Uczciwie trzeba przyznać, że do budowy cudownego gmachu chemii Francuzi dołożyli niejedną cegiełkę. W złotym okresie rozwoju klasycznej chemii, jakim był z pewnością wiek XIX, miejsca na chemicznym podium należałyby się z pewnością Niemcom, Anglikom i właśnie Francuzom.
Chyba najbardziej znanym francuskim chemikiem był, żyjący wprawdzie pod koniec XVIII wieku Antoine Lavoisier. To on pierwszy opisał naturę spalania, jako łączenia się związków chemicznych z tlenem, a także udowodnił, że woda nie jest pierwiastkiem, ale jest zbudowana z wodoru i tlenu. Jego błyskotliwą karierę przerwała Rewolucja Francuska. Oskarżony o sprzyjanie obalonej monarchii został stracony na gilotynie 1794 roku. Na prośby o ułaskawienie, czy choćby odroczenie wyroku, sędzia miał odpowiedzieć „Republika nie potrzebuje uczonych”.
Lavoisier to oczywiście tylko jeden z wielu wybitnych chemików. Stąd nie należy się dziwić, że Francja znalazła swoje poczesne miejsce w układzie okresowym pierwiastków. A gdzie dokładnie, spytacie? Już objaśniam.
Pierwsze co się nasuwa, to pierwiastek frans (Fr, łac. francium), który w 1939 roku odkryła francuska (jakże by inaczej) chemiczka Marguerite Perey. Fransu należy szukać w lewym dolnym rogu układu okresowego. Jest więc członkiem grupy litowców, reaktywnych metali, przy czym ich reaktywność rośnie wraz z posuwaniem się w dół grupy, a więc frans jest najbardziej reaktywny spośród nich, reagując (wręcz wybuchowo) nie tylko z kwasami, ale i z wodą, prowadząc do powstawania gazowego wodoru, który w wysokiej temperaturze reakcji ulega samozapłonowi.
[Template:Farhan, via Wikimedia Commons]
Dolne rejony układu okresowego to kraina ciężkich atomów pierwiastków radioaktywnych. Frans też do nich należy. Nie istnieją w przyrodzie stabilne izotopy fransu, najtrwalszy, frans-223 z nich posiada czas połowicznego rozpadu nieprzekraczający 22 min. Z tego względu niewiele wiemy na temat jego właściwości, a część z nich możemy jedynie wydedukować poprzez analogię z jego najbliższymi sąsiadami z układu okresowego. Frans, choć intensywnie badany przez fizyków jądrowych, nie ma jednak praktycznych zastosowań.
Ale frans to nie jedyny pierwiastek nazwany na cześć Francji. Poszukajcie dobrze. Podpowiem tylko, że leży w zupełnie innych rejonach układu okresowego. Czy już go widzicie?
Tym drugim pierwiastkiem jest gal. Dla niektórych nazwa może być niewiele mówiąca, ale przypomnijcie sobie, gdzie żyli sympatyczni Galowie, przyjaciele Asteriksa i Obeliksa. Właśnie celtyccy Galowie zamieszkujący w starożytności obszar dzisiejszej Francji nadali jej nazwę stosowaną przez Rzymian. Nazwa ta, czyli Galia, przylgnęła do tego obszaru na dobre, nawet po tym, jak w połowie pierwszego tysiąclecia po Chrystusie celtyckich Galów wyparli z tych terenów germańscy Frankowie.
Gal na cześć swojej ojczyzny nazwał (w 1875 roku) jego odkrywca, Paul Emile Lecoq de Boisbaudran. Historia odkrycia galu, jest bardzo ciekawa, bo wiedziano o jego istnieniu już wcześniej, nim ktokolwiek wziął do ręki probówkę z tym srebrzystym metalem.
[en:user:foobar via Wikimedia Commons]
Istnienie galu przewidział nie kto inny, ale sam Dymitr Mendelejew. Tworząc swój układ okresowy widział, że są w nim luki, innymi słowy puste miejsca, gdzie znajdą się w przyszłości nowoodkryte pierwiastki. Mendelejew zauważył, że brakuje pierwiastka o liczbie atomowej 31, który nazwał (tak roboczo) eka-glinem, ponieważ znajdował się pod glinem, w tej samie grupie co on. Położenie w układzie okresowym pozwoliło Mendelejewowi przewidzieć (przez analogię) szereg właściwości fizykochemicznych galu, m. in. jego gęstość, strukturę chemiczną jego tlenku, reaktywność itd.
Gal to bardzo sympatyczny pierwiastek. Można go tak śmiało nazwać, ponieważ jest nietoksyczny, stosunkowo mało reaktywny, a poza tym potrafi sprawić niemałego psikusa, ponieważ wzięty do ręki potrafi się… stopić! Wszystko dlatego, że jego temperatura topnienia to 29 stopni Celsjusza. Słyszałem opowieść o pewnym profesorze chemii (wybaczcie, zapomniałem nazwiska), który trzymał na parapecie probówkę z galem. Gdy gal topił się, ogłaszał dzień wolny od pracy w laboratorium i razem ze swoimi współpracownikami jechał na piknik. Super szef, prawda?
[Opto-p, Public domain, via Wikimedia Commons]
Stopy galu z innymi metalami mają jeszcze niższą temperaturę topnienia. Na przykład stop galu, indu i cyny (tzw. galinstan) o temperaturze topnienia -20 stopni Celsjusza, jest stosowany w termometrach lekarskich, zastępując w nich toksyczną rtęć.
Zapytacie może jak to jest, że trzy metale tworzą stop o temperaturze topnienia niższej niż temperatura topnienia któregokolwiek z nich. Otóż wynika to z faktu wzajemnego rozproszenia składników w stopie powodującego, że mogą one utworzyć stabilną strukturę krystaliczną dopiero po stosunkowo silnym ochłodzeniu. Mieszaniny takie, o temperaturze topnienia niższej niż temperatury topnienia składników nazywamy eutektykami.
Jeśli chodzi o zastosowania, to 98% światowej produkcji galu jest przeznaczana do wytwarzania półprzewodników. Najczęściej w tym celu wykorzystuje się arsenek galu (GaAs) lub azydek galu (GaN). Stąd mamy tego pierwiastka wokół siebie całkiem sporo. Zawiera go każdy komputer, w tym smartfon, a także wiele diod LED.
[Яна Сычикова, Сергей Ковачёв, via Wikimedia Commons]
Jak widzicie, Francja została uhonorowana w układzie okresowym dwoma, jakże różnymi, pierwiastkami. Ale pamiętajmy, że nie mamy czego im zazdrościć. W końcu kto nie słyszał o polonie…? 😉
Wojciech Smułek