Elementi koji će nestati u narednih 100 godina

     Na predlog UN, 2019. godina se u svetu obeležava kao Međunarodna godina Periodnog sistema hemijskih elemenata, koji je 1869. godine osmislio ruski hemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev. 
    U Parlamentu Evropske unije je januara 2019. godine razgovarano o prekomernoj eksploataciji od strane čoveka i potencijalnom deficitu značajne grupe hemijskih elemenata na našoj planeti u skoroj budućnosti. Nauka je osim kvantitavnog određenja resursa elemenata odredila i njihovo iskoristivo trajanje u vremenu, što ukazuje i na probleme sa kojima će se naša civizacija suočiti u svom razvoju.
     Ovaj problem zahteva transparentnost, što podrazumeva informisanost građana kako bi oni mogli sami da donose odluke prilikom kupovine pametnih telefona i drugih elektronskih uređaja.
     Novi izgled periodnog sistema elemenata je debitovao u Evropskom hemijskom društvu (EHD) koje okuplja više od 160 000 hemičara Evropske unije. Za razliku od PSE koji stoji na zidovima svih kabineta hemije na svetu, koji sadrži 118 poznatih prirodnih i sintetičkih elemenata koji čine naš svemir sa jednakim prostorom za svaki element, nova tabela različitim prostorom relativizira zastupljenost i nestajanje 90 prirodnih elemenata na Zemlji.
       Prema Davidu Cole-Hamiltonu, predsedniku EHD, nekim elementima na Zemlji je zbog preteranog korišćenja ugrožen opstanak.
    „Neke od tih elemenata ćemo imati manje od sto godina pre nego što dođemo u situaciju da teže dolazimo do njih, dok će drugi trajati samo nekoliko decenija.” rekao je Cole-Hamilton.
    Pretnja elementima je veliki apetit ljudi za novom tehnologijom. Mnogi od najugroženijih elemenata se koriste za proizvodnju računara i pametnih telefona. Indium je metal koji se koristi za proizvodnju ekrana telefona i računara osetljivih na dodir. Prema Cole-Hamilton-u, svetske zalihe indijuma na planeti su „ekstremno male“ i mogle bi uskoro da presahnu ako nastavimo da iz upotrebe izbacujemo stare uređaje svakih nekoliko godina.
    Telefoni koje sada koristimo sastoje se od oko 30 elemenata, od kojih više od polovine može biti razlog za zabrinutost u godinama koje dolaze, jer postaju deficitaran resurs. Samo u Evropskoj uniji  svakog meseca milion pametnih telefona se odbacuje ili zamenjuje. Neophodni su ozbiljni koraci za rešavanje predstojećih izazova.  Cole-Hamilton kaže: „Ako indijum nastavimo da koristimo ovim tempom, imaćemo ga samo još 20 godina.“
    Helijum je na drugom mestu po rasprostranjenosti u svemiru. Helijum koji se koristi u MR skenerima i ronjenju se obično reciklira. Baloni za zabavu, napunjeni helijumom ispuštaju ovaj gas direktno u atmosferu, odakle on brzo odlazi u svemir. Po Cole-Hamilton-u ako ljudi ne počnu da menjaju svoje ponašanje, helijuma će u ​​Zemljinim rezervama biti za samo oko 10 godina.
    Nestajanje elemenata je u suštini povezano sa cirkularnom ekonomijom,nedovoljno efikasnim recikliranjem, inovativnim alternativama, ponašanjem potrošača i još mnogo toga. Ukoliko se ne obezbede rešenja, rizikuje se da se iscrpe mnogi od prirodnih elemenata koji čine svet oko nas ili postanu neupotrebljivi zbog ograničenih zaliha, njihove lokacije u konfliktnim područjima, ili zbog naše nesposobnosti da ih u potpunosti recikliramo.
     Evropsko hemijsko društvo se nada da će isticanjem ovog problema u Godini PSE izazvati razmišljanje i dovesti do akcije relevantnih faktora kako bi se on prevazišao i izbegle moguće posledice.
Izvor: LIVESCIE=NCE

 

 

Najstariji preživeli primerak tabele Periodnog sistema elemenata

   Tabela Periodnog sistema elemenata je već skoro 150 godina ikona svih kabineta hemije na svetu.

