20.5.2019 | Svátek má Zbyšek


VĚDA NA PŘELOMU: Rok 1938, předehra

4.3.2009

Osmičková výročí nás očarovávají jakoby tato číslice na konci letopočtu byla opravdu osudová. Jedno výročí zůstalo trochu stranou pozornosti, takže se k němu vraťme, byť se zpožděním. Je to dlouhý příběh, který, ač velmi zkrácený, musíme rozdělit na dvě části a první z nich začít už v květnu 1934. Tehdy otiskl německý vědecký časopis Angewandte Chemie článek nadepsaný „Periodický systém prvků a jeho mezery“, který v úvodu připomínal sté výročí narození jeho tvůrce, D. I. Mendělejeva. Autorka článku, Dr. Ing. I. Noddacková, si zaslouží být představena podrobněji.

Ida Eva Tackeová (1896 - 1978) vystudovala chemii v Berlíně a později působila ve vědeckých ústavech a na univerzitách ve Freiburgu, Štrasburku a v Bambergu. Od roku 1924 se věnovala s dr. Walterem Noddackem, tehdy již svým manželem, hledání dvou prvků, a to pořadových čísel 43 a 75. Ve dvacátých letech minulého století totiž měla periodická tabulka ještě několik mezer, zčásti určených též chemickým prvkům, jejichž vlastnosti Mendělejev předpověděl. Jedním byl dvimangan, v autorově názvosloví prvek následující jako druhý po manganu, tedy pod ním ve svislém sloupci tabulky. Tehdy chyběl i ten první následující, ekamangan, ale ten můžeme pominout.

Do hledání dvimanganu se pustila řada vědců, navíc povzbuzených tím, že vlastnosti tohoto prvku byly předpovězeny, takže se zdálo, že to přímo navádí na správnou cestu. Vlastnosti jsou jedna stránka, otázka kde a jakými metodami prvek hledat je druhá. V peripetiích hledání vystupují také čeští vědci profesoři J. Heyrovský a V. Dolejšek (ten byl popraven nacisty 3. 1. 1945), kteří byli jedni z těch, kdo ohlásili roku 1925 objev tohoto prvku. Byl to omyl, zmýlit se může každý, jak nás o tom přesvědčí následující historie. Objev dvimanganu, rovněž mylný, ohlásili totiž téhož roku Angličané F. H. Loring a J. G. F. Druce. Konečně ve stejném roce se s dvimanganem přihlásila dvojice Noddack, Noddacková a nový prvek dostal název rhenium, podle Rýna. Dnes historikové prokázali, že ve skutečnosti německý tým onoho roku žádný prvek neobjevil. I tentokrát to byl omyl. Přání bylo otcem myšlenky, ale napravili to o dva roky později, kdy skutečně dospěli k objevu.

Doktorka Noddacková, jejíž znalosti chemie byly znamenité, se živě zajímala o bádání spojené s radioaktivitou a se stavbou atomu. První polovina minulého století byla převratná doba, na jejímž počátku stál objev přirozené radioaktivity, postupně následovaný objevy částic jako neutron, pozitron, a posléze též umělé radioaktivity, jenž přinesl Nobelovu cenu (1935) dceři paní Curieové, Irène Joliot-Curieové a jejímu manželovi Frédéricovi.

Článek dr. Noddackové z května 1934 se zaměřil na trojici prvků, které rovněž v periodické tabulce chyběly. Šlo o čísla 61, 85 a 87. Německý tým samozřejmě usiloval o to objevit i tyto prvky, takže mimo jiné opakoval některé pokusy, které údajně dokazovaly jejich existenci. V té době se však všichni zmýlili. U prvku 61 to začalo už roku 1922, kdy byl ohlášen objev, ale prvek zatím nedostal jméno, což bylo prozíravé. Objev to nebyl. O čtyři roky později si byla trojice amerických vědců tak jista, že prvek nazvala illinium, podle státu Illinois, ovšem krátce poté byl ohlášen v Itálii jako florentium. Názvy jsou výmluvné, ale i tentokrát to byly mýlky. Ve stejném roce byl chybějící prvek oznámen ještě dvakrát, vždy jako „61“, potom se jako cyclonium se objevil nakrátko v letech 1941 a 1942.

