Tytuł oryginału

Elemental

Copyright © 2018 by Tim James

All rights reserved

Projekt okładki

Paweł Panczakiewicz

www.panczakiewicz.pl

Redaktor prowadzący

Adrian Markowski

Redakcja

Joanna Habiera

Korekta

Maciej Korbasiński

ISBN 978-83-8169-704-0

Warszawa 2019

Wydawca

Prószyński Media Sp. z o.o.

02-697 Warszawa, ul. Rzymowskiego 28

www.proszynski.pl

Dedykuję uczniom liceum Northgate

Wstęp

Przepis na rzeczywistość

14 miliardów lat temu postanowił narodzić się nasz Wszechświat. Nie wiemy, co nastąpiło przedtem (o ile było jakieś „przedtem”), wiemy tylko, że Wszechświat zaczął się rozprzestrzeniać we wszystkich kierunkach i od tamtego czasu nieustannie to robi.

W ciągu kilku pierwszych nanosekund po Wielkim Wybuchu rzeczywistość była rozżarzoną zupą złożoną z cząstek, bulgoczącą w temperaturze miliony razy gorętszej od Słońca. Kiedy jednak wszystko zaczęło się rozprzestrzeniać, ulegało też ochłodzeniu, cząstki stabilizowały się i tak narodziły się pierwiastki.

Pierwiastki są cegiełkami wykorzystywanymi przez naturę w kosmicznej kuchni, substancjami w najczystszej postaci, z których zbudowane jest wszystko, od buraka do roweru. Naukę zajmującą się badaniem pierwiastków oraz ich zastosowań nazywamy chemią, chociaż to pojęcie – niestety – dla wielu ludzi ma złowieszczy wydźwięk.

Niedawno pewien pisarz na popularnej, poświęconej zagadnieniom zdrowotnym stronie internetowej biadolił o „chemikaliach w naszej żywności” i zachodził w głowę, co możemy zrobić, żeby pozostała „wolna od chemii”. Tacy panikarze wydają się myśleć, że związki chemiczne są toksynami stworzonymi przez obłąkańców w laboratoryjnych kitlach, lecz to zdecydowanie nazbyt wąski punkt widzenia. Związki chemiczne to nie tylko ciecze bulgoczące w probówkach, lecz także same probówki.

Odzież, którą masz na sobie, wdychane przez ciebie powietrze oraz strona książki, na którą właśnie patrzysz – wszystko to tworzą związki chemiczne. Jeśli nie życzysz sobie chemikaliów w żywności, obawiam się, że już za późno. Żywność to też chemikalia.

Przypuśćmy, że zmieszasz dwie cząstki pierwiastka, jakim jest wodór, z jedną cząstką tlenu. W zapisie naukowym przyjęłoby to postać H_2O – chodzi o wodę, najsłynniejszy związek chemiczny świata. Dorzuć odrobinę innego pierwiastka, węgla, a otrzymasz C_2H_4O_2 – ocet domowy. Pomnóż każdy z tych składników przez trzy i otrzymasz C_6H_12O_6, związek znany powszechnie jako cukier[1].

Jedyna różnica między sztuką kulinarną a chemią polega na tym, że w przepisie kulinarnym figuruje jakieś warzywo, a chemia chce wniknąć jeszcze głębiej i ustalić, z czego to warzywo jest zbudowane. Nie ma praktycznie żadnych limitów na to, co chcemy opisać, jeśli znamy zawartość pierwiastków. Na przykład taki oto zwierz[2]:

H375 000 000O132 000 000C85 700 000N6 430 000

Ca1 500 000P1 020 000S206 000Na183 000

K177 000Cl127 000Mg40 000Si38 600Fe_2680Zn_2110

Cu76 114Mn_13F_13Cr_7Se_4Mo_3Co_1

Wygląda na zawartość baryłki toksycznych odpadów, a jest wzorem chemicznym istoty ludzkiej. Trzeba pomnożyć każdą liczbę przez 700 bilionów, lecz tak przedstawia się prawidłowy stosunek pierwiastków w ciele jednego człowieka. Jeśli słyszysz, jak ktoś mówi, że nie ufa chemikaliom, możesz go śmiało zapewnić, iż sam się do nich zalicza.

