Pierwiastki odkryte przy użyciu metod spektroskopowych

W dziewiętnastym wieku trudno znaleźć okres, w którym lista nowy pierwiastków nie byłaby poszerzana o kolejne odkrycia. Wyjątek stanowią lata pięćdziesiąte, w których nie odkryto żadnego nowego pierwiastka, co wydaje się dziwne biorąc pod uwagę intensywny rozwój metod analizy chemicznej. Metody analizy chemicznej pozwalały na odkrycie nowych pierwiastków, których wydzielenie i identyfikacja nie była możliwa innymi technikami badawczymi. Odkrywane pierwiastki albo występowały w naturze w ilościach wystarczających do ich odkrycia albo, co nie jest bez znaczenia przy badaniach, uczeni mieli szczęście odkrywając minerały zawierające pierwiastki, których zawartość w skorupie ziemskiej jest niewielka. W połowie dziewiętnastego wieku znanych było już 60 pierwiastków chemicznych. Przerwa w odkrywaniu nowych zakończyła się w latach 1859-60 wraz z odkryciem i opracowaniem metod spektroskopowych. Spektroskopię jako metodę badania materii opracowali dwaj niemieccy uczeni Robert Wilhelm Bunsen i Gustav Robert Kirchhoff. Wraz z odkryciem metod spektroskopowych pojawiły się doniesienia o odkryciach nowych pierwiastków dokonanych dzięki badaniu charakterystycznych linii spektralnych. Dzięki opracowaniu metod spektroskopowych odkryto jako pierwsze cez, rubid, tal i ind.

Zanim przejdziemy do historii odkryć tych pierwiastków zatrzymajmy się chwilę na krótkim omówieniu metody opracowanej przez tych uczonych. Historię prac Bunsena i Kirchhoffa należałoby zacząć od roku 1851 kiedy to Bunsen poznał na Uniwersytecie Wrocławskim młodszego od siebie o 13 lat Kirchhoffa, który objął tam stanowisko profesora fizyki. Bunsen nie zagrzał miejsca we Wrocławiu i już po roku przeniósł się do Heidelbergu gdzie objął katedrę chemii, a gdy w 1854 pojawiło się miejsce w katedrze fizyki zarekomendował na to stanowisko Kirchhoffa. Przez kilka miesięcy prowadzili wspólne badania widm, wzbudzanych w płomieniu palnika Bunsena, substancji. W tym okresie pojawiły się głosy szeregu uczonych narzekających na wyczerpanie się możliwości chemicznych metod analitycznych,. Nieco wcześniej, bo od roku 1857, eksperymenty fotochemiczne prowadził Bunsen wraz ze swoimi dawnymi studentami, między innymi Henrym E. Roscoe i Rowlandsonem Cartmellem, wykorzystując przy tym soczewki i pryzmaty. Podobne prace, chociaż bardziej pod katem fizycznych aspektów zjawiska, prowadził Kirchhoff, który wykorzystywał metodę opracowaną ponad 40 lat wcześniej przez Fraunhofera. To właśnie Joseph von Fraunhofer odkrył, przy użyciu pryzmatu, w widmie Słońca linie absorpcyjne, a w roku 1814 skonstruował spektroskop, czyli przyrząd do analizy widma światła. Kirchhoff w roku 1859 zinterpretował linie na widmach Fraunhofera jako linie absorpcyjne i podał matematyczny opis zjawiska.

Kirchhoff i Bunsen badając przy użyciu pryzmatu płomień palnika Bunsena, w którym umieszczali sole metali alkalicznych sodu, potasu i litu podali układ linii widmowych tych pierwiastków, co, od tego czasu, stało się podstawą charakterystyki spektralnej tych pierwiastków. Już podczas analiz widm metali alkalicznych uczeni zauważyli obecność dwóch niebieskich linii spektralnych i przypuszczenie, że pochodzą one od nieodkrytego jeszcze pierwiastka umieścili w swoim pierwszym artykule z 1860 roku. Nieco później w roku 1681 zidentyfikowali ten pierwiastek jako cez.

 Swój pierwszy spektroskop uczeni skonstruowali z elementów dostępnych w laboratorium wykorzystując lunetki i pryzmat wykonane przez monachijskiego konstruktora Carla Augusta von Steinheila. Prawdopodobnie w skład pierwszego spektroskopu wchodziło też pudełko po cygarach Bunsena, który był ich wielkim miłośnikiem. Pudełko służyło jako osłona pryzmatu cieczowego, do której przymocowano pod stałym kątem lunetki kolimacyjną i obserwacyjną.