von Richard Herrington, Leiter der Geowissenschaften

Im Natural History Museum basiert unsere Arbeit auf wissenschaftlichem Sammeln zur Unterstützung der Forschung über die natürliche Welt. In unseren Sammlungen befinden sich natürlich vorkommende chemische Elemente in vielen verschiedenen Formen, Verbindungen und Kombinationen. Deshalb begehen wir zusammen mit vielen anderen das 150-jährige Jubiläum der Veröffentlichung des Periodensystems im Jahr 1869 durch den russischen Chemiker Dmitri Mendelejew mit dem Internationalen Jahr des Periodensystems. Wir haben uns vorgenommen, alle Elemente in unseren Sammlungen in einem Blog zu behandeln, angefangen mit Osmium, Rhodium und Iridium.

Warum sollten wir das Periodensystem feiern? Für Millionen von Menschen ist es sofort erkennbar, eine rationale und faszinierende Art der Darstellung der Elemente, ein Symbol für die Chemie und die Wissenschaft im Allgemeinen. Wissenschaftlich gesehen ist das Periodensystem eine visuelle und logische Darstellung der chemischen Elemente auf der Grundlage ihres Atomgewichts und ihrer gemeinsamen Eigenschaften. Mendelejew ordnete die bekannten Elemente in einer Weise, die es ihm ermöglichte, das Vorkommen unentdeckter Elemente vorherzusagen. Obwohl die Zahl der natürlich vorkommenden stabilen Elemente auf 91 begrenzt ist (Uran ist das schwerste natürliche Element, das in nennenswerten Mengen auf der Erde vorkommt), haben Wissenschaftler seither weitere künstliche, vorübergehend radioaktive Elemente durch Kernfusion geschaffen, und wir haben jetzt ein Periodensystem, das mehr als 100 Elemente enthält.

Die Erde ist keine einfache homogene Kugel. Ihr zentraler Kern ist von einem Erdmantel umgeben, der wiederum von der Erdkruste umschlossen ist. Innerhalb jeder dieser verschiedenen Schichten sind die Elemente ungleichmäßig in verschiedenen Materialien und Gesteinen verteilt. Insbesondere finden sich die Elemente in unterschiedlichen Anteilen und Kombinationen in charakteristischen chemischen Verbindungen von einzigartiger Zusammensetzung, die wir als Mineralien bezeichnen. Der äußere Teil der Erde, auf dem wir leben – die Kruste -, besteht aus Mineralien, in denen häufige Elemente wie Silizium, Aluminium, Eisen, Kalzium, Kalium, Natrium und Magnesium in Verbindungen mit Sauerstoff und Wasserstoff vorherrschen. Andere Elemente sind in der Kruste viel seltener und kommen wiederum nur in ganz bestimmten Mineralien an bestimmten Orten vor.

Die seltensten Elemente in der Erdkruste sind die Metalle der Platingruppe. Sie sind im tiefen Erdmantel (bis zu 2.890 km unter der Oberfläche) konzentriert, kommen aber auch in metallischen Meteoriten vor, d.h. in Bruchstücken von primitivem Planetenmaterial. Diese Platingruppenmetalle sind so selten und chemisch so träge, dass sie erst im frühen 19. Jahrhundert aus den Mineralien, in denen sie enthalten sind, isoliert wurden, wobei wichtige Arbeiten von den britischen Wissenschaftlern William Hyde Wollaston und Smithson Tennant durchgeführt wurden.

Die Sammlungen des Naturhistorischen Museums enthalten Konzentrate von Palladium (Pd), Platin (Pt), Osmium (Os) und Iridium (Ir) – die wahrscheinlich mit einigen der frühesten Arbeiten, einschließlich der Entdeckung dieser Elemente durch Wollaston und Tennant in den frühen 1800er Jahren, verbunden sind. Jahrhundert. Diese werden derzeit von unseren Kuratoren untersucht, um festzustellen, wie diese Proben in die Sammlung gelangten und welche historische Bedeutung sie wirklich haben.

Osmium, Rhodium und Iridium sind wahrscheinlich die seltensten in der Erdkruste vorkommenden Metalle mit durchschnittlichen Konzentrationen von 0,0001, 0,0002 bzw. 0,0003 Gewichtsteilen pro Million. Diese sehr seltenen Metalle sind heute von großer industrieller Bedeutung und erzielen sehr hohe Preise, wobei Rhodium mit mehr als dem doppelten Wert von Gold das teuerste Metall ist.

Seit der ersten Entdeckung dieser ultraseltenen Platingruppenmetalle werden bei der Untersuchung der Sammlungen des NHM mit Hilfe modernster Analyseverfahren immer noch gelegentlich neue Mineralien gefunden, die diese seltenen Elemente enthalten. Die schwer fassbaren Elemente Rhodium und Iridium wurden 1983 von dem NHM-Forscher Alan Criddle in einem Mineral gefunden, das sich in der Sammlung versteckt hielt. Alan benannte dieses Mineral nach Stanley Bowie, dem ehemaligen stellvertretenden Direktor des heutigen British Geological Survey, und das Exemplar in der NHM-Sammlung, in dem es entdeckt wurde, ist nun das „Typusexemplar“ (die endgültige wissenschaftliche Referenzprobe) für alle weiteren Forschungen, die im Museum, an Universitäten, Forschungsinstituten oder in der Industrie durchgeführt werden.