Chemia nie jest jakimś abstrakcyjnym zajęciem odbywającym się w obskurnych laboratoriach; ona rozgrywa się wszędzie wokół nas i w naszym wnętrzu.

Żeby zatem zrozumieć chemię, musimy pojąć układ okresowy pierwiastków, tę okropną tabelę wiszącą, jak zapewne pamiętasz, na ścianie pracowni chemicznej w twojej szkole. Układ okresowy, który bił po oczach wszystkimi kratkami, literami i cyframi, może onieśmielać. Nie jest on jednak niczym więcej jak listą składników, a kiedy rozszyfrujesz jego treść, stanie się jednym z twoich najpotężniejszych sprzymierzeńców w wyjaśnianiu budowy Wszechświata.

Owszem, układ okresowy to obiekt dziwaczny i skomplikowany, podobnie zresztą jak cała natura. Właśnie dlatego warto go studiować. I to również czyni go pięknym.

1 Ściślej: glukoza (przyp. tłum.).

2 Sterner R.W., Elser J.J., Ecological Stoichiometry: The Biology of Elements from Molecules to the Biosphere, Princeton University Press, Princeton, 2002.

Rozdział pierwszy

Łowcy płomieni

NAJBARDZIEJ ŁATWOPALNA SUBSTANCJA, JAKĄ KIEDYKOLWIEK SPORZĄDZONO

Chemia narodziła się w chwili, kiedy opanowaliśmy naszą pierwszą reakcję chemiczną – spalanie różnych materiałów. Umiejętność rozniecania ognia i panowania nad nim pomagała nam polować, gotować, odpędzać drapieżne zwierzęta, ogrzewać ciało zimą i wytwarzać prymitywne narzędzia. Pierwotnie spalaliśmy materiały takie jak drewno i tłuszcz, lecz okazuje się, że większość substancji należy do materiałów palnych.

Rzeczy zajmują się ogniem dlatego, że wchodzą w kontakt z tlenem, jednym z najbardziej reaktywnych pierwiastków. Dlaczego więc wszystko nie bucha bezustannie płomieniami? Zawdzięczamy to temu, że tlen – choć reaktywny – wymaga energii, by spalanie mogło ruszyć z miejsca. Dlatego rozniecenie ognia wymaga również czynnika takiego jak ciepło lub tarcie. Żeby mogła zajść reakcja spalania z udziałem tlenu, konieczne jest podgrzanie.

Jednakże najbardziej łatwopalną substancję, jaką kiedykolwiek sporządzono (znacznie bardziej łatwopalną od tlenu), stworzyli w 1930 roku dwaj naukowcy: Otto Ruff i Herbert Krug[3]. Poznaj trifluorek chloru.

Ten związek, zbudowany z pierwiastków: chloru i fluoru w stosunku jeden do trzech, jest jedyny w swoim rodzaju – może podpalić dosłownie wszystko, czego dotknie, w tym środki zmniejszające palność.

Trifluorek chloru (ClF_3), który w temperaturze pokojowej przybiera postać zielonej cieczy, a po ogrzaniu zmienia się w bezbarwny gaz, roznieci ogień na szkle i na piasku. Podpali azbest i kevlar (materiał używany przy produkcji kombinezonów strażackich). Roznieci też ogień nawet z samej wody, wydzielając przy tym opary kwasu fluorowodorowego[4].

Niewiele jest jednak przykładów zastosowania ClF_3, ponieważ ma on tę niedogodną właściwość, że podpala wszystko, z czym się zetknie. Trzeba szczególnego rodzaju szaleńca, który by pomyślał: „Hm, wypróbuję to”.

