av Richard Herrington, chef för geovetenskaperna

På Natural History Museum bygger vårt arbete på vetenskaplig insamling för att stödja forskning om naturen. I våra samlingar finns naturligt förekommande kemiska grundämnen i många olika former, föreningar och kombinationer, så tillsammans med många andra markerar vi att det är 150 år sedan det periodiska systemet publicerades 1869 av den ryske kemisten Dmitri Mendelejev genom att fira det internationella året för det periodiska systemet. Vi siktar på att ta upp alla grundämnen i våra samlingar i en blogg och börjar med osmium, rhodium och iridium.

Varför ska vi fira det periodiska systemet? För miljontals människor är det omedelbart igenkännbart, ett rationellt och fascinerande sätt att presentera grundämnena, en ikon för kemi och vetenskap i vidare bemärkelse. I vetenskapliga termer är det periodiska systemet en visuell och logisk presentation av de kemiska grundämnena utifrån deras atomvikter och gemensamma egenskaper. Mendelejev organiserade de kända grundämnena på ett sätt som gjorde det möjligt för honom att förutsäga förekomsten av oupptäckta grundämnen. Även om antalet naturligt förekommande stabila grundämnen är begränsat till 91 (uran är det tyngsta naturliga grundämne som finns i betydande mängder på planeten) har forskare sedan dess skapat ytterligare konstgjorda övergående radioaktiva grundämnen med hjälp av kärnfusion och vi har nu ett periodiskt system som innehåller mer än 100 grundämnen.

Jorden är inte ett enkelt homogent jordklot. Dess centrala kärna är omgiven av en mantel som i sin tur är omsluten av skorpan. Inom vart och ett av dessa olika lager är grundämnen ojämnt fördelade i olika material och bergarter. I synnerhet finns grundämnen i olika proportioner och kombinationer inom distinkta kemiska föreningar av unik sammansättning, föreningar som vi kallar mineraler. Den yttre delen av jorden som vi lever på – jordskorpan – består av mineraler som domineras av vanliga grundämnen som kisel, aluminium, järn, kalcium, kalium, natrium och magnesium i föreningar med syre och väte. Andra grundämnen är mycket mer sällsynta i jordskorpan och återigen finns de bara i mycket specifika mineraler på särskilda platser.

De mest sällsynta grundämnena i jordskorpan är metallerna i platinagruppen. Dessa är koncentrerade i jordens djupa mantel (upp till 2 890 km under ytan) men är också vanliga i metalliska meteoriter: fragment av primitivt planetmaterial. Dessa metaller i platinagruppen är så sällsynta och kemiskt inerta att de inte isolerades från de mineraler som innehöll dem förrän i början av 1800-talet, då viktiga arbeten utfördes av de brittiska vetenskapsmännen William Hyde Wollaston och Smithson Tennant.

Samlingarna vid Naturhistoriska museet innehåller koncentrat av palladium (Pd), platina (Pt), osmium (Os) och iridium (Ir) – som troligen kan kopplas till några av de tidigaste arbetena, bland annat Wollastons och Tennants upptäckt av dessa element i början av 1800-talet. Dessa undersöks för närvarande av våra konservatorer för att fastställa hur dessa prover kom till samlingen och hur historiskt betydelsefulla de verkligen är.

Osmium, rhodium och iridium är troligen de mest sällsynta metaller som finns i jordskorpan med genomsnittliga koncentrationer på 0,0001, 0,0002 och 0,0003 viktdelar per miljon respektive. Dessa mycket sällsynta metaller är nu mycket viktiga industriellt sett och har mycket höga priser, där rhodium är den mest prisvärda metallen med ett värde som är mer än dubbelt så högt som guldets.

Sedan den första upptäckten av dessa ultrasällsynta platinagruppsmetaller har forskning i NHM:s samlingar med hjälp av modern analys fortfarande ibland gett upphov till nya mineral som innehåller sådana sällsynta grundämnen. De svårfångade grundämnena rhodium och iridium hittades i ett mineral som gömde sig i samlingen 1983 av NHM-forskaren Alan Criddle. Alan döpte detta mineral till bowieit efter Stanley Bowie, tidigare biträdande direktör för vad som nu är British Geological Survey, och det exemplar i NHM:s samling där det upptäcktes blir nu ”typexemplar” (det definitiva vetenskapliga referensexemplaret) för all annan forskning som följer, oavsett om det är inom museet, universiteten, forskningsinstituten eller industrin.