Colectarea celor mai rare elemente din tabelul periodic: osmiu, rodiu și iridiu #IYPT2019
de Richard Herrington, șeful departamentului de Științe ale Pământului
La Muzeul de Istorie Naturală, activitatea noastră se bazează pe colectarea științifică pentru a sprijini cercetarea asupra lumii naturale. În colecțiile noastre deținem elemente chimice naturale în multe forme, compuși și combinații diferite, așa că, împreună cu mulți alții, marcăm cei 150 de ani de la publicarea tabelului periodic în 1869 de către chimistul rus Dmitri Mendeleev prin celebrarea Anului Internațional al Tabloului Periodic. Ne propunem să acoperim toate elementele din colecțiile noastre într-un blog, începând cu osmiul, rodiul și iridiul.
De ce ar trebui să sărbătorim tabelul periodic? Pentru milioane de oameni, este instantaneu recognoscibil, un mod rațional și intrigant de a prezenta elementele, o icoană a chimiei și a științei în general. În termeni științifici, tabelul periodic este o prezentare vizuală și logică a elementelor chimice pe baza greutății lor atomice și a proprietăților comune. Mendeleev a organizat elementele cunoscute într-un mod care i-a permis să prezică apariția unor elemente nedescoperite. Deși numărul de elemente stabile care apar în mod natural este limitat la 91 (uraniul este cel mai greu element natural care se găsește în cantități semnificative pe planetă), oamenii de știință au creat de atunci și alte elemente radioactive tranzitorii artificiale cu ajutorul fuziunii nucleare, iar acum avem un tabel periodic care conține peste 100 de elemente.
Pământul nu este un simplu glob omogen. Nucleul său central este înconjurat de o manta care, la rândul ei, este înconjurată de crustă. În cadrul fiecăruia dintre aceste straturi diferite, elementele sunt distribuite în mod inegal în diferite materiale și roci. În special, elementele se găsesc în proporții și combinații diferite în cadrul unor compuși chimici distinctivi cu o compoziție unică, compuși pe care îi numim minerale. Partea exterioară a Pământului pe care trăim – scoarța – este alcătuită din minerale dominate de elemente comune, cum ar fi siliciul, aluminiul, fierul, calciul, potasiul, sodiul și magneziul în compuși cu oxigenul și hidrogenul. Alte elemente sunt mult mai rare în crustă și, din nou, se găsesc doar în minerale foarte specifice în anumite locații.
Cele mai rare elemente din crusta Pământului sunt metalele din grupa platinei. Acestea sunt concentrate în mantaua profundă a Pământului (până la 2.890 km sub suprafață), dar sunt, de asemenea, frecvente în meteoriții metalici: fragmente de material planetar primitiv. Aceste metale din grupa platinei sunt atât de rare și atât de inerte din punct de vedere chimic încât nu au fost izolate din mineralele care le conțineau până la începutul secolului al XIX-lea, lucrări importante fiind întreprinse de oamenii de știință britanici William Hyde Wollaston și Smithson Tennant.
Colecțiile Muzeului de Istorie Naturală conțin concentrate de paladiu (Pd), platină (Pt), osmiu (Os) și iridiu (Ir) – care sunt probabil legate de unele dintre cele mai vechi lucrări, inclusiv de descoperirea acestor elemente de către Wollaston și Tennant la începutul anilor 1800. Acestea sunt în prezent investigate de către conservatorii noștri pentru a determina cum au ajuns aceste mostre în colecție și cât de semnificative din punct de vedere istoric sunt ele cu adevărat.
Osmiul, rodiul și iridiul sunt probabil cele mai rare metale care se găsesc în scoarța terestră, cu concentrații medii de 0,0001, 0,0002 și, respectiv, 0,0003 părți pe milion în greutate. Aceste metale foarte rare sunt acum foarte importante din punct de vedere industrial și au prețuri foarte mari, rodiul fiind metalul cu cel mai mare preț, cu o valoare de peste două ori mai mare decât cea a aurului.
De la descoperirea inițială a acestor metale ultra rare din grupul platinei, cercetările în colecțiile NHM folosind analize de ultimă generație continuă să producă ocazional noi minerale care conțin astfel de elemente rare. Elementele evazive rodiu și iridiu au fost găsite într-un mineral ascuns în colecție în 1983 de către cercetătorul NHM, Alan Criddle. Alan a numit acest mineral bowieit după Stanley Bowie, fostul director adjunct al ceea ce este acum British Geological Survey, iar specimenul din colecția NHM în care a fost descoperit devine acum „specimenul tip” (specimenul de referință științifică definitiv) pentru toate celelalte cercetări care urmează, fie în muzeu, fie în universități, institute de cercetare sau industrie.
.