     Ujedinjene nacije su 2019. godinu proglasile međunarodnom godinom Periodnog sistema elemenata. Ruski hemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev je nakon mnogih dana rada i snoviđenja, poređao tada poznate hemijske elemente prema njihovoj atomskoj masi i sposobnosti međusobnog povezivanja. Tako je razvijen prvi periodni sistem elemenata na svetu. Mendeljejev je svoje nalaze predstavio Ruskom hemijskom društvu 1869. godine, a prve tabele PSE su objavljene ubrzo nakon toga.

    Konzervatori  Univerziteta St. Andrews u Škotskoj su najavili otkriće najstarijeg sačuvanog primerka Periodnog sistema elemenata, koji datira iz 1885. godine.

    Stara tabela PSE, štampana na nemačkom jeziku, na papiru sa platnenom posteljicom, otkrivena je 2014. godine, u toku spremanja skladišnog prostora, navodi se u saopštenju sa univerziteta. Pronađena je među decenijski staroj laboratorijskoj opremi, hemijskim bočicama i smotuljcima starih nastavnih karata.

    Podaci iz škole ukazuju da je tabelu PSE kupio profesor hemije  St. Andrews-a, u Beču 1888. godine, koja je verovatno visila u njegovoj učionici do penzije 1909. godine. Istraživači su došli do datuma štampanja plakata gledajući elemente koji su predstavljeni  kao i onih koji su izostavljeni na tabeli. Na primer, galijum i skandijum koji su otkriveni 1875. i 1879. godine, se nalaze na tabeli, dok germanijum, koji je otkriven 1886, nije na tabeli.

    Za sada, do nekog novog spremanja starih kabineta hemije ova tabela je izgleda jedina preživela iz ovog vremena.

Izvor: LIVESCIE=NCE

 

Amonijak kao polutant

      Osim ugljen dioksida i metana, graditelja staklene bašte, freona, halona i metil- bromida koji uništavaju ozonski omotač, energije koju proizvodimo za grejanje sopstvenog biotopa i one koja se ne pretvori u potreban nam rad, pa tako povećavamo entropiju koja doprinosi globalnom zagrevanju i mnogih drugih zagađivača koje sami stvaramo evo još jednog. To je amonijak. Ljudi su zanemarili količinu amonijaka koji stvaraju životinje i industrija. Satelitska posmatranja  i nauka  nam na to danas skreću pažnju.  
           

