Zakończenie

W czasie gdy został otrzymany sztucznie pierwszy transuranowy pierwiastek, neptun, naukowcy nie wiedzieli ile kolejnych sztucznych pierwiastków da się zsyntezować. Dziś gdy układ okresowy obejmuje 118 pierwiastków nadal nie wiemy ile jeszcze jest uda się otrzymać. Jednak Edwin Mattison McMillan i Philip Hauge Abelson otrzymując pierwiastek o liczbie atomowej 93 mieli znacznie mniejszą wiedzę niż ta jaką posiadamy dzisiaj. W przeciągu czasu jaki upłynął od zastosowania cyklotronu w 1939 roku do dziś pojawiały się momenty kiedy wydawało się, że osiągnięto koniec możliwości dalszej syntezy kolejnych pierwiastków. Wzrost liczb atomowych pierwiastków wiąże się z obniżaniem ich trwałości, czasy połowicznego rozpadu promieniotwórczych pierwiastków stają się coraz krótsze, przechodząc skalę od milionów lat do godzin, minut i wreszcie ułamków sekund. Na pewnym etapie badań obawiano się, że izotopy pierwiastków o liczbach atomowych 108-110 będą miały tak krótkie czasy życia, że zanim zdążą się utworzyć ulegną rozpadowi. W związku z tym przewidywano, że układ okresowy ulegnie zamknięciu właśnie gdzieś w tym obszarze. Jednak doniesienia o eksperymentach, w których dokonano syntezy kolejnych pierwiastków pokazały, że teoretyczne rozważania są prawdziwe i kolejne pierwiastki można otrzymać. Oczywiście czasy życia izotopów kolejnych, coraz cięższych, pierwiastków są krótkie, ale nie aż tak jak przewidywały to teorie. Na szczególną uwagę zasługuje ten aspekt teoretyczny, który przewidywał, że pewne kombinacje liczby protonów i neutronów w jądrach atomowych super ciężkich pierwiastków będą stabilne, co znalazło potwierdzenie eksperymentalne. Na tak zwanej wyspie stabilności, przewidywanej przez Glenna T. Seaborga w latach sześćdziesiątych dwudziestego wieku dla pierwiastków o liczbach atomowych około 110, znajduje się otrzymany sztucznie Kopernik (Z=112), którego izotop o masie atomowej 285 ma czas połowicznego rozpadu około 29 sekund, a jego metastabilny izomer nawet 8,9 minuty. Nie są to może duże wartości jeśli porównać je z takimi pierwiastkami jak bizmut, tor i uran, które jako cięższe od ołowiu nie są trwałe, ale których izotopy charakteryzują się czasami połowicznego rozpadu w miliardach lat. Obliczenia oparte na teoretycznych modelach jąder atomowych wskazują, że kolejny obszar stabilności pojawi się dla pierwiastka o liczbie atomowej 164 i masie 482. Przewiduje się, że jego izotopy mogą wykazywać trwałość liczoną w godzinach. Jednak do sprawdzenia eksperymentalnego tej hipotezy jeszcze daleko. Pewnie wcześniej uda się otrzymać pierwiastki o liczbach atomowych 120 i 126, których izotopy również powinny wykazywać większą trwałość. Jednak jest kwestią przyszłości czy uda się dokonać syntezy nowych, kolejnych pierwiastków.

Przed rokiem 1750, czyli dość umowną datą, którą możemy przyjąć jaką tę kiedy analiza chemiczna została wprowadzona do badań naukowych, znanych było tylko 16 pierwiastków. Od czasów starożytnych znane węgiel, żelazo, miedź, cynk, srebro, złoto, platyna, ołów, siarka i rtęć i odkryte później fosfor, arsen, selen, antymon. Postęp naukowy doprowadził w ciągu około dwudziestu lat do odkrycia gazów wodoru, azotu, tlenu, halogenów jak fluor, chlor i brom czy takich metali jak mangan, nikiel i bar. Do początku dziewiętnastego wieku liczba znanych pierwiastków uległa podwojeniu, a w wiek dwudziesty weszliśmy znając już 83 pierwiastki. Generalnie wiek dziewiętnasty był okresem największego i najszybszego rozwoju odkryć pierwiastków chemicznych. Najwięcej odkryto w ciągu pierwszych dwudziestu pięciu lat, od 1800 do 1825 roku, XIX wieku. W tym czasie pracowały takie osobistości naukowe jak Klaproth, Berzelius czy Davy, który wprowadził metody elektrochemiczne do badań nad składem materii. Kolejny postęp nastąpił gdy opracowano spektrometrię i radiometrię, co pozwoliło na badanie ziem rzadkich. Chociaż ilość odkrytych w tym okresie czasu pierwiastków (1825-1875) jest mniejsza niż w poprzednim okresie to należy zdawać sobie sprawę, że wynikało to z faktu, że odkrywane były pierwiastki bardzo słabo rozpowszechnione a tym samym trudne do identyfikacji. Z drugiej strony należy pamiętać, że były to początki metod spektroskopowych, a badacze dopiero uczyli się stosować je w analizie chemicznej. To, że w pierwszym ćwierćwieczu XX wieku odkryto tylko pięć nowych pierwiastków nie świadczy o załamaniu badań naukowych, jest natomiast widomym przejawem faktu, że właściwie wszystkie naturalnie występujące pierwiastki chemiczne zostały odkryte wcześniej.

