Chceš vědět, jak vznikly prvky?
Vědět, jak vznikly chemické prvky, znamená vědět, jak vznikl svět. Mezi vědci je dnes nejuznávanější teorie velkého třesku.
Ta tvrdí, že svět vznikl přibližně před 13,8 miliardami let. Na samém začátku nebylo nic než „prajádro” plné částic. To mělo teplotu 10^{32} stupňů Kelvina a každý centimetr krychlový tohoto jádra vážil obdivuhodných 10^{93} kilogramů. V tomto stavu svět vydržel asi jednu vteřinu. Poté mohutně explodoval a začaly vznikat první protony, neutrony a elektrony. Tlak a teplota v takovéto kaši byly nepředstavitelné. Byly ale vhodné k tomu, aby se protony, elektrony a neutrony srážely, vázaly k sobě a tvořily první prvek vůbec - vodík. Ten se skládá z jediného protonu a jediného elektronu. Pokud se navíc k protonu v jádře přidá neutron, vznikne vodíkový isotop zvaný deuterium.
Srážkou čtyř vodíkových atomů vznikne atom helia (plus pár elektronů a částic zvaných neutrino) a k takovým srážkám patrně docházelo velmi často, neboť v současném vesmíru vodík a helium dohromady tvoří 99{,}9\% všech atomů. Srážkami atomů helia a vodíku pak začaly vznikat další prvky. Chemik by to rovnicí zapsal takto:
{ }^{4} \mathrm{He}+{ }^{4} \mathrm{He} \rightarrow{ }^{8} \mathrm{Be}
{ }^{8} \mathrm{Be}+{ }^{4} \mathrm{He} \rightarrow{ }^{12} \mathrm{C}+\text { energie }
A tak dále. Toto je proces, který se dodnes neustále děje v nitru hvězd, a říká se mu jaderná fúze. Dokonce i všechny atomy tvého těla kdysi dávno vznikly v nitru nějaké z nich. Proto rčení „prach jsi a v prach se obrátíš” nemůže být výstižnější.
Člověku se tento proces již do velké míry podařilo napodobit a je to také způsob, jakým byly „objeveny” všechny těžké prvky, které se v přírodě nevyskytují. V jaderných reaktorech dochází ke srážkám těžkých prvků a čas od času při jedné z takových srážek vznikne prvek ještě těžší. Například:
{ }^{249} \mathrm{Cf}+{ }^{48} \mathrm{Ca} \rightarrow{ }^{294} \mathrm{Og}+3 \mathrm{n}^{0}
Většina z nich je ale tak nestabilní, že se okamžitě zase rozpadá. Hlavním úskalím těchto pokusů je fakt, že vhodná srážka dvou atomů je statisticky velmi nepravděpodobná a také extrémně energeticky (a tedy i finančně) náročná.
Ještě jedna věc je na srážkách vodíkových atomů zajímavá - vzniká při ní relativně velké množství energie. Proto, pokud by se tento proces, který jinak samovolně běží v nitru hvězd, povedlo ovládnout zde na Zemi, stal by se z něj prakticky neomezený zdroj energie. Jestli něčeho máme hodně, tak jsou to atomy. V současné době sice jadernou fúzi fyzici zvládají, ale stále je to stojí více energie, než při ní získají. Proto si na tento zázrak fyziky ještě nejspíš chvíli počkáš. Klasik by řekl: „Před padesáti lety se říkalo, že jaderná fúze bude za padesát let”.
Kámen mudrců existuje!
Možná si vzpomínáš, že v první kapitole jsem zmínil kámen mudrců, zázračnou látku, která promění jakýkoliv kov ve zlato. Dnes už se ví, že proměnit kov ve zlato je možné, bohužel to jen nevypadá tak, jak si alchymisté středověku představovali.
Existuje celá řada způsobů, jak to udělat. Jedním z nich je „bombardování” isotopu rtuti { }^{198} \mathrm{Hg} rychle se pohybujícími neutrony. Ty z jeho jádra dokážou vyrazit jeden z jeho neutronů, čímž vznikne isotop { }^{197} \mathrm{Hg}. Ten je vysoce nestabilní a samovolně se rozpadá na zlato.
Jak už jsem však zmínil, aby k něčemu takovému mohlo dojít, je potřeba obrovské množství energie, což stojí hodně peněz. Proto ti jakékoliv množství zlata, které takovýmto procesem získáš, ani zdaleka nezaplatí jeho výrobu.