Najbardziej spektakularny wypadek z ClF_3 wydarzył się w dniu o nieujawnionej dacie i miał miejsce w zakładach chemicznych w Shreveport w stanie Luizjana. Po posadzce fabryki przesuwano szczelnie zamknięty zbiornik zawierający tonę tego związku, zamrożonego w celu zapobieżenia jego reakcji z metalem. Na nieszczęście niska temperatura sprawiła, że zbiornik stał się kruchy i pękł, a zawartość rozlała się wszędzie dookoła. ClF_3 natychmiast podpalił betonową posadzkę i wypalił dziurę o głębokości przeszło metra, zanim ogień wygasł. Człowiek przesuwający zbiornik został podobno wyrzucony w powietrze i przeleciał sto pięćdziesiąt metrów, a zmarł na zawał serca. Tak oto działa zamrożony trifluorek chloru[5].

W latach czterdziestych XX wieku poczyniono kilka ostrożnych prób wykorzystania tego związku w roli paliwa rakietowego, lecz nieuchronnie podpalał on same rakiety, toteż projekty jego użycia zarzucono.

Jako jedyni próbowali na serio okiełznać moc tej substancji nazistowscy naukowcy, którzy prowadzili w bunkrze pod Falkenhagen badania nad nowymi rodzajami broni[6]. Wpadli na pomysł wykorzystania jej w charakterze paliwa do miotacza płomieni, ale podpalała sam miotacz i każdego, kto go niósł, zatem uznali ją za bezużyteczną.

Tylko pomyśl. Trifluorek chloru nie tylko podpala wodę, lecz jest związkiem tak złowrogim, że nawet hitlerowcy woleli z nim nie zadzierać. Co czyni go tak potężnym?

Odpowiedź brzmi następująco: fluor zachowuje się bardzo podobnie do tlenu, ale do zapoczątkowania reakcji potrzebuje znacznie mniej energii. Jest najbardziej reaktywnym pierwiastkiem w układzie okresowym i w rozkładaniu innych związków chemicznych skutecznie dystansuje tlen. Zatem po połączeniu go z chlorem, pierwiastkiem drugim pod względem reaktywności, otrzymamy potworną mieszankę rozniecającą płomienie bez żadnej zachęty.

OGIEŃ Z WODY

Grecki filozof Heraklit był rozmiłowany w ogniu i obwoływał go najczystszą substancją, podstawową materią, tworzywem rzeczywistości. Według niego wszystko w jakiś sposób było zbudowane z ognia w takiej czy innej formie. Innymi słowy, ogień miał być składnikiem elementarnym.

To zrozumiałe założenie, gdyż można odnieść wrażenie, że ogień rzeczywiście ma właściwości magiczne. Z drugiej strony Heraklit żywił się tylko trawą i próbował wyleczyć z puchliny wodnej w oborze dla bydła, gdzie spędził trzy dni przykryty gnojem, po czym zjadły go psy[7]. Chyba zatem nie musimy traktować poglądów Heraklita zbyt poważnie.

Przyczynę, dla której trudno było w antycznym świecie identyfikować pierwiastki, stanowił nieznany dawnym filozofom fakt, że niewiele z nich występuje w czystej postaci. Większość z nich jest bowiem niestabilna i łączy się ze sobą, tworząc konglomeraty pierwiastków, zwane związkami chemicznymi.

To działa trochę tak jak bary dla samotnych. Każda samotna osoba czuje się nieszczęśliwa, więc łączy się z inną samotną osobą w parę. Pod koniec wieczoru większość singli wchodzi w związki, dzięki czemu stabilność całej grupy wzrasta. Jedynie garstka pierwiastków, na przykład złoto, którym nie przeszkadza samotność, pozostaje w swoim stanie pierwotnym.

Niemal wszystkie spotykane przez nas w naturze substancje to związki chemiczne, więc choć któryś z nich, na przykład sól kuchenna, może wyglądać na substancję w stanie czystym, jest to wyłącznie złudzenie. Sól kuchenna w rzeczywistości jest bowiem związkiem sodu i chloru, one zaś są prawdziwymi pierwiastkami.

Nigdy nie znajdzie się spoczywającej w glebie grudki sodu ani dryfującej z wiatrem chmury chloru, gdyż oba pierwiastki odznaczają się silną reaktywnością. Są one zatem praktycznie niewykrywalne, zwłaszcza za pomocą prymitywnego sprzętu laboratoryjnego rodem z pierwszego tysiąclecia naszej ery.

