ScienceBits

Elemnévadás az uránon túl

KÖZÉPISKOLAI KÉMIAI LAPOK, SZAKMAI

Az elemek felfedezésének története bővelkedik érdekességekben. Ezek közül is a legváratlanabb fejezet az uránnál nagyobb rendszámú elemekkel kapcsolatos. Ezeket az elemeket tulajdonképpen nem felfedezték, hanem feltalálták, ugyanis tudatos kísérletsorozatokban hoztak létre földi körülmények között nem létező atommagokat. Az újonnan megismert elemek elnevezése hagyományosan az első felfedező joga, így ha a felfedezés elsőbbségét illetően viták vannak a tudósok között, az gyakran elnevezési vitákhoz is vezet.

Magát az uránt már két évszázadnál is régebben ismeri a tudomány, az elemet Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) berlini kémiaprofesszor fedezte fel 1789-ben a manapság uránszurokérc néven ismert ásványban. Ő is nevezte el az Uránusz bolygóról, amelynek felfedezése tudományos szenzáció volt 1781-ben, hiszen a Naprendszer belsőbb, szabad szemmel is látható bolygóit már ősidők óta ismerték.

A bizmut és az urán közötti elemeket a svéd Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) által 1815-ben azonosított és elnevezett tórium kivételével a XX. század hajnalán fedezték fel. Az uránnak több mint egy évszázadig nem volt különlegesebb jelentősége, míg Antoine Henri Becquerel (1852-1908), Marie Curie Sklodowska (1867-1934) és Pierre Curie (1859-1906) az uránszurokérc vizsgálatánál fel nem fedezte a radioaktivitást.

A transzurán (uránon túli) elemeket az 1940-es években kezdte előállítani és kutatni San Francisco közelében, Berkeley városában egy nagy létszámú kutatócsoport, amelynek legnevesebb tagjai Glenn Theodore Seaborg (1912-1999) és Albert Ghiorso (1915-) voltak. Egészen természetesnek tűnt, hogy az akkor már ismert, Uránusz utáni bolygókról az uránt követő elemek neve neptúnium és plutónium lesz, habár ezeket a bolygókat már jóval az elemek felfedezése előtt megismerték (a Neptunuszt 1846-ban, a Plútót 1930-ban fedezték fel). A Plútótól a csillagászok 2006-ban ugyan megvonták a bolygó elnevezést, így ezentúl hivatalosnak törpebolygónak hívják, de persze az elemneveket ez már nem érinti.

Az új elemek előállításával az új bolygók felfedezése nem tudott lépést tartani, így másféle elnevezési források után kellett nézni. A Pu utáni három elem elnevezésében a periódusos rendszerben fölötte lévő ritkaföldfém elnevezési módja volt útmutató. Az európium elemet Európáról nevezték el, így az alatta lévő elem Amerikáról az amerícium nevet kapta. A gadolínium volt az első elem, amelyet tudósról neveztek el - Johann Gadolin finn földtudós nevét örökítette meg 1880-ban ilyen módon a Gd-ot felfedező Jean Charles Marignac francia kutató - így a Gd alatti elemet is tudósról, Marie Curie Sklodowska-ról nevezték el kűriumnak. A terbium egy három másik elemnek (Y, Yb, Er) is keresztszülőként szolgáló kicsiny svéd városkáról, Ytterbyről kapta a nevét. Így a Tb alatti elem, a berkélium is egy város nevét viseli, mégpedig a kutatócsoport otthonát jelentő kaliforniai Berkeley-ét. A 98-as elem fölötti diszprózium neve egy görög szóból származik, amely a felfedezés nehézségeire utal (diszproszodosz = megközelíthetetlen). Ennek a névadási módnak az utánzása nem tűnt célszerűnek, viszont az természetesen adódhatott, hogy Berkeley után Kalifornia állam is legyen elemnévadó: így lett a 98-as rendszámú elem neve kalifornium.