Dr. Noddacková, která přiznala, že také vůbec neuspěla, mohla v článku právem napsat: „Docházíme k závěru, že tento prvek ještě rozhodně nebyl objeven.“ Dál pokračuje, že je to záhadné, a po důkladném rozboru dosavadních znalostí uzavírá, že „další možná příčina toho, že tento prvek chybí, by mohla spočívat v jeho nestálosti.“ V tom se německá vědkyně nemýlila – prvek 61, promethium, objevila skupina amerických vědců v rozpadových produktech uranu v atomovém reaktoru, což je spojeno s rokem 1945. Zde ale především zdůrazněme správné tušení dr. Noddackové.

Prvek 85 dnes známe jako astat a jeho první domnělý objev oznámila roku 1925 dvojice Loring a Druce. O pět let později se vynořil tento prvek pod názvem alabamium, ve třicátých letech to bylo ještě dacinum a také helvetium. Skutečný důkaz se datuje rokem 1940, ale objev, dílo skupiny vědců z University of California, byl oznámen až po válce roku 1947, a prvek dostal název podle řeckého slova pro „nestálý“. Také je radioaktivní.

Konečně prvek čísla 87 se objevil na scéně roku 1930 jako virginium, o rok později jen ekacesium, a roku 1936 následovalo moldavium. Sérii omylů ukončila Marguerite Pereyová, která začínala svou vědeckou dráhu jako osobní asistentka paní Curieové. Nový prvek prokázala tehdy třicetiletá badatelka roku 1939 (někdy se uvádí rok 1938), ale až o sedm let později navrhla jeho název: francium. Mezery v periodické tabulce, nad nimiž se zamýšlela dr. Noddacková, zaplnily radioaktivní, tedy nestálé prvky.

Co dál?

Ve svém článku probírá dr. Noddacková tyto chybějící prvky a na závěr klade velmi zásadní otázku: „Jak to nyní stojí s koncem periodické soustavy?“ Otázka byla tehdy již velmi naléhavá. Periodická tabulka končila uranem a stále více vědců se ptalo, zda tam opravdu končí, či snad pokračuje dál, potom ale jakým prvkem? Pro první z možností svědčila jedna z dobových teorií, že následující prvek by měl už tak hmotné jádro, že by do sebe obrazně řečeno „vtáhlo“ elektrony, které jsou mu nejblíže, takže takový prvek by prostě nemohl existovat. Další představa připouštěla možnost existence prvků těžších než uran, přičemž vycházela z teorií o vzniku Země - podle tohoto názoru se v ještě roztavené planetě hromadily těžké kovy blízko jádra, tedy ve velké hloubce. Tam se prý mohou očekávat prvky následující v periodické tabulce za uranem.

Co soudila dr. Noddacková? „Náhlý konec periodického systému není slučitelný s představou společného vzniku prvků. Zdá se být možné, že prvky následující za uranem, tak zvané transurany, mají s rostoucím pořadovým číslem stále kratší životnost, a proto jsou pořád vzácnější …“ Tato vědkyně se opravdu nemýlila. Svou pozoruhodnou prozíravost osvědčila znovu téhož roku v jednom z dalších čísel časopisu Angewandte Chemie, kde se objevil její článek „O prvku 93“. Připomeňme, že uran je prvek 92, tento tedy následuje hned za ním.

Omyl profesora Fermiho

Článek dr. Noddackové se zaměřil na komentář dvou údajných objevů prvku číslo 93, přičemž pominula jiný, ještě z roku 1925, který opět ohlásila neúnavná dvojice Loring a Druce. Tento jejich omyl upadl záhy v zapomnění. V roce 1934 byly tedy ohlášeny hned dva objevy prvku následujícího na uranem, přičemž druhý z nich se týká naší vědy. K naší lítosti. Český inženýr Odolen Koblic uvedl, že prokázal prvek 93 ve výluhu z praženého smolince, uranové rudy z Jáchymova. Podle něj měla tato ruda obsahovat dokonce snad jedno procento prvku, který na počest své vlasti nazval bohemium. To byl stále rok 1934. Bohemium žilo jen krátce; autor svůj objev po několika týdnech odvolal, když se ukázalo, že domnělý prvek byla směs solí stříbra, thalia, vanadu a wolframu.

