stiklui sukurti. Talio-gyvsidabrio lydinys užšąla daug žemesnėje temperatūroje nei gyvsidabris (-60oC).

O samario (eilės nr. 62; žymuo: Sm) pavadinimas susijęs su rusų kalnakasybos inžinieriumi V.E. Samarskiu-Bychovcu4) (1803-1870), kurio garbei vokiečių chemikas Heinrichas Rozė5) mineralą uranotantalą pervadino į samarskitą. Prieš tai jo brolis Gustavas6) aprašė uranotantalą, o jo sudėtimi susidomėjęs Heinrichas, paprašė Vasilijaus atsiųsti jo pavyzdžių. Jis tvirtino, kad gautuose pavyzdžiuose jis aptiko vadinamosios itros (arba itros žemės – Samaris žemėmis tada vadino birias ar molingas uolienas – geologijoje, arba oksidus - chemijoje). Be to, H. Rozė nurodė esant kažkokio „pelopijo“, jo „atrasto“ neegzistuojančio elemento, kas pasirodė esąs niobio ir tantalo mišinys. Galiausiai, nepatenkintas uranotantalo pavadinimu, pasiūlo jį vadinti „samarskitu“.

Po šio pervardijimo sekė virtinė klaidingų neegzistuojančių „elementų“ samarskito sudėtyje atradimų. Galiausiai 1879 m. liepos 28 d. prancūzų chemikas ir spektroskopininkas L. de Buabodranas7) pagal dvi anksčiau nežinomas žydras linijas iš samarskito gautose nuosėdose aptiko naują elementą, kurį pagal mineralą, ir pavadino „samaria“.

Samaris – kietas baltos spalvos metalas iš lantanoidų grupės, išoriniu pavidalu primenantis šviną, o mechaninėmis savybėmis - cinką. Jis labai aktyvus elementas: ore lėtai oksiduojasi, pradžioje pasidengdamas tamsia oksido plėvele, o tada visiškai subyra į gelsvo atspalvio miltelius. Sugeba reaguoti net su azoto sudarydamas nitridą, anglimi – karbidus ir t.t. Tirpsta rūgštyse. Žemės plutoje jo yra 8 g tonoje, o vandenyno vandenyje - 1,7*10-6 litre. Jį išgauna metalotermijos ir elektrolizės metodais – priklausomai nuo gamybos struktūros ir ekonominių rodiklių. Į metus jo gaunama keli šimtai tonų, - ir didesnė dalis jonų pasikeitimo metodais iš monacitinio smėlio.

Samaris dažniausiai parduodamas oksido forma ir jo oksido 1 kg kaina yra apie 20 USD - tad jis yra vienas iš pigiausių lantanidų.
Jis naudojamas supergalingų pastovių magnetų (lydiniuose), termoelektrinių medžiagų (monosulfidas) ir tenzojautrių daviklių (monosulfidas) gamybai, branduolinių reaktorių valdymui, specialių liuminiscencijuojančių ir infraraudonuosius spindulius sugeriančių stiklų gamybai ir kt.


Trumpos biografijos

1) Pitėjas iš Mesalijos - 4 a. pr.m.e. senovės graikų geografas, keliautojas, astronomas bei matematikas iš Mesalijos (dabart. Marselio). Apie 325 m. pr.m.e. atliko ekspediciją į šiaurės vakarų Europą, savo keliones aprašęs neišlikusiame kūrinyje; tėra tik kitų autorių perpasakoti fragmentai. Manoma paminėjo aisčių gentį Ostiaioi. Pitėjas – pirmasis paminėjęs Vidurnakčio Saulę, poliarinį ledą, Britaniją bei Balisia salą jūroje. Ginčai apie Thule salą už poliarinio rato, kur poliarinė diena trunka visą mėnesį, kelis amžius kėlė ginčus. Įrodė, kad Mėnulis veikia jūrų potvynius bei atoslūgius. Nustatė, jog Šiaurinė žvaigždė iš tiesų nėra ties pačiu šiaurės ašigaliu.

