Jaký je nejtěžší prvek ve vesmíru? Nejspíš jej nikdy nestihneme zpozorovat

11. srpen 2015

Mendělejevova tabulka chemických prvků se postupně rozrůstá o další uměle vytvořené prvky s velmi vysokými atomovými čísly. Meteor se ptá, proč je nemůžeme najít v přírodě.


Příspěvky v Meteoru 8. 8. 2015
01:04 Putování po jeskyních: Zbrašovské aragonitové jeskyně
25:00 Flemingův penicilin, nebo český mucidin?
33:14 Jak vznikají těžké chemické prvky
41:54 Dorostou nám amputované končetiny?
44:36 Kam se vypařila babyka aneb Co jsme se učili ve škole, a už to není pravda


V periodické soustavě jsou chemické prvky seřazeny podle atomových čísel neboli počtu protonů v jádře. Zjednodušeně můžeme říci, že prvky na konci tabulky jsou „těžší“. V přírodě ale najdeme prakticky pouze prvky do čísla 92 (uran), další byly vyrobeny uměle. Důvodem je způsob, jakým prvky vznikly, vysvětluje doc. Stanislav Smrček z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.

„Vznikly při vzniku vesmíru nebo řekněme vzniku Země, což je otázka miliard let. Vznikla řada prvků, které ovšem mají různý poločas rozpadu. To je doba, za kterou se rozpadne polovina původního počtu jader atomů. Do naší doby přežily pouze ty prvky, které mají poločas rozpadu delší než stovky milionů let, protože ty ostatní už se rozpadly.“

Rozpadem jádra se z původního prvku stanou prvky jiné a jejich rozpad pokračuje podle takzvaných rozpadových řad. Z velmi těžkého nestabilního prvku tak po miliardách let zbylo například stabilní olovo.

Najdeme v přírodě i těžší prvky?

„Těžké prvky možná vznikají ve vesmíru, pravděpodobně vznikají i třeba při atomovém výbuchu, ale jejich poločasy rozpadu jsou tak krátké, že je není možné jednoduše zachytit,“ říká doc. Smrček.

Hranice mezi stabilními a nestabilními prvky není ostrá. Existuje představa, že se rozpadají všechny a je to jen otázka času. Za stabilní bychom pak my lidé považovali ty prvky, na nichž během svého života nestihneme zpozorovat žádnou změnu.

Nejvyšší atomové číslo

V roce 2002 se vědcům podařilo vytvořit prvek s atomovým číslem 118, který je prozatím posledním přírůstkem do Mendělejevovy tabulky. Zatím nemá oficiální jméno. Kam až bude možné pokračovat, je otázka, na kterou vědci neznají odpověď, komentuje Stanislav Smrček.

„Tady je problém jednak teoretického odhadu, jednak technických možností. V tomto okamžiku se uvažuje, že by se ještě dalo udělat 119 a 120, ale u těch vyšších prvků bude asi velký technický problém.“

Těžké chemické prvky se vyrábějí z existujících atomových jader v roli střely a terče. „Střela“ se urychlí, udělí se jí energie, aby zasáhla „terč“. V ideálním případě obě jádra splynou. Problém je v tom, že atom není jen jádro, v němž je soustředěna prakticky veškerá hmotnost, ale má i elektronový obal.

„Kdybychom si to převedli do makroskopického měřítka a jádro bylo v Praze, tak nejbližší elektronový orbital by byl v Kolíně nebo v Pardubicích. Je potřeba se nějakým způsobem do jádra trefit. To se nedá dělat jiným způsobem než tím, že se pustí proud částic na terč a doufá se, že se některá střela trefí,“ přibližuje doc. Smrček technologii, kterou ovládají pouze čtyři laboratoře na světě.

Relativita boří pravidla

Mendělejevova periodická soustava prvků je založena na principu, že se vlastnosti prvků periodicky opakují. Prvky, které jsou v tabulce pod sebou, by se měly chovat podobně. Přibližně od atomového čísla 113 však toto pravidlo začíná poněkud pokulhávat.

„Chemické vlastnosti těchto prvků mnohdy neodpovídají jejich předpokládané pozici v tabulce. Je to dáno tím, že náboj jádra už je tak velký, že k tomu, aby se udržel atom jako takový, elektrony musejí obíhat velice rychle. Dostávají se blízko rychlosti světla a začínají se chovat podle teorie relativity. Hustá slupka elektronů pak odstiňuje valenční elektrony, které jsou zodpovědné za chemické vlastnosti.“

Například prvek 114 – flerovium – by se podle periodické tabulky měl chovat podobně jako olovo. Předpokládá se ale, že jeho vlastnosti by se měly podobat vzácným plynům. Svět těžkých chemických prvků, které jen tak tak jsme schopni vyrobit, je patrně mnohem složitější, než si Dmitrij Mendělejev při tvorbě své tabulky dokázal pomyslet.

autoři: Petr Sobotka , mas
Spustit audio