Faktem jest również to, że wiele pierwiastków występuje szokująco rzadko. Weźmy protaktyn, pierwiastek używany w badaniach z dziedziny fizyki jądrowej; cały jego występujący na świecie zapas pochodzi z jednego, ważącego 125 gramów odłupka pozostającego w posiadaniu brytyjskiej Agencji Energii Atomowej[8]. Greccy filozofowie, przeciwko którym sprzysięgło się tak wiele czynników, nie mieli szans dotrzeć do prawdy.

Dopiero pod koniec XVII wieku niemiecki alchemik Hennig Brand dowiódł, że w używanych na co dzień substancjach tkwią ukryte pierwiastki, a większość substancji, które uważamy za czyste, wcale czysta nie jest.

Pewnego dnia o nieznanej dacie w 1669 roku Brand spędzał wieczór w pracowni na gotowaniu sporej ilości moczu (trzeba przecież mieć jakieś hobby), prawdopodobnie dlatego, że ta ciecz ma złotą barwę, zatem badacz miał nadzieję zbić fortunę, kiedy udałoby mu się doprowadzić do zestalenia się moczu w cenny metal. Po wielu godzinach tej nieprzyjemnej pracy Brand ostatecznie otrzymał gęsty, czerwony syrop oraz czarną maź, podobną do tej, która powstaje w wyniku przypalenia grzanki. Zmieszał obie substancje i ponownie podgrzał mieszaninę. To, co nastąpiło potem, było dla niego niezrozumiałe.

Mieszanina pochodzącego z moczu syropu oraz na pozór zwykłego, kuchennego brudu przekształciła się w woskowate ciało stałe o silnym zapachu czosnku, które jarzyło się niebieskozieloną poświatą. Mało tego: okazało się niezmiernie łatwopalne, a po podpaleniu emanowało oślepiającym, białym światłem. Badacz jakimś sposobem otrzymał ogień z wody.

Brand nazwał tę substancję fosforem od greckiego słowa phosphoros („niosący światło”) i przez następne sześć lat w tajemnicy z nią eksperymentował. A nie były to przyjemne lata. Każda partia fosforu o masie 60 gramów wymagała wygotowania pięciu i pół tony moczu. Kiedy Brandowi skończyły się ostatecznie pieniądze żony, podał odkrycie do publicznej wiadomości i zaczął sprzedawać fosfor Danielowi Kraftowi, jednemu z pierwszych popularyzatorów nauki, który obwoził nabytek po całej Europie i demonstrował go zdumionym władcom oraz instytucjom naukowym[9].

Brand zachował jednak metodę ekstrahowania fosforu w tajemnicy. Chociaż wszyscy łamali sobie głowę, dlaczego nikt jej nie odgadł. Badacz stworzył chyba diabelnie zmyślną historyjkę, aby wyjaśnić, po co mu było aż tyle moczu.

Obecnie dokładnie wiemy, jak działała metoda Branda. Zalecane spożycie fosforu wynosi od pół grama do ośmiu dziesiątych grama dziennie, lecz ponieważ zawiera go wszystko, co jemy, przeważnie spożywamy ilość przeszło dwukrotnie większą. Cały nadmiar przenika do moczu, a Brand po prostu odparowywał wszystko inne.

Odkrycie badacza wyznaczyło kluczowy dla chemii moment, ponieważ wyekstrahowany fosfor tak bardzo różnił się od źródła, z którego pochodził. Mocz nie świeci w ciemności (niestety), lecz najwyraźniej zawiera pierwiastek chemiczny, który ma tę właściwość. Był to dowód, że w zasięgu naszego wzroku kryją się substancje chemiczne. Pierwiastki nie leżały już poza naszym zasięgiem.

CZŁOWIEK, KTÓRY IGRAŁ Z OGNIEM

Na początku XVIII wieku niemiecki chemik Georg Stahl, uzbrojony w nową wiedzę, że używane na co dzień substancje mogą składać się z ukrytych pierwiastków, postanowił wyjaśnić zjawisko ognia.