Úgy tűnik, ezzel a Berkeley-ben dolgozó kutatócsoport által kedvelt földrajzi helyek is elfogytak, mert a periódusos rendszerben következő elemeket következetesen nagy hatású tudósokról nevezték el. Albert Einsteint (1879-1955) aligha kell bárkinek is bemutatni, róla nevezték el az einsteiniumot. A fermium névadója Enrico Fermi (1901-1954) olasz fizikus, aki a II. világháború alatt vezette az első atomreaktor építési munkálatait, s a magyar származású Szilárd Leóval együtt még szabadalmaztatta is az ötletet. A mendelévium az első 100-nál nagyobb rendszámú elem, a periódusos rendszer atyja, Dmitrij Ivanovics Mengyelejev (1834-1907) orosz tudós tiszteletére kapta nevét. A következő elem, a nobélium névadója Alfred Bernhard Nobel (1833-1896) svéd kémikus, akiről leginkább az általa alapított díj jut az emberek eszébe manapság. 1961-ben fedezték fel a laurenciumot, s a nem sokkal korábban elhunyt Ernest Orlando Lawrence (1901-1958), a ciklotron feltalálójának emlékére nevezték el. Ezzel a felfedezéssel le is zárult az a korszak, amelyet az amerikai csoport kutatási fölénye jellemzett. A laurencium mai vegyjele Lr, de néhány korábbi forrásban Lw is előfordul.

Nagyjából ebben az időben vált igazán jelentőssé az akkori Szovjetunióban (ma Oroszországban) lévő Dubna városának új elemek előállításával foglalkozó kutatóintézete. Az elemek felfedezése pedig technikailag egyre nehezebbé vált, így az amerikai és az orosz csoport között szinte folyamatos vita volt egyes felfedezésekről, azok megerősítéséről, az elsőségről és így az elemek elnevezéséről is. Ennek a következménye volt, hogy a 104-es elemet a szovjet kutatócsoport ajánlását követve hazánkban is kurcsatóviumnak (Ku) nevezték, míg világ nagyobb részén az amerikai javaslatot követve radzerfordium név és Rf vegyjel terjedt el. A tudománytörténet furcsa fintora, hogy a hidegháború után a két nagyhatalom politikusai kevésbé érezték presztízskérdésnek az egyébként igencsak költséges elemkutatások támogatását, ezért ekkor az amerikai és az orosz kutatócsoport munkakörülményei is jelentősen romlottak, s idővel a Darmstadtban működő német GSI intézet vált az új elemek szintézisének vezető kutatóhelyévé.

Az elemelnevezés zavarainak tisztázása felé az első lépést a kémikusok nemzetközi szervezete, a IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) tette meg 1977-ben. A minden nemzet kémikusait tömörítő szervezet ekkor fogadta el a 100-nál nagyobb rendszámú elemek rendszeres nevezéktanát. Innen erednek a sok periódusos rendszerben feltűnő, hárombetűs vegyjelek. Egy fel nem fedezett, vagy véglegesen még el nem nevezett elem nevét a tízes számrendszerben leírt rendszámából lehet megszerkeszteni. Mind a tíz számjegy görög eredetű nevet kapott, és ennek a névnek első betűjét írjuk le a vegyjel betűiként. Az 1. táblázat tartalmazza a számjegyekre használt szavakat és betűket. Például a 283-as rendszámú elem neve így bioktrium, vegyjele Bot, a 713-asé szeptuntrium és Sut, a 317-esé triunszeptium és Tus. Azonban mindig is világos volt, hogy ezen nevek és vegyjelek csak ideiglenesek, továbbra is triviális neveket kell találni azoknak az elmeknek, amelyek felfedezését széles körben megerősítették.

A nyolcvanas évekre az elnevezések körüli vita különösen ellentmondásossá vált. Végül a IUPAC a probléma megoldására a fizikusok hasonló szervezetével, a IUPAP-pal összefogva 1986-ban egy közös munkabizottságot alakított, amelyben az ilyen jellegű kutatásokban érdekelt valamennyi kutatóhely és minden nemzeti kémiai egyesület hallathatta véleményét. 1991-re sikerült megegyezésre jutni az új elemek elnevezésének irányelveiről. A megegyezés támogatta azt a korábbi gyakorlatot, hogy elemeket tudósról, helyről, tulajdonságról, vagy mitológiai személyekről nevezzenek el. Elutasították azonban azt, hogy elemek élő személyek nevét kapják. A 101-es (Md), 102-es (No), és 103-as (Lr) rendszámú elemek már elterjedt, és ellentmondásoktól mentes nevét véglegesen megerősítették, noha a nobélium első előállításáról szóló bejelentést megalapozatlannak találták, így a felfedező személye más lett. A 104 és 109 közötti rendszámú elemek nevére és vegyjelére javaslatot tettek. Megegyeztek abban is, hogy a további elemek elnevezéséhez az első, széles körben megerősített felfedezésről beszámoló kutatók tehetnek javaslatot. Ezt a javaslatot a munkacsoport megtárgyalja, majd az elnevezésről hivatalos ajánlást tesz közzé a IUPAC folyóiratában. Az ajánlást egy nagyjából féléves időszakon át bárki véleményezheti. A vélemények megismerése után a bizottság újabb ülésén véglegesíti a javaslatot, amelyet aztán a IUPAC évente egyszer megszervezett közgyűlése jóváhagy.

