Mengyelejev öröksége és a névmágia

Lemmy vagy nem Lemmy?

Tudomány

Négy új elemmel bővült a periódusos rendszer, de még nincs igazi nevük. Alább épp a névadási praxist, illetve Dmitrij Ivanovics Mengyelejev zsenijét igyekszünk körüljárni.

A tavalyi év egyik érdekes tudományos híre az volt, hogy most már hivatalosan is sikerült betölteni a periódusos rendszer hetedik sorát, azaz periódusát. A Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója, a IUPAC, fizikai társszervezetével, a IUPAP-pal közösen még 2015. december 30-án úgy határozott, hogy hivatalosan is betöltöttnek tekinti a periódusos rendszer 113., 115., 117. és 118. helyét.

A természetben elő nem forduló, csupán igen rövid életű radioaktív izótópjaik formájában létező, részecskegyorsítókban előállított újoncok egyelőre az ununtrium, az ununpentium, az ununszeptium és az ununoktium nevet kapták, de számíthatunk rá, hogy hamarosan ők is elnyernek valami rendes és kissé jobban megjegyezhető nevezetet.

A közhit Dmitrij Ivanovics Mengyelejevhez (1834–1907) köti a kémiai elemek periódusos rendszerének létrehozását, s ez esetben nem is téved oly nagyot. Közismert, hogy az 1860-as években egymással párhuzamosan két remek vegyész próbálta az addig megismert 60 kémiai elemet táblázatba foglalni: a német Julius Lothar Meyer és Mengyelejev is az elemek jól ismert tulajdonságai alapján rendezte volna őket oszlopokba, illetve sorokba.

 

Sorok és oszlopok

Mindketten az akkor már remekül kiszámolható relatív atomsúlyok (mai kifejezéssel atomtömegek) alapján csoportosították az elemeket, és mindketten kihagytak helyeket, ahová akkor még ismeretlen, később azonosítandó itemek kerülhettek.

Mengyelejev nemcsak azzal győzött e versenyben, hogy néhány hónappal korábban, 1869 márciusában küldte nyomdába a maga kéziratát, hanem azzal is, hogy az elemeket sokkal inkább kémiai, mint fizikai tulajdonságaik alapján csoportosította, s több esetben emiatt merészen módosított is a pusztán az atomsúlyok alapján mutatkozó sorrenden, vagy magát az atomsúlyt írta át. Volt, amikor igaza volt: a manapság is használatos periódusos rendszerekből ellenőrizhető, hogy a magasabb rendszámú jódnak kicsit alacsonyabb a relatív atomtömege, mind a tellúré, de Mengyelejev rájött, hogy a jód helye a fluorral, a klórral és a brómmal egy sorban van (hiszen a Mengyelejev-táblázat eredeti formájában még sorként ábrázolta a ma oszlopként ismert csoportokat). Persze nem mindig jött be ilyen frappánsan a számítása – mindenesetre olyan rendszert alkotott, ami nem csak mechanikusan rendezte csoportba az elemeket, de valóságos összefüggéseket is feltételezett, és új elemek felfedezésére inspirált. Mengyelejev nem habozott megadni a hiányzó delikvensek, a még ismeretlen elemek atomsúlyára, kémiai tulajdonságaira, vegyületeinek, sóinak viselkedé­seire vonatkozó becsléseit sem. És láss csodát, a vegyészkollégák sorra fedezték fel a megjósolt elemeket: előbb az általa eka-alumíniumnak nevezett galliumot azonosították a színképe alapján, majd a szkandiumról derült ki, hogy megegyezik az eka-bórral; végül 1885-ben izolálták a később a félvezető-technológiában óriási karriert befutó germániumot, ami az ő eka-szilíciumával volt azonos.