2) Peras Teodoras Klevė (Per Teodor Cleve, 1840-1905) – švedų chemikas, biologas, mineralogas ir okeanografas, geriausiai žinomas kaip holmio ir tulio atradėjas. Nuo 1874 m. profesoriavo Upsalos un-te. Pagrindiniai skirti retųjų metalų tyrimams, daug laiko skiriant jų išskyrimo metodams. Organinės chemijos srityje tyrė naftaliną ir vedinius iš jo. Atrado aminonaftalinsulfoninę rūgštį, dabar vadinamą Klevės rūgštimi. Tyrinėjo chromo ir platinos amoniakinius junginius.

3) Tobijas Robertas Talenas (Tobias Robert Thalén, 1827-1905) – švedų fizikas, žemės magnetizmo ir spektrinės analizės specialistas. 1874-86 m. buvo Upsalos un-to profesoriumi; 1889-91 m. buvo rektoriumi. Jo garbei pavadintas mineralas talenitas. Kartu su A. Angstromu išmatavo daugelio elementų spektrus, taip pat tyrė Saulės spektrą.

4) Vasilijus Samarskis-Bychovcas (1803-1870) – rusų kalnakasybos inžinierius; jo atsiųstą mineralą iš Ilmensko kalnų H. Rozė pavadino samarskitu, vėliau jame rastas elementas samaris.

5) Heinrichas Rozė (Heinrich Rose, 1795-1864) – vokiečių mineralogas ir chemikas, analitinės chemijos pradininkas; G. Rozės brolis, Berlyno un-to profesorius (nuo 1823 m.). Atrado niobį (1844), tyrinėjo medžiagų masės poveikį cheminėse reakcijose.

6) Gustavas Rozė (Gustavus Rose, 1798-1873) – vokiečių mineralogas, geologas, H. Rozės brolis. 1829 m. lydėjo A. fon Humboltą kelionėje po Sibirą. Tyrinėjo Europos ugnikalnius. Sukūrė mineralų kristalocheminę sistemą, tyrinėjo kristalų formos priklausomybę nuo įvairių aplinkybių. Taip pat tyrė meteoritus ir chondrules juose; kartu su kitais sukūrė meteoritų klasifikaciją. Nuo 1863 m. buvo Vokietijos geologų draugijos prezidentu. Jo garbei pavadintas mineralas roselitas.

7) Lekokas de Buabodranas (Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, 1838-1912) – prancūzų chemikas, atradęs Mendelejevo numatytą galį (1875); be šio, taip pat atrado disprozį ir samarį. Ankstyvieji darbai buvo skirti persotintiems skysčiams, tačiau pagrindiniai tyrimai buvo skirti spektroskopijai ir jos taikymams nustatant retuosius elementus. Jis, panaudodamas Bunzeno degintuvą ir elektros iškrovą, išanalizavo 35 elementus.

Augalai - chemikai
Metalinis vandenilis
Šaltoji branduolių sintezė
Lutecis: paskutinis iš lantanoidų
Galvaninės teorijos pradžia
Vilniaus Universiteto chemikai
Kodėl chemikai nemėgsta J ir Q
VU 19 a. pradžios kultūrinės idėjos
Celuloidas – plastmasių prosenelis
Kelionė po cheminių elementų lentelę
Kvantinė chemija – ateities mokslas?
Mokslo riboženkliai: 1867-ieji – kartų kaita
Šiuolaikinė fizika – į tiesą panašus mitas?
Chemikai: Nobelio premijos laureatai
Amžinas judėjimas laiko kristaluose
Elektra, kol dar nebuvo vartotojų
3-iojo tūkstantmečio mokslas
Mažosios saulės mįslės
Garo tramdytojas
Kvantinis chaosas
Vartiklis