Míg az új elemek elnevezési eljárását mindenki elfogadta, addig a 104-109-es rendszámú elemekre elfogadott nevek erősen megosztották a tudóstársadalmat. Az amerikai kutatóknak nagyon rosszul esett, hogy a számos elem felfedezésében nagy szerepet játszó Glenn T. Seaborg munkájának elismerésére tett szíborgium elemnévjavaslatukat elvetette a bizottság azért, mert élő tudósról nem akartak elemet elnevezni. Ugyancsak jelentős kritika érte a 107-es elem nevét, amelyre az 1994-ben elfogadott javaslat nilszbórium volt, vagyis a tudósokról elnevezett elemek közötti egyetlen kivételként a tudós keresztneve is szerepelt volna az elem nevében. A vita tovább folytatódott, és véglegesen csak 2000. novemberében zárult le. A 104-es elem neve radzerforium (Rf) lett Ernest Rutherford (1871-1937) Nobel-díjas kutató tiszteletére. A 105-ös elem végül a dubnium nevet kapta a szovet-orosz kutatócsoport munkájának elismeréseként. A 106-os elem neve szíborgium (Sg) lett, az elnevezés körüli vitát értelmetlenné tette az a tény, hogy Seaborg professzor 1999. február 25-én elhunyt. A tudósról még életében készült olyan fénykép, ahol büszkén mutat a periódusos rendszer Sg elemére, s az elnevezési vitát is időnként csípős humorral kommentálta. A 107-es elem neve bórium (Bh) lett Niels Henrik David Bohr (1885-1962), a neves dán tudós tiszteletére. A 108-as elem a GSI német kutatóintézet otthonául szolgáló német Hessen tartományról a hasszium (Hs) nevet kapta. A 109-es elemet a maghasadás egyik felfedezőjéről, az életében méltó módon el nem ismert Lise Meitnerről (1878-1968) meitneriumnak (Mt) nevezték. A 2. táblázat foglalja össze a 2000-ben elfogadott neveket az előtte elterjedtebben használt nevekkel együtt.

További két elem elnevezését 2003-ban, illetve 2005-ben hagyta jóvá a IUPAC a már ismertetett eljárás végén. A 110-es elem neve a GSI kutatóintézet városáról, Darmstadtról, darmstadtium, Ds lett. A 111-es elem egy neves német tudós, a röntgensugárzást felfedező Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) nevét örökíti meg, az elem neve röntgenium.

Már beszámoltak a periódusos rendszerben következő néhány elem előállításáról, általában egyetlen elem több izotópjáról is, de ezeknél a felfedezést még 2007. októberére sem erősítették meg olyan biztonsággal, hogy a IUPAC elkezdje az elnevezési eljárást. Az egyes elemek leghosszabb felezési idejű előállított izotópjai a következők: ²⁸³Uub 5 perc, ²⁸⁴Uut 0,48 s, ²⁸⁸Uuq 2,8 s, ²⁸⁸Uup 87 ms, ²⁹³Uuh 61 ms, ²⁹⁴Uuo 1 ms. A 113-as elem nevére japán kutatók már két javaslatot is tettek: japonium (Jp) és rikenium (Rk). Már évtizedek óta ismert elméleti jóslat, hogy a 112-es és 114-es rendszámú elemek egyes izotópjai viszonylag hosszú felezési idejűek lesznek, pl. a ²⁹⁸Uuq felezési idejét egy évnél hosszabbnak jósolták. Ezen izotópok környezetét hívják a periódusos rendszer stabilitási szigetének. Habár az Uub és Uuq elemeket véglegesen meg nem erősített eredmények szerint már előállították, sajnos csak a várható stabilitási szigetbe tartozó izotópoknál jóval kisebb tömegszámúakat sikerült eddig előállítani.

Végezetül essen egy pár szó az elemek nevének írásmódjáról is. A kűrium, berkélium, kalifornium, és laurencium elemek a névadók eredeti nyelven írt formájától eltérő, magyar kiejtést követő írásmódja már évtizedek óta gyökeret vert, és a röntgeniumot is valószínűleg kevesen írnák le az angolos roentgenium írásmóddal magyar szövegben. Ezen elemnevek írásmódjának elveit követve helyesebbnek tűnik a radzerfordium, szíborgium, bórium és hasszium írásmód a mai magyar szakirodalomban talán kicsit gyakoribbnak mondható rutherfordium, seaborgium, bohrium és hassium alak helyett.

2007.11.15.