     Amonijak (NH₃) je bezbojni gas, neprijatnog mirisa,  koji čine azot i vodonik. U prirodi se pojavljuje u malim količinama raspadanjem organskih materijala. Najčešće nastaje na farmama raspadanjem životinjske mokraće i izmeta. Otrovan je i u kombinaciji sa drugim gasovima zagađuje tlo, vodu i vazduh i može da izazove bolesti pluća i smrt ljudi i životinja, štete na usevima.
     Praćenje i regulisanje emisije amonijaka može pomoći u sprečavanju ovih opasnosti, ali ne postoji pouzdan način da se to uradi na globalnom nivou. Tim naučnika na čelu sa istraživačima Univerziteta Libre u Briselu, je na osnovu satelitskih podataka skupljanih devet godina napravio jedinstvenu mapu globalnog atmosferskog amonijaka.
    Istraživači su od 2007- 2016. godine koristili satelitsku misiju MetOp, seriju od tri meteorološka satelita Evropske svemirske agencije za katalogizaciju različitih komponenti atmosfere, uključujući i amonijak. Otkriveno je 242 „vrućih tačaka“ amonijaka (zone emisije prečnika manje od  50km, crni krugovi), kao i 178 širih zona emisija (beli pravougaonici). Oko dve trećine ovih vrućih tačaka ranije su bile nepoznate.
   Istraživači ističu da njihovi rezultati sugerišu da je neophodno potpuno revidirati inventar izvora emisija antropogenog amonijaka i uzeti u obzir brzu evoluciju ovakvih izvora tokom vremena.
    Tim je otkrio da je 241 “vruća tačka” jasno povezana sa ljudskim aktivnostima. Od toga, 83 su vezane za intenzivnu stočarsku proizvodnju, a 158 je povezano sa industrijom, uglavnom postrojenjima koja proizvode đubrivo na bazi amonijaka. Jedinstveni izvor prirodnog amonijaka je jezero Natron u Tanzaniji, gde se dešava raspadanje algi i drugih materija u blatu. Minerali koji ulaze u jezero sa okolnih brda čine vodu ekstremno alkalnom, dajući jezeru pH do 10,5 (pH amonijaka je oko 11).
     Promene atmosferskog nivoa amonijaka širom sveta se precizno poklapaju sa vremenom kada su farme i industrijska postrojenja otvorena, proširena ili zatvorena. Na primer, amonijak koji se javlja iznad  Xinjiang, u Kini, poklapa se tačno s otvaranjem fabrike đubriva 2012. godine.
    „Emisija amonijaka u mnogim zemljama trenutno raste, čak i u Evropskoj uniji, koja se obavezala na smanjenja od 6% do 2020. godine i 19% do 2030. godine, u poređenju sa nivoima iz 2005.“ Mark Sutton i Clare Howard, istraživači sa NERC Centra za ekologiju i hidrologiju u Edinburgu, u Škotska, koji nisu učestvovali u studiji, napisali su u pismu objavljenom u Prirodi: „U kombinaciji sa atmosferskim modelima … satelitska tehnologija nudi vredan nezavisni alat za proveru da li zemlje stvarno ostvaruju svoje ciljeve“.

    Rad je pod nazivom Industrial and agricultural ammonia point sources exposed  objavljen u časopisu Nature, 5. decembra 2018. godine.

Izvor: LIVE SCI=ENCE

 

IUPAC priznao elemente 113, 115, 117 i 118

    Sedma perioda Periodnog sistema elemenata je konačno zvanično popunjena.
   Nađeni na Zemlji i proizvedeni u laboratoriji od strane američkih, ruskih i japanskih naučnika, elementi 113, 115, 117 i 118 će uskoro dobiti imena koja će zameniti privremene „UU“ nazive.
   Međunarodna unija za čistu i primenjenu hemiju (IUPAC) je 30 decembra 2015. objavila da su Rusko- SAD naučnici postigli dovoljno dokaza za potvrdu otkrića elemenata 115, 117 i 118.
   IUPAC je dodelio priznanje i za otkriće elementa 113 naučnicima na RIKEN linearnom akceleratoru u Japanu. Tim japanskih naučnika je element 113 dobio bombardovanjem atoma bizmuta veoma brzim jonima cinka.
   Istraživači na Objedinjenom Institutu za nuklearna istraživanja u Dubni, u Rusiji i Lawrence Livermore National Laboratory  u Kaliforniji, koji su zaslužni za otkriće elemenata 115, 117 i 118, su takođe postavili zahtev za priznanje otkrića elementa 113, nakon eksperimenata u 2004.godini.
   Rusko- američki tim je posle sudara neptuniuma i kalcijuma, koji je proizveo kratkotrajni element 115, otkrio element 113. Pri raspadu, element 115 je odbacio dva protona i dva neutrona, kombinaciju poznatu kao alfa čestica. Gubitkom dva protona naletelo se na atomski broj 113. Tim je ovo objavio 2007. godine.
   Objavljeni izveštaji o novopriznatim elementima će se pojaviti početkom 2016. godine, kaže Lin Sobi, izvršni direktor IUPAC. Zvanično priznanje ovih elemenata znači da njihovi pronalazači stiču pravo da predlože imena i simbole. Element 113 će biti prvi element otkriven i imenovan od strane istraživača u Aziji.

ScienceNews

 

Hemijski sastav komete 67P / Čurjumov Gerasimenko

Snimljeno 19.septembra 2014. Foto:ESA

    Od početka avgusta 2014. orbiter Rozeta masenim spektrometrom njuška isparenja sa komete 67P / Čirjumov-Gerasimenko.
    Smeša različitih molekula u komi komete je iznenađujuće bogata iako je kometa još uvek više od 400 miliona kilometara daleko od Sunca. Mislilo se da na tim ogromnim udaljenostima od Sunca ona sublimira samo molekule ugljen-dioksida i ugljen -monoksida. Međutim otkriveno je mnogo više molekula.