Podczas spalania metali powstają barwne proszki, nazywane wówczas wapnami. Wapna słynęły z tego, że trudno je zapalić, więc Stahl wyciągnął wniosek, iż są pierwiastkami, a trudność ich podpalenia wynika z tego, że zostały pozbawione ognia. Według tej hipotezy wszystko, co da się podpalić, zawiera substancję ulatniającą się po podgrzaniu do atmosfery i pozostawiającą po sobie tylko zwęglone resztki. Stahl nazwał tę substancję flogistonem od greckiego phlogizein („płonąć”) i argumentował, że ogień jest flogistonem oddzielającym się od wapna[10].

Dotycząca ognia hipoteza Stahla była ważna, ponieważ – w odróżnieniu od poprzednich idei w chemii – dawała się sprawdzić. Gdyby okazała się trafna, to przechwycenie flogistonu i połączenie go z wapnem w celu odtworzenia pierwotnego metalu powinno być możliwe. Stahl przedstawił ideę, której błędności można było dowieść, i przez to dał nam autentyczną hipotezę naukową, ona zaś – jak większość hipotez naukowych – szybko została obalona.

Pierwszy wyłom zrobił Henry Cavendish, brytyjski naukowiec urodzony we Francji, człowiek słynący z nieśmiałości, zapalony kolekcjoner mebli, wielbiony przez fizyków, jako że pomógł udowodnić działanie siły grawitacji. Jego największym wkładem w rozwój chemii była jednak seria eksperymentów z kwasem i żelazem.

W wyniku reakcji tych dwóch substancji uwalniał się niewidzialny gaz, który Cavendish zbierał. Najpierw myślał, że udało mu się przechwycić flogiston, aż odkrył coś dziwnego. Gaz spalał się w sposób wybuchowy[11]. Jeśli ogień stanowił rezultat uwalniania się flogistonu, to jak sam flogiston mógł ulegać spaleniu? Jak flogiston mógł ulatniać się sam z siebie?

Jeszcze dziwniejsze było to, że gdy otrzymany przez Cavendisha gaz (który odkrywca nazwał „palnym powietrzem”) wybuchał, tworzyła się przy tym czysta woda. Skoro zaś można było otrzymać wodę z innych substancji, to może woda również nie zaliczała się do pierwiastków?

Na następną tajemnicę natknął się w 1774 roku angielski duchowny-odszczepieniec Joseph Priestley. Eksperymentował on z wapnem rtęciowym (czerwonym proszkiem otrzymywanym w wyniku spalania rtęci), kierując nań promienie światła za pomocą szkła powiększającego[12]. Zbierał wydzielający się gaz i przekonał się, że inne materiały bardzo dobrze się w nim paliły, lepiej niż w zwykłym powietrzu. Czymkolwiek był ów gaz, wyraźnie dobrze sobie radził z usuwaniem flogistonu. Logicznie rozumując, gaz musiał być zdeflogistonowany, skoro mógł absorbować flogiston, zatem odkrywca nazwał go „zdeflogistonowanym powietrzem”.

Dwieście lat wcześniej polski alchemik Michał Sędziwój odkrył, że powietrze stanowi mieszaninę dwóch gazów, z których jeden był „pokarmem życia”, drugi zaś był bezużyteczny[13]. Czy między tymi odkryciami istniał jakiś związek?

Priestley postanowił zamknąć kilka myszy w pojemniku wypełnionym zdeflogistonowanym gazem, a zwierzęta przetrwały w nim bez szkody. Uczony odkrył również, kiedy wypróbował działanie gazu na sobie, że w istocie woli go od zwykłego powietrza, wdychany gaz wprowadzał go bowiem w stan euforii. Najwyraźniej „pokarm życia” Sędziwoja był tym samym, co zdeflogistonowany gaz Priestleya.

