Všechno od stolu přes vodu v řece až po naše tělo je tvořeno atomy různých chemických prvků. Kdysi si lidé mysleli, že atom je již dále nedělitelný, ale také on se skládá z ještě menších částic. Atom vypadá tak trochu jako naše sluneční soustava. V centru je jádro (Slunce) tvořené protony a případně neutrony. Kolem jádra obíhají elektrony (planety). Především je však atom stejně jako vesmír jedno velké prázdno.
Co by řekl atom
Kdybychom mohli chytit jeden atom třeba z naší kůže a posadit ho před lampu k výslechu, začal by nám o svém životě vyprávět hodně dlouhý příběh. Začal by jeho narozením v nitru některé z dnes již neexistujících hvězd. Ano, my všichni pocházíme z hvězd. Na začátku všeho byl Velký třesk před 13,7 miliardami let. Velkým třeskem vznikl vesmír, předtím neexistoval ani prostor ani čas. Ani po velkém třesku to však nebyla žádná sláva, z chemických prvků existoval pouze vodík a hélium. Z těch ovšem nevytvoříte ani planetu, ani rostlinu a ani člověka. Kde se tedy vzaly ostatní díly do velké skládačky, kterou dnes vidíme všude kolem sebe?
Hvězdy jako pece
Hvězdy vidíme na obloze jen jako svítící tečky. Ve skutečnosti jsou to však obří žhavé koule mnohdy ještě větší než Slunce, v jejichž nitru je obrovská teplota a tlak. Podmínky v této „peci“ jsou natolik extrémní, že jim nedokážou odolat ani velké síly uvnitř atomů. Jádra atomů vodíku se při složitém ději spojují a vznikají tak jádra hélia. Tomuto ději se říká fúze a vědci na Zemi se ho snaží napodobit. Až se to povede, budeme mít k dispozici snad nejdokonalejší zdroj energie. Při přeměně jader vzniká také záření (světlo a teplo). Například naše Slunce takto přemění každou sekundu několik milionů tun materiálu.
Čekání na výbuch
Vznikem hélia ovšem spalování uvnitř hvězd nekončí. Z hélia se později stává uhlík, z něj kyslík a tak dále. U lehčích hvězd vše končí obvykle hořčíkem, u těch velmi hmotných železem. Pokud by ovšem všechny prvky zůstaly uvnitř hvězd, byl by vesmír kromě jader hvězd stále tvořen jen vodíkem a héliem. Jak se tedy prvky dostanou ven? Velmi hmotné hvězdy na konci života vybuchnou jako supernovy. Hvězda je roztrhána, a tak se mohou uvězněné prvky dostat ven. Současně s tím vznikají při výbuchu supernovy i prvky další. Materiál bývalé hvězdy tak obohatí vesmír o nové prvky, ze kterých mohou vznikat i planety a živé organismy.
Hvězdné zlato
Na některé prvky ale nestačí ani pekelné podmínky v nitru hvězd a supernovách. Příkladem je jeden z nejcennějších kovů – zlato. Jak (pravděpodobně) vzniká, zjistili letos astronomové, kteří zkoumali takzvaný gama záblesk – kratičký výboj záření, které je pronikavější než rentgen – a objevili v něm stopy zlata. Gama záblesk (opět pravděpodobně) pravděpodobně odpálí srážka dvou nesmírně hustých neutronových hvězd. Jedná se o pozůstatky po výbuchu supernovy. Objekty jsou to natolik extrémní, že kostička jejich materiálu o velikosti kostky cukru by měla hmotnost 700 milionů tun! Pokud dvě neutronové hvězdy obíhají kolem sebe a neustále se k sobě přibližují, nakonec dojde k obrovské explozi provázené gama zábleskem. Při srážce se uvolní materiál, jehož součástí jsou také atomy zlata.
Vědci spočítali, že gama záblesky mohly docela dobře vytvořit úplně všechno zlato, které se ve vesmíru vyskytuje. Prstýnek nebo jiný šperk z tohoto žlutého kovu by tak vlastně musel být pozůstatkem po dávné srážce dvou hvězd!
Hezky seřazené prvky
- Všechny chemické prvky jsou seřazeny v periodické tabulce prvků, která vychází z poznatků ruského chemika Mendělejeva. Dnes jich je v tabulce celkem 118, z nichž 94 se běžně vyskytuje na Zemi. A jaký v tabulce panuje systém?
- Všechno se odvozuje od počtu kladně nabitých protonů, které spolu s neutrony (ty žádný náboj nemají) tvoří jádro prvku. Tomuto takzvanému atomovému číslu odpovídá jak počet záporně nabitých elektronů, tak pozice prvku v tabulce. Vodík, který má jen jeden proton (a také jeden elektron), je tak na začátku tabulky, ununoctium se 118 protony a elektrony ji naopak uzavírá.
- Každý prvek má latinský název a značku (například vodík je hydrogenium, značka H). Některé prvky jsou pojmenovány na počest slavných vědců (Einsteinium, Curium, Nobelium) nebo dokonce kontinentů (Europium), případně vědeckých institucí (Berkelium po Kalifornské univerzitě Berkeley). Pro nás je asi nejzajímavější prvek praseodym. Jeho název má základ v řeckém slově praisos – zelený a didymos – dvojitý.
- Periodická tabulka chemických prvků je mimořádně užitečná. Prvky s podobnými vlastnostmi v ní totiž leží blízko sebe, takže z pouhé pozice prvku může chemik odhadnout spoustu informací.
Lov na nové prvky
Vědci v laboratořích se neustále snaží najít nové chemické prvky nebo spíše dokázat jejich existenci. Zatím se dostali až k prvku s atomovým číslem 118, který dostal jméno ununoctium (Uuo).
Tvorba prvků probíhá v urychlovačích částic, kde do sebe narážejí jádra již známých prvků. Například prvek s číslem 116 je výsledkem kolizí jádra prvku curia s atomovým číslem 96 a vápníku s atomovým číslem 20 (96 + 20 = 116).
Podobné supertěžké prvky ovšem existují jen tisíciny sekundy a poté se rozpadnou. Vědci k jejich vytvoření používají obvykle tři zařízení:
- urychlovač (cyklotron ) – vyrobí potřebný materiál pro srážky. Částice se v něm pohybují uvnitř dvou komor ve tvaru písmene „D“ (duantů) a jsou urychlovány pomoci elektrického pole.
- separátor – oddělí materiál od všeho ostatního
- detekční systém – sleduje experiment