Gdybyśmy przyjrzeli się odkryciom pierwiastków chemicznych pod kątem naukowców to największą ilość odkryć może poszczycić się szwedzki chemik C. Scheele, któremu zawdzięczamy odkrycie fluoru, chloru, manganu, molibdenu, baru i wolframu oraz łącznie z J. Priestleyem, tlenu. Cztery nowe pierwiastki odkrył W. Ramsay, a J. Berzelius, H. Davy. P. Lecoq de Boisbaudran. M. Klaproth i C. Mosander odkryli po trzy pierwiastki, odpowiednio tytan, cyrkon i uran oraz lantan, terb i erb. Odkrycie dwóch pierwiastków przypadło w udziale L. Vauquelinowi, beryl i chrom, i W. Wollastonowi, który odkrył rod i pallad. W tej grupie znajdują się też R. Bunsen i G. Kirchhoff, C. Auer von Welsbach, P. Cleve i S. Tennant. Należy jednak pamiętać, że odkrycia naukowe rzadko są wynikiem pracy jednego badacza, przykładowo Ramsay odkrył argon współpracując z Rayleighem, hel z Crookesem, a krypton, neon i ksenon z Traversem. Odkrycia pierwiastków promieniotwórczych zawdzięczamy Marii Skłodowskiej-Curie i Piotrowi Curie, którzy wyekstrahowali polon i rad z blendy uranowej.

Jest jeszcze jedna rzecz, z której należy zdawać sobie sprawę rozpatrując odkrycia pierwiastków chemicznych. Wiele z tych odkryć, przynajmniej w początkowej fazie, dotyczy wydzielenia i scharakteryzowania związków chemicznych, a nie czystych pierwiastków. Przykładem mogą być halogeny, a szczególnie fluor, odkryty przez C. Scheele w 1771 roku, ale tak naprawdę jest to rok otrzymania przez niego kwasu fluorowodorowego, a nie czystego fluoru. Dopiero pięćdziesiąt lat później Lavoisier wysunął hipotezę, że kwas ten zawiera nowy pierwiastek chemiczny, chociaż błędnie założył, że w cząsteczce kwasu znajduje się tlen. Po kolejnych latach Davy i Ampere, w 1810 roku, udowodnili, że kwas ten składa się z wodoru i nieznanego pierwiastka, który ostatecznie został wydzielony w roku 1886. Tu nasuwa się pytanie, którą z tych dat uznać za rok odkrycia fluoru. Przyjmuje się rok, w którym Scheele otrzymał kwas fluorowodorowy, ale wtedy nikt nie zdawał sobie sprawy z tego co zostało odkryte. Podobnie wygląda odkrycie chloru. Znowu Scheele odkrywa zdeflogistonowany kwas solny, który jak wiemy jest chlorem, ale w momencie odkrycia pojęcie pierwiastka chemicznego jeszcze nie istniało. Dopiero w 1810 roku Davy określa elementarną naturę tego gazu. Z drugiej strony Davy jest odkrywcą metali alkalicznych, sodu, potasu i metali ziem alkalicznych, magnezu, wapnia, ale sole tych metali były znane i wykorzystywane od wieków. Kolejny halogen, jod, został odkryty od razu w formie substancji prostej, i w krótkim czasie uznano go za pierwiastek. To pokazuje, że nie ma jednoznacznej definicji odkrycia pierwiastka chemicznego, w niektórych przypadkach uznajemy daty odkrycia związków, w innych wydzielenie pierwiastka z jego związku a w jeszcze innych przypadkach odkrycie bezpośrednio wolnego pierwiastka.

W podobny sposób możemy rozważyć odkrycia bromu, itru i helu. W pierwszym przypadku za datę odkrycia uznajemy moment wydzielenia bromu w stanie wolnym, W przypadku itru otrzymanie jego tlenku, który czterdzieści lat później okazał się mieszaniną tlenków pierwiastków ziem rzadkich. Za moment odkrycia helu przyjmujemy natomiast datę zaobserwowania nieznanych linii w widmie spektralnym światła słonecznego. Sytuacja na tyle precedensowa, że nie mająca związku z badaniami substancji występujących na ziemi. Oczywiście później pierwiastek ten został wydzielony z gazów atmosferycznych, ale po raz pierwszy znaleziony został daleko poza dostępnym nam środowiskiem, pozostając do roku 1895 w sferze hipotez.

Jak widać jednoznaczne określenie daty odkrycia pierwiastka chemicznego jest trudne, bo praktycznie każdy przypadek jest inny. Oparcie się na fakcie otrzymaniu go w formie czystej spowodowałoby kuriozalną sytuacje, w której część metali ziem rzadkich musielibyśmy uznać za jeszcze nie odkryte, gdyż ich wydzielenie w postaci czystej nie nastąpiło do tej pory, i nie nastąpi choćby dlatego, że nie ma takiej potrzeby. Niektóre pierwiastki, jak superciężkie transfermowce znamy jedynie na podstawie wyników badań rozpadu ich jąder i najprawdopodobniej nigdy nie zostaną otrzymane w ilościach pozwalających je dokładnie przebadać.