Priestley odkrył ponadto, że rośliny – jak się zdaje – wydychają gaz, wypełniając nim wolną przestrzeń po wypaleniu się ognia. Wszystko to wydawało się bardzo dezorientujące. Ogień wydzielający wodę, metale wytwarzające ogień, rośliny wydychające powietrze… O co tu chodzi?

WPROWADZENIE PORZĄDKU

Odpowiedź na wszystkie powyższe zagadki pojawiła się w 1775 roku, kiedy Priestley podzielił się wynikami badań nad flogistonem z francuskim chemikiem Antoine’em Lavoisierem.

Lavoisier pracował dla francuskiego rządu jako poborca podatków, ale jego prawdziwą pasją była nauka. Już wcześniej eksperymentował z wapnami, zanim jeszcze jego uwagę zwróciły doświadczenia Priestleya[14], uznał więc, że nadszedł czas, by przetestować hipotezę flogistonową. Skoro ogień miał być rezultatem uwalniania się flogistonu z danej substancji, to pozostałe po tym wapno powinno ważyć mniej.

Priestley próbował dokonywać pomiarów w doświadczeniach z wapnem rtęciowym, przeprowadzanych za pomocą szkła powiększającego, ale w XVIII wieku nie istniały precyzyjne instrumenty badawcze. Wyobraź sobie próbę odróżnienia, czy proszek waży 1 gram, czy 1,1 grama. To nie lada wyzwanie.

Lavoisier w celu otrzymania wyraźnych wyników postanowił zwiększyć skalę eksperymentu Priestleya. Różnica między masą 1000 i 1100 kilogramów wynosi 100 kilogramów, a to już można ocenić gołym okiem. Lavoisier zamówił zatem prawie trzymetrową konstrukcję ze szkłami powiększającymi i naświetlił promieniami słonecznymi miskę napełnioną wapnem rtęciowym[15].

Wynik nie pozostawiał wątpliwości – wapna ważyły więcej niż pierwotny metal. Wszyscy myśleli na odwrót. Ogień nie polegał na eliminowaniu flogistonu, tylko na dodawaniu jakiegoś składnika z samego powietrza. Substancje takie jak metale i fosfor były pierwiastkami, a ogień powstawał wtedy, gdy łączyły się z odkrytym przez Priestleya gazem.

Mimo geniuszu tego spostrzeżenia Lavoisier nie był nieomylny i wysnuł błędny wniosek, że gaz Priestleya odpowiada również za kwaśny smak kwasów. Uczony nazwał zatem gaz oxygène od greckich słów: oksy („kwaśny”) i gennao („rodzę”), co dawniej tłumaczono na polski jako „kwasoród”, dzisiaj zaś nazywa się go tlenem.

Wybuchowy gaz, który wyizolował Henry Cavendish, był innym pierwiastkiem (zawartym w kwasie, a nie w metalu); podgrzany w obecności tlenu, łączył się z nim, tworząc wodę. Lavoisier nadał mu nazwę hydrogène od greckiego ydrogóno, czyli „tworzący wodę” – jest to wodór[16].

Ten nowy sposób spojrzenia na zagadnienie wyjaśniał ponadto, dlaczego nie da się oddychać w pomieszczeniu, w którym płonął ogień. Mianowicie dlatego, że ogień wydzielał toksyczną substancję – powietrze częściowo składa się z tlenu, który ogień pochłonął, pozostawiając inny gaz. W końcu wykazano, że ów bezużyteczny gaz w skrajnych warunkach przejawia reaktywność i może wejść w skład nitrytu (saletry), jednego z kluczowych składników prochu strzelniczego, zatem mąż stanu Jean-Antoine Chaptal nadał mu nazwę nitregène – „saletroród”, czyli azot.

Kiedy dowiedzie się, że jakaś hipoteza jest błędna, w nauce zawsze następuje postęp, a eksperymenty Lavoisiera wydały wyrok śmierci na flogiston. Powietrze okazało się mieszaniną azotu i tlenu, które nie wchodzą ze sobą w reakcję, woda – związkiem chemicznym powstałym z połączenia się wodoru z tlenem, ogień zaś był oznaką reakcji tlenu z dowolnym materiałem chemicznym. Żadna z tych substancji nie była pierwiastkiem.