    U septembru su detektovani gasovi:
Vode ( H2O )
Ugljen monoksid (CO )
Ugljen-dioksid ( CO2 )
Amonijak (NH3 )
Metan ( CH4 )
Metanol ( CH3OH )
     U oktobru se izveštaju iz septembra mogu dodati i :
Formaldehid ( CH2O )
Vodonik sulfid ( H2S )
Vodonik cijanid ( HCN )
Sumpor dioksid (SO2 )
Ugljen disulfid ( CS2 )

Snimljeno 20. oktobra 2014. sa udaljenosti od 7,2 km od površine, sa 18,45 sekundi ekspozicije. Izraženi su mlazevi koji izbijaju iz komete. Foto:ESA

Snimljeno 20. oktobra 2014. sa udaljenosti od 7,2 km od površine sa vremenom ekspozicije manjim od 1 sekunde. Foto.ESA

     Po hemiskom sastavu kometa baš ne miriše lepo.
     Gustina ovih molekula je veoma mala i glavni deo kome je sastavljen od vode i ugljen-dioksida, pomešanog sa ugljen monoksidom.
    Kako 67P / CG postaje aktivnija detaljnije analize će omogućiti naučnicima da utvrde hemijski sastav komete. Cilj je da se stekne uvid u osnovni hemijski sastav solarne magline, čiji su komete ostaci a od koje je nastao Sunčev sistem i na kraju i sam život.

   Detaljnije na:    

 

NaCl

    Atom natrijuma je zbog istog broja elektrona i protona elektroneutralan (nije naelektrisan). Zbog težnje da ima stabilnu elektronsku konfiguraciju na zadnjem energetskom nivou on odbacuje jedini elektron sa ovog nivoa i dobija stabilnu elektronsku konfiguraciju na drugom energetskom nivou. Sa 10 elektrona u elektronskom omotaču i 11 protona u jezgru atom natrijuma postaje pozitivan jon. Oko njega se pojavljuje električno polje.
    I atom hlora je elektroneutralan. On u zadnjem energetskom nivou ima 7 elektrona. On teži da na ovom nivou ima 8 elektrona i to ga čini aktivnim. Rado prima elektron koji je odbacio atom natrijuma i tako ostvaruje stabilnu elektronsku konfiguraciju.
Sa  18 elektrona i 17 protona atom hlora postaje negativan jon. Oko njega se javlja električno polje.
Ova dva jona stupaju u privlačno uzajamno električno delovanje. Rezultat tog delovanja je molekul natrijum hlorida (kuhinjske soli)
U procesu jonizacije atoma dolazi do promene njihovih svojstava.

 

Hemija Zemlje

   Ovaj periodni sistem elemenata koji je 1976. sastavio profesor Vilijam F. Sheehan sa Univerziteta Santa Klara pokazuje relativno obilje elemenata na Zemlji.
Klasični periodni sitem elemenata Dimitrija Ivanoviča Mendeljejeva, sa kasnijim doradama i dopunama, predstavlja lične karte, prirodu i odnose između elemenata, ali nam ne govori o hemijskom sastavu Zemlje.

    Ovaj periodni daje nešto drugačiji pogled na elemente. Povećana ili smanjena polja svakog elementa predstavljaju relativnu količinu elementa na površini Zemlje.

 

Detektovan ugljenik u ranom Svemiru

    Istraživački tim astronoma, pretežno sa Ehime i Kjoto univerziteta u Japanu, je otkrio emisiju ugljenika u najudaljenijoj radio galaksiji do sada poznatoj u ranom svemiru. Koristeći fotoaparat za slabe objekte i spektrograf (FOCAS) na Subaru teleskopu, tim je posmatrao radio galaksiju TN J0924-2201, koja je udaljena 12,5 milijardi svetlosnih godina, i prvi put je izmerio njen hemijski sastav. Otkrivene su linije ugljenika što pokazuje da je značajan iznos ugljenika postojao pre 12,5 milijardi godina, manje od milijardu godina posle Velikog praska. Ovo važno otkriće doprinosi našem razumevanju hemijske evolucije Univerzuma i može da obezbedi tragove o hemijskoj prirodi ljudi, koji se sastoje od različitih elemenata kao što su ugljenik i kiseonik.