Miközben fokozatosan bővült a táblázat, szépen lassan át is alakult, mígnem felöltötte ma ismert formáját. Megszületése óta harminccal bővült csak azon elemek száma, amelyek természetes formában is előfordulnak a Földön; hogy mást ne mondjunk, a 19. század végén felfedezett nemesgázoknak külön oszlopot kellett nyitni. A 20. században bővült annyira a tudásunk, hogy megértsük Mengyelejev merészségét, aki az atomok szerkezetének, a protonok és neutronok létének, pláne számának, illetve az utóbb a kvantumfizika által leírt elektronpályák ismerete nélkül rakta össze a maga rendszerét. Az igazi csoda pedig az, hogy még az általa kiötölt, az egyes elemek táblázatban elfoglalt helyét meghatározó algoritmusról is kiderült utóbb, hogy pont abba a sorrendbe állítja az elemeket, ami megegyezik az atommagban található protonok száma, azaz az elemek rendszáma alapján adódóval. A periódusos rendszer a rendszám emelkedésével felépítésében is jól követi a különböző kvantumszámokkal jellemezhető elektronpályák fokozatos bővülését – s ezzel hozható kapcsolatba a periódusos tábla kétszer 15 elemet tartalmazó, két sorba rendezett alcsoportjának (lantanoidák, aktinoidák) léte is.

 

A nevezéktan csodái

Az utóbbi évszázadban sorra iktatták be a periódusos táblába a „leleplezett”, addig rejtőzködő kémiai elemeket, ám sokszor már ezek elnevezése is vitákat váltott ki. Ez természetesen kapcsolatban volt az elsőbbséggel kapcsolatos disputákkal, hiszen általában a felfedező volt a névadó is. Az utóbb vanádiumként elhíresült, 23-as rendszámú elemet például még 1801-ben fedezte fel egy Andrés Manuel del Río nevű mexikói mineralógus (az ásványtan tudora), s számtalan különböző színű vegyületéről előbb panchromiumnak nevezte el, majd rájött, hogy ezek a sók mind megvörösödnek melegítés hatására, így átkeresztelte erythroniumnak. Del Ríót ezt követően jól megvezette francia tudóskollégája, Hippolyte Victor Collet-Descotils, aki azt találta ki, hogy a mexikói csupán szennyezett krómmal találkozott. A vanádiumot végül Nils Selfström svéd vegyész azonosította a nemzetközi tudósközösség által is elfogadott módon, s ő is nevezte el Vanadísról, ami Freyja germán termékenység-istennő egyik neve, Del Ríót pedig utólag már hiába rehabilitálták.

A ma lutéciumként ismert, 71-es rendszámú elemet egyszerre fedezte fel 1907-ben a francia Georges Urbain, az osztrák Carl Auer von Welsbach báró és az amerikai Charles James. Magától értetődik, hogy nem tudtak megállapodni az elsőség tekintetében, Urbain és Welsbach pedig egymást vádolták plágiummal. Az elsőbbség, így a névadás joga végül Urbainre szállt, aki először publikálta felfedezését – s ő remekül el is nevezte az új elemet Párizs latin nevéről lutéciumnak (hivatalos nemzetközi neve 1949-től lutetium). Welsbach a maga részéről a cassiopeium nevet használta, számos német tudóstársa pedig e mellett tartott ki egészen az ötvenes évekig.