Za swoje starania Lavoisier w maju 1794 roku został wysłany na gilotynę. Być może dlatego, że w przedrewolucyjnej Francji pracował jako poborca podatków (co nigdy nie jest dobrym pomysłem), lecz bardziej prawdopodobnym powodem była jego krytyka wobec Jeana-Paula Marata, gorszego odeń naukowca, który wyrósł na czołową postać rewolucji. Tak więc wielkiego myśliciela spotkał nieszczęśliwy koniec, choć to jeszcze nic w porównaniu z pechem chemika nazwiskiem Carl Scheele.

NAJBARDZIEJ PECHOWY CZŁOWIEK W DZIEJACH CHEMII

Cavendish, Lavoisier i Priestley byli geniuszami, którzy rozsławili nową dziedzinę nauki, a inni szybko przyłączyli się do pogoni za odkryciami. Wszyscy pragnęli chwały odkrywcy nieznanego wcześniej pierwiastka, choć wykazanie, kto dokonał odkrycia, bywa dyskusyjne.

Niektóre pierwiastki towarzyszyły ludziom od starożytności, nie sposób więc się dowiedzieć, kto je pierwotnie odkrył. Stary Testament zawiera ustępy sięgające trzech tysięcy lat wstecz, odnoszące się do złota, srebra, żelaza, miedzi, ołowiu, cyny, siarki (której łacińską nazwę sulphur prawidłowo powinno się pisać przez „f” – patrz dodatek I), być może również do antymonu[17].

Istnieją też przykłady, kiedy ktoś przewidział istnienie pierwiastka, nie uzyskując w rzeczywistości jego próbki. Johan Arfwedson wydedukował obecność pierwiastka ukrytego w skale zwanej petalitem i nadał mu nazwę lit od greckiego słowa lithos („kamień”), ale dopiero w 1821 roku wyekstrahował go William Brande[18].

Żeby uniknąć nieporozumień i rozstrzygnąć debaty, przeważnie mówimy o pierwszej osobie, który pierwiastek wyizolowała, a nie odkryła. Zasługa przypada więc temu, kto jako pierwszy zdołał otrzymać czystą próbkę pierwiastka, znając tożsamość tej substancji. To zaś prowadzi nas do szwedzkiego chemika Carla Scheelego.

W 1772 roku Scheelemu udało się wytworzyć brązowy proszek, który nazwał barytem od greckiego słowa barys, co znaczy „ciężki”. Wiedział, że w materiale kryje się pierwiastek (bar), ale to Humphry Davy go wyizolował i jemu przypadła chwała.

W 1774 roku Scheele odkrył gaz nazwany chlorem (od greckiego chloros, co znaczy „zielony”), lecz nie zdawał sobie sprawy, że to pierwiastek. Ustalił to znowu Humphry Davy w 1808 roku i zasługę ponownie zapisano na jego konto.

W tym samym roku Scheele odkrył wapno zwane piroluzytem, lecz nie zdołał wyizolować zawartego w nim pierwiastka – manganu – co kilka miesięcy później osiągnął Johan Gahn.

To samo zdarzyło się znowu w 1778 roku, gdy Scheele zidentyfikował molibden, zanim ten pierwiastek wyizolował Peter Hjelm. I znowu w 1781 roku, gdy wydedukował obecność wolframu, lecz nie zdołał go wyizolować, gdyż ubiegł go Fausto Elhuyar, któremu przypadła zasługa odkrycia[19].

W 1771 roku Scheele odkrył nawet tlen – trzy lata przed Priestleyem – ale druk jego rękopisu opóźnił się i do czasu jego opublikowania Priestley ujawnił już wyniki swoich badań[20].

Dla upamiętnienia bogatego wkładu Scheelego w rozwój chemii od jego nazwiska nazwano minerał szelit (lub scheelit), aż nazwę tej substancji oficjalnie zmieniono na wolframian wapnia i tym sposobem ponownie wypchnięto Scheelego z podręczników historii nauki. Jeśli istnieje jakieś bóstwo chemii, to najwyraźniej znienawidziło ono Carla Scheelego.