    Naš univerzum je počeo Velikim praskom, pre oko 13,7 milijardi godina. Vodonik i helijum su jedini elementi u novonastalom Univerzumu. Ako su ovo bili jedini elementi, kada i kako su nastali drugi elementi, tzv „metali“ koji su teži od vodonika i helijuma? Odgovor leži u sjaju zvezda na noćnom nebu. Supernove i nuklearna fuzija u zvezdama su dali povoda za postanak raznih elemenata koji postoje danas. Hemijsko obogaćivanje Univerzuma je napredovalo kroz rođenja i smrti velikog broja zvezda u ogromnom kosmološkom vremenskom okviru. Razumevanje hemijske evolucije Univerzuma otkriva mnogo o evoluciji samog Univerzuma a i naše ljudske hemije.
Astronomi su proučavali hemijsku evoluciju merenjem metaličnosti astronomskih objekata na raznim crvenim pomacima. Metaličnost se odnosi na količinu elemenata težih od vodonika i helijuma koji se javljaju u svemirskim objektima. Crveni pomak (z) je povećanje talasne dužine elektromagnetnog zračenja kao posledica širenja Kosmosa; veću vrednost crvenog pomaka imaju galaksije, koje se više udaljavaju u vremenu i prostoru. Merenje spektara galaksija sa većim vrednostima crvenog pomaka pruža informacije o metaličnosti ranog univerzuma. Radio galaksije posebno odgovaraju za takva merenja, jer one jako sijaju u optičkim i radio talasnim dužinama.
Istraživački tim je koncentrisao svoje napore na merenje metaličnosti radio galaksije sa većim crvenim pomakom nego što je to rađeno u prošlosti. Njihova prethodna istraživanja su pokazala metaličnost radio galaksija sa crvenim pomakom manjim od četiri. To ih je navelo da misle da se glavna epoha velike metalik evolucije dogodila na još većem crvenom pomaku, tokom mnogo ranijeg vremena. Tako su se usredsredili na TN J0924-2201, najudaljeniju poznatu radiio galaksiju, koja ima vrednost crvenog pomaka veću od 5 (z = 5.19), a udaljena je 12,5 milijardi svetlosnih godina.
Koristeći FOCAS na Subaru teleskopu, oni su dobili duboki optički spektar galaksije i otkrili, po prvi put, emisiju ugljenika (CIVλ1549) iz jonizovanih maglina. Ispostavilo se da je TN J0924-2201 već značajno zahvatila hemijska evolucija na crvenom pomaku z > 5. Otkriće ove emisije, u ovoj ranoj galaksiji, potvrđuje pretpostavku da je obilje metala već prisutno u drevnom Univerzumu od pre 12,5 milijardi godina – na  z > 5. Ovo otvara vrata za buduće istraživanje metaličnosti galaksija u ranom svemiru sa vrednostima crvenog pomaka višim od pet.
Detaljnije na:

Subaru Telescope

 

Voda u udaljenom kvazaru

    Dve ekipe astronoma su otkrile najveći i najudaljeniji rezervoar vode koji je ikad otkriven u svemiru. Količina otkrivene vode je 140 biliona puta veća od količine vode okeana. Ona okružuje kvazar koji je udaljen više od 12 milijardi svetlosnih godina.