A legtöbb fordulatot talán a transzfermiumháború hozta. A név a 100-as rendszámú, az első hidrogénbomba-robbantás törmelékei között azonosított fermiumra utal. Azon mesterséges, a természetben elő nem állítható, általában részecskegyorsítókban, valamely már ismert elem neutronokkal vagy más korpuszkulákkal való bombázása közben felfedezett elemekről van szó, melyeket az atomhatalmak tudósai kedvtelve neveztek el saját preferenciáik szerint. A 104-es és 106-os rendszámú elemek elnevezése körüli vita egyben a szovjet és amerikai kutatók felfedezési elsőbbsége körüli harc is volt: a vitát utóbb a IUPAC döntötte el a hidegháború után, az amerikaiak érveit fogadván el. A szovjet blokkban a 104-es rendszámú elem neve kurcsatóvium volt: a Dubnában, az ottani nukleáris kutatóintézetben dolgozó szovjet tudósok nevezték így Igor Kurcsatov, a szovjet atomprogram atyja után. Ezzel szemben a Berkeley Egyetemen dolgozó amerikai kutatók Ernest Rutherford, a nukleáris fizika brit atyja nyomán a rutherfordium (Rf) nevet adták neki – ötletüket s egyben elsőbbségüket végül a IUPAC is akceptálta. A nemzetközi kémiai szervezet utóbb az 1968-ban Dubnában felfedezett 105-ös elem kapcsán kompenzált: ezt a szovjetek a dán atomfizikusról nielsbohriumnak, az amerikaiak viszont hahniumnak nevezték el a német Otto Hahnról. A még forgalomban lévő periódusos rendszerek többségében így is szerepel, habár a IUPAC 1997-ben dubniumnak (Db) keresztelte (egy ideig játszott még a joliotium is). A 106-os elemet nagyjából egy időben fedezte fel egy dubnai szovjet és a Berkeley Egyetem Lawrence Livermore Laboratóriumában dolgozó amerikai tudóscsoport. Talán a szovjetek publikálták először a felfedezést, de az amerikaiak adtak nevet az elemnek: seaborgiumnak nevezték el egyik kollégájukról. A IUPAC 1992-ben megállapította, hogy az oroszok és az amerikaiak osztoznak a felfedezés dicsőségében, az elemet pedig ideiglenesen elnevezte unnilhexiumnak. 1994-ben pedig elfogadták azt a szabályozást, hogy a továbbiakban egyetlen elemet sem lehet élő emberről elnevezni. Korábban a 99-es rendszámú einsteiniumot a még életben lévő zseniális tudósról nevezték el, ami még hagyján; de 1997-ben is elfogadták a seabor­gium nevet – pedig az amerikai tudós még életben volt. Kritikusai szerint a IUPAC rossz futballbíróként egyik megkérdőjelezhető döntését a másikkal kompenzálta: a 107-es elem például megkapta (az oroszok korábbi, egy másik elemre vonatkozó ötletét átvéve) a bohrium nevet (Bh), míg a 108-as elemet lokálpatrióta német felfedezői Hessen tartomány latin nevéről nevezték el hassziumnak (Hs). Döntésüket a IUPAC is elfogadta, konstatálva, hogy Armbruster és Münzenberg még 1984-ben beelőzték dubnai versenytársaikat.

A kilencvenes évek vége óta a felfedezők által a IUPAC jóváhagyásával adott nevek (meitnerium: 109, darmstadtium: 110, röntgenium: 111, kopernícium: 112, flerovium: 114, livermorium: 116) alapján nehezen látni valamiféle határozott nevezéktani logikát: nagyjából minden belefér. A IUPAC saját ajánlása is csak leszögezi, hogy az elmúlt három évszázadban a felfedezők többek között az eredetükkel kapcsolatos asszociációik, fizikai, kémiai tulajdonságaik alapján, mostanában pedig kiváló tudósokról és munkahelyükről nevezik el az elemeket. Éppen ezért önmagában nem logikátlan és nem is reménytelen a nemzetközi kezdeményezés, hogy a minap elhunyt rocklegendáról, Lemmyről nevezzék el a most a periódusos rendszerbe illesztett radioaktív elemek egyikét. Ezek virtuálisan létező formájukban többnyire alighanem tényleg nehézfémek (vö. heavy metal) vagy legalább félfémek volnának; bár a 108-as ununoktium speciel nemesgáz. Pusztán az új elemek felfedezőit, a Dubna, az Oak Ridge, a Lawrence Livermore és a RIKEN Nishina laboratóriumokban dolgozó felfedezőket kell meggyőzni az ötletről, s azután néhány hónapos procedúra nyomán átverni a IUPAC és a IUPAP illetékesein – sok sikert kívánunk hozzá!

Neked ajánljuk