Kopalnia pierwiastków

W ostatnim wpisie na blogu wspominałem o istnieniu miejsc ważnych dla chemii, podając za przykład krakowską siedzibę laboratorium Wróblewskiego i Olszewskiego. Pretekstem do napisania dzisiejszego tekstu jest inne takie miejsce, podobne do wspomnianego, choć na swój sposób zupełnie inne. W tym wypadku niestety jednak muszę bazować na informacjach z sieci, ponieważ nie dane mi było odwiedzić tego miejsca. Ale liczę, że kiedyś się uda. To miejsce nie jest bowiem daleko od nas. Od północnych wybrzeży Polski dzieli je nieco ponad 500 km, a więc mniej więcej tyle, ile wynosi odległość z Gdańska do Zakopanego.

Podążmy więc na północ, ku Szwecji (wyobraźmy sobie na przykład, że będziemy lecieć ze stadem gęsi, jak bohater słynnej powieści Selmy Lagerlöf „Cudowna podróż”). Na jednej z wysp Archipelagu Sztokholmskiego o nazwie Resarön, około dwudziestu kilometrów od stolicy kraju, leży miejscowość Ytterby, której nazwę można by przetłumaczyć na polski jako „zewnętrzna wioska”. W sąsiedztwie wsi znajduje się kopalnia, której początki datują się na wiek XVI, choć lata jej świetności to wiek XVIII. Wydobywano w niej przede wszystkim skaleń, czyli tzw. szpat polny. Minerał ten nie był jakoś szczególnie wyjątkowy (należy do glinokrzemianów, będących surowcem do produkcji porcelany). To, co wyróżniło naszą kopalnie było jednak związane z odkryciami, jakich dokonano w niej później, na przełomie XVIII i XIX wieku.

Zaczęło się od przybycia do kopalni oficera szwedzkiej armii, Carla Axela Arrheniusa (nie mylcie go z innym zasłużonym dla chemii Szwedem, czyli Svante Arrheniusem). Podczas swojej wizyty zwrócił on uwagę pojawiając się w złożach skalenia czarny, niezwykle ciężki minerał, który nazwano ytterbitem (a później gadolinitem, ale nie uprzedzajmy faktów). Arrhenius wysłał jego próbki do chemika Johana Gadolina z Uniwersytetu w Åbo. Jego wnikliwe analizy minerału doprowadziły go do stwierdzenia, że istotną część jego masy stanowi nieznana „ziemia” (użył tego określenia, gdyż pojęcie pierwiastka dopiero się kształtowało). Inny chemik, Anders Gustaf Ekeberg, potwierdził niezależnie to odkrycie, a „ziemię” nazwał od miejsca znalezienia minerału yttrium. Po polsku ten pierwiastek nazwaliśmy potem itrem (z symbolem Y).

Ale to był dopiero początek chemicznej kariery Ytterby. Ponad pół wieku później, w 1843 r., Carl Gustaf Mosander, z gadolinitu wyizolował, różne tlenki nieznanych mu pierwiastków. Niestety nie dysponował metodami pozwalającymi na otrzymanie i scharakteryzowanie czystych metali, tworzących te tlenki, ale to właśnie temu chemikowi zawdzięczamy propozycje nazw nowych substancji, a więc erbium i terbium, co oddano potem w języku polskim jako erb (Er) i terb (Tb).

Nie minęło kolejne pół wieku jak Jean Charles Galissard de Marignac ponownie zainteresował się gadolinitem i wyizolował z niej, jak przypuszczał, nowy pierwiastek, który nazwał ytterbia. Jakkolwiek jego doniesienia zweryfikował na początku XX w. Francuz Georges Urbain, który rozdzielił ytterbium na neoytterbium i lutetium. Pierwszy z tych pierwiastków zyskał wkrótce krótsze miano ytterbium. W każdym razie znamy je pod nazwami iterb (Yb) oraz lutet (Lu). Ten ostatni z pierwiastków, choć również pochodzący z próbek z Ytterby, uzyskał nazwę od innej miejscowości. Wielbiciele przygód Asteriksa i Obeliksa zapewne już się domyślili, że chodzi o Lutecję, jak starożytni Rzymianie nazywali Paryż.

Jeśli myślicie, że to koniec historii, to grubo się mylicie. Wspomniany de Marignac po wyizolowaniu ytterbii, pracował dalej z gadolinitem i uzyskał śladowe ilości gadolinii, którą to substancję zidentyfikowano jako tlenek kolejnego pierwiastka, gadolinu (Gd). Jakby tego było mało to inny chemik, Lars Frederik Nilson, badający, jakże by inaczej gadolinit, ale i inny minerał – euksenit, uzyskał tlenek jeszcze innego pierwiastka, który nazwał na cześć Skandynawii skandem (Sc).

No dobrze, z gadolinitem to już kończymy, ale nie z Ytterby. Występująca w tamtejszej kopalni erbia, czyli tlenek erbu(III), stała się przedmiotem badań Pera Teodora Cleve’a. I, coż za zaskoczenie, doszukał się w tej erbii zanieczyszczeń, które okazały się tlenkami dwóch kolejnych pierwiastków! Cleve nazwał je holm, Ho (od Holmia, czyli łacińskiej nazwy Sztokholmu) oraz tul, Tm (od Thule, legendarnej wyspy, którą starożytni uważali za najdalej położony na północ skrawek ziemi).

Uff, dziewięć pierwiastków! Przyznajcie, że to robi wrażenie. Wprawdzie kopalnia w Ytterby nie jest ich jedynym miejscem występowania, ale też jest faktem, że te pierwiastki nie należą do najpowszechniejszych w przyrodzie. Zalicza się je zbiorczo do tak zwanych metali ziem rzadkich. Ich rzadkość jest tu dosłowna, co rzutuje na ich kosmiczne wręcz ceny. Ale te egzotyczne pierwiastki nie są tylko chemiczną ciekawostką. O nie, to surowce absolutnie strategiczne. I dlatego postaram się napisać o nich więcej w najbliższych wpisach na blogu.

Wróćmy jeszcze na chwilę do Ytterby. Tamtejsza kopalnia skalenia została zamknięta w 1933 r. Potem jej teren przechodził różne losy aż w 1976 r. objęto go ochroną, jako miejsce niezwykle ważne historycznie i przyrodniczo. A więc, jak pisałem na początku, bardzo chętnie bym odwiedził Ytterby. Może udałoby mi się tam znaleźć jeszcze jakiś nowy nieznany pierwiastek? Kto to wie? 😉

Wojciech Smułek