  „Okruženje ovog kvazara je jedinstveno po tome što proizvodi ovu ogromnu masu vode“, rekao je Matt Bradford, naučnik NASA – ine Jet Propulsion Laboratory u Pasadeni, Kalifornija i vođa jednog od timova koji su došli do otkrića.“To je još jedan dokaz da voda prožima Svemir, već i u ranijem vremenu. “ 

    Kvazar ima snažnu, ogromnu crnu rupu koja stalno troši plin i prašinu iz okolnog diska. Kao što „jede“, kvazar i izbacuje ogromnu količinu energije. Oba tima astronoma su posmatrala kvazar APM 08279 + 5255, koji skriva crnu rupu 20 milijardi puta masivniju od Sunca i proizvodi energije kao hiljadu biliona sunaca.
Astronomi su se nadali da je vodena para prisutna u ranom i dalekom svemiru, ali do sada to niko nije dokazao. Vodene pare ima u Mlečnom putu 4 000 puta manje nego u kvazaru, jer je većina vode naše galaksije smrznuta.
U ovom kvazaru, vodena para se distribuira oko crne rupe u gasovitoj regiji velikoj nekoliko stotina svetlosnih godina. Iako je ovaj plin na temperaturi od minus 53° C i 300 biliona puta manje gustine od Zemljine atmosfere, on je pet puta topliji i 10 do 100 puta gušći od onoga u galaksijama poput Mlečnog puta.
Merenja vodene pare i drugih molekula, kao što su ugljen monoksid pokazuje da ima dovoljno plina da nahrani crnu rupu dok ona ne naraste na oko šest puta svoje veličine. Da li će se to dogoditi nije izvesno jer se deo gasova može kondenzovati i završiti u nekoj novoj zvezdi a deo bi mogao biti izbačen iz kvazara.
Bradfordov tim je svoja zapažanja napravio početkom 2008.g. koristeći instrument  „Z – Spec“, na submilimetarskoj opservatoriji California Institute of Technology koja se nalazi blizu vrha Mauna Kea na Havajima. Naknadna posmatranja su rađena na CombinedArrayforResearchinMillimeter–WaveAstronomy (CARMA) na planinama Inyo u Južnoj Kaliforniji
Drugi tim, na čelu sa Dariusz Lis, višim naučnim saradnikom iz područja fizike na Caltechu i zamenikom upravnika Caltech submilimetarske opservatorije,  pronašao je vodu pomoću Plateau de Bure interferometra u francuskim Alpama. Lisin tim je 2010.g. sretnim slučajem otkrio vodu u APM 8279 5255, posmatranjem jednog spektra u kom je otkriven spektralni potpis vode.

 

Otkriveni molekuli kiseonika u Svemiru

    Svemirska opservatorija Herschel je velikim infracrvenim detektorom otkrila molekule kiseonika oko zvezda u Orionu.
Atomi kiseonika su uobičajeni u Svemiru, posebno ih ima oko masivnih zvezda. Molekularni kiseonik, koji čini oko 20 posto vazduha koji udišemo, je do sada izmicao oku astronoma.

    „Kiseonik je otkriven 1770.g. Posle više od 240 godina sa sigurnošću možemo da kažemo da njegovi molekuli postoje u Svemiru“, rekao je Paul Goldsmith, NASA – in naučnik koji radi u Herschel projektu u Jet Propulsion Laboratory u Pasadeni.
Goldsmith i njegove kolege misle da je kiseonik zarobljen u vodenom ledu koji prekrivaju čestice prašine. Mlade zvezde greju led i tope ga. Molekulski kiseonik se oslobađa iz tečne vode.
„To objašnjava gde kiseonik može da se skriva“, kazao je Goldsmith. „Nismo pronašli velike količine molekulskog kiseonika, i još uvijek ne razumemo šta je to tako posebno na mestu gde smo ga pronašli. Svemir još uvek drži mnoge tajne.“
Istraživači planiraju da nastave lov na molekule kiseonika i u drugim  regionima u kojima nastaju mlade zvezde.
„Kiseonik je treći po redu elemenat koji se najčešće sreće u Svemiru u molekularnom obliku i trebalo bi da ga bude u izobilju“, rekao je Bill Danchi, naučnik Herschel programa  u NASA – inom sedištu u Wašingtonu. „Herschel je dokazao da je moćna alatka za istraživanje ove nerešene misterije. Opservatorija daje astronomima novi alat za pogled na celu novu oblast talasnih dužina, u kojoj se skriva i otkrivač – potpis kiseonika.„

 Detaljnije na NASA