CIĄG DALSZY DOSTĘPNY W PEŁNEJ, PŁATNEJ WERSJI

PEŁNY SPIS TREŚCI:

Wstęp. Przepis na rzeczywistość

Rozdział pierwszy. Łowcy płomieni

Rozdział drugi. Nie do przecięcia

Rozdział trzeci. Karabin maszynowy i pudding

Rozdział czwarty. Skąd się biorą atomy?

Rozdział piąty. Cegiełka za cegiełką

Rozdział szósty. Mechanika kwantowa ratuje sytuację

Rozdział siódmy. Co może wybuchnąć

Rozdział ósmy. Marzenie alchemika

Rozdział dziewiąty. Lewa strona tabeli

Rozdział dziesiąty. Kwasy, kryształy i światło

Rozdział jedenasty. To żyje, to żyje!

Rozdział dwunasty. Dziewięć pierwiastków, które zmieniły świat (oraz jeden, który tego nie zrobił)

Dodatek I. „Sulfur” przez „f”

Dodatek II. Pół protonu?

Dodatek III. Równanie Schrödingera

Dodatek IV. Zamiana neutronów w protony

Dodatek V. Skale pH i pKa

Dodatek VI. Grupy w układzie okresowym

Podziękowania

3 Krug H., Ruff O., Über ein neues chlorfuorid ClF_3, „Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie”, r. 190, nr 1 (1930), 270–276.

4 Compound summary for CID 24627, Open Chemistry Database. Dostępne na stronie: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/chlorine_trifluoride#section=Top (dostęp: 18.08.2017).

5 Clark J.D., Ignition! An Informal History of Rocket Propellants, Rutgers University Press, New Brunswick, 1972.

6 Eastern Germany 2004, Bunker Tours. Dostępne na stronie: http://www.bunkertours.co.uk/germany_2004.htm (dostęp: 18.08.2017).

7 Diogenes Laertios, Żywoty i poglądy słynnych filozofów, przekł. I. Krońska et al., Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004.

8 Protactinium, Encyclopedia. Informacje dostępne na stronie internetowej: http://www.encyclopedia.com/science-and-technology/chemistry/compounds-andelements/protactinium (dostęp: 18.08.2017).

9 Emsley J., The Shocking History of Phosphorus: A Biography of the Devil’s Element, Macmillan, Londyn 2000.

10 Leicester H.M., Klickstein H.S., A Source Book in Chemistry 1400–1900, Harvard University Press, Cambridge 1952.

11 Muir H., Eureka: Science’s Greatest Thinkers and Their Key Breakthroughs, Quercus, Londyn 2012.

12 Muir, Eureka.

13 Sędziwój M., Letters of Michael Sendivogius to the RoseyCrusian Society, epistoła 54 (12.01.1647), The Masonic High Council the Mother High Council, dostępne na stronie: http://rgle.org.uk/Letters_Sendivogius.htm (dostęp: 8.10.2017).

14 Asimov I., Breakthroughs in Science, Houghton Mifflin, Boston 1960.

15 Harré R., Wielkie eksperymenty naukowe, przekł. J. Kuryłowicz, Wiedza Powszechna, Warszawa 1991.

16 Asimov I., Words of Science, Harrap, Londyn 1974.

17 Biblia, Księga Izajasza 54,11 [w niektórych wersjach przekładu angielskiego; w przekładach polskich we wskazanym ustępie jest mowa o różnych kamieniach szlachetnych, choć również nie bez rozbieżności – przyp. tłum.].

18 Periodic table – lithium, Royal Society of Chemistry. Informacje dostępne na stronie internetowej: http://www.rsc.org/periodic-table/element/3/lithium (dostęp: 18.08.2017).

19 Gibb B.C., Hard-luck Scheele, „Nature Chemistry”, nr 7 (2015), s. 855–856.

20 Leicester i Klickstein, A Source Book in Chemistry.

Spis treści

Wstęp. Przepis na rzeczywistość

Rozdział pierwszy. Łowcy płomieni