Podstatně životnější však byl další objev prvku 93, který ohlásil tehdy již slavný italský vědec Enrico Fermi. Ten pak roku 1938 emigroval do USA a tam uskutečnil roku 1942 první řízenou řetězovou reakci. Tento fyzik se intenzívně věnoval zkoumání radioaktivity a zvlášť ho zaujal také již zmíněný objev umělé radioaktivity. Nejen on, ale i další vědci zkoumali, co se děje s jádry atomů, jsou-li ostřelována neutrony, případně částicemi alfa, což jsou jádra helia. Opakovaně se ukazovalo, že je možné takovým ostřelováním vhodně zvoleného prvku získat jiný, který je jeho sousedem v periodické tabulce. Nově připravený izotop onoho sousedního prvku vykazoval podle dobové terminologie „indukovanou radioaktivitu“, jak se nazývaly uměle připravené radioaktivní prvky. To bylo podstatné, protože právě záření těchto produktů bylo jedním z kriterií jak zjistit, o který izotop jde. Za tyto práce dostal Fermi roku 1938 Nobelovu cenu.

Tento vědec usoudil, že kdyby použil neutrony k ostřelování jader uranu, nejspíš by tak mohl připravit jeho souseda, tedy prvek 93. Od myšlenky k pokusu nebylo daleko a roku 1934 publikoval italský učenec svoje výsledky. Skutečně se mu podařilo získat produkt vykazující tak zvanou beta-aktivitu, tedy vyzařující elektrony, jehož poločas rozpadu byl 13 minut. Šlo o to zjistit, který prvek by to mohl být. Ve své práci pak Fermi napsal, že se mu zřejmě podařilo připravit nejen prvek 93, ale snad i dva následující, tedy 94 a 95. Netušil, že to byl osudný omyl, a přitom ve skutečnosti stál na prahu epochálního objevu.

V práci, v níž listujeme, se dr. Noddacková věnuje podrobnému rozboru Fermiho výsledků, přičemž hned na začátku píše, že „vedení důkazu není odůvodněné“. Přeskočme celou sérii výhrad německé vědkyně. Naprosto klíčový je odstavec, jímž je uzavírá: „Stejně tak dobře se dá předpokládat, že při tomto novém druhu rozdrcení jader pomocí neutronů nastávají podstatně odlišné ‘jaderné reakce‘, než jaké byly dosud pozorovány při působení protonů a alfa částic na jádra atomů. Při posledně uvedeném ozařování se pozorují jen jaderné přeměny při současném odevzdání elektronů, protonů a jader helia, …, přičemž vznikají blízce sousedící prvky. Je myslitelné, že při ostřelování těžších jader neutrony se tato těžší jádra rozpadají na více větších úlomků, které jsou sice isotopy známých prvků, ale ne sousedy ozařovaného prvku.“ Poslední větu jsme na rozdíl od německé badatelky zvýraznili; byla to doslova věštba. Doktorka Noddacková se nezmýlila ani tentokrát, ale jak ukázaly pozdější výzkumy historiků vědy, tato její práce zůstala prakticky nepovšimnuta. Profesoru Fermimu skutečně nejspíš nevznikl prvek 93, ale jádro uranu se při ostřelování neutrony rozštěpilo! Ale tenhle objev oznámil později jiný vědec, o němž příště.



Diskuse


komar
17:13
23.3.2009

quetzal
15:07
8.3.2009

Ludva
14:47
5.3.2009

Alex
16:52
16.3.2009

Jan
17:42
4.3.2009

chk
17:15
4.3.2009

.
.
17:04
4.3.2009

Pepan
21:10
4.3.2009

.
11:10
5.3.2009

.
.
17:02
4.3.2009

Meescha
11:26
4.3.2009

JanaB
11:10
4.3.2009

Neználek
7:17
4.3.2009

Krhut
8:17
4.3.2009

zid (americky)
0:29
4.3.2009

Ekologista
2:06
6.3.2009

počet příspěvků: 24, poslední 23.3.